CS274594B1 - Process for ammonia collecting from waste water after methane fermentation of slurry from domestic animals excrement - Google Patents
Process for ammonia collecting from waste water after methane fermentation of slurry from domestic animals excrement Download PDFInfo
- Publication number
- CS274594B1 CS274594B1 CS260284A CS260284A CS274594B1 CS 274594 B1 CS274594 B1 CS 274594B1 CS 260284 A CS260284 A CS 260284A CS 260284 A CS260284 A CS 260284A CS 274594 B1 CS274594 B1 CS 274594B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- ammonia
- water
- waste water
- biogas
- carbon dioxide
- Prior art date
Links
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 50
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 22
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 title claims abstract description 13
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 191
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 title claims description 96
- 239000002002 slurry Substances 0.000 title claims description 26
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 title claims description 6
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 56
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 28
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims abstract description 27
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 claims description 14
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 claims description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 8
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 abstract description 24
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 15
- ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N Ammonium bicarbonate Chemical compound [NH4+].OC([O-])=O ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 11
- 229940095054 ammoniac Drugs 0.000 abstract 5
- 238000005496 tempering Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 15
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 10
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 description 9
- 235000012501 ammonium carbonate Nutrition 0.000 description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 9
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 8
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 7
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 7
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 6
- 239000002361 compost Substances 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 4
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 4
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000282887 Suidae Species 0.000 description 3
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 3
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 3
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 3
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 3
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 3
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 3
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000618 nitrogen fertilizer Substances 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 239000004254 Ammonium phosphate Substances 0.000 description 1
- 102100032843 Beta-2-syntrophin Human genes 0.000 description 1
- 108050004003 Beta-2-syntrophin Proteins 0.000 description 1
- 208000035473 Communicable disease Diseases 0.000 description 1
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003113 alkalizing effect Effects 0.000 description 1
- -1 ammonium ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910000148 ammonium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019289 ammonium phosphates Nutrition 0.000 description 1
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000009395 breeding Methods 0.000 description 1
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 description 1
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 239000005446 dissolved organic matter Substances 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000004720 fertilization Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 150000003016 phosphoric acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 241001148471 unidentified anaerobic bacterium Species 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Fertilizers (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
Description
Vynález ae týká způsobu jímání čpavku z odpadní vody po mstanové fermentaci kejdy · z exkrementů užitkových zvířat.
Kejda je splašková voda, která vzniká při čistění bezstellnových stájí splachováním vodou. Produkuje se především v chovu vepřů a skotu. Při dodržování technologické kázně ve stájích obsahuje kejda 8 % i více sušiny. Lze ji používat přímo ke hnojení polí.
Problémy s využitím kejdy vznikají ve velkochovech, např. s 10 000 ks a více praO sat nebo 1 000 ks a více skotu, které produkují asi 100 m a více kejdy denně. Ve vegetačním období není možné rozvážet kejdu na pole i 100 dnů a více a proto je třeba budovat velké zásobní nádrže. Průměrná vzdálenost rozvozu kejdy na pole od velkokapacitních chovů přesahuje 5 km a tím vznikají značné nároky na přepravní techniku a pohonné hmoty. Ve skladované kejdě dochází k částečnému rozkladu především rozpuštěných organických a dusíkatých látek. Při tomto rozkladu se neúčinně ztrácí do ovzduší jednak energie a jednak cenné dusíkaté hnojivo - čpavek. Hledají se proto způsoby zpracování kejdy, které odstraňují zmíněné problémy.
Nejjednodušší způsob zpracování kejdy spočívá v tom, že se kejda odvodní, např. v pásovém lisu, takže vznikne kompost a přefiltrovaná odpadní voda. Tu je možné vyčistit v aerobně biologické čističce. Množství kompostu představuje zhruba čtvrtinu množství kejdy. Tím se náklady na rozvoz kompostu sníží zhruba na čtvrtinu v porovnání s náklady na rozvoz kejdy. Při tomto způsobu se však nevyužije ani energie v kejdě rozpuštěných organických látek ani dusíkaté látky obsažené v přefiltrované odpadní vodě.
V dokonalejším způsobu využití kejdy se před odvodněním kejda zavádí do fermentoru, kde se udržuje za nepřítomnosti vzduchu při teplotě okolo 35 °C. Za těohto podmínek anaerobní bakterie štěpí rozpuštěné organické látky za vzniku bioplynu, tj. plynné směsi obsahující přibližně 65 % metanu a 35 % oxidu uhličitého. Průměrná doba zdržení kejdy ve fermentoru je 15 až 20 dnů. Na udržování potřebné teploty je třeba do fermentoru dodávat tepelnou energii, která se vyrábí spalováním bioplynu. Při fermentaci se odbourá tolik rozpuštěnýoh organických látek, že jejich poměr vůči dusíkatým látkám ve filtrované odpadní vodě za odvodněním je podkritický. Odpadní voda s podkritiokým poměrem uhlíkatých a dusíkatých látek se v aerobně biologické čističce dostatečně nedočistí. Poměr uhlíkatých a dusíkatých látek lze upravit nad kritickou hodnotu bučí tak, že se do odpadní vody přidává uhlíkatá látka (např. metanol), anebo se z odpadní vody odstraní část dusíkatých látek zastoupených především čpavkem, který je v odpadní vodě chemický vázán oxidem uhličitým. Druhá alternativa, jímání čpavku, je racionálnější, protože se při ní získává cenná hnojivá látka, místo aby se do procesu dodávala jiná cenná látka, která by se v aerobním dočištění rozložila.
Jímání čpavku se provádí např. tak (způsob DELEWA BĚSA), že se do filtrované odpadní vody přidává vápno, kterým se v odpadní vodě vysráží oxid uhličitý jako uhličitan vápenatý a čpavek 3e uvolní z chemické vazby. Odpadní voda s volným čpavkem se zavádí na hlavu desorpční kolony. V desorpční koloně stéká odpadní voda samospádem po výplni s velkou mezerovitostí. Protiproudně tekoucím vzduchem hnaným ventilátorem se z ní vyfouká Čpavek. Vzduch obsahující čpavek se vede do absorbéru stejné konstrukce jako je desorpční kolona, kde se čpavek ze vzduchu pohlcuje do roztoku silné kyseliny, výhodně do kyseliny fosforečné, zaváděného na vrch absorbéru. Z absorbéru vystupuje spodem kapalné hnojivo - fosforečnan amonný - a vrchem vzduch zbavený čpavku. Z vrchu absorbéru se vzduch vede do spodku desorpční kolony, takže proudí v uzavřeném okruhu. Odpadní voda se v desorpční koloně zbavuje asi 90 % čpavku a ze spodku desorpční kolony se vede do aerobně biologického dočištění. Předností způsobu DELEWA BĚSA je nízká energetická náročnost na zjištění cirkulace vzduchu desorpční kolonou a absorbérem. Nevýhodou je, že vzhledem k dobré rozpustnosti čpavku ve vodě je nutný velký průtok cirkulujícího vzduchu, oož vede k velkým rozměrům desorpční kolony
CS 274 594 B1 a absorbéru a tím i ke značným investičním nákladům. Další nevýhodou je, že se do procesu zavádí silná kyselina, tedy chemikálie, se kterou nejsou zemčdčlci zvyklí manipulovat. Doporučená kyselina fosforečná je nedostatková. Její náhrada např. dostupnou kyselinou sírovou je nevhodná, protože při hnojení 3Íranem amonným se zakyseluje půda.
Při jiném způsobu se vypuzuje z odpadní vody přímo uhličitan amonný. To lze provést za podmínek varu vodní parou. Odpadní voda se zavádí na vrch vypuzovací kolony a stéká kolonou dolů. Za podmínek varu se uhličitan amonný postupně rozkládá a složky, tj. oxid uhličitý a čpavek přechází do protiproudně tekoucí vodní páry. Parní směs se vede z vrchu vypuzovací kolony do obohacovací kolony, kde se v ní zvyšuje podíl kysličníku uhličitého a čpavku a snižuje podíl vody. Kapalina pro zpětný tok do obohaoovaoí kolony se získává částečnou kondenzací parní směsi v deflegmátoru. Z deflegmátoru vystupuje parní směs do kondenzátoru, kde kondenzuje tuhý uhličitan amonný. Předností způsobu je, že se do procesu jímání čpavku nezavádí žádná chemikálie.Vzhledem k vyšší těkavosti uhličitanu amonného při vypuzování vodní parou za podmínek varu oproti vypuzování čpavku vzduchem za normální teploty jsou u tohoto způsobu rozměry vypuzovací a obohacovací kolony několikanásobně menší než rozměry desorpční kolony u způsobu DELEWA BĚSA. Nevýhodou je, že na výrobu vodní páry potřebné k vypuzení uhličitanu amonného se spotřebuje množství tepla odpovídající téměř celé produkci bioplynu. Kromě toho se jako obtížný technický problém jeví i kondenzace tuhého uhličitanu amonného.
Způsob jímání čpavku z odpadní vody po metanové fermentaci kejdy z exkrementů užitkových zvířat podle tohoto vynálezu zachovává výhody a do značné míry odstraňuje nevýhody předchozích způsobů. Ve způsobu jímání čpavku podle tohoto vynálezu se filtrovaná odpadní voda za odvodněním nejprve zalkalizuje na pH 10 až 12,4 pro uvolnění čpavku z chemické vazby s oxidem uhličitým. K tomu účelu je nejvhodnější levné vápno. Dále srážecí reakcí s oxidem uhličitým vzniká sraženina uhličitanu vápenatého, která se snadno usazuje a přitom strhává jemné pevné nečistoty. Odpadní voda se tak částečně mechanicky dočišíuje. Zalkalizovaná odpadní voda se ve výměníku tepla předehřeje co nejblíže k bodu varu a nastřikuje se na vrch vypuzovací kolony. Ve vypuzovací koloně se odpadní voda protiproudým způsobem uvádí do styku s vodní párou. Přitom čpavek z odpadní vody přechází do vodní páry, takže se obsah čpavku v odpadní vodě snižuje. Odpadní voda se sníženým obsahem čpavku stéká ze spodku vypuzovací kolony do vařáku, kde se jí dodává teplo a vyvíjí se vodní pára s obsahem čpavku odpovídajícím jeho těkavosti a zbytkovému obsahu v odpadní vodě, Z vařáku se odčpavkovaná odpadní voda vede do výměníku tepla, kde předá teplo odpadní vodě nastřlkované do vypuzovací kolony. Přitom se ochladí a vystupuje z procesu jímání čpavku. Je možné i jiné uspořádání, kdy se vodní pára do vypuzovací kolony vyrábí z jiné vody a odpadní voda se odvádí ze spodku vypuzovací kolony, aniž by stékala do vařáku.
Vypuzování volného čpavku ze zalkalizované odpadní vody je výhodnějěí než vypuzování uhličitanu amonného, protože těkavost volného čpavku je podstatně vyšší, dvou a vícenásobně podle raolového poměru oxidu uhličitého a čpavku v roztoku, podle absolutní hodnoty koncentrace a podle teploty roztoku, viz např. Nikulin, Poljakov: Destilacija v proizvodstve sody, Goschiraizdat, Leningrad 1956; Ramm V.M.: Absorpční pochody v chemickém průmyslu, str. 298-302, SNTL, Praha 1954; Ginzburg D.M.: Žurn. prikl. chim. No. 10, 2197 (1965), než těkavost čpavku nad roztokem obsahujícím čpavek chemicky vázaný oxidem uhličitým. Množství vodní páry potřebné ke snížení obsahu čpavku na zvolenou hodnotu je tedy u zalkalizované vody podstatně menší než u vody se čpavkem chemicky vázaným. Alkalizací vody se dosáhne podstatné snížení spotřeby tepla, které je třeba dodávat na vyvíjení vodní páry.
Odpadní voda ve vypuzovací koloně a vařáku je při teplotě asi 100 °C a může se při této teplotě sterilizovat. Dobu zdržení odpadní vody ve vařáku lze upravit podle
CS 274 594 BI průtoku odpadní vody vařákem a požadavku hygienika na dobu potřebnou ke sterilizaci volbou vhodného objemu vařáku.
Vodní pára se čpavkem z vrchu vypuzovací kolony vstupuje do obohacovací kolony, kde se při protiproudem styku se zpětným tokem obohacuje čpavkem. 2 vrchu obohacovací kolony se vede parní směs do kondensátoru, kde úplně zkondenzuje na čpavkovou vodu. Část čpavkové vody se vrací na vrch obohacovací kolony a vytváří zpětný tok. Ostatní čpavková voda se vede k dalšímu zpracování. Teplo uvolněné kondenzací parní směsi v kondenzátoru představuje podstatnou část tepla dodávaného do vařáku. Toto množství tepla s určitou rezervou odpovídá teplu, které se musí bez ohledu na způsob jímáni čpavku dodávat do fermentoru k udržování optimální teploty metanové fermentace. Kondenzačním teplem páry lze proto s výhodou vyhřívat obsah fermentoru, takže snížení obsahu čpavku z odpadní vody vypuzováním vodní parou se provede z hlediska spotřeby tepla z větší části zadarmo.
Produktem z vypuzovací popř. obohacovací kolony je vedle odčpavkované odpadní vody koncentrovaná čpavková voda. Čpavková voda je k přímému hnojení nevhodná, protože při je- , jím použití dochází ke značným ztrátám čpavku do atmosféry. Čpavek obsažený ve čpavkové vodě lze snadno chemicky vázat přidáním silné kyseliny. Vznikne tak roztok kapalného dusíkatého hnojivá obsahujícího vedle amonných iontů ionty příslušné kyseliny. Takový způsob má však nevýhody zmíněné při popisu technologie DELEWA BĚSA. Do procesu se zavádí chemikálie, se kterou nejsou zemědělci zvyklí manipulovat a kromě toho vhodná kyselina fosforečná je nedostatková a z dovozu a ionty dostupné kyseliny sírové zakyselují půdu. V technologii zpracování kejdy je však k dispozici jiná kyselá složka, a to oxid uhličitý obsažený v bioplynu. Ten se využívá ve způsobu jímání čpavku podle tohoto vynálezu tak, že se v absorbéru uvádí do styku čpavková voda s bioplynem. V absorbéru probíhá chemická reakce, při které oxid uhličitý z bioplynu přechází do čpavkové vody a chemicky váže čpavek. Při reakci mezi čpavkem a oxidem uhličitým se uvolňuje teplo. Uvolněné teplo se z absorbéru odebírá chlazením, aby se kapalná fáze udržovala při teplotě okolo 20 °C nebo nižší. Se vzrůstající teplotou totiž narůstá tenze čpavku nad roztokem a do bioplynu by přecházela nezanedbatelná část čpavku. Z absorbéru vystupuje jako kapalná fáze koncentrovaný roztok čpavku vázaného oxidem uhličitým - směs normálního a kyselého uhličitanu amonného. Tenze čpavku nad roztokem s molovým poměrem oxidu uhličitého a čpavku 0,7 až 0,8 při teplotě okolo 20 °C je asi 20 až 30krát menši než nad čpavkovou vodou se stejným obsahem čpavku. Jako plynná fáze vystupuje z absorbéru bioplyn zbavený části oxidu uhličitého a zbavený kyselých sloučenin síry, obsahující však malé množství čpavku, do 0,3 %. Pokud je to nutné, lze bioplyn zbavit příměsi čpavku v dalším absorbéru, kde se bioplyn uvede do styku buď s čistou nebo oděpavkovanou odpadní vodou. Ke zkrápěni absorbéru stačí jen malé množství vody, řádově asi 1 % průtoku odpadní vody. Jako alternativní zdroj oxidu uhličitého lze v absorbéru použít místo bioplynu i spaliny vznikající spalováním bioplynu např. při ohřevu vařáku.
Účinky dosažitelné způsobem jímání čpavku z odpadní vody po metanové fermentaci kejdy z exkrementů užitkových zvířat podle tohoto vynálezu jsou:
1. Snížení investičních nákladů. Vypuzovací a obohacovací kolona ve způsobu podle tohoto vynálezu má asi 20krát menší objem než desorpční kolona ve způsobu DELEWA BĚSA a asi 2,5krát menší objem než totéž zařízení u způsobu s vypu20váním uhličitanu amonného. Absorbér ve způsobu podle tohoto vynálezu mé asi 200krát menší objem než absorbér u způsobu DELEWA HESA. Jedná se o velmi malé a technicky velmi jednoduché zařízení.
2. Vypuzování čpavku ze zalkalizované odpadní vody vodní parou, jeho zakoncentrování a stabilizace oxidem uhličitým jsou podstatně méně náročné na spotřebu energie než vypuzování uhličitanu amonného. Na jímání čpavku a vyhřívání fermentoru podle tohoto způsobu se spotřebuje 40 až 50 % bioplynu vznikajícího ve fermentoru. V porovnání s tím je u energeticky nejvýhodnějšího způsobu DELEWA BĚSA spotřeba 40 % bioplynu, navíc je třeba do procesu dodávat silnou kyselinu.
CS 274 594 B1
3. Získává se mnohonásobně stabilnější amonné hnojivo než je čpavková voda bez dodávání silné kyseliny.
4. Bioplyn se zbavuje významného podílu zbytečné příměsi oxidu uhličitého a přitom se odsíří. Tím se zvyšuje jeho užitná hodnota.
5. Odpadní voda se varem ve vařáku vypuzovací kolony sterilizuje a může se použít jako užitková ke splachování stájí bez obav ze šíření infekčních chorob. Vzniká tak zcela bezodpadová technologie zpracování kejdy.
6. Je pravděpodobné, že ke splachování stájí by se mohla použít oděpavkovaná voda vystupující z procesu jímání čpavku bez aerobně biologického dočištění. To by představovalo další významné snížení zejména investičních nákladů, protože by odpadla investičně náročná stavba aerobně biologické čističky.
Podstatou vynálezu je způsob jímání čpavku z odpadní vody po metanové fermentaci kejdy z exkrementů užitkových zvířat. Odpadní voda vzniklá oddělením tuhého podílu z kejdy po metanové fermentaci se nejprve zalkalizuje, ve výměníku tepla se předehřeje a vede se na vrch vypuzovací kolony. Ve vypuzovací koloně se vypuzuje čpavek ze zalkalizované odpadní vody protiproudým stykem s vodní parou. Odpadní voda se sníženým obsahem čpavku z vypuzovací kolony stéká do vařáku, kde se z ní vyvíjí pára pro vypuzování čpavku. Z vařáku se odpadní voda se sníženým obsahem čpavku odvádí přes výměník tepla, ve kterém předá teplo odpadní vodě nastřikované na vrch vypuzovací kolony a vystupuje z procesu jímání čpavku. Odpadní voda se sníženým obsahem čpavku se může také odvádět z procesu, aniž by vstupovala do vařáku. V tom případě se vodní pára na vypuzování čpavku přivádí z jiného zdroje. Směs vodní páry se čpavkem z vrchu vypuzovací kolony se vede přes obohacovací kolonu do kondenzátoru. V obohacovací koloně se ve směsi vodní páry a čpavku při protiproudém styku se zpětným tokem tvořenýui částí čpavkové vody z kondenzátoru zvyšuje obsah čpavku. V kondenzátoru směs vodní páry a čpavku kondenzuje za vzniku čpavkové vody. Část čpavkové vody se vrací jako zpětný tok do obohacovací kolony a zbývající část se vede do absor béru, kde se uvádí do styku s plynem obsahujícím oxid uhličitý. Tímto plynem může být buď bioplyn nebo spaliny vzniklé spalováním bioplynu. Kysličník uhličitý přechází do roztoku a chemicky se váže se čpavkem. Z absorbéru vystupuje roztok čpavku chemicky vázaného oxidem uhličitým a plyn se sníženým obsahem oxidu uhličitého. Teplem uvolňovaným při kondenzaci směsi vodní páry a čpavku v kondenzátoru se vyhřívá obsah fermentoru. Pokud je žádoucí vracet vyčištěnou odpadní vodu jako užitkovou ke splachování stájí, volí se provedení vařáku takové, aby se v něm odpadní voda zdržela po dobu potřebnou k její sterilizaci
Jako příklad jsou uvedeny parametry procesu jímání čpavku podle tohoto vynálezu z odpadní vody po metanové fermentaci kejdy z velkochovu vepřů.
Při metanové fermentaci se ve fermentoru z 1 t kejdy s 8 % sušiny uvolní 13,3 m\ tj. asi '3,5 kg, bioplynu s energií 300 MJ (83,6 kWh). V pásovém lisu se z kejdy získá kompost s obsahem 30 % sušiny v množství 0,267 t a 0,720 t odpadní vody, která sc vede do procesu jímání čpavku. Obsah čpavku je 2 g na 1 kg odpadní vody. Odpadní voda zatkalizovaná přídavkem vápna v množství 3,3 kg čistého oxidu vápenatého na 1 t zpracovávané kejdy se předehřívá ve výměníku tepla na 92 °C a vstupuje do vypuzovací kolony. Na snížení obsahu čpavku ze y g na 0,2 g v 1 kg odpadní vody při hodnotě relativní těkavosti čpavku vůči vodě 21 (Perry R. H., Chilton C. H.: Chemical Engineerzs Handbook, jth Ed., str.
3-67, 68) je minimální teoretický poměr průtoku páry vystupující z vrchu vypuzovací kolony k množství nastřikované kapaliny 0,0448.
Skutečný poměr se volí jako 1,3 násobek minimálního. Potom z vrchu vypuzovací kolony vystu puje 41,9 kg páry obsahující 1,3 čpavku, to vše na 1 t zpracovávané kejdy. Na její tvorbu se do vařáku dodalo 94,7 MJ (26,7 kWh) tepla. Odpadní voda se ve vypuzovací. koloně ohřeje z 9? °C na 100 °C. Na tento ohřev je třeba dodat do vařáku 24,1 MJ (6,7 kiVh) tepla na i t zpracovávané kejdy. Ve vařáku se tedy musí odpadní vodě z 1 t kejdy dodat '18,8 MJ (33 kWh tepla. Toto teplo se získává spalováním bioplynu. Při účinnosti využití tepla obsaženého
CS 274 594 B1 v bioplynu spalováním z 81,5 % je třeba spalovat bioplyn s energií 145,8 MJ (40,5 kWh).
To znamená, že se na odčpavkování spotřebuje 48,6 % produkovaného bioplynu. Páry z vrchu vypuzovací kolony se vedou do obohacovací kolony, kde se zvýší obsah čpavku ze 31 na 80 g na 1 kg parní směsi. V kondenzátoru parní směs úplně zkondenzuje. Vznikne čpavková voda s obsahem 80 g čpavku na 1 kg čpavkové vody nebo jinak 16,5 % čpavková voda v obvyklejším způsobu vyjádření vztaženém na NH^OH. Přitom se uvolní množství tepla zhruba odpovídající teplu, které se dodalo do vařáku na tvorbu par vystupujících z vrchu vypuzovací kolony, tj. 94,7 MJ (26,3 kWh) na 1 t zpracovávané kejdy. Toto teplo se v kondenzátoru předá chladicí vodě, která proudí v uzavřeném okruhu a prostřednictvím výměníku tepla vyhřívá obsah fermentoru. K vyhřívání fermentoru je na zpracování 1 t kejdy dodávat 73,6 MJ (20,5 kWh) tepla. Účinnost využití tepla v teplosměnném systému kondenzátor - fermentor je 77 %· Počátek bodu varu čpavkové vody je při obvyklém barometrickém tlaku 72 až 73 °C a rosný bod parní směsi vstupující do kondenzátoru je 97 až 98 °C.
Z kondenzátoru se odebírá 16,2 kg 16,5 % čpavkové vody s 1,3 kg čpavku na 1 t zpracovávané kejdy. Čpavková voda se vede do absorbéru, kde se uvádí do styku s bioplynem.
V absorbéru zreaguje čpavek obsažený ve čpavkové vodě s kysličníkem uhličitým na kapalné hnojivo obsahující oxid uhličitý a čpavek v molovém poměru 0,8. Hmotnost kapalného hnojivá vystupujícího z absorbéru je 18,9 kg na 1 t zpracovávané kejdy. Absorbér je navržen tak, že může zpracovávat jak celou produkci bioplynu z fermentoru, tak i jen Část bioplynu představující produkt z technologie zpracování kejdy. V prvním případě se sníží obsah oxidu uhličitého v bioplynu ze 35 % o 33 % relativních na 26,5 % a v druhém případě o 64 % relativních na 16,3 %· V obou případech se bioplyn zbaví kyselých sloučenin siry.
Ve velkochovu 20000 ks vepřů se produkuje 100 nP kejdy s výše uvedenými parametry denně. Jejím zpracováním s použitím způsobu jímání čpavku podle tohoto vynálezu se denně získá 26,7 t kompostu, bioplyn s výhřevnou hodnotou 15,4 OJ (4,3 MWh), 1,9 t kapalného hnojivá s obsahem 130 kg čistého čpavku a 70 nP vyčištěné a sterilizované užitkové vody. Do technologie je třeba dodat 330 kg kysličníku vápenatého ve formě páleného nebo hašeného vápna. Tato přísada se získá zpět ve formě uhličitanu vápenatého.
Objem vypuzovací kolony se svislou rovinnou vestavbou z tahokovu a obohacovací kolony s patrovou vestavbou společně avšak bez vařáku je 1,5 nD a investiční náklady jsou asi 200 tis. Kčs. Objem absorbéru je 0,1 nP a investiční náklady asi 20 tis. Kčs. Pro dobu sterilizace odpadní vody 20 minut při teplotě 100 °C je potřebný objem části vařáku zaplněné kapalinou 1 m\ Investiční náklady na jímání čpavku celkem jsou asi 1 mil. Kčs.
U srovnatelné technologie DELEWA BĚSA se získává stejné množství kompostu, čistého čpavku ve formě soli kyseliny fosforečné a uhličitanu vápenatého. Získává se větší množství bioplynu s výhřevnou hodnotou 18 GJ (5 MWh) denně. Vyčištěná voda z technologie zpracování kejdy není sterilizována a nemůže se znovu použít ke splachování. Do technologie se navíc denně dodává asi 375 kg kyseliny fosforečné, která se získává zpět ve formě kapalného hnojivá. Objem desorpční kolony je 30 m\ objem absorbéru 20 nP a investiční náklady na část jímání čpavku jsou asi 2,4 mil. devizových Kčs.
Claims (6)
1. Způsob jímání čpavku z odpadní vody po metanové fermentaci kejdy z exkrementů užitkových zvířat vyznačený tím, že se odpadní voda zalkalizuje na pH 10 až 12,4, vede se do stupně zpracování, ve kterém se z ní v protiproudém styku vypuzuje čpavek vodní parou, dále se uvádí do dalšího stupně, kde se z ní ohřevem vyvíjí vodní pára pro vypuzování čpavku, a/nebo odpadní voda se sníženým obsahem čpavku vystupuje z procesu, vodní pára se čpavkem se vede do jiného stupně, kde se z ní odebírá teplo, takže kondenzuje na čpavkovou vodu a čpavková voda se vede do dalšího stupně, kde se uvádí do styku s plynem obsahujícím oxid uhličitý.
2. Způsob jímání čpavku podle bodu 1 vyznačený tím, že se zalkalizovaná odpadní voda předehřeje odpadní vodou se sníženým obsahem čpavku vystupující z procesu.
3. Způsob jímání čpavku podle bodu 1 vyznačený tím, že se vodní pára se čpavkem uvádí do protiproudého styku se zpětným tokem tvořeným částí zkondenzované čpavkové vody.
4. Způsob jímání Čpavku podle bodu 1 vyznačený tím, že se teplem odebíraným při kondenzaci vodní páry se čpavkem na čpavkovou vodu vyhřívá ferraentovaná kejda.
5. Způsob jímání čpavku podle bodu 1 vyznačený tím, že se jako plyn obsahující oxid uhličitý používá bioplyn.
6. Způsob jímání čpavku podle bodu 1 vyznačený tím, že se jako plyn obsahující oxid uhličitý používají spaliny vzniklé spalováním bioplynu.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS260284A CS274594B1 (en) | 1984-04-04 | 1984-04-04 | Process for ammonia collecting from waste water after methane fermentation of slurry from domestic animals excrement |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS260284A CS274594B1 (en) | 1984-04-04 | 1984-04-04 | Process for ammonia collecting from waste water after methane fermentation of slurry from domestic animals excrement |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS274594B1 true CS274594B1 (en) | 1991-08-13 |
Family
ID=5363627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS260284A CS274594B1 (en) | 1984-04-04 | 1984-04-04 | Process for ammonia collecting from waste water after methane fermentation of slurry from domestic animals excrement |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS274594B1 (cs) |
-
1984
- 1984-04-04 CS CS260284A patent/CS274594B1/cs unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1134965A (en) | Method and equipment for processing of organic materials containing nitrogen compounds | |
| US12209026B2 (en) | Nutrient recovery systems and methods | |
| US8470567B2 (en) | Apparatus and process for production of biogas | |
| US9416038B2 (en) | Organics and nutrient recovery from anaerobic digester residues | |
| US9045355B2 (en) | Nutrient recovery process | |
| US20090282882A1 (en) | Process for the conversion of liquid waste biomass into a fertilizer product | |
| US20240300865A1 (en) | Processes and systems for producing ammonia products and/or calcium carbonate products | |
| WO2009059615A1 (en) | Method for producing a nitrogenous fertilizer from nitrogen-containing material of biogenous and industrial origin | |
| DE102010033251A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Ammoniumcarbonat, Feststoffdünger und Brauch-/Trinkwasser aus Gülle von Nutztieren oder Gärresten aus Biogasanlagen. | |
| CS254717B1 (en) | Process for working excrements of utility animals | |
| Brienza et al. | Ammonia stripping and scrubbing for mineral nitrogen recovery | |
| JP5797150B2 (ja) | リン酸マグネシウムアンモニウム生成抑制システム及びメタン発酵システム | |
| CN101898841A (zh) | 与动物粪便厌氧发酵配套的复合营养物回收和沼气净化系统 | |
| UA125721C2 (uk) | Спосіб переробки екскрементів птахів | |
| KR100723066B1 (ko) | 가축분뇨 비료화 방법 및 그 장치 | |
| US20230026882A1 (en) | Methods of producing ammonium bicarbonate during the production of organic fertilizers | |
| US12252450B2 (en) | Aqueous and solid ammonium sulfate fertilizers and methods of producing | |
| CS274594B1 (en) | Process for ammonia collecting from waste water after methane fermentation of slurry from domestic animals excrement | |
| Smet et al. | Manure treatment according to the Trevi-concept | |
| RU2533431C1 (ru) | Способ переработки бесподстилочного навоза в удобрения, электрическую и тепловую энергию и биоэнергетическая установка для его реализации | |
| CA3202350A1 (en) | Methods and apparatuses for processing poultry litter | |
| JP2004099426A (ja) | 有機性廃棄物を利用した有機肥料の製造法 | |
| CN223879481U (zh) | 一种利用低温热源处理高氨氮废水及氨水资源回收系统 | |
| JP2004188392A (ja) | 乾式メタン発酵用有機性廃棄物の前処理方法 | |
| KR102587714B1 (ko) | 축산분뇨의 악취 저감 액비 생산 및 순환 콤팩트 시스템, 및 이를 이용한 축산분뇨 처리 방법 |