DK177918B1 - Fremgangsmåde og apparat til behandling af gylle og ajle fra husdyr, samt biologisk belastet spildevand. - Google Patents
Fremgangsmåde og apparat til behandling af gylle og ajle fra husdyr, samt biologisk belastet spildevand. Download PDFInfo
- Publication number
- DK177918B1 DK177918B1 DK200800645A DKPA200800645A DK177918B1 DK 177918 B1 DK177918 B1 DK 177918B1 DK 200800645 A DK200800645 A DK 200800645A DK PA200800645 A DKPA200800645 A DK PA200800645A DK 177918 B1 DK177918 B1 DK 177918B1
- Authority
- DK
- Denmark
- Prior art keywords
- permeate
- retentate
- fraction
- liquid
- manure
- Prior art date
Links
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 title claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 244000144972 livestock Species 0.000 title abstract description 5
- 239000012466 permeate Substances 0.000 claims abstract description 75
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000012465 retentate Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 9
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 125000001477 organic nitrogen group Chemical group 0.000 claims abstract description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 claims description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 7
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 4
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 2
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 claims 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 claims 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 claims 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 4
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 abstract 1
- 238000003303 reheating Methods 0.000 abstract 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 22
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 18
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 3
- 238000005374 membrane filtration Methods 0.000 description 3
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 3
- 241000237858 Gastropoda Species 0.000 description 2
- -1 Poly-Acrylic Amines Chemical class 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002361 compost Substances 0.000 description 2
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 2
- 238000011038 discontinuous diafiltration by volume reduction Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 2
- 229910052567 struvite Inorganic materials 0.000 description 2
- 240000007474 Aloe arborescens Species 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 241001397173 Kali <angiosperm> Species 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BIGPRXCJEDHCLP-UHFFFAOYSA-N ammonium bisulfate Chemical compound [NH4+].OS([O-])(=O)=O BIGPRXCJEDHCLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MXZRMHIULZDAKC-UHFFFAOYSA-L ammonium magnesium phosphate Chemical compound [NH4+].[Mg+2].[O-]P([O-])([O-])=O MXZRMHIULZDAKC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- CKMXBZGNNVIXHC-UHFFFAOYSA-L ammonium magnesium phosphate hexahydrate Chemical compound [NH4+].O.O.O.O.O.O.[Mg+2].[O-]P([O-])([O-])=O CKMXBZGNNVIXHC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000002308 calcification Effects 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000012043 crude product Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 description 1
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 description 1
- 238000001728 nano-filtration Methods 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 235000019645 odor Nutrition 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 238000011045 prefiltration Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 1
- 238000009283 thermal hydrolysis Methods 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
- Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
- Y02A40/20—Fertilizers of biological origin, e.g. guano or fertilizers made from animal corpses
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
Abstract
En fremgangsmåde til behandling af gylle, og/eller ajle fra husdyr samt diverse typer spildevand, og kan omfatte trinene: a) separering af gylle og/eller ajle samt spildevand i en ti-aktion med forholdsvis højt tørstofindhold og en væskeformig fraktion med forholdsvis lavt tørstofindhold og med en partikelstørrelse under 150 Jlm, b) behandling af den væskeformige ti-aktion i en hydro-cyklon, til opnåelse af en væsketi-aktion velegnet til separation vha.Ultra-Filtrering (UF) over keramiske membraner samt en tørstoffraktion velegnet for yderligere afvanding, c) opvarmning af væsketi-aktion med genbmgsvarme ha filtreringsprocesserne, for at minimere strømforbmget til pumperne, under UF, d) Ultra-Filtrering af forvarmet væske, med lavt elforbmg, for opnåelse af et permeat med lavt indhold af organisk kvælstof og fosfor, og et koncentreret retentat med højt indhold af organisk tørstof og fosfor, e) Omvendt Osmose-behandling afpermeat ha UF, t) produktion af NH3 - koncentrat, og g) produktion af Kalium-koncentrat.
Description
Fremgangsmåde og apparat til behandling af gylle og ajle fra husdyr, samt biologisk belastet spildevand.
Opfindelsen angår en fremgangsmåde og apparat til behandling af gylle og ajle fra husdyr, samt biologisk belastet spildevand. Disse stoffer betegnes i det følgende under eet ’’gylle m.v.”.
Opfindelsen angår en metode til at foretage en rent mekanisk bearbejdning af gyllen for at forestå opkoncentrering af tørstof, under et lavt energiforbrug, ved hjælp af keramiske filtre.
Fra WO 95/21140 kendes en fremgangsmåde og et apparat til behandling af flydende gødning (gylle). Gyllen pumpes fra en fortank 1 frem til en første separation over en vandret eller svagt skrånende vibrationssigte 3, med en maskevidde/hulstørrelse på 150 pm, Fødepumpen 2 er overdimensioneret, så der sendes en delmængde tilbage til fortanken for at holde denne homogen omrørt. Ifølge opfinderen tilbageholdes hovedparten af fosfor og calcium i tørstoffraktionen, hvilken transporteres til lager/kompost-plads 5 med en stigende ’’Archimedes”-snegl 4, hvor tørstoffraktionen kan tør-res/fordampes yderligere. Enhver lækage af væske fra pladsen ledes tilbage til fortank 1.
Den vandige fase opsamles i en buffer-/reaktionstank 6, hvor der tilsættes enzymer og/eller bakterier, som skal nedbryde kolloidt suspenderet stof (SS) der forefindes i væsken. Opholdstiden ønskes også så lang, at fedt, sukkerstof/stivelse og proteiner er nedbrudt til mindre forbindelser. I holdetanken 8 forestår en naturlig flotation og sedimentering, hvor begge fraktioner efter en holdetid på ét døgn, kan dels blive skummet af, dels udslammet i bunden og begge fraktioner føres tilbage til vibrations sigten 3, hvori det blandes med ny gylle fra fortanken under filtreringen.
Væskefraktionen fra holdetank 8 sendes til buffertank 11, hvorfra den sendes videre til ultrafiltreringssystem 17, evt. igennem et selvrensende forfilter. Fra ultrafilteret 17 ledes permeat videre til ny membranfiltrering 19 (nanofilter eller R.O.), medens reten- tatet via buffertank sendes til udligningstank. Det angives, at flowhastigheden af re-tentat er 70 gange højere end permeated UF-enheden har sit optimale temperaturområde på 30-35 °C.
Permeatet fra 17 løber først igennem en kalkmættet anion-bytter inden R.O. -anlæg 19. Ved regenerering af ionbytter produceres en kalkrig slam, som kan tørres yderligere. Tilsvarende er pH i den R.O.-behandlede væske steget, hvorfor tilstedeværende ammoniak kan bortstrippes.WO 01/87467 beskriver en metode til oprensning af gylle, hvor gyllen i først oprenses over en tangentiel si. Retentatet herfra presses, således at der opnås en væske samt et tørstof. Permeatet kan herefter eventuelt ultrafiltreres inden den føres gennem en proces af flere omgange af omvendt osmose separation bl.a. under tryk.
KR 20020062213 beskriver et anlæg til at behandle gylle, biogas og spildevand. Anlægget består af adskillige membranfiltreringsenheder, hvor hver enhed bl.a. har tilknyttet separate cirkulationspumper samt temperaturjusterende enheder. Membranfiltreringsenhederne kan bestå af ultrafiltration-, mikrofiltration-, omvendt osmose-og/eller nanofiltrerings systemer. Slutproduktet af oprensningen vil være flydende gødning samt rent vand.
Det er formålet med opfindelsen at anvise en ressourcebesparende fremgangsmåde til ren mekanisk separation og stabilisering af miljømæssige problematiske stoffer i husdyrgødningen, såsom rå gylle og ajle, udrådnet rejektvand fra biogasanlæg, samt med mange slags offentligt og industrielt spildevand, uden brug af f.eks. syntetiske flokku-leringsmidler (f.eks. Poly-Acryl-Aminer), hvor fremgangsmåden resulterer i produkter, der dels giver bedre udnyttelse af næringsstofferne, kraftigt reduktion i distributi-ons-/transportudgifter lokalt, samt betydeligt bedre muligheder for at løse allokeringsproblematikken med bortdistribution af overskudsgødning til egne med mindre hus-dyrtæthed. Tilsvarende resulterer fremgangsmåden i opkoncentrerede tørstofprodukter fra f.eks. såvel den rå gylle, som fra termofilt (52-58°C) eller mesofilt (ca. 38°C) udrådnet rejektvand fra biogasanlæg, hvor produkterne på grund af et højt organiske (50-75%) indhold, er meget velegnet for såvel biogas- som forbrændingsanlæg.
Dette formål tilgodeses ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved det som er anført i krav 1.
Fremgangsmåden til behandling af gylle, og/eller ajle fra husdyr samt diverse typer spildevand, omfatter trinene: a) separering af gylle og/eller ajle samt spildevand i et første retentat med forholdsvis højt tørstofindhold og et andet permeat med forholdsvis lavt tørstofindhold med en partikelstørrelse under 150 pm, b) eventuel behandling af det andet permeat til opnåelse af et tredje permeat med lavt indhold af suspenderet stof velegnet til yderligere separation ved hjælp af ultra-Filtrering over keramiske membraner og et fjerde retentat velegnet for yderligere afvanding med det første retentat af tørstof, c) opvarmning af det andet eller tredje permeat, d) behandling af det andet eller tredje permeat ved ultrafiltrering, for opnåelse af et femte permeat med lavt indhold af organisk kvælstof og fosfor, velegnet for yderligere separation i et omvendt osmose-anlæg (RO) og et sjette koncentrat med højt indhold af organisk tørstof, og e) behandling af det femte permeat ved Omvendt Osmose, hvilket resulterer i et syvende permeat af rent vand med NH3 velegnet for stripning og i et ottende koncentrat af bl.a. Kalium, og f) behandling af det syvende permeat for produktion af en niende fraktion (I) af rent vand og en tiende fraktion af NH3-holdig flydende og lagerstabil gødning. Fremgangsmåden er speciel ved, at det andet eller tredje permeat opvarmes i en modstrømsvarmeveksler (18, 61) med det femte permeat fra ultrafiltreringsanlægget.
Ved at det tredje permeat med varmeveksling behandles over keramiske ultrafiltrerings-membraner, ved højere temperatur end råproduktet, til opnåelse af et sjette koncentrat indeholdende normalt over 90% af det første permeats fosfor og organisk kvælstof, under et samtidigt minimeret elektricitetsforbrug, opnås et femte permeat, der er velegnet for Omvendt Osmose (kaldes R.O.-anlæg), for yderligere separation af væsken. Opfindelsen vil i det følgende blive forklaret nærmere ved hjælp af udførelseseksempler under henvisning til tegningen, på hvilken
Fig. 1 som skematisk diagram viser en udførelsesform for et anlæg ifølge opfindelsen, hvor et første permeat fra bue-sien behandles med én opkoncentreringscyklus i ultrafiltrerings-anlægget, og efterfølgende kan viderebearbejdes i et R.O.-anlæg.
Fig. 2 på samme måde viser en alternativ udførelse for et anlæg ifølge opfindelsen, hvor der foregår en 2-trins opkoncentrering af det sjette koncentrat i ultrafiltreringsanlægget.
Samme henvisningsbetegnelser henviser til samme element i fig. 1 og 2.
Udførelsesformen i fig. 1 og 2 er indrettet til (som minimumsstørrelse) behandling af i gennemsnit 30 m gylle m.v. per døgn, idet der kan behandles 1½ m pr time, men at der samtidigt er tid til rensnings/regenerering af filterenhederne.
Eksempelvis svinegylle tilføres til fortank 1, hvilken er indrettet med omrører 3. Svinegyllen er fortrinsvis gylle og spulevand fra en svinestald og indeholder typisk 4-6% tørstof TS (TS = Total Solid = samlet tørstofindhold)).Ved hjælp af en hastighedsreguleret pumpe 2, pumpes gyllen med konstant hastighed til en egnet vertikal buet, bue-si 4, påmonteret 2 asynkronvibrationsmotorer 5, der giver sien et både lodret og vandret svingningsmønster. Denne egnede bue-si er produceret af PurLiq (= PurLiq ApS, Odense, DK). Gyllen ledes vha. et vandret væskeoverløb ned over sien, der er konstrueret som et såkaldt kantspaltefilter, hvor der er 150 pm (0.15 millimeter), vandrette spalter, igennem hvilke det andet permeat B passerer, medens det første re-tentat A pga. vibrationer, med højere tørstofindhold end den rå gylle, rystes ned til bunden af sien og falder ned i en fødetragt til en transportsnegl 6.
Denne snegl i ex. en længde på 3000 mm, er konstrueret med en hældning på ex. 30° opad, så slutproduktet kan afleveres på en vogn eller lagerplads. Sneglen er ex. 100 mm i diameter, med en 25 mm aksel og 100 mm pr. vinding (= stigning) de første 2.500 mm i længderetningen og dernæst progressivt stigende til 50 mm over de sidste 500 mm. Sneglen ligger i en indre kappe de første 2.500 mm, bestående af et langskåret halvt rør, med en indre diameter (= Di) på ex. 102 mm, og afsluttende i et 500 mm langt rundt rør, Di = 102. Der er på langs skåret ex. 2 x 50 mm spalter, i et passende antal i hele den indre kappes længderetning. Det cirkulære kapperør, er ved snegleudløbet påsvejst en konus, f.eks. med Di reduceret fra de 102 til 65 mm, med en reduktion på 30°. Snegleakslen, der forsætter ud igennem konus, har påmonteret en bremse i form af en fjederbelastet, konisk plade, som roterer med sneglen. Ved at justere fjederens forspænding mod konus, kan graden af kompakthed - og dermed afvandingsgraden af det første retentat - styres i nogen grad.
Fordi der er skåret de nævnte spalteåbninger i den indre kappe, kan mediet (det første retentat) afvandes dels under den stigende bevægelse og omrøring, der foregår med en snegl, dels pga. kompaktheden i det 500 mm lukkede rør med spalter.
Den indre kappe er monteret i en ydre kappe, hvor der er ex. 50 mm mellem bunden af den indre kappe og ydre kappes bund. På grund af konstruktionens samtidige stigning, vil afvandet væske løbe ned til bunden af den ydre kappe, hvorfra det enten med pumpen 7 kan pumpes tilbage til indløb af bue-sien eller selv løbe tilbage til fortanken l, alt afhængigt af anlæggets placering i forhold til tanken.
En egnet transport- og afvandingsenhed produceres af PurLiq, hvor separationsresultater fra både frisk svinegylle og bioforgasset rejektvand, har resulteret i over 35% TS, hvilket gør det afvandede første retentat A velegnet til direkte afbrænding, termisk hydrolyse med efterfølgende bioforgasning, som input til bioethanol-produktion, eller til kompost.
Det andet permeat B fra bue-sien, der nu har en partikel-størrelse under 150 pm - og ex. et TS, hvis svinegylle, der er reduceret med over 50% - ledes enten direkte til buffertanken 13 vha. håndventilen 8 eller hvis det andet permeat B indeholder mindre partikler, der er tungere end vand, såsom sand eller silt samt gødningsstoffet Struvit (MagnesiumAmmoniumPhosphat = MAP), hvor sidstnævnte stof samtidigt, i ex. biogasanlæg, giver store problemer med udkrystallisering i / blokering af rørledninger, m. v., så kan det andet permeat B med pumpe 9 ledes til en hydrocyklon 10, hvor mindre, men tungere partikler kan udskilles efter Vortex-princippet i en hydrocyklon.
Hydrocyklonen fungerer ved, at det andet permeat B pumpes ind tangentielt i toppen, og at det andet permeat derved roterer rundt ned langs ydervæggen af en konus og vender dernæst i bunden, for at forlade hydrocyklonen i centeret i toppen som det tredje permeat C. På grund af centrifugalkraften under rotationen, påvirkes/tvinges tungere suspenderede partikler (SS = Suspended Solid) i væsken, ud mod ydervæggen, hvor det så ’’falder” ned i bunden af cyklonen. Her kan det producerede fjerde re-tentat D, med ventil 14, periodisk ledes til afvandingssneglen 6, hvor det første reten-tat A ved sammenblanding med det fjerde retentat D, kan ’’absorbere” og binde en del af det finere tørstof, så det forlader anlægget med det første afvandede retentat A.
Det er væsentligt for virkningsgraden af denne hydrocyklon, at koncentrationen af SS er så lille som muligt. Da centrifugalkraften i hydrocyklonen samtidigt er større, jo højere væskehastigheden er, så vil pumpe 9 med en kapacitet på ex. 10 m3 pr time, og en samtidig justering af både recirkulering s ventilen 11 og afløbsventilen 12, (der leder det tredje permeat C til buffertank 13), kunne bibeholde en mindre indkommende koncentration af SS og en højere hastighed end de ’’normale” knap 1,5 m /time. Forsøg har vist, at hvis der separeres afgasset biomasse, der har været behandlet med termisk pyrolyse, så kan både TS og TP (= Total fosfor) være reduceret med over 70% i forhold til indløb separationsanlæg.
En egnet cirkulationspumpe er ex. en CRN -pumpe fra Grundfos, Bjerringbro, DK, medens en egnet tangentiel hydrocyklon produceres af PurLiq, DK
Fra buffertank 13 pumpes det tredje permeat C med den frekvensregulerede trykpumpe 19, normalt igennem varmeveksler 18, ind i det keramiske ultrafiltreringsanlæg (UF), med en hastighed, der er bestemt / styret af det ønskede driftstryk i UF.
UF-anlægget 22 og 25 fungerer efter det såkaldte Cross-Flow princip, hvor væske under overtryk, med stor hastighed løber tangentielt hen over en permeabel membranoverflade. Der er ex. for svinegylles vedkommende ved forsøg fundet, at den bedste størrelse på åbningen/porrestørrelsen er 0,04 - 0,05 pm. På grund af overtrykket inden i filteret (i forhold til uden for), hvilket benævnes TMP (Trans Membrane Pressure) -for svinegylle er et TMP på ex. 2,0 - 2,2 fundet velegnet - vil væske med en partikel størrelse mindre end porrestørrelsen i membranens overflade passere denne og blive til et femte permeat.
Idet Cross-Flow princippet kræver en høj hastighed hen over membranoverfladen, for at større partikler SS ’’ruller” hen over overfladen og ikke blive fikseret på denne, vil cirkulationspumperne 21 og 24 skulle have en kapacitet på ex. 8-12 m3 pr time pr. m2 overflade og samtidigt kunne yde det trykfald, som der vil være igennem (på langs) i filtermembranen. Et eksempel på trykfald kunne være 1-3 bar.
De keramiske UF-membraner, der anvendes, er konstrueret som lange elementer (500 - 1.500 mm) med et antal cirkulære eller kvadratiske langsgående kanaler, hvis størrelse ex. kan være Diameter 3,3 - 6 mm eller 2x2 eller 5x5 mm kvadratiske huller. De kan være produceret af T1O2 (TitanOxid) og/eller (X-AI2O3 (Alfa-AluminiumOxid), eller af Silicium Karbid (SiC), hvor de alle har den store fordel, at de er meget sy-re/base-, pH- og temperaturresistente.
Idet det tredje permeats C viskositet er meget relateret til temperaturen, hvor lavere viskositet betyder mindre gnidningsmodstand igennem filterkanaleme, vil en højere temperatur således betyde et mindre effektforbrug til cirkulationen. Eksempelvis har forsøg anvist, at ved at hæve temperaturen fra 20°C til 50°C, så halveres effektforbruget til pumperne 21 og 24. Ved 50°C er der for T1O2 -membranen ex. en Flux (= gennemgangshastighed for permeat) på over 150 liter permeat pr m2 membranoverflade, ved den første volumenreduktion (= opkoncentrering af retentat) på 50%. Effektforbruget var for pumpe 19 og 21 på samlet omkring 4 kW -time strøm pr. m3 af permeat produceret.
o
Tilsvarende var fluxen 120 liter pr m af permeat produceret ved 70°C, ved en afsluttende volumenreduktion på 90%, begge tal for afgasset rejektvand. Effektforbruget var her på samlet omkring 6 kW -time strøm pr. m3 af permeat produceret.
En egnet membrantype - Duratech - produceret af T1O2 og a-Al2()¾. bliver produceret af Atech Innovation gmbh, Gladbeck, DR, medens en producent af SiC-membraner er Cometas A/S, Lyngby, DK.
Ifølge opfindelsen, produceres der i forbindelse med ultrafiltreringen, varme pga. friktionen i systemet, så derfor kan der via varmegenvinding (ventil 16 åben og 17 lukket) over pladeveksler 18, genvides varme fra det femte permeat E 31 til det tredje permeat C, hvilket reducerer energiforbruget væsentligt.
Tilsvarende vil der i forbindelse med opstilling af større anlæg på ex. et biogasanlæg, hvor der normalt er overskudsvarme fra el-produktionen, via varmeveksler 20, også kunne foretages en yderligere opvarmning, ex. til 70°C.
I forbindelse med opkoncentreringen af koncentratet, skal der udtages en vis mængde af dette fra filterenheden/-eme - ex. 10-20% af det tredje permeat C.
Som det fremgår af fig. 1, med én filterunit, kan det sjette koncentrat F med åben ventil 37 og lukket 36, ledes igennem en hydrocyklon 45, hvor SS, der pga. opvarmning og opkoncentrering, eventuelt har fået nye sedimentationsegenskaber, kan bortledes via reguleringsventilen 32.
Idet der over en hydrocyklon imidlertid er et trykfald, som der skal kompenseres for via øget effektforbrug på cirkulationspumpen, så er det også ifølge opfindelsen muligt, kun batchvist at lede det sjette koncentrat F igennem hydrocyklonen, men i stedet lade ventil 36 være åben, hvorfor trykfaldet over hydrocyklonen 45 elimineres og så kun i perioder anvende hydrocyklonen 45 til separation og opkoncentrering af SS.
En egnet producent af hydrocyklonen 45 er PurFiq, DK.
Et alternativ til ovenstående drift med en høj tørstofkoncentration på koncentratsiden hele tiden kan være, at foretage en batchvist opkoncentrering af det tredje permeat C ved at åbne ventil 46 og så nedbringe volumen (= opkoncentrere TS) i buffertank 13, til et ønsket niveau inden udledning af det sjette koncentrat F og ny opfyldning med det tredje permeat C - Til denne applikation vil der være en parallel buffertank til det andet permeat (ikke vist på Tig.), hvor det femte permeats E varme kunne udnyttes.
Tilsvarende er det på fig. 2 vist, hvordan UF er opdelt i 2 serieforbundne UF-kredsløb, hvor første UF-kredsløb dog ikke anvender hydrocyklon, men i stedet tager pumpe 23 en delstrøm af det sjette koncentrat F og trykøger dette til det 2. UF-kredsløb, cirkulerende vha. pumpen 24. Herved kan 1. UF-kredsløb - pga. den lavere viskositet i koncentratet - køre med f.eks. mindre kanaler (f.eks. kanaler med diameteren 3 mm), hvilket giver en større overflade pr. filterenhed, medens det 2. UF-kredsløb er monteret med f.eks. D = 3,8 eller 5 mm kanaler til koncentratet med højere viskositet.
Det (normalt varme) femte permeat E ledes via hydrofor-tanken 26 ud vha. trykreguleringsventilen 27 og løber dernæst med åben ventil 29 og lukket ventil 30 til perme-at-buffertanken 28, videre igennem varmeveksler 18 og dernæst til lagertank 31 eller til yderligere rensning i et omvendt osmoseanlæg (se nedenfor). På buffertanken 28 er der monteret en afgasningsventil 47. Dette fordi det femte permeat E dels er varmt og dels fordi det netop har været underlagt en kraftig tryksænkning, hvilket resulterer i, at f.eks. opløst CO2 og NH3 kan afledes fra denne tank og ledes til en NH3 -absorptionskolonne - se nedenfor.
Alle typer UF-kredsløb er forsynet med et Back-Flush kredsløb. Dette sikrer, at eventuel tilstopning på filterelementernes indløbsside - ex. svinebørste, halmstrå, etc. som eventuelt unormalt kan findes i det tredje permeat - kan bortskylles og sendes retur til fortanken.
Back-Flush proceduren foregår ved at tryk- og cirkulationspumperne 19 og 21 (23 og 24) standset. Dernæst lukkes reguleringsventil 27 og ventil 36 (38), ventil 34 åbnes (35), samtidigt med at trykluft med ventil 33 opbygger et modtryk på permeatsiden af membranerne. Det femte permeat E presses således baglæns gennem membranerne hvorfor det femte permeat E tvinges ud af indløbsenden i nogle få sekunder, inden anlægget genstarter.
Tilsvarende kan der foretages et ’’Impuls-Skyl” hvor trykket over membranen kortvarigt vendes, som ved Back-Flush proceduren, men her med forsat cirkulation af det sjette koncentrat F (med lukket reguleringsventil 27), men med enten reguleringsventil 32 åben eller ventil 44. På denne måde kan en eventuelt opbygget membranfilm, der kan have forårsaget forøget modtryk igennem UF-membranen ’’løftes” op fra membranoverfladen og pga. Cross-Flowet blive revet med rundt igen.
Med ClP-pumperne 40 og 42 (CIP = Clean In Place), samt deres kemikalietanke 41 og 43, er der også ifølge opfindelse indbygget automatiske rengøringsprocedure til modvirkning af bakterie-belægninger samt f.eks. tilkalkning eller struvit-dannelse. UF-kredsløbet bliver før CIP via ventil 39 rengjort/gennemskyllet med normalt ’’varmt” femte permeat E eller hvis meget krævende rengøring med det syvende per-meat via ventil 58 fra buffertank 52.
Det sjette koncentrat F, der med svinegylle bl.a. har et forøget indhold af organisk kvælstof (normalt aminosyre og proteiner) samt fosfor, ledes ud via reguleringsventil 32, til enten at blive blandet med det første retentat A, alternativt sendes det direkte retur til biogasreaktoren, eller bibeholdes som et flydende gødningskoncentrat.
Det femte permeat E indeholder under 10 % af den rå svinegylles TP og organiske kvælstof, men hovedparten af uorganisk kvælstof (ammonium-kvælstof) og kali. Dersom der er tale om afgasset rejektvand fra biogasanlæg, så vil TP være under 2% af oprindeligt.
Det femte permeat E, der ikke indeholder SS af betydning er således i henhold til opfindelsen velegnet til efterfølgende behandling i et Omvendt Osmose -anlæg (R.O. = Reverse Osmosis).
Det nedkølede femte permeat E vil derfor via ventil 48 og trykpumpe 49 trykkes op til 45-55 bar driftstryk, hvor det - som for UF-kredsløbet - cirkuleres med pumpe 50 over en R.O.-membran 51, produceret i PP (= Poly Propylen), efter tilsvarende Cross-Flow princip.
Herved kan 60-80% af det femte permeat E udtages som et syvende permeat G, der ledes til buffertank 52. Dette er rent vand med meget lavt saltindhold, men stadig med en del flygtigt ammoniak, NH3.
En egnet R.O. -membran er typen RO98pHt-8038 fra producenten Alfa Laval A/S, Nakskov, DK.
Et ottende koncentrat H afledes igennem trykreduktionsventil 56, inden det ledes til buffertank som et opkoncentreret specielt Kali-gødningsprodukt 57.
Idet et R.O.-anlæg/membraneme har bedst af at køre hele tiden, vil mangel på det femte permeat E til behandling kunne kompenseres ved at anvende ventil 58 og 59 for recirkulation af det syvende permeat G og det ottende koncentrat H.
NH3 bliver afsluttende, med luft i stripningskolonne 54 strippet ud af det syvende permeat G, inden dette, som en niende fraktion I, i varmeveksler 61 nedkøles via kølevand / det tredje permeat C og kan ledes til recipient eller af hensyn til eventuel udsving i bl.a. NH3 koncentrationen i stedet til ex. biologisk filter / rodzone-kultur.
Den NH3 holdige stripningsluft 64 kan opkoncentreres/renses i enten et absorptionstårn 65, hvor luften vaskes med en recirkulerende sur opløsning af svovl- eller salpetersyre - til produktion af væskeformig opkoncentreret svovlsur ammoniak eller ammoniumsalpeter, en tiende fraktion. Den vaskede luft afgår til atmosfæren 66, eller alternativt til et biofilter, hvis der forefindes uønskede lugtstoffer (f.eks. svovlbrinte) i luften.
R.O.-processen udvikler (som UF) varme, men i modsætning til UF, så er de PP-baserede membraner temperaturfølsomme og tåler ikke over ca. 50°C ved de 55 bar.
Det er for UF-anlægget valgt, ikke at nedkøle det sjette koncentrat F, hvorfor der afgår nogen varmeenergi fra anlægget. Dette er derfor kompenseret, ved at anvende det på fig. 1 og 2 angivne kølekredsløb, hvor pumpe 60 pumper kølevand/tredje permeat C først til nedkøling 61 af den niende fraktion I, inden køling af tryksat væske i R.O.-anlæg 62 og sluttende køling af den cirkulerende filtratkreds i R.O.-anlægget 63.
Den angivne kølekreds vil alt afhængigt at det aktuelle permeat i anlægget, kunne omfordele kalorierne på anden mere hensigtsmæssig måde.
Claims (5)
1. Fremgangsmåde til behandling af gylle, og/eller ajle fra husdyr samt diverse typer spildevand, og omfatter trinene: a) separering af gylle og/eller ajle samt spildevand i et første retentat (A) med forholdsvis højt tørstofindhold og et andet permeat (B) med forholdsvis lavt tørstofindhold med en partikelstørrelse under 150 pm, b) eventuel behandling af det andet permeat (B) til opnåelse af et tredje permeat (C) med lavt indhold af suspenderet stof velegnet til yderligere separation ved hjælp af Ultra-Filtrering over keramiske membraner og et fjerde retentat (D) velegnet for yderligere afvanding med det første retentat af tørstof, c) opvarmning af det andet (B) eller tredje (C) permeat, d) behandling af det andet (B) eller tredje (C) permeat ved ultrafiltrering (22, 25), for opnåelse af et femte permeat (E) med lavt indhold af organisk kvælstof og fosfor, velegnet for yderligere separation i et omvendt osmose -anlæg (RO) og et sjette koncentrat med højt indhold af organisk tørstof, og e) behandling af det femte permeat (E) ved Omvendt Osmose (51), hvilket resulterer i et syvende permeat (G) af rent vand med NFE velegnet for stripning (54)og i et ottende koncentrat (H) af bl.a. Kalium, og f) behandling af det syvende permeat (G) for produktion af en niende fraktion (I) af rent vand og en tiende fraktion af NH3-holdig flydende og lagerstabil gødning kendetegnet ved at det andet (B) eller tredje (C) permeat opvarmes i en modstrømsvarmeveksler (18, 61) med det femte permeat (E) fra ultrafiltreringsanlægget (22, 25).
2. Fremgangsmåde ifølge krav 1,kendetegnet ved at trin a) alternativt omfatter trinene: al) filtrering ned over en bue-si (4) påmonteret et lodret skrånende vibrerende kant-spaltefilter, hvor det andet permeat (B) kan passere og ledes til buffertank (13), medens det første retentat (A) over 150 pm tilbageholdes og a2) føres til en opadgående, opad åben snegletransportør (6) med langsgående drænende spalteåbninger i bunden af en åben kanal, a3) inden snegletransportøren (6) med progressivt stigende sneglevindinger, ender i et lukket presserør med drænende langsgående spalteåbninger hele vejen rundt, a4) inden retentatet ender i et konisk udløbsrør, påmonteret en roterende, justerbar fjederbelastet modtryksplade, der forestår en endelige afvanding af retentatet, medens a5) den samlende mængde permeat afdrænet fra snegletransportørens (6) foring og presserør til en kappe, ledes via en pumpe (7) tilbage til bue-sien (4).
3. Fremgangsmåde ifølge krav 1,kendetegnet ved at trin b) alternativt omfatter trinene: bl) Det andet permeat (B) fra bue-sien (6) separeres yderligere i en hydro-cyklon (45) og b2) Det fjerde retentat (D) afvandes med det første retentat (A).
4. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved at en anden modstrømsvarmeveksler (61) nedkøler den niende fraktion (I) med det andet (B) eller tredje (C) permeat.
5. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved at trin d) omfatter en ultrafiltrering (22, 25) af det opvarmede tredje permeat (C), med keramiske Ultra-Filter-membraner i Silicium Karbid (SiC), T1O2 eller α-AFOv hvorved det femte permeat (E) opnår lavt indhold af organisk stof.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DK200800645A DK177918B1 (da) | 2008-05-07 | 2008-05-07 | Fremgangsmåde og apparat til behandling af gylle og ajle fra husdyr, samt biologisk belastet spildevand. |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DK200800645A DK177918B1 (da) | 2008-05-07 | 2008-05-07 | Fremgangsmåde og apparat til behandling af gylle og ajle fra husdyr, samt biologisk belastet spildevand. |
DK200800645 | 2008-05-07 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DK200800645A DK200800645A (da) | 2009-11-08 |
DK177918B1 true DK177918B1 (da) | 2015-01-05 |
Family
ID=41354127
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DK200800645A DK177918B1 (da) | 2008-05-07 | 2008-05-07 | Fremgangsmåde og apparat til behandling af gylle og ajle fra husdyr, samt biologisk belastet spildevand. |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DK (1) | DK177918B1 (da) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB201115502D0 (en) | 2011-09-08 | 2011-10-26 | 2 & Stau Aps | Treatment of organic material |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995021140A1 (en) * | 1994-02-04 | 1995-08-10 | G.C.M. Geodetics Construction Maintenance | Method for processing semi-liquid manure and the device to be used |
WO2001087467A1 (en) * | 2000-05-19 | 2001-11-22 | Purin-Pur Inc. | Method and system for treating swine manure |
KR20020062213A (ko) * | 2001-01-19 | 2002-07-25 | 이문희 | 액상배설물 및 바이오가스 폐수 처리장치 |
EP1757562A1 (de) * | 2005-06-07 | 2007-02-28 | Daniela Richter | Anordnung und Verfahren zur Aufbereitung von Biogas-Gärresten, Güllen und Klärschlämmen |
-
2008
- 2008-05-07 DK DK200800645A patent/DK177918B1/da active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995021140A1 (en) * | 1994-02-04 | 1995-08-10 | G.C.M. Geodetics Construction Maintenance | Method for processing semi-liquid manure and the device to be used |
WO2001087467A1 (en) * | 2000-05-19 | 2001-11-22 | Purin-Pur Inc. | Method and system for treating swine manure |
KR20020062213A (ko) * | 2001-01-19 | 2002-07-25 | 이문희 | 액상배설물 및 바이오가스 폐수 처리장치 |
EP1757562A1 (de) * | 2005-06-07 | 2007-02-28 | Daniela Richter | Anordnung und Verfahren zur Aufbereitung von Biogas-Gärresten, Güllen und Klärschlämmen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DK200800645A (da) | 2009-11-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101943421B1 (ko) | 삼투압 분리 시스템 및 방법 | |
AU2010313335B2 (en) | Osmotic separation systems and methods | |
Al-Bastaki et al. | Use of fluid instabilities to enhance membrane performance: a review | |
EP3265215B1 (en) | Systems and methods for treating dilute wastewater | |
JP2014061487A (ja) | 水処理方法および水処理システム | |
KR102100991B1 (ko) | 다공성 세라믹 분리막을 이용한 액비정제장치 | |
Dohare et al. | A review on membrane bioreactors: an emerging technology for industrial wastewater treatment | |
WO2019004478A1 (ja) | 連続発酵による化学品の製造方法および製造装置 | |
EP2390235B1 (en) | Method and plant for the treatment of liquid organic waste material | |
Wibisono | Two-phase flow for fouling control in membranes | |
US20220234930A1 (en) | Method for Purifying Contaminated Water | |
Ødegaard et al. | Compact tertiary treatment based on the combination of MBBR and contained hollow fibre UF-membranes | |
CN108463282A (zh) | 膜分离处理方法 | |
JP5854591B2 (ja) | 汚水浄化装置及び汚水浄化方法 | |
DK177918B1 (da) | Fremgangsmåde og apparat til behandling af gylle og ajle fra husdyr, samt biologisk belastet spildevand. | |
JP7105431B2 (ja) | 有機物含有排水の処理方法及び処理装置 | |
KR20200000056A (ko) | 세라믹 분리막을 이용한 가축분뇨, 축산폐수 또는 축산세척수의 처리방법 및 처리장치 | |
EP3263531A1 (en) | Method for operating a membrane bioreactor of a water treatment system and corresponding membrane bioreactor and water treatment system | |
Kertész et al. | Nanofiltration and reverse osmosis of pig manure: Comparison of results from vibratory and classical modules | |
JP5547224B2 (ja) | 膜ろ過システム | |
JP5269331B2 (ja) | 廃水処理装置 | |
JP2017006844A (ja) | 消化処理装置、及び、消化処理方法 | |
JP3697529B2 (ja) | 膜利用型排水処理方法および浄水処理装置 | |
JP7677675B1 (ja) | 水処理システム、水処理方法及び水処理モジュール | |
CN212246796U (zh) | 一种液体肥料净化设备 |