CS118792A3 - Process for manure treating - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu zpracováni hnojivá, kdy tekuté hnojivoa/nebo odpadní voda obsahující kjeldahlizadní-N se v prvnímstupni podrobí nitrifikaci a v následujícím stupni denitrifikaciv provzdušňovaném reaktoru, který obsahuje aktivní kal bohatý nanitrifikadní bakterie použité v nitrifikadním stupni, přidemžje-li to nutné, přidávají se do reaktoru neutralizujícíchemikálie a dále se týká velmi rychlého denitrifikadníhoreaktoru, obsahujícího kompaktní biomasu, schopnou přeměnitdusidnan na dusíkatý plyn a do kterého se přidává organickýsubstrát použitý v děnitriíikadním stupni.

Dosavadní stav techniky

Způsob tohoto typu je všeobecně známý z publikace "AgrarischDagblad" z 14. března 1988. Tímto způsobem se zpracovává kapalnásložka íermentováného polokapalného hnojivá. Mohou se odstranitbiologicky odbouratelné organické látky, nitrifikace schopnýdusík a fosfor, které jsou obsaženy v kapalné složcepolokapalného hnojivá. Způsob vpodstatě spodívá ve spojenínitrifikadního stupně v nitrifikadním reaktoru, ve kterém sedpavek přeměňuje pomocí bakterií na oxidovaný dusíks denitriíikadním stupněm v denitrifikadním reaktoru, kde seoxidovaný dusík přeměňuje pomocí bakterií na plynný dusík,fosforednan přítomný v kapalině se soudasně koncentruje jakochemická sraženina v reaktoru. Oxidace dpavku má za následeksnížení hodnoty pH, která se dá u tohoto způsobu spodítat měřenímve vápnu a/nebo měřením ve výtoku z denitrifikadního reaktoru 2 (recirkulujícim) do nitrifikačního reaktoru. Během nitriíikačníhostupně se v tomto způsobu rovněž odstraní část dusíkua fosforečnanu obsaženého v nových buňkách aktivního kalu. Tentodusík a fosforečnan se uvolní během fermentace hnojivá,odbouráváním látek s podílem CO2 a CH4 . U tohoto způsobu,nitrikační reaktor ( který může být buď reaktor s přerušovanýmprovozem nebo průtokový reaktor s přerušovaným provozem) jeprovozován přerušovaně. Je provzdušňován dokud není všechenčpavek nitriíikován, načež se provzdušftování na čas zastaví, abyse mohl kal usadit. Nitriíikované kapalné hnojivo se vypustí dodenitriíikačního stupně, zatímco aktivní kal zůstáváv nitriíikačním reaktoru pro další cyklus. V denitriíikačnímstupni se výtok z nitriíikačního reaktoru čerpá vzhůru rektorems průtokovým ložem. V tomto reaktoru je velmi kompaktní biomasa,která je schopná přeměnit dusičnany na plynný dusík. Aby mohltento proces probíhat, musí se do rektoru přidávat organickálátka, např. methano1. Během denitriíikačního stupně sespotřebovává kyselina a proto hodnota pH se v bakteriálním ložizvyšuje. Výsledkem tohoto zvýšení se tvoří nerozpustná sraženinafosforečnanu s vápníkovými ionty obsaženými v kapalině.Zpracování hnojivá sestávající z fermentace hnojivá a separacefermentováného hnojivá, po které následuje způsob zpracováníkapalné frakce fermentováného polokapalného hnojivá, jak byloshora popsáno, je znázorněno na obr.1.(Vztahové značky z tohotoa dalších obrázků jsou vysvětleny v Tab.A). V současnosti byla vyvinuta řada způsobů zpracování hnojivá,např. Promést z Helmodu. U těchto způsobů se polokapalné hnojivoodpařuje na suchý produkt, což vyžaduje značnou energii, protožepolokapalné hnojivo obsahuje více než 90% vody. Dále, totovypařování je komplexní technologii, která se skutečně propoužití u hnojivá musí ještě stále vyvíjet. Náklady na získánísuchého granulovaného nebo práškového hnojivá tímto způsobemzpracování jsou velmi vysoké. 3

Pojetím se od shora popsaného způsobu liší zpracovánípolokapalného hnojivá v obvyklých zpracovatelských zařízeních.Běžně se také používá pro zpracování kapalného hnojiváz teletníků. Obvyklý způsob má tu podstatnou nevýhodu, žeprodukuje velké množství kalů (s nadměrným množstvím bakterií)a že jim nelze odstranit fosforečnan. To znamená, že se musíprovést zvláštní opatření pro zpracování kalu a odstraněnífosforečnanu. Obvyklé zpracování hnojivá také má vysoké nároky naprostor.

Tento způsob, popsaný v Agrarisch Dagblatt ze 17. března 1988,má tu výhodu, že je relativně nenákladný a může se provádět nazahušťovacím zařízení. Avšak i v tomto případě zpracovánívyvstává řada problémů.

Zařízení pro zpracování hnojivá zahušťováním a íermentacihnojivá nebo kjedahlizační-N obsahující odpadní vody lzeprovozovat a provádět pouze když se: a) dávkování fermentované kapalné frakce přizpůsobí nitriíikačníkapacitě nitriíikačního reaktoru. Nitriíikační reaktor nesmí býtpřetížený, ale také nesmí pracovat nezatížený. b) dávkování methanolu (nebo jiného zdroje uhlíku) doděnitriíikačního reaktoru přizpůsobí dusíkovému zatíženídenitriíikačního reaktoru. V případě poddávkováni se neodstranívšechny dusičnany; v případě předávkování je však methanol (nebojiný zdroj uhlíku) přítomný ve vypouštěném materiálu. c) výtok recirkulující z denitriíikačního reaktoru donitriíikačního reaktoru řídl tak, aby byl optimální. Malárecirkulace vede ke koncentraci dusičnanů, která má inhibičníúčinek na bakterie; příliš velká recirkulace má za následek, žereaktor je plněn zejména kapalinou, která již byla zpracována.

Tyto podmínky lze splnit použitím zvláštních zařízení, přičemžje nutné provádět některé rozdílné operace ručně.Výsledky různýchměření nemohou být integrovány a převáděny do řídících činnostíbez zásahu alespoň jednoho operátora. Výtok tekutého odpadu 4 z nitriíikačního reaktoru může stále ještě obsahovat organickélátky, které nemohou být později odbourány v nitrifikačnímraktoru. Organický materiál, který prochází do děnitriíikačnihoreaktoru lze přeměnit na anorganický materiál v tomto reaktoruuvolňováním amoniakálního dusíku, který je potom (protože nenípřiváděn v recirkulujícím proudu) vypouštěn s tekutým odpadem. Úkolem Evropské přihlášky 90.202728.3 je odstranit tentoproblém. Týká se způsobu shora uvedeného, jehož podstata spočíváv tom, že plněni nitriíikačního reaktoru je řízeno a optimálnínitrifikace a denitrifikace se dosáhne na základě jednoho nebovíce násldujících dat: - celkové vstupní zatížení dusíkem, - informace z respiračního měřidla WAZU (Nizozemská patentovápřihláška č.8600396, podaná 17 února 1986), - pH v nitriíikačním reaktoru, jehož měřítkem je rozmezí hodnotod 6 do 8.5, - množství potřebného vzduchu, - doba zdržení, - teplota jak v nitrifikačním tak i denitriíikačním reaktoru,měřítkem je hodnota nižší než 40°, - koncentrace oxidovaného dusíku z tekutého odpadu prodenitriíikační reaktor, měřítkem je hodnota koncentrace mezi0 a 4 g N/l, - koncentrace oxidovaného dusíku v nitriíikačním reaktoru,měřítkem je koncentrace směsi kal/kapalina mezi 0 a 4 g N/l, - koncentrace zdroje uhlíku v tekutém odpadu z denitrifikačnihoreaktoru, - produkce plynu v denitrifikačním reaktoru.

Hlediskem tohoto způsobu je možnost použití přístroje,respiračního měřidla (respirační měřidlo WAZU), kterým lzestanovit momenty, kdy je zpracovatelský pochod ukončen a kterýmlze spočítat jak koncentraci kjeldahlizačního N v kapalné frakcizpracovávaného fermentováného hnojivá, tak koncentraci dusičnanů v tekutém odpadu z nitrifikačního reaktoru (=přítok prodenitriíikační reaktor). Avšak je nutno poznamenat, že použitítakovéhoto respiračního měřidla není nutný. Ostatní zmíněná datajsou pro správné řízení procesu dostačující. Tok kapalinya řídící linie ve vztahu k respiračnímu měřidlu jsou znázorněnyschematicky na Obr.2. Respirační měřidlo může řídit celý způsobautomaticky na základě dat snášených a počítaných tímtopřístrojem. Avšak jak již bylo uvedeno, toto respirační měřidlonení nutné.

Po nitrifikaci následuje denitriíikační proces. Dále, optimální podmínky pro způsoby zpracování byly zkoumányjak v nitrifikačním tak i denitriíikačnim reaktoru. Biomasa jak vnitrifikačním reaktoru tak v denitriíikačním reaktoru vytváříteplo. Vlivem vysoké koncentrace biomasy a vysokých rychlostípřeměn, které probíhají v obou reaktorech, bude v oboureaktorech, nebudou-li se používat žádná měřidla, přebytečnéteplo. - Při laboratorních výzkumech bylo zjištěno, že pronitrifikační bakteriální populaci je její optimální teplota mezi31 a 35°C a že maximální teplota, kterou je možno tolerovat je40°. Na základě obecné vědecké informace, lze očekávat, že stejnéteplotní meze se mohou použít i pro denitriíikační bakteriálnípopulaci. Termofilní denitriíikační bakterie jsou známé. Typracují při teplotě asi nad 50°C. Avšak z různých důvodů nenížádoucí používat termofilní organizmy v denitriíikačním reaktoru:tekutý odpad, který se má vypouštět by byl příliš horkýa recirkulační proud nesmí být příliš teplý. Jak nitrifikační taki denitriíikační reaktor mohou pracovat pouze tehdy, jsou-liopatřeny nějakým prostředkem, kterým se odvádí teplo z jejichobsahu. U předloženého způsobu se musív denitriíikačním reaktoru, 'aby seÚčinnost odstraňování fosforečnanu udržovat takové podmínkymohl srážet fosforečnan,závisí na pH a poměru HCOa/COz v denitrií ikačnim reaktoru.

Požadované pH lze u předloženého způsobu získat použitímzdroje organického uhlíku pro denitriíikační reaktor sespecifickým poměrem chemické spotřeby kyslíku (COC) k celkovémumnožství organického uhlíku (TOC). Skutečností je, že sev děnitriíikačním reaktoru vlivem děnitriíikační reakce produkujealkalita (zásady, kyselé uhličitany a uhličitany). Produkcealkality závisí na poměru COC/TOC organického zdrojeC v denitriíikační reakci. Obvykle se jako zdroj organickéhoC používá metanol. Metanol má vysoký poměr COC/TOC a výsledkemtoho je vyšší produkce alkality, než např. u glukosy, která mánižší poměr COC/TOC. Výzkumy ukázaly, že poměr COC/TOC musí být3.75 nebo nižší.

Jak bylo uvedeno, pH závisí v nitrifikačním reaktoru naoxidaci čpavku. Aby se mohlo čelit okyseleni, může se měřitalkalita nebo lze recirkulovat tekutý odpad z denitriíikačníhoreaktoru do nitriíikačního reaktoru. Bylo experimentálnězjištěno, že koncentrace oxidovaného dusíku v nitriíikačnímreaktoru v kalu/kapalná směs je mezi 0 a 1.5 g N/l. Dále bylozjištěno, že koncentrace oxidovaného dusíku v tekutém odpadudenitriíikačního reaktoru je mezi Oa 4gN/la s výhodou mezi1.00 a 1.4 g N/l. Aby se toho dosáhlo, lze tekutý odpadz denitriíikačního reaktoru recirkulovat. Tato recirkulacezpůsobí zředěni koncentrace oxidovaného dusíku v místě vtoku doreaktoru. Dále se touto recirkulací dosáhne vyšší rychlostiproudění v denitriíikačním reaktoru, která zlepšuje styk mezibiomasou a substrátem v reaktoru. Recirkulaci lze provádět přímoz tekutého odpadu do proudu vstupujícího do denitriíikačníhoreaktoru. Je však také možné (a skutečně pro celý procesvýhodnější) pro recirkulaci použít tekutý odpadz denitriíikačního reaktoru, tato recirkulace se provádí buďúplně nebo částečně pomocí nitriíikačního reaktoru. Úkolem tohotoje dosáhnout jak úsporu ve spotřebě chemikálií pro řízení pHv nitriíikačním procesu tak zředění obsahu nitriíikačního 7 reaktoru4 g N/l.

Další tak, aby obsah oxidovaného dusíku byl vždy nižší než hledisko je použití separace, t.j. íyzikální/chemické ílokulace a flokulačního separátoru nebo membránové technologie po nitriíikaci. Účelemreaktorem je zachyceníorganických látek. separace prováděné před denitriíikačnímsuspendovaných a koloidně rozpuštěných které by ji nak v denitriíikačním reaktoru a následkem tohoamoniakální dusík. Fyzikálně/chemická operace separace je znázorněna na obr.3. Zbytkové organickéz tekutého odpadu odstranit a způsobem separace ílokulantudenitriíikačního stupně směremmohou být odstraněny před tím. mineralizovalyby se tvořilplus ílokulačnílátky lze pomocí ílokulačních činidelod tekutého odpadu. Umístěnímproti proudu, organické látky než jsou přeměněny na anorganické látky a než se vytvoří amoniakální dusík. Další výhodou je, žeobsah uhličitanů v tekutém odpadu z nitriíikačního reaktoru jenízký (nižší než v tekutém odpadu z denitriíikačního reaktoru, kekterému se přidává organická látka). Toto je výhoda používá-li seílokulační činidlo, které tvoří s uhličitanem sraženinu.Používá-li se ílokulační činidlo obsahující kationty, které sesrážejí s íosíorečnany, nastává další odstranění íosíorečnanů.

Souběžná přihláška se rovněž týká zařízení pro provádění shorapopsaného způsobu a jeho podstata spočívá v tom, že sestává z: - nitriíikačního reaktoru opatřeného provzdušňovánim, přívodemzpracovávané kapaliny, přívodem chemikálii pro neutralizacikyselin, aktivním kalem, bohatým na nitriíikační bakterie,výstupem kalu, výstupem tekutého odpadu, - potrubí, kterým může být tekutý odpad z reaktoru přiváděn dodenitriíikačního reaktoru, - denitriíikačního reaktoru opatřeného přívodem tekutého odpaduz nitriíikačního reaktoru, přívodem zdroje uhlíku, sloupcemvzhůru protékaného vznášeného lože (USB), velmi kompaktníbioomasou schopnou přeměnit dusičnan na plynný dusík, výstupem kalu bohatého na fosforečnany, výstupem tekutého odpadu, — potrubí, kterým lze vypouštět tekutý odpad z denitrifikačníhoreaktoru. Příklad provedeni vynálezu V nej jednodušší formě zařízení (znázorněné schematicky naobr.2) sestává z kombinace reaktoru s přetržitým provozem (dokterého se přiváděná kapalina 7 vpouští jednou za cyklus) a nebostupňového reaktoru s přetržitým provozem (do kterého sepřiváděná kapalina vpouští postupně nebo po krocích za cyklus)jako ni trií ikačního reaktoru 2 a- nepřetržitě napájeného reaktoruse směrem vzhůru protékaným vznášeným ložem (USB) jakodenitrif ikačního reaktoru 12.· Oba reaktory pracují spojeny doserie, bez obtoku nitriíikačního reaktoru 2, ale nezávisle sezpětným míšením 33 z děnitriíikačního reaktoru 13 donitriíikačního reaktoru 2·

Použití respiračního měřidla WAZU 18 (nizozemská přihláškapatentu ~~86.00396, podaná 6. února 1986), měřící a řídícíjednotky, kterou se sleduje respirační rychlost biomasyv reaktoru 2 je podstata zařízení podle souběžné přihlášky.

Nitrifikační reaktor 2 zařízení je opatřen provzdušňováním 10,přívodem zpracovávané kapaliny 7, výstupem 11 kalu, výstupemkapalného odpadu a nezávazně přívodem tekutého odpaduz denitrif ikačního reaktoru 33, všechno je řízeno WAZUrespiračním mšřidlem (nizozemská přihláška patentu 86.00396,podaná 6.února 1986). Toto respirační měřidlo rovněž měří zdroj14 dusíku pro denitrifikační reaktor 12· Tento denitrifikačníreaktor 13 je dále opatřen výstupem 17 plynného dusíkua recirkulací 33 tekutého odpadu nebo výstupem 16 (viz obr. 2a 5) .

Jiné provedení zařízení podle souběžné přihlášky (znázorněné schematicky na obr. 4) je opatřeno také potrubím 32, kterým můžebýt tekutý odpad z děnitriíikačního reaktoru 13 částečněrecirkulován do tekutého odpadu 12 z nitriíikačního reaktoru 2,který slouží jako přívodní kapalina pro děnitriíikační reaktor13 a dále je toto provedení opatřeno přívodem 8. jedné nebo vícechemikálii neutralizujících kyseliny do nitriíikačního reaktoru a. Dále může zařízení sestávat z kombinace obou shora popsanýchprovedení (obr.4 a 5), t.j. provedení z obr.6, které je opatřenopotrubím, kterým lze tekutý odpad 16 z denitriíikačního reaktoru13. částečně recirkulovat (potrubí 32 resp.33) do nitriíikačníhoreaktoru 2 a který slouží jako vstupní kapalina prodenitriíikační reaktor 13.

Posledí tři shora popsaná provedeni, znázorněná na obr.4,5a 6 mohou obsahovat další příslušenství (viz obr.7) ve forměpřívodu 20 chemikálií pro srážení íosíoru. Dále' mohou být všechna tato provedení (z obr.4,5,6 a 7)opatřena jedním nebo vícemi separačními nebo ílokulačnímizařízeními 19. Flokulační zařízení jako takové je znázorněno naobr.3.

Zařízení podle souběžné přihlášky, které již bylo popsáno,může být opatřeno ílokulačním zařízením v různých místech (obr.8,9 a 10). V provedení podle obr.8, flokulační zařízení je umístěnotak, aby tekutý odpad 16 z denitriíikačního reaktoru 13 proudilílokulačním zařízením 19 (obr.3) proti proudu recyklu 34, 35 nebovýstupu 22. V provedeni podle obr.9 je flokulační zařízení 19 umístěnotak, aby pouze tekutý odpad 16 z denitriíikačního reaktoru 13,který má být vypuštěn, proudil ílokulačním zařízením 19. V provedení podle obr.10, kterému je dávána přednost, jeflokulační zařízení 19 umístěno tak, aby tekutý odpad vznikajícív nitriíikačním reaktoru 2 proudil ílokulačním zařízením 12. předtím, než vstoupí do denitriíikačního reaktoru 13. 10

Zařízení podle souběžné přihlášky, u kterého je nitrifikačníreaktor £ opatřen přívodem tekutého odpadu 22 nebo 34z děnitriíikačniho reaktoru 13 může být opatřeno sprchovacímzařízením 25. kterým se může tekutý odpad rozstřikovat donitriíikačniho reaktoru 9, aby se zabránilo tvoření pěny. Dále, všechna provední podle souběžné přihlášky mohou býtopatřena vyrovnávacími nádržemi 23 (obr.10).

Ve shora uvedeném procesu, všechen tekutý odpad procházíseparátorem 19 , což znamená vysoké zatížení separátoru 12·

Nyní bylo zjištěno, že se může dosáhnout zlepšení částečnourecirkulací tekutého odpadu 12 z ni tri í ikačniho reaktoru 2. dorecirkulace denitriíikačniho reaktoru 12., přidáním zdroje uhlíkudo tekutého odpadu, který má proudit do recirkulacedenitriíikačniho reaktoru 13 a odvedením části proudu tekutéhoodpadu 12 z nitriíikačniho reaktoru 2 do separační jednotky 12k separaci kalu, tekutý odpad 36 ze separační jednotky 19 se vededo dalšího denitrií ikačniho reaktoru 37. Tento dalšídenitriíikační reaktor 37 bude nazván jako děnitriíikační reaktor37 výtlačného potrubí. Je-li to nezbytné, může se dodenitriíikačniho reaktoru 37 přidat zdroj uhlíku. Tekutý odpadz denitriíikačniho reaktoru 37 výtlačného potrubí je možno odvéstdo odpadu. Překvapivě bylo zjištěno, že kal přítomný v tekutém odpadu 12recirkulovaný do recirkulace denitriíikačniho reaktoru 12a později recirkulovaný do nitrií ikačniho reaktoru 2, nemá naproces žádný nevýhodný účinek.

Shora uvedený proces může být zlepšen použitím dvou různýchtypů denitriíikačních reaktorů, denitriíikačniho reaktoru 37výtlačného potrubí a recirkulačního denitriíikačniho reaktoru 13.Tekutý odpad 12 z nitrií ikačniho reaktoru 2 se částečněrecirkuluje z nitriíikačniho reaktoru do recirkulačníhodenitriíikačniho reaktoru 12· Zdroj organického uhlíku lze přidatdo tekutého odpadu tohoto denitriíikačniho reaktoru 12/ aby se 11 vytvořil dostatečný organický substrát pro denitriíikační reakci v tomto reaktoru 13.

Pro uspořádání zařízení podle tohoto vynálezu není jižrozhodující, jestli tekutý odpad z recirkulačníhodenitriíikačního reaktoru 13 ještě obsahuje malé množstvídusičnanů. To je proto, že tekutý odpad 33 z tohoto reaktoru 13prochází do nitriíikačniho reaktoru 2· Měření zdroje organickéhouhlíku v tomto denitriíikačním reaktoru 13 je méně rozhodujícínež v procesu podle souběžné přihlášky. Další část tekutéhoodpadu X2 se vede do denitriíikačniho reaktoru 37 výtlačnéhopotrubí.

Zdroj organického uhlíku se může rovněž přidávat do tekutéhoodpadu denitriíikačniho reaktoru 37 výtlačného potrubí.Nedoporučuje se ovšem použít část tekutého odpadu pro způsobzpracování podle vynálezu jako zdroj organického uhlíku, protožetekutý odpad .28. z tohoto denitriíikačniho reaktoru 37 výtlačnéhopotrubí má být odveden do odpadu, zatímco ještě obsahujekjeldahlizační dusík, který se musí odstranit. Toto provedení,používající část tekutého odpadu ze systému lze použit pouzev recirkulačním děni tri í ikačním reaktoru 1.3.. Blokové schéma jeznázorněno na obr.12. Jak již bylo vysvětleno shora, lze použítpro odstranění íosíorečnanů a suspendovaných a koloidně rozpuštěných organických látekvynálezu s recirkulačním separaci. V tomto způsobu podledenitriíikačním reaktorem 13 a denitriíikačním reaktorem 37 výtlačného potrubí lze separacistupeň 19 umístit před denitriíikační reaktor 37 výtlačnéhopotrubí a za místo rozděleni tekutého odpadu 12 z nitriíikačnihoreaktoru 2 do vstupního proudu 39. Hydraulické zatíženíseparačního stupně 19 je pak mnohem nižší než v souběžnépřihlášce. To je znázorněno na obr.13. Avšak umístí-li seseparační stupeň 19 směrem po proudu denitriíikačniho reaktoru37 výtlačného potrubí, trochu amonia a biologicky odbouratelnýchrozpustných organických látek se ještě vytvoří z organického 12 materiálu v recirkulačním denitrifikačním reaktoru 1 3. Tytorozpustné organické biologicky odbouratelné látky projdounezměněny separačním stupněm 19 a vypustí se do odpadu.

Umístěním separačního stupně 19 proti proudu denitrifikačníhoreaktoru 37 výtlačného potrubí, organické látky se odstranídříve, než projdou reaktorem· 37. takže žádné amonium neborozpustné organické látky se tu nevytvoří. To je uvedeno naobr.14.

Použití dvou různých typů děnitriíikačniho reaktoru takéumožňuje přidávat kapalinu do tekutého odpadu recirkulačníhoděni trií ikačniho reaktoru 13. t.j.mezi místo, kde se rozdělujeproud tekutého odpadu 12 z ni tri f ikačniho reaktoru 2. na proud 12a 39 a na proud do recirkulačního reaktoru 13. Při takovémtouspořádání lze použít organický materiál, který se přivádí jakozdroj uhlíku pro děnitrifikační proces a tím se eliminuje potřebasamostatného zdroje 14 uhlíku před recirkulačním denitriíikačnímreaktorem 13.. Amonium v přívodu projde nezměněno recirkulačnímdenitriíikačním reaktorem 13 a bude přidáno recirkulačním proudem33 do nitriíikačniho reaktoru 2.· Zde bude amonium oxidováno nadusičnan.. Většina oxidovátélných organických látek v přiváděnémproudu bude využita pro denitrifikaci. Zbyde-li přece jen ještěnějaká oxidovatelná organická látka v proudu 33 tekutého odpaduz recirkulačního denitriíikačniho reaktoru 13, bude tato látkaoxidována v nitriíikačním reaktoru 9.

Tekutý odpad 12 z nitriíikačniho reaktoru 3 bude částečněveden recirkulačním denitriíikačním reaktorem 13- K této částitekutého odpadu 12. určené pro recirkulační denitrií ikačníreaktor 13.» bude připojen přívod organické látky a amonia, takžedusičnany obsažené v této části tekutého 12 z nitriíikačnihoreaktoru 3 budou denitriíikovány zde. Ostatní část tekutéhoodpadu 12 z nitriíikačniho reaktoru 3 projde separačním stupněm13/ je-li to nezbytné z hlediska požadavku znečistění. Zdrojuhlíku se přidává k tekutému odpadu 36 ze separačního stupně 13 (např.metanol) . Tento proud se pak vede denitrifikačním reaktorem37. výtlačného potrubí, kde se dusičnany přeměňují na dusík.Tekutý odpad 38 z tohoto reaktoru se pak odvádí do odpadu. To jeznázorněno na obr. 15. Připojením přívodu recirkulujíci kapaliny do vstupu dorecirkulačního reaktoru 13 je recirkulační poměr (=mno2stvípřiváděné do recirkulačního denitriíikačního reaktoru 13 bezrecirkulujíci kapaliny děleno množstvím recirkulující kapaliny)stanoven několika body: - koncentrace dusičnanů v nitriíikačním reaktoru 3 by měla býtménší než 1.5 <3 N/l, - hodnota alkality v tekutém odpadu 33 z recirkulačníhodenitriíikačního reaktoru 13 by měla být dostatečná k tomu, abypůsobila proti okyselování v nitrií ikačním reaktoru 9. - použiti externího zdroje uhlíku (např. metanolu) se omezí, - hydraulické zatížení nitriíikačního reaktoru 2 a recirkulačníhodenitriíikačního reaktoru 13 by nemělo být příliš velké.

Aby se tyto požadavky dosáhly, může být nezbytné přidat částrecirkulující kapaliny do nitriíikačního reaktoru 2 druhou částdo přívodu do recirkulačního denotriíikačního reaktoru 13.V tomto případě může být nutné přidat také externí zdroj 14uhlíku jako je např. metanol, do recirkulačního denitriíikačníhoreaktoru 13 (znázorněno schematicky na obr.15). Tento proces lzeprovádět s anebo bez separačního stupně. Dále je možno tento způsob provádět s jednou nebo vícevyrovnávacími nádržemi. Vyrovnávací nádrž 23. ve které se sbírátekutý odpad z nitriíikačního reaktoru 2, může být vytvořena jakousazovací nádrž, takže přebytečný kal z nitriíikačního reaktoru2, se zde může usadit a může být odstraněn. Tekutý kal z tétovyrovnávací nádrže se částečně vede recirkulačnim denitriíikačnámreaktorem 13 a částečně separačním stupněm 19.

Tekutý odpad 33 z recirkulačního denitriíikačního reaktoru 12se může sbírat ve vyrovnávací nádrži 23.· Tato vyrovnávací nádrž 14 23 může být také vytvořena jako usazovací nádrž, takže kal, kterýje ještě obsažen v tekutém odpadu 33 z recirkulačníhoděnitriíikačního reaktoru 13 se zde může usadit. Tento kal 41. semůže vrátit do reaktoru nebo může být odveden jako přebytečnýkal. Tekutý odped z této vyrovnávací nádrže se vede donitriíikačního reaktoru.

Tekutý odpad 33 z výstupního potrubí denitriíikačního reaktoru13 může být rovněž shromažďován v usazovací nádrži. Kal ještěobsažený v tekutém odpadu 33 z výstupního potrubídenitriíikačního reaktoru se zde může usadit a může být vracen dodenitriíikačního reaktoru 41 nebo může být odveden jakopřebytečný kal 42. Odpad z této usazovací nádrže se vypustí. Toje schematicky znázorněno na obr.17.

Je zřejmé, že toto rozdílné uspořádání zařízení může býtpooužito u všech shora uvedených provedení.

Podle výhodného provedení, část tekutého odpadu lze použítjako zdroj uhlíku.

Podle předloženého vynálezu může separační jednotka 19využívat obvyklé způsoby oddělování, jako je odstřeďování,usazování' a pod. , avšak také použití membránové technologie jemožné. V tomto případě se provádí filtrace a po ní následujeodstranění fosforečnanů vysráženim.

Další možností jak odstranit organický materiál je chemickáoxidace použitím ozonu nebo peroxidu vodíku. Následující příklad slouží pouze pro ilustraci, ale neomezujerozsah vynálezu. Příklad

Fermentované hnojivo (t.j. kapalná frakce získaná odstředěnímanaerobně fermentovaného prasečího hnoje) se zpracuje zařízením zobr.11.

Analýza fermentovaného hnojivá vykazuje COD (chemická spotřebakyslíku) koncentraci 21000 mg/1, koncentraci dusíku 6500 mg N/l 15 o užitečném reaktorů 13, a když je všechen amoniakálnízkončí a aktivovaný kal se a koncentraci íosíoru 275 mg P/l.

Zařízení z obr. 11 sestává z nitriíikačního reaktoru 9. objemu 50 m3, dvou recirkulačních děnitriíikačníchkteré jsou umístěny vzájemně rovnoběžně a každý má objem kalového lože 10 m3, separátoru 19 obsahujícího alespoňtrubkový ílokulátor a odstředivku a děnitrifikačního reaktoruvýtlačného potrubí,majíčího užitečný objem kalového lože 5 m3 .

Nitriíikačná reaktor v tomto příkladu je přetržitý reaktor spostupným vpouštěním (0,5 m3 na jeden krok) fermentovánéhohnojivá. Celkové množství 2 m3 se vpouští ve čtyřech krocích. V celém cyklu nitriíikačního reaktoru se přivádí 8 m3 tekutéhoodpadu 33 z děnitriíikačního reaktoru pomoci sprch rovnoměrněrozložených v čase. Po vpuštění celých 2 m3 fermentovánéhohnojivá do nitriíikačního reaktoru dusík nitriíikován, provzdušňování nechá 60 minut usazovat. Po usazovací době se 10 m3 kalové vodyvypustí jako tekutý odpad 12 z nitriíikačního reaktoru. Potomzačne další cyklus kdy se opět přivede 2 m3 fermentovánéhohnojivá a 8 m3 tekutého odpadu z denitrifikace.

Respirační měřidlo WAZU (ochranná známka RA-1000 označenáManotherm) je připojeno k nitriíikačnímu reaktoru pro řízenískutečné respirační rychlosti. Dále je koncentrace kyslíkuovládána kyslíkovým čidlem.

Dmychadlo, které je použito pro přivádění kyslíkuprostřednictvím vzduchu je ovládáno koncentrací kyslíku vnitriíikačním reaktoru. Koncentrace kyslíku se udržuje na 2.0mg/1.

Po přidání 0.5 m3 fermentováného hnojivá skutečná respiračnírychlost se zvýši a rychlost dmycháni se také zvýší, aby sekoncentrace kyslíku udržovala na 2.00 mg/l. Když se amoniumpřivedené s íermentovaným hnojivém nitriíikuje, skutečnárespirační rychlost poklesne na základní hodnotu a rychlostdmycháni poklesne také. Po poklesu pod nastavenou hodnotu 16 respirační rychlosti a/nebo nastavenou hodnotu rychlostidmychání, dalších 0.5 m3 íermentováného hnojivá se přivede donitrifikačního reaktoru. Obr.18 znázorňuje koncentraci kyslíku

Průměrná dávkareaktoru byla při Vápenné mléko se a rychlost dmychání jako íunkci času.íermentováného hnojivá v tomto nitrifikačnímtéto zkoušce okolo 6 m3 za den.

Hodnota pH se také měří v nitrifikaci, přivádí, klesne-li hodnota pH pod 6.5. Teplota se řídi a udržujese na hodnotě pod 33°C pomocí výměníku tepla.

Tekutý odpad 12 z nitrifikačního reaktoru £ má koncentracidusičnanů N 1100 mg N/l a koncentraci fosforečnanů P 125 mg P/1.Koncentrace dusičnanů N je nižší než by se očekávalo na základězředění obsahu reaktoru tekutým odpadem z denitriíikačníhoreaktoru. To je následkem určité denitrifikace v nitrifikačnímreaktoru během usazovací doby a dusíku obsaženého v biomase.

Tekutý odpad 12 z nitrifikačního reaktoru se sbírá vevyrovnávací nádrži 23. Tato nádrž je vytvořena jako usazovacínádrž, takže kal, který je ještě obsažen v tekutém odpadu 12 znitrifikačního reaktoru, se zde může usadit. Čtyři pětiny obsahu vyrovnávací nádrže se vede recirkulačnímidenitriíikačními reaktory 13, které jsou umístěny rovnoběžně.Metanol se přidává na základě koncentrace dusičnanů N v proudutekutého odpadu z recirkulačnách denitriíikačních reaktorů 13.Dávka metanolu je okolo 1.65 kg/m3 tekutého odpadu z reaktoru. Denitriíikační proces je řízen naplynu (1630 1/h). Hodnota pH recirkulačních denitriíikačních reaktorů je mezi 9.0 a 9.3. Teplota se udržujepod 35°C pomoci výměníku tepla.

Tekutý odpad 33 z těchto dvou denitriíikašních reaktorů jeshromažďován ve vyrovnávací nádrži 23. 2 této vyrovnávací nádržese tekutý obsah čerpá do sprch, umístěných nahoře nanitrifikačním reaktoru nebo v nitrifikačním reaktoru.

Jedna pětina tekutého odpadu 12 z nitrifikačního reaktoru 2 se denitriíikačníhozákladě produkce 17 použije jako vstupní proud 39 a čerpá se separačním systémem sestávajícím alespoň trubkového ílokulátoru. Na začátku tohoto ílokulátoru se dávkuje 389S hmot. roztoku FeCl3 (železo(III)chlorid) v množství 10 1/m3 tekutého odpadu z ni trií ikačního reaktoru 2· Uprostřed trubkového ílokulátoru se přivádí vápenné mléko nebo hydroxid sodný dokud hodnota pH není 5.5. Na konci trubkového ílokulátoru se dávkuje polyelektrolyt (180 mg- na m3tekutého odpadu z nitriíikačního reaktoru 2)·

Kapalina pak prochází odstředivkou a rozděluje se na proud kapaliny 35 a proud kalu 22· Produkce«

Koncentrace dusičnanů N a koncentrace z odstředěného množství je až 11ΟΟ mg N/l resp.0.5 mg P/l.

Tekutý odpad 25 z® separačního stupně 19 se pak vededenitriíikačním reaktorem 37 výtlačného potrubí. Metanol sepřidává na základě koncentrace dusičnanů N v proudu tekutéhoodpadu. Denitriíikační proces se řídí pomocí produkce plynu (4081/h). Hodnota pH je pod 9.0. Teplota se udržuje pod 35°C pomocívýměníku tepla.

Tekutý odpad 38 denitrifikace 37 se vede usazovací nádrží avypoušt í"se. kalu je asi 0.36 m3/d.íosíorečnanů P v odpadu

Claims (29)

18

1.Způsob zpracování hnojivá, kapalného hnojivá a/nebo odpadnívody obsahující kjeldahlizační-N, při kterém se podrobínitrifikaci v provzdušrtovaném nitriíikačním reaktoru (9), kterýobsahuje aktivní kal bohatý na nitriíikační bakterie použitév nitriíikačním stupni a je-li potřeba, přidávají se kyselinuneutralizující chemikálie do nitriíikačního reaktoru (9) a dodenitrifikace v rychlém recirkulačním denitrikačním reaktoru(13) obsahujícím velmi kompaktní biomasu, schopnou přeměnitdusičnan na plynný dusík a ke které se přidává organický substrátzískaný z děnitriíikačního stupně v nitriíikačním reaktoru (9),vyznačený tím, že se plnění nitriíikačního reaktoru (9) řídí, abyse dosáhla optimální nitrifikace a denitrifikace na základějednoho nebo více následujících údajů: - vstupní zatížení dusíkem, - informace z respiračního měřidla WAZU (neznázorněno), - koncentrace kyslíku v nitriíikačním reaktoru (9), - hodnota pH v nitriíikačním reaktoru (9), měřítkem je hodnota pHv rozsahu 6 až 8.5, - požadované množství vzduchu, - doba prodlevy, - teplota jak v nitriíikačním reaktoru (9) tak i v denitrifikačním reaktoru (13) se udržuje pod 40°C, - koncentrace oxidovaného dusíku v tekutém odpadu z recirkulačního denitrifikačního reaktoru (13), měřítkem jekoncentrace mezi 0 a 4 g N/l, - koncentrace oxidovaného dusíku v nitriíikačním reaktoru (9),měřítkem je, koncentrace směsi kal/kapalina v nitriíikačnímreaktoru je mezi O a 4 g N/l, - koncentrace zdroje uhlíku v tekutém odpadu z recirkulačníhoreaktoru (13), - produkce plynu v recirkulačním denitrifikačním reaktoru (13), - 19 - - tekutý odpad z nitrifikačního reaktoru (9) se částečně vede dorecirkulačního denitriíikačního reaktoru (13), přidává se zdrojuhlíku do tekutého odpadu, který se má vést do recirkulačníhoděnitriíikačního rektoru (13) a další část proudu tekutého odpaduz nitriíikačního reaktoru (9) se vede do separačního stupně (19),kde se oddělí kal, tekutý odpad ze separačního stupně (19) sevede do děnitriíikačního reaktoru (37) za současného přidávánízdroje uhlíku je-li to potřeba, přičemž denitriíikační reaktor(37) výtlačného potrubí je opatřen prostředky (38) pro vypouštěnítekutého odpadu a prostředky (17) pro odvádění dusíku.

2. Způsob podle bodu 1 vyznačený tím, že tekutý odpad (12) znitriíikačního reaktoru se vede nejprve do vyrovnávací nádrže(23), opatřené a) prostředky pro odvádění kalu , b) výpustízaústěnou do proudu (39) vedoucího do separačního stupně (19)s výpustí zaústěnou do proudu (36) vedoucího do denitriíikačníhoreaktoru (37) výtlačného potrubí a vyrovnávací nádrže (23) a c)výstupem (19) zaústěným do proudu (12) vedoucího dorecirkulačního denitriíikačního reaktoru (13).

3. Způsob podle bodu 1 nebo 2 vyznačený tím, že kapalinaz recirkulačního denitriíikačního reaktoru (13) se recirkuluje donitriíikačního reaktoru (9).

4. Způsob podle bodu 2 nebo 3 vyznačený tím, že proud tekutéhoodpadu (12) z nitriíikačního reaktoru (9) procházející separačnímstupněm (19) se podrobí fyzikálně chemickému zpracování.

5. Způsob podle bodu 4 vyznačený tím, že se přidává ílokulačnílátka obsahující kationty, které mohou vysrážet fosforečnany,např.chlorid železa. 20

6. Způsob podle bodu 5železa. vyznačený tím. že se použije chlorid

7. Způsob podle bodu 2kapalina se vede dosprchovacího zařízení. až 6 vyznačenýnitriíikačního tím, že recirkulovanáreaktoru (9) pomocí

8. Způsob podle bodu 2 až 7 vyznačený tím,odpadu (12) se také recirkuluje doz recirkulačního denitriíikačního reaktoru (13) že část tekutého tekutého odpadu

9. Způsob podle některého z předcházejících bodů vyznačený tím,že nitriíikační reaktor (9) je reaktor s přetržitým provozem neboreaktor s přetržitým napájením (s plynulým nebo přetržitýmdodáváním tekutého odpadu).

10. Způsob podle některého z předcházejících bodů vyznačený tím,že chemikálie pro sráženi fosforečnanů se přidávají do alespoňjednoho denitriíikačního reaktoru (13,37).

11. Způsob podle bodu 10 vyznačený tím, že se použije Ca+2+Fe+eFe3+M2+ a/nebo A13.

12. Způsob podle bodu 1 až 10 vyznačený tím, že se jako organickýsubstrát přidává do alespoň jednoho denitriíikačního reaktoru(13,37) metanol.

13. Způsob podle bodu 1 až 10 vyznačený tím, že se jako organickýsubstrát přidává do alespoň jednoho denitriíikačního reaktoru(13,37) glykol.

14. Způsob podle bodu 1 až 14 vyznačený tím, že se organická látkanebo směs organických látek přidává do alespoň jednoho 21 děnitriíikačního reaktoru (13,37) a poměr mezi chemickouspotřebou kyslíku a celkovým množstvím uhlíku (poměr COC/TOC) seudržuje nižSÍ nebo rovný 3.75.

15. Způsob podle bodu 1 až 14 vyznačený tím, že zpracovávanýtekutý odpad se úplně nebo zčásti přivádí do recirkulačníhodenitriíikačního reaktoru (13).

16. Způsob podle některého z předcházejících bodů vyznačený tím,že se do nitriíikačního reaktoru (9) přidává jedna nebo vícechemikálii neutralizujících kyseliny.

17. Způsob podle bodu 16 vyznačený tím, že se přidává vápno.

18. Způsob podle bodu 1 až 15 vyznačený tím, že se hodnota pH vnitriíikačním reaktoru udržuje v rozsahu 7-8.

19. Způsob podle některého z předcházejících bodů vyznačený tím,že se teplota jak v nitriíikačním reaktoru (9) tak i vdenitriíikačních reaktorech (13,37) udržuje v rozsahu 20 až 35°C.

20. Způsob podle bodu 1 až 19 vyznačený tím, že se koncentraceoxidovaného dusíku v tekutém odpadu pro denitriíikační reaktoryudržuje v rozsahu 1.0 až 1.4 g N/l.

21. Způsob podle bodu 1 až 20 vyznačený tím, že se koncentraceoxidovaného dusíku v nitriíikačním reaktoru udržuje v rozsahu Oaž 1.5 g N/1.

22. Zařízení k provádění způsobu podle bodu 1 až 21 obsahující: - nitriíikační reaktor (9) opatřený provzdušňováním, přívodemzpracovávané kapaliny, přívodem chemikálií (8) neutralizujícíchkyseliny, aktivním kalem bohatým na nitriíikační bakterie. 22 výstupem kalu (11) a výstupem tekutého odpadu (12), - potrubí (12), kterým se vede část tekutého odpadu znitriíikačního reaktoru (9) do recirkulačního denitriíikačníhoreaktoru (13), - recirkulační děnitriíikační reaktor (13), opatřený přívodemtekutého odpadu (12) z nitriíikačního reaktoru (9), přívodemzdroje uhlíku (14), výstupem (17), výstupem tekutého odpadu (16,33 nebo 34) do reaktoru, vyznačené tím, že zařízení (schematicky znázorněné na obr.11) jevytvořeno tak, že část tekutého odpadu z reaktoru (9) prochází dorecirkulačního denitriíikačního reaktoru (13) a část se vede doseparační jednotky (19) opatřené výstupem kalu (29) a výstupemtekutého odpadu (36) spojeného s denitriíikačním reaktorem (37)výtlačného potrubí, který má výpust tekutého odpadu (38) a výstupdusíku.

23. Zařízení podle bodu 22 vyznačené tím, že je opatřeno přívodemchemikálií pro sráženi fosforečnanů.

24. Zařízení podle bodu 22 a 23 vyznačené tím, že je opatřenovyrovnávacími nádržemi (23).

25. Zařízení podle bodu 22 až 24 vyznačené tím, že je opatřenoprostředky pro chemické srážení fosforečnanů (neznázorněno)umístěným mezi separačním stupněm (19) a děnitriíikačnímreaktorem (37) výtlačného potrubí.

26. Zařízení podle bodu 22 až 25 vyznačené tím, že je opatřenoprostředky pro zachycování kalu umístěnými za vyrovnávací nádržía/nebo denitriíikčním reaktorem.

27. Zařízení podle bodu 22 až 26 vyznačené tím, že vyrovnávacínádrž je opatřena prostředky pro odstraňování kalu. 23

28. Zařízení podle bodu 21 až 27 vyznačené tím, že výstup zdenitriíikačního reaktoru (37) výtlačného potrubí je opatřenprostředky pro odstraňování kalu.

29. Zařízeni podle bodu 22 až ’28 vyznačené tím, že je opatřenoprostředky pro recirkulaci kalu z vyrovnávací nádrže dorecirkulačního nitriíikačního reaktoru (13) a/nebo z vyrovnávacínádrže do nitriíikačního reaktoru (9) a/nebo z denitriíikačníhoreaktoru (37) výtlačného potrubí do tohoto denitriíikačníhoreaktoru (37) výtlačného potrubí.