BE1021262B1

BE1021262B1 - Verbeterde werkwijze en systeem voor het verwijderen van nitriet

Info

Publication number: BE1021262B1
Application number: BE2014/0323A
Authority: BE
Inventors: Willy Verstraete; Stijn Crombez
Original assignee: Avecom Nv; Cb Groep Bvba
Priority date: 2014-05-06
Filing date: 2014-05-06
Publication date: 2015-10-13
Also published as: EP2942098B1; EP2942098A1; DK2942098T3

Abstract

De huidige uitvinding omvat een werkwijze en een systeem voor de behandeling van vloeistof, zoals afkomstig uit een luchtwasser voor het verwijderen van ammoniak uit luchtstromen, waarbij de werkwijze de volgende stappen omvat: (a) het voorzien van nitriet-omvattende vloeistof, bij voorkeur afkomstig van het wassen van ammoniak-omvattende lucht; (b) het toevoegen van een nitriet omzettende substantie, bij voorkeur sulfaamzuur aan het systeem, waarbij het nitriet in de vloeistof chemisch wordt omgezet naar stikstofgas, leidende tot een behandelde vloeistof. De uitvinding kan gebruikt worden bij de behandeling van luchtstromen gegenereerd bij mestverwerking, biogasinstallaties, composteringsprocessen, veehouderij of industriële processen.

Description

VERBETERDE WERKWIJZE EN SYSTEEM VOOR HET VERWIJDEREN VAN

NITRIET

TECHNISCH VELD

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een verbeterde werkwijze voor het verwijderen van nitriet uit een vloeistof, zoals bv. afkomstig uit het wassen van lucht die afkomstig is uit mestverwerking, biogasinstallaties, composteringsprocessen, veehouderij of industriële processen, meer specifiek waarbij ammoniak, amines en aanverwante ongewenste stikstofgassen uit lucht worden gehaald en geheel of gedeeltelijk omgezet wordt naar minder storende in hoofdzaak neutrale (N2) stikstofgassen. De methode is milieuvriendelijker dan bestaande processen aangezien het restproduct voornamelijk bestaat uit luchtstikstof, en de normale hoeveelheden te spuien waswater beduidend worden ingeperkt.

STAND DER TECHNIEK EN ACHTERGROND

De terugdringing van de ammoniakemissie is in het kader van de problematiek aangaande zure regen en vermesting noodzakelijk. De totale ammoniakemissie bedraagt in Vlaanderen ongeveer 50.000 ton per jaar een groot deel van deze ammoniak komt vrij uit de intensieve veehouderij.

Een luchtwasser wordt bij mechanisch geventileerde stallen in de intensieve veehouderij gebruikt om de uitstoot van ammoniak en stoffen die het milieu aantasten te verminderen.

In een biologische luchtwasser wordt ammoniak afkomstig uit de lucht ingevangen in de waterfase en vervolgens door bacteriën geoxideerd tot voornamelijk nitriet — (NO2') en nitraat (NO3 ). Hierdoor bouwt het nitriet gehalte aanwezig in de wasvloeistof van de luchtwasser op. Hoge concentraties nitriet remmen de biologische activiteit en dus ook de omzetting van ammoniak naar nitriet door de micro-organismen in de luchtwasser. Deze biologische processen kunnen ook geremd worden door de aanwezigheid van niet-geprotoneerd ammoniak, NH3 (aq), en salpeterig zuur, HNO2 in de wasvloeistof. Om remming van de biologische activiteit te voorkomen wordt een deel van het water continu of periodiek gespuid en aangevuld met vers water, waardoor de concentratie van ammoniak en nitriet laag blijft. De stikstofverbindingen worden met het spuiwater uit het luchtwassysteem afgevoerd. In sommige gevallen wordt een biologische luchtwasser gecombineerd met een bijkomende denitrificatie unit om het aanwezige nitriet in de wasvloeistof te verwijderen en dusdanig de spuiwaterhoeveelheid te verminderen.

Chemische luchtwassers dienen volledigheidshalve ingedeeld te worden in zure, basische of oxidatieve wassers. Binnen de veehouderij wordt vrijwel uitsluitend gebruik gemaakt van zure chemische luchtwassers. In een zure chemische luchtwasser wordt de oplosbaarheid van ammoniak in water verhoogd door met behulp van een chemisch zuur zoals zwavelzuur het vrije ammoniak om te zetten in zoutvorm, meer specifiek in ammoniumsulfaat. Deze omzetting kan enkel bij voldoende lage pH (zuur milieu) en is gelimiteerd door de oplopende zoutconcentratie. Er moet dus regelmatig zuur worden toegevoegd en, net als bij de biologische luchtwasser, moet er regelmatig spui worden afgevoerd.

Zo beschrijft EP 2 308 583, bijvoorbeeld, een werkwijze voor een wasbehandeling van lucht uit een veestal, waarbij ammoniak verwijderd kan worden door middel van een zuur-omvattende vloeistof die bij voorkeur zwavelzuur omvat. Hierbij dient te worden opgemerkt dat geconcentreerd zwavelzuur niet milieuvriendelijk is en zeer corrosief is met als gevolg dat de luchtwasser moet opgebouwd worden uit een corrosie resistent materiaal en er veiligheidsmaatregelen moeten genomen worden bij de opslag en toevoer van geconcentreerd zwavelzuur.

Procestechnisch gezien zouden ook andere zuren, zoals bijvoorbeeld zoutzuur of organische zuren zoals azijnzuur gebruikt kunnen worden in een chemische luchtwasser. Er zijn echter naast economische ook andere nadelen aan het gebruik verbonden. Zo wordt uit veiligheidsoverwegingen geen zoutzuur gebruikt aangezien dit aanleiding kan geven tot emissies van chloride verbindingen. Het nadeel van het gebruik van organische zuren is dat deze in het algemeen zelf een geur hebben, waardoor de geuremissie van een dergelijke luchtwasser potentieel hoger is dan van een luchtwasser waarin een anorganisch zuur gebruikt wordt.

Terwijl chemische luchtwassers een hoger ammoniakverwijderingsrendement kunnen behalen dan biologische luchtwassers, is het geur verwijderingsrendement van biologische luchtwassers over het algemeen hoger dan voor zure chemische luchtwassers.

In combiwassers worden combinaties van verschillende technieken na elkaar gebruikt om als doel nog extra reductie van geur en/of stofemissie te krijgen, minder waswater te produceren of andere voordelen te bekomen ten opzichte van de enkelvoudige chemische of biologische luchtwasser.

Spuiwater van luchtwassers wordt aanzien als waterige meststof of afvalwater stroom. Derhalve is er een kost voor opslag, transport en gebruik of verwerking van het spuiwater. Het is daarom gewenst om een manier te vinden om de spuiwaterhoeveelheid te verlagen op een wijze dat het rendement van ammoniakverwijdering geen gevaar loopt.

De huidige stand der techniek voorziet niet of niet afdoende in een oplossing voor één of meerdere van de bovengenoemde problemen of tekortkomingen.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

De uitvinding verschaft in een eerste aspect een werkwijze voor het verwijderen van nitriet uit een vloeistof, die de volgende stappen omvat: (a) het voorzien van nitriet-omvattende vloeistof, bij voorkeur afkomstig· van oxidatie van ammoniak in een waterige oplossing door bij voorkeur micro-organismen, meer bij voorkeur waarbij de ammoniak in waterige oplossing afkomstig is van het wassen van ammoniak-omvattende lucht; (b) het omzetten van nitriet door een nitriet omzettende substantie.,.

Hierdoor wordt het nitriet omgezet naar gasvormige stikstofverbindingen, hoofdzakelijk naar onschadelijk stikstofgas.

Bij voorkeur wordt het nitriet omgezet door toevoeging van een hoeveelheid van de nitriet-omzettende substantie aan de nitriet-omvattende vloeistof. In een uitvoeringsvorm wordt de nitriet-omzettende substantie aangemaakt in de nitriet-omvattende vloeistof door toevoeging van één of meerdere reagens aan de vloeistof die de nitriet-omzettende substantie aanmaken.

Indien de ammoniak in waterige oplossing afkomstig is van het wassen van ammoniak-omvattende lucht kan, in een voorkeursuitvoeringsvorm, de nitriet-omzettende substantie of één of meerdere reagens die de nitriet-omzettende substantie aanmaken, worden toegevoegd in de ammoniak-omvattende lucht, bv. via een nevel.

In een voorkeursuitvoeringsvorm omvat de nitriet omzettende substantie een diazo-vormende substantie, die een diazo-verbinding vormt met nitriet en zo nitriet verwijdert uit de nitriet-omvattende vloeistof en is bij voorkeur een stikstofhoudende substantie, bij meer voorkeur een amine-houdende of een amide houdende substantie, bij nog meer voorkeur een substantie omvattende een amine groep of amidegroep enerzijds en een sulfonyl groep, sulfaat groep, sulfiet groep, persuIfaat groep, hyposulfiet groep, peroxodisulfaat groep, thiosulfaat groep, thiocyanaat groep, perchloraat groep, chloraat groep, chloriet groep, hypochloriet groep, fosfon groep, fosfaat groep, fosfiet groep, hypofosfiet groep, carbonaat groep, silicaat groep, boraat groep, bromaat groep, perbromaat groep, bromiet groep, hypobromiet groep, jodaat groep, jodiet groep, perjodaat groep, hypojodiet groep, chromaat groep, cyanaat groep of permanganaat groep anderzijds, bij nog meer voorkeur een sulfaamgroep-houdende substantie, bij meest voorkeur sulfaamzuur ook wel sulfamine zuur of amidosulfonzuur genoemd of een zout van een der voorgaande.

In een bijzonder geprefereerde voorkeursuitvoeringsvorm wordt sulfaamzuur, CAS 5329-14-6, toegevoegd aan de nitriet houdende vloeistof, het nitriet wordt hierbij ten minste deels uit de vloeistof verwijderd via de reactie: NH2SO3H + HNO2 -> N2 + H2O + H2SO4 (1) waarbij sulfaamzuur (NH2SO3H) het nitriet (NO2 ) in het salpeterigzuur (HNO2) om kan zetten naar stikstofgas (i.c. N2) en zwavelzuur (H2SO4) met vorming van water (H2O). De omzetting is in hoofdzaak chemisch van aard, doch kan het microbiologisch materiaal aanwezig in de wasvloeistof en op het dragermateriaal deze reactie katalyseren.

Bij voorkeur is de nitriet-omvattende vloeistof afkomstig van het wassen van ammoniak-omvattende lucht. Het wassen van ammoniak uit lucht is een belangrijke bron voor nitriet-rijke waterstromen. De aanwezigheid van nitriet in deze waterstromen is over het algemeen onwenselijk, en maakt het normaliter noodzakelijk de vloeistof af te voeren. De huidige uitvinding laat toe om de nitriet-omvattende waterstromen, en in het bijzonder nitriet-omvattende afvalstromen afkomstig van het wassen van ammoniak-omvattende lucht, in situ of ten minste dicht bij het ontstaan van de nitriet-rijke waterstroom te behandelen.

Een bijkomend voordeel van de huidige uitvinding is dat de behandelde vloeistof dan ook kan hergebruikt worden. Daarom omvat de uitvinding in een voorkeursuitvoeringsvorm de stap: (c) het herbruiken van de behandelde vloeistof, bij voorkeur voor het wassen van ammoniak-omvattende lucht. Door het herbruiken van de vloeistof wordt de hoeveelheid spuiwater sterk gereduceerd en is het gebruik van de luchtwasser minder arbeidsintensief.

In een voorkeursuitvoeringsvorm is de nitriet omvattende vloeistof afkomstig uit een luchtwasser bij voorkeur geschikt voor het wassen van ammoniak-omvattende lucht. De luchtwasser is bij voorkeur een chemische luchtwasser, een combi-luchtwasser en bij meer voorkeur een biologische luchtwasser. De behandelde vloeistof heeft een lage nitriet concentratie. Vooral een biologische luchtwasser is gebaad bij een lage nitriet concentratie in de vloeistof waardoor er minder remming is van de biologische activiteit.

De uitvinding betreft tevens een systeem voor het verwijderen van nitriet uit een vloeistof, dat een reactor omvat met één of meerdere inlaten voor nitriet-omvattende vloeistof, een toegang voor een nitriet omzettende substantie> en bij voorkeur één of meerdere uitlaaien voor behandelde vloeistof, waarbij de inlaaten, en bij voorkeur de uitlaaten, geschikt zijn om te worden aangesloten op één of meerdere aanvullende systemen waarin een nitriet-omvattende vloeistof kan circuleren. Dit systeem kan worden aangesloten en is bij voorkeur aangesloten op een aanvullend systeem, waarbij ten minste een deel van de nitriet-omvattende vloeistof van het aanvullend systeem naar de reactor kan worden geleid via de inlaat, waar het behandeld kan worden volgens de huidige uitvinding. Hierna kan bij voorkeur de behandelde vloeistof worden hergebruikt, bv. geherintroduceerd in het aanvullende systeem via bv. een uitlaat van de reactor.

In een voorkeursuitvoering is het aanvullend systeem een luchtwasser, zoals een biologische luchtwasser, een chemische luchtwasser, of een combi-luchtwasser, bij voorkeur een biologische luchtwasser. Meerdere luchtwassers kunnen op elkaar en/of op één reactor worden aangesloten.

De uitvinding verschaft volgens een volgend aspect een verbeterde werkwijze voor het behandelen van ammoniak-bevattende lucht, waarbij de spuiwaterproductie verminderd wordt vanwege sterkere en meer efficiënte denitrificatie. Dit biedt als voordeel dat de hoeveelheid spuiwater op een laag niveau wordt gehouden terwijl het rendement van ammoniakverwijdering hoog kan gehouden worden. Bovendien bestaat het restproduct grotendeels uit stikstofgassen. Deze afgassen kunnen efficiënt uit het spuiwater verwijderd worden en indien nodig verder opgezuiverd of. procestechnisch nuttig herbruikt worden, met als resultaat dat meer van het spuiwater kan hergebruikt worden en er dus minder gecontamineerd spuiwater dient te worden afgevoerd.

De huidige uitvinding betreft hiertoe een werkwijze voor het behandelen van ammoniak-omvattende lucht, omvattende de stappen: (i) het wassen van de ammoniak-omvattende lucht in een waterige vloeistof; (ii) het ten minste gedeeltelijk omzetten van ammoniak opgelost in de vloeistof naar nitriet; (iii) het verwijderen van nitriet uit de vloeistof volgens een werkwijze en/of met een systeem zoals in dit document beschreven. In een voorkeursuitvoering wordt het nitriet verwijderd uit de vloeistof door de vloeistof deels in een aparte reactor te behandelen en/of deels in een luchtwasser te behandelen, bv. in een daartoe voorziene zone in de luchtwasser. Hiertoe betreft de huidige uitvinding een werkwijze voor de behandeling van wasvloeistof afkomstig uit een luchtwasser voor het verwijderen van ammoniak uit luchtstromen omvattende de stappen: . het aftappen van een gedeelte van het wasvloeistof uit de luchtwasser naar een aparte reactor of een bepaalde zone in de luchtwasser zelf; het chemisch omzetten van opgelost nitriet. in het wasvloeistof naar stikstofgas in deze reactor; bij voorkeur de behandelde wasvloeistof terug toe te voegen aan de luchtwasser.

In een volgend aspect heeft de onderhavige aanvraag betrekking op een systeem voor het behandelen van wasvloeistof afkomstig uit een luchtwasser voor het verwijderen van ammoniak uit luchtstromen.

Bij voorkeur is het systeem geschikt, en nog meer bij voorkeur aangepast, om de werkwijze volgens de huidige uitvinding uit te voeren.

In een uitvoeringsvorm omvat het systeem voor de behandeling van wasvloeistof afkomstig uit een luchtwasser voor het verwijderen van ammoniak uit luchtstromen: een reactor met een in- en uitlaat voor wasvloeistof een toevoersysteem voor het toevoegen van chemicaliën nodig bij de omzetting nitriet naar stikstofgas en een uitlaat voor het gevormde afgas; een circulatiemiddel om wasvloeistof af te tappen uit de luchtwasser naar de reactor en terug toe te voegen aan de luchtwasser: een opslagruimte voor de nitriet omzettende substantie en zuren gebruikt bij de omzetting van nitriet naar stikstofgas in verbinding met de reactor.

Volgens een verder aspect omvat de huidige uitvinding het gebruik van een methode zóals hierin beschreven en/of een systeem zoals hierin beschreven voor de behandeling van wasvloeistof afkomstig uit een luchtwasser voor het verwijderen van ammoniak uit luchtstromen gegenereerd bij mestverwerking, biogasinstallaties, composteringsprocessen, veehouderij of industriële processen.

In een laatste aspect omvat de huidige uitvinding een nitriet omzettende substantie, bij voorkeur sulfaamzuur, geschikt, en bij voorkeur aangepast, om te worden gebruikt in een werkwijze of een systeem volgens de huidige uitvinding.

Verdere voorkeursuitvoeringsvormen zijn beschreven in de conclusies en verder in dit document.

BESCHRIJVING VAN DE FIGUREN

Figuur 1 is een schematische weergave van een methode en een systeem volgens de huidige uitvinding.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING VAN DE UITVINDING

De expliciete karakteristieken, voordelen en objectieven van de onderhavige uitvinding zullen verder duidelijk worden voor de vakman in het technisch veld van de uitvinding na lezen van de hier volgende gedetailleerde beschrijving van de uitvoeringsvorm van de uitvinding en van de figuren hierin bijgesloten. De figuren dienen daartoe de uitvinding verder toe te lichten, zonder daarbij de omvang van de uitvinding te beperken.

Tenzij anders gedefinieerd hebben alle termen die gebruikt worden in de beschrijving van de uitvinding, ook technische en wetenschappelijke termen, de betekenis zoals ze algemeen begrepen worden door de vakman in het technisch veld van de uitvinding. Voor een betere beoordeling van de beschrijving van de uitvinding, worden de volgende termen expliciet uitgelegd. "Een", "de" en "het" refereren in dit document naar zowel het enkelvoud als het meervoud tenzij de context duidelijk anders veronderstelt. Bijvoorbeeld, "een segment" betekent een of meer dan een segment.

Wanneer "ongeveer" of "rond" in dit document gebruikt wordt bij een meetbare grootheid, een parameter, een tijdsduur of moment, en dergelijke, dan worden variaties bedoeld van +/-20% of minder, bij voorkeur +/-10% of minder, meer bij voorkeur +/-5% of minder, nog meer bij voorkeur +/-1% of minder, en zelfs nog meer bij voorkeur +/-0.1% of minder dan en van de geciteerde waarde, voor zoverre zulke variaties van toepassing zijn in de beschreven uitvinding. Hier moet echter wel onder verstaan worden dat de waarde van de grootheid waarbij de term "ongeveer" of "rond" gebruikt wordt, zelf specifiek wordt bekendgemaakt. ♦

De termen "omvatten", "omvattende", "bestaan uit", "bestaande uit", "voorzien van", "bevatten", "bevattende", "behelzen", "behelzende", "inhouden", "inhoudende" zijn synoniemen en zijn inclusieve of open termen die de aanwezigheid van wat volgt aanduiden, en die de aanwezigheid niet uitsluiten of beletten van andere componenten, kenmerken, elementen, leden, stappen, gekend uit of beschreven in de stand der techniek.

Het citeren van numerieke intervallen door de eindpunten omvat alle gehele getallen, breuken en/of reële getallen tussen de eindpunten, deze eindpunten inbegrepen.

De term "nitrificatie" is het proces in een biologische luchtwasser waarbij de ingevangen ammoniak (NH3) in nitriet (NO2 ) en/of nitraat (NO3 ) omgezet wordt.

De term "denitrificatie" is het proces waarbij het gevormde nitriet en/of nitraat naar stikstofgas omgezet wordt.

De term "chemisch-biologisch" refereert in dit document naar een chemische reactie waarbij biologisch materiaal een al dan niet katalytische tussenkomst heeft.

De term "wasvloeistof" refereert in dit document naar de vloeistof die gebruikt wordt om de ammoniak-bevattende lucht te wassen, het refereert naar de vloeistof waarin de ammoniak, afkomstig uit de lucht, wordt opgelost voor omzetting naar nitriet en/of nitraat en eventueel andere en/of verdere omzettingen. De wasvloeistof kan tenminste deels hergebruikt of gerecirculeerd worden om ammoniak uit lucht in op te lossen.

De term "spuiwater" refereert in dit document naar een deel van de wasvloeistof dat niet meer hergebruikt wordt om lucht te wassen en dus afgevoerd wordt, bv. naar een spuiwatersilo.

De term "nitriet omzettende substantie" refereert in dit document naar een substantie die nitriet chemisch kan omzetten naar stikstofgas. De substantie is bij voorkeur een diazo-vormende substantie, die een diazo-verbinding vormt met nitriet en zo nitriet verwijdert uit de nitriet-omvattende vloeistof en is bij voorkeur een stikstofhoudende substantie, bij meer voorkeur een amine-houdende of een amide houdende substantie, bij nog meer voorkeur een substantie omvattende een amine groep of amidegroep enerzijds en een sulfonyl groep, sulfaat groep, sulfiet groep, persulfaat groep, hyposulfiet groep, peroxodisulfaat groep, thiosulfaat groep, thiocyanaat groep, perchloraat groep, chloraat groep, chloriet groep, hypochloriet groep, fosfon groep, fosfaat groep, fosfiet groep, hypofosfiet groep, carbonaat groep, silicaat groep, boraat groep, bromaat groep, perbromaat groep, bromiet groep, hypobromiet groep, jodaat groep, jodiet groep, perjodaat groep, hypojodiet groep, chromaat groep, cyanaat groep of permanganaat groep anderzijds, bij nog meer voorkeur een sulfaamgroep-houdende substantie, bij meest voorkeur sulfaamzuur ook wel sulfamine zuur of amidosulfonzuur genoemd of een zout van een der voorgaande.

De term "minerale zuur" of "anorganisch zuur" worden in dit document als synoniemen gebruikt, en refereren naar zuur dat is afgeleid van een bepaalde anorganische verbinding. Voorbeelden van minerale zuren zijn koolzuur, salpeterzuur, salpeterigzuur, zwavelzuur, sulfaamzuur, zoutzuur, etc.

De term "buffer" refereert in dit document naar een waterige oplossing van twee stoffen, i.e. bufferstoffen, die zich in een bepaald evenwicht bevinden en een bepaalde pH aannemen. Bij verdunning, toevoegen van een zuur of een base zal deze pH nagenoeg constant blijven. De verstoring van het evenwicht en de zuurtegraad wordt dus 'gebufferd'. Bufferopl ossingen bestaan bij voorkeur uit een zuur/basekoppel; ofwel een zuur en het zout van zijn geconjugeerde base, bv. sulfaamzuur en ammoniumsulfamaat, ofwel een base en het zout van zijn geconjugeerd zuur. Beide zijn bij voorkeur zwakke zuren of basen, en zullen dus onvolledig reageren. De reactievergelijking tussen het zuur en de base kan worden gegeven als:

In welke mate deze reactie verloopt, wordt gegeven door de Ka-waarde of zuurconstante in termen van concentraties, aangeduid door

of de gerelateerde pKa-waarde: pKa = ~log(Ka).

De term "stikstofoxiden" refereert in dit document naar neutrale verbinding van sitkstof en zuurstof, en worden algemeen aangeduid als "NOx", bv. in structuurformules. De exacte structuurformule van stikstofoxiden is NyOx, waarbij x en y strikt positieve getallen zijn. Voorbeelden zijn stikstofmonoxide (NO), stikstofdioxide (NO2), distikstofmonoxide (N2O), distikstoftrioxide (N2O3), distikstoftetraoxide (N2O4), distikstofpentaoxide (N2O5), stikstoftrioxide (NO3), etc.

De onderhavige uitvinding voorziet in een werkwijze voor het behandelen van nitraat-omvattende vloeistof, zoals bij voorkeur afkomstig uit een luchtwasser of uit een methode voor het wassen van ammoniak-bevattende lucht. Verder voorziet de uitvinding ook in een werkwijze voor het wassen van lucht waarbij spuiwaterproductie wordt verminderd vanwege een verbeterd denitrificatie proces in de luchtwasser, zoals beschreven in de conclusies. Dit biedt als voordeel dat het spuiwaterverbruik beperkt wordt door het feit dat de wasvloeistof in grote maat hergebruikt kan worden voor een volgende wasbeurt van de lucht. De uitvinding heeft daarom betrekking op een werkwijze die milieuvriendelijk en kosten besparend is.

In een voorkeursuitvoeringsvorm wordt tenminste een deel van de wasvloeistof naar de reactor afgeleid. In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm wordt dit deel continu afgetapt. In een andere voorkeursuitvoeringsvorm wordt het deel afgetapt van zodra de vloeistof een nitrietgehalte omvat dat hoger is dan een, bij voorkeur vooraf bepaalde, limiet. In de reactor wordt het nitriet dan chemisch-biologisch omgezet naar stikstofgassen. In een andere voorkeursuitvoeringsvorm gaat de chemischbiologische omzetting van nitriet naar stikstofgas door in een zone van de luchtwasser zelf.

In een voorkeursuitvoeringsvorm wordt een nitriet omzettende substantie toegevoegd in een daartoe voorziene reactor of wordt de substantie toegevoegd via de luchtwasser gekoppeld aan de reactor. Dit kan door de nitriet omzettende substantie te vernevelen in de luchtwasser.

In een voorkeursuitvoeringsvorm omvat de vloeistof een pH-waarde nabij de pKa-waarde van salpeterigzuur, meer bij voorkeur is het verschil tussen de genoemde pH waarde en de pKa-waarde van salpeterigzuur minder dan 3, meer bij voorkeur minder dan 2, nog meer bij voorkeur minder dan 1 eenheid, zelfs meer bij voorkeur minder dan 0,75; en nog meer bij voorkeur minder dan 0,5 van de pKa-waarde van salpeterigzuur. Hierdoor wordt de denitrificatie van de wasvloeistof bevorderd. De werkwijze biedt dan ook als voordeel dat de nitrietremming op de groei van de micro-organismen significant beperkt wordt.

In een voorkeursuitvoering omvat de vloeistof in de reactor een pH-waarde die lager is dan 5.9. De zure omgeving en de nitriet omzettende substantie zorgt ervoor dat zowel de nitrificatie van ammoniak opgelost in water naar nitriet, als de denitrificatie van nitriet in de vloeistof efficiënter verloopt.

Bij voorkeur omvat de vloeistof een pH-waarde die hoger is dan -1, bij voorkeur hoger dan 0, meer bij voorkeur hoger dan 1, nog meer bij voorkeur hoger dan 2, en nog meer bij voorkeur hoger dan 3. Bij voorkeur omvat de vloeistof een pH-waarde die lager is dan 5,9; bij voorkeur lager dan 5,5; meer bij voorkeur lager dan 5, nog meer bij voorkeur lager dan 4,5; en nog meer bij voorkeur lager dan 4. In een voorkeursuitvoeringsvorm ligt de pH-waarde van de wasvloeistof tussen 3 en 4, bijvoorbeeld 3,1; 3,2; 3,3; 3,4; 3,5; 3,6; 3,7; 3,8; 3,9 of alle waarden hiertussen. Deze pH waarde bepaald de snelheid van de omzetting van nitriet, en is optimaal tussen deze waarden.

In een voorkeursuitvoeringsvorm omvat de wasvloeistof een zuur, bij voorkeur sulfaamzuur (H3NSO3) en/of koolzuur (H2CO3), meer bij voorkeur omvat de wasvloeistof een concentratie sulfaamzuur en/of een concentratie koolzuur, geselecteerd in functie van een gewenste pH-waarde van de wasvloeistof. De wasvloeistof kan ook zwavelzuur (H2SO4) omvatten, bv. zoals afkomstig uit reactie (1) tussen nitriet en/of salpeterigzuur en sulfaamzuur. Sulfaamzuur biedt als voordeel dat het niet toxisch is en de werking van de essentiële biokatalysatoren, bijvoorbeeld de bacteriën, niet verstoort in vergelijking met andere zuren zoals zwavelzuur. Bovendien is sulfaamzuur weinig corrosief voor de materialen die gebruikt worden bij een luchtwassersysteem, in het bijzonder voor beton. Het gebruik van sulfaamzuur is milieuvriendelijker in vergelijking met andere zuren.

In een voorkeursuitvoeringsvorm wordt het toevoegen van nitriet omzettende substantie en zuur gecontroleerd door verschillende parameters zoals de pH van de vloeistof, de hoeveelheid vloeistof, de concentratie aan nitriet in de vloeistof, de duur van de reactieperiode.

In een voorkeursuitvoeringsvorm wordt afgas gevormd dat beperkt stikstofoxiden en vooral distikstof omvat. Het gevormde gas kan ofwel afgeleid worden naar de lucht, ofwel onderworpen worden aan een nazuivering, zoals een compost of kalkbed-reiniging ofwel worden aangewend als component bij een verbrandingsproces. Onder bepaalde procesomstandigheden kunnen in het gevormde gas beperkte hoeveelheden aan stikstofoxiden aanwezig zijn. Deze kunnen aangewend worden bij voorbeeld om een betere verbrandingsefficiëntie bij het verbranden van koolwaterstoffen te verkrijgen. Bij voorkeur worden de stikstofoxiden ten minste deels uit het afgas gefilterd, bij voorkeur door het afgas doorheen een biologisch actief bed van kalksteen te leiden. Hiermee kan de uitstoot van stikstofoxiden (NOx) vermeden worden.

In een voorkeursuitvoeringsvorm wordt de hoeveelheid spuiwater bij voorkeur met 70%, bij meer voorkeur met 90%, bij meest voorkeur met 98% verminderd ten opzichte van een klassieke luchtwasser dat deel uitmaakt van de stand der techniek.

In een voorkeursuitvoéringsvorm wordt het nitriet bevattende waswater chemisch behandeld gedurende een reactieperiode die langer is dan 1 uur, bij voorkeur, langer dan 6 uur, meer bij voorkeur langer dan 12 uur, nog meer bij voorkeur langer dan 20 uur, en/of die korter is dan 5 dagen, bij voorkeur korter dan 4 dagen, meer bij voorkeur korten dan 3 dagen, nog meer bij voorkeur korter dan 2 dagen. Meest bij voorkeur is de reactieperiode ongeveer 1 dag of 24 uur. Tijdens deze tijd kan er genoeg nitriet omgezet worden waardoor de behandelde vloeistof een nitriet concentratie heeft dat geen remming van de biologische activiteit te weeg brengt.

In een verder aspect behandelt de huidige uitvinding een systeem voor het behandelen van nitriet-omvattend wasvloeistof afkomstig uit een luchtwasser voor het verwijderen van ammoniak uit luchtstromen. Bij voorkeur omvat dit systeem: een reactor met een in- en uitlaat voor wasvloeistof een toevoersysteem voor het toevoegen van chemicaliën nodig bij de omzetting nitriet naar stikstofgas en een uitlaat voor het gevormde afgas; een circulatiemiddel om wasvloeistof af te tappen uit de luchtwasser naar de reactor en terug toe te voegen aan de luchtwasser: een opslagruimte voor de nitriet omzettende substantie en zuren gebruikt bij de omzetting van nitriet naar stikstofgas in verbinding met de reactor.

In een voorkeursuitvoeringsvorm omvat het systeem een pH-regelsysteem dat de pH regelt van de vloeistof in de reactor. Bij voorkeur wordt hierbij de toevoer van zuur uit de opslagruimte aan de vloeistof gecontroleerd om de pH-waarde van de vloeistof en/of de wasvloeistof te regelen. Bij voorkeur omvat het pH-regelsysteem een pH-sensor om de pH van de vloeistof in de reactor en/of de wasvloeistof te meten en een debietregelaar om het debiet aan zuur naar de vloeistof in de reactor te regelen.

In een voorkeursuitvoeringsvorm wordt de toegang voor de nitriet omzettende substantie rechtstreeks op de reactor aangesloten. In een andere voorkeursuitvoeringsvorm wordt de toegang voor de nitriet omzettende substantie in de luchtwasser voorzien, waarbij bij voorkeur de substantie in de lucht verneveld wordt.

In een voorkeursuitvoeringsvorm is de luchtwasser van het biologische type en omvat deze de micro-organismen Nitrosomonas en/of Nitrobacter bacteriën.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de volgende beschrijving waarbij is verwezen naar de bijgevoegde tekening waarin:

Figuur 1 een schematische weergave is van de uitvinding (2) aangesloten op een luchtwasser (1) en eventueel voorzien van een bed van kalksteen (3).

Een luchtwassersysteem (1) is via een eerste zijde met een luchtinlaat aangesloten op een toevoer van ammoniak-bevattende lucht, bijvoorbeeld lucht afkomstig van mestverwerking, biogasinstallaties, composteringsprocessen, veehouderij of industriële processen. In deze lucht is een sterk verhoogde concentratie ammoniak en andere componenten aanwezig die grotendeels vanwege milieueisen dient te worden gescheiden van de lucht. Het luchtwassersysteem (1) is aan een tweede zijde op een leiding aangesloten met wasvloeistof. De wasvloeistof omvat, na doorgang door het luchtwassersysteem een verhoogde concentratie aan afvalstoffen, meer bepaald in de vorm van fijnstof, alsmede ammoniak, ammonium, nitriet en nitraat, en verlaat de luchtwasser (1) aan een uitlaatzijde. De wasvloeistof of een deel hiervan wordt dan naar een reactor (2) geleid waar het ongeveer een dag zal verblijven alvorens terug te keren naar de luchtwasser. In de reactor (2), wordt er een nitriet omzettende substantie, bv. sulfaamzuur, toegevoegd, of één of meerdere reagens die een nitriet omzettende substantie kunnen aanmaken, bv. een sulfaamzout, eventueel samen met een zuur zoals zoutzuur. Het nitriet in de vloeistof wordt hierdoor omgezet naar stikstofgassen. Bij voorkeur wordt er ook CO2 op gecontroleerde manier toegevoegd om de pH tussen 3 en 4 in te stellen.

Vanuit de reactor wordt het grootste deel van de behandelde vloeistof gerecirculeerd en opnieuw bovenin de luchtwasser (1) verdeeld; periodiek kan een klein deel worden gespuid en vervangen door vers water. Het waterniveau wordt constant gehouden door de aanvoer van vers water ter compensatie voor verdamping en afvoer van spuiwater. In de onderhavige uitvinding, kan de afvoer van spuiwater klein gehouden worden vanwege het efficiënte denitrificatieproces en het produceren van afgas met luchtstikstof dat uit de vloeistof ontsnapt, daardoor kan ook de aanvoer van vers water zo laag mogelijk gehouden worden.

Opgemerkt moet worden dat het gebruik van luchtwassers de uitstoot aan ammoniak en fijn stof verlaagt, maar een kleine hoeveelheid stikstofoxiden (NOx) kunnen vrijkomen. In een mogelijke uitvoeringsvorm voorziet de onderhavige uitvinding dan ook in een systeem waarbij afgas door een bed van biologisch actief kalksteen (3) geleid wordt. Op deze manier kunnen de stikstofoxiden-emissies naar het milieu vermeden worden, bij voorkeur met vorming van Ca-nitraat.

De werkwijze volgens de huidige uitvinding kan bij kamertemperatuur gebeuren, i.e. zonder bijkomende verwarming of koeling van bv. de wasvloeistof. De uitvinding biedt verder als voordeel dat de geur-uitstoot sterk verminderd wordt. Verder wordt het verbruik van water verminderd, met name door een sterke verlaging aan spuiwaterproductie. Dit heeft gunstige effecten op het milieu, op de kosten die verbonden zijn aan een dagelijkse gebruik en het hinderlijke karakter in het algemeen

Claims

CONCLUSIES

1. Werkwijze voor het verwijderen van nitriet uit een vloeistof, die de volgende stappen omvat: (a) het voorzien van nitriet-omvattende vloeistof, bij voorkeur afkomstig van oxidatie van ammoniak in een waterige oplossing door bij voorkeur rnicro-organismen, meer bij voorkeur waarbij de ammoniak in waterige oplossing afkomstig is van het wassen van ammoniak-omvattende lucht; (b) het omzetten van nitriet door een nitriet omzettende substantie, bij voorkeur waarbij een hoeveelheid van de nitriet-omzettende substantie aan de nitriet-omvattende vloeistof wordt toegevoegd.
2. Werkwijze volgens conclusie 1, die de volgende stap omvat: (c) het herbruiken van de behandelde vloeistof, bij voorkeur voor het wassen van ammoniak-omvattende lucht.
3. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de nitriet omzettende substantie een diazo-vormende substantie is, bij voorkeur een stikstof-houdende substantie, meer bij voorkeur een amino-houdende substantie, nog meer bij voorkeur een sulfaamgroep-houdende substantie, en het meest bij voorkeur sulfaamzuur is.
4. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de nitriet-omvattende vloeistof afkomstig is van een luchtwasser, zoals een biologische luchtwasser, een chemische luchtwasser, of een combi-luchtwasser, bij voorkeur een biologische luchtwasser.
5. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij een hoeveelheid van de nitriet-omzettende substantie en/of waarbij één of meerdere reagens die de nitriet-omzettende substantie aanmaken aan de nitriet-omvattende vloeistof en/of aan de ammoniak-omvattende lucht wordt toegevoegd.
6. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de nitriet omzettende substantie of de één of meerdere reagens die de nitriet-omzettende substantie aanmaken, wordt toegevoegd in een daartoe voorziene reactor of in een systeem voor het wassen van ammoniak-omvattende lucht, bij voorkeur door verneveling.
7. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij ten minste een deel van de vloeistof gedurende een reactieperiode in de reactor verblijft, bij voorkeur waarbij de reactieperiode tussen 2 en 48 uur duurt.
8. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij een hoeveelheid nitriet omzettende substantie, bij voorkeur sulfaamzuur wordt toegevoegd op een gecontroleerde manier en/of waarbij de hoeveelheid toegevoegd nitriet omzettende substantie afhankelijk is van één of meerdere parameters van de vloeistof, zoals bij voorkeur hoeveelheid vloeistof, concentratie aan nitriet, pH waarde, duur van de reactieperiode, of een combinatie ervan.
9. Werkwijze volgens één vari de voorgaande conclusies, waarbij de vloeistof een pH waarde omvat die hoger is dan 2, en bij voorkeur lager dan 5, meer bij voorkeur tussen 3 en 4.
10. Systeem voor het verwijderen van nitriet uit een vloeistof, dat een reactor omvat met één of meerdere inlaten voor nitriet-omvattende vloeistof, een toegang voor een nitriet omzettende substantie, en bij voorkeur één of meerdere uitlaten voor behandelde vloeistof, waarbij elke inlaat, en bij voorkeur elke uitlaat, geschikt, en bij voorkeur aangepast, is om te worden aangesloten op één of meerdere aanvullende systemen waarin een nitriet-omvattende vloeistof kan circuleren.
11. Systeem volgens conclusie 10, waarbij het aanvullende systeem een luchtwasser omvat, zoals een biologische luchtwasser, een chemische luchtwasser, of een combi-luchtwasser, bij voorkeur een biologische luchtwasser.
12. Systeem volgens één van de conclusies 10 tot 11, dat een pH-regelsysteem omvat dat de pH regelt van de vloeistof, waarbij bij voorkeur toevoer van zuur uit een opslagruimte aan de reactor gecontroleerd wordt om de pH-waarde van de vloeistof te regelen.
13. Systeem volgens één van de conclusies 10 tot 12, waarbij de nitriet omzettende substantie wordt toegevoegd ofwel in de reactor ofwel in de lucht aanwezig in het aanvullende systeem bij voorkeur door verneveling.
14. Werkwijze voor het behandelen van ammoniak-omvattende lucht, omvattende de stappen: (i) het wassen van de ammoniak-omvattende lucht in een waterige vloeistof; (ii) het ten minste gedeeltelijk omzetten van ammoniak opgelost in de vloeistof naar nitriet; (iii) het verwijderen van nitriet uit de vloeistof volgens een werkwijze volgens één van de conclusies 1 tot 9 en/of met een systeem volgens één van de conclusies 10 tot 13.
15. Werkwijze volgens conclusie 14 voor het behandelen van ammoniak-omvattende lucht afkomstig van mestverwerking, biogasinstallaties, composteringsprocessen, veehouderij of industriële processen.
16. Nitriet omzettende substantie, bij voorkeur sulfaamzuur, aangepast om te worden gebruikt in een werkwijze volgens conclusies 1 tot 9, in een systeem volgens conclusies 10 tot 13 en/of een werkwijze volgens conclusies 14 of 15.
17. Systeem geschikt voor het behandelen van ammoniak-omvattende lucht, omvattende minstens een systeem volgens conclusie 10 tot 13 en één of meerdere luchtwassers.