Очистные сооружения в Германии начали тестировать новую технологию, которая позволяет извлекать аммиак из сточных вод. Разработка ученых Ульмского университета превращает опасный загрязнитель в ценный ресурс. Пилотная установка, созданная в сотрудничестве с ассоциацией Steinhäule, работает на принципе термического разделения. Это шаг к экономике замкнутого цикла, где отходы становятся сырьем.

 

Почему аммоний представляет опасность для водоемов

Соединения азота в стоках долгое время считались просто неизбежным побочным продуктом жизнедеятельности. Однако аммоний ядовит для рыб и водных обитателей. Попадая в реки, он провоцирует бурный рост водорослей и высших растений.

Вода становится мутной, теряет кислород, что ведет к гибели фауны и потере биоразнообразия. Этот процесс называют эвтрофикацией. Чтобы остановить деградацию экосистем, власти Европейского союза приняли новую Директиву по городским сточным водам. С августа 2027 года муниципалитеты обяжут удалять из стоков значительно больше азота и фосфора, чем это требовалось ранее. Именно здесь в игру вступает проект химиков-технологов из Ульма.

 

Принцип работы метода паровой отгонки

Инженеры выбрали метод паровой отгонки. Это разновидность термического разделения, где пар поглощает летучие компоненты из жидкости. В упрощенном виде система представляет собой вертикальную колонну.

Через нее противотоком движутся два потока. Сверху вниз подается так называемая центрат-вода, которая образуется при обезвоживании осадка сточных вод и содержит высокую концентрацию аммония. Навстречу ей снизу вверх поднимается пар. В процессе кипения аммоний переходит в газообразную фазу — аммиак — и уносится вместе с паром наверх.

Очищенная вода выходит из нижней части колонны, содержа уже лишь следовые количества вредных примесей. А пар с захваченным аммиаком на выходе конденсируется. Часть полученного конденсата возвращается в колонну для повышения концентрации азота, а остальное при необходимости дорабатывается в дополнительном контуре. В итоге на выходе получается концентрированная аммиачная вода.

 

Требования нового европейского законодательства

Регуляторы ужесточают нормы, реагируя на ухудшение состояния окружающей среды. Новые правила заставляют операторов очистных сооружений искать технологии, которые раньше казались слишком сложными или дорогими. Основные требования сводятся к следующему:

• Снижение содержания общего азота в сбрасываемых водах;
• Уменьшение концентрации фосфора, вызывающего цветение водоемов;
• Внедрение практик замкнутого цикла использования ресурсов;
• Переход на технологии, доказавшие свою устойчивость в долгосрочной перспективе.

Проект в Ной-Ульме как раз нацелен на соответствие этим критериям. Испытания начались в мае 2026 года. Специальная ассоциация по очистке сточных вод Steinhäule выступает партнером университета, предоставляя площадку и инфраструктуру. Руководство ассоциации отмечает, что использование технологий, ориентированных на ресурсную эффективность, является приоритетом для их работы.

 

Этапы реализации пилотного проекта

Переход от лабораторных образцов к промышленным масштабам требует тщательной проверки. Ученые не просто строят установку, они встраивают её в существующие технологические цепочки. Процесс тестирования включает несколько шагов:

1. Монтаж пилотной установки непосредственно на территории действующего очистного сооружения в Ной-Ульме.
2. Проведение многомесячных испытаний в реальных условиях эксплуатации.
3. Анализ эффективности извлечения азота из центрат-воды.
4. Оптимизация энергозатрат на процесс парообразования и конденсации.
5. Масштабирование технологии до промышленного уровня после подтверждения надежности.

Профессор Томас Грюцнер, представляющий Институт химической инженерии, подчеркивает гордость за сотрудничество с муниципальными партнерами. По его словам, проект создает реальную добавленную стоимость для региона. Инженеры наблюдают за тем, как система справляется с перепадами нагрузки, характерными для канализационных сетей.

 

Перспективы использования извлеченного сырья

Главная особенность разработки — не просто удаление вредного вещества, а его возвращение в экономику. Аммиак, полученный в ходе очистки, представляет собой ценное сырье. В концентрированном виде он может использоваться в качестве удобрения в сельском хозяйстве.

Это превращает очистные сооружения из пунктов утилизации отходов в производственные объекты. Подобный подход минимизирует потребность в промышленном синтезе аммиака, который требует больших энергозатрат. Исследователи видят в этом путь к снижению углеродного следа всей системы водоотведения. Вместо того чтобы тратить ресурсы на нейтрализацию азота, общество получает возможность повторно использовать его для выращивания урожая.

 

Технические нюансы и энергоэффективность

Процесс кипения центрата требует подвода тепла, что всегда вызывает вопросы об энергетической целесообразности. Однако инженеры Ульмского университета заложили в конструкцию механизмы рекуперации энергии. Использование тепла конденсации позволяет снизить расходы пара.

Система работает в непрерывном цикле. Центрат подается в колонну, где контактирует с поднимающимся паром. Важно поддерживать температурный режим, чтобы аммоний полностью переходил в газовую фазу, но при этом не разрушалась структура других компонентов стока. Очищенная жидкость, выходящая снизу, возвращается в общий поток сточных вод, уже прошедших основную очистку, где содержание аммония сведено к минимуму. Оставшаяся часть конденсата с высокой концентрацией аммиака собирается в отдельные емкости. Как отмечается в пресс-релизе университета, такая схема позволяет добиться высокой чистоты конечного продукта.

Внедрение подобных систем в масштабах страны позволит сократить зависимость от импортных удобрений и улучшить экологическую обстановку в региональных водоемах. Немецкий опыт показывает, что инженерная мысль способна превратить экологическую проблему в экономическую выгоду. Технология паровой отгонки доказала свою работоспособность в пилотном режиме, и теперь главной задачей остается её адаптация к различным типам стоков. Успешное завершение испытаний в Ной-Ульме откроет дорогу к строительству полноценных промышленных комплексов, которые будут не только очищать воду, но и производить необходимые для аграриев вещества.