HU197273B - Process for processing dung water deriving from the excrement of useful animals - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás haszonállatok ürülékéből származó, adott esetben előzetes metánfermentációnak alávetett trágyáié feldolgozására.

A trágyalé, azaz a folyékony trágya alomszalmamentes istállókból termelődik. A legnagyobb mennyiségű trágyáié a disznóhízlalás, továbbá szarvasmarhák és adott esetben tojótyúkok nagyüzemi tenyésztése során keletkezik. A trágyalé hasznosításával kapcsolatos problémák korlátozzák a nagy kapacitású állattenyésztés méretnövelését. Jelenleg - kisebb módosításokkal - az alábbi eljárások állnak rendelkezésre a trágyáié hasznosítására vagy feldolgozására.

Az első és legegyszerűbb eljárás abban áll, hogy a trágyalevet változatlan formában a szabadföldre szállítják. Erinek során a trágyáié megsemmisítése céljából felhasználják a talaj abszorpciós sajátságait, egyszersmind azonban hasznosítják a trágyalé trágyázó sajátságait is a talaj termékenységének növelése céljából. Ez az eljárás jelentős hátrányokkal jár. Egyrészt a vegetációs időszak (tenyészidó) során a trágyalevet 100 napig vagy még ennél is hosszabb ideig - nem lehet kivinni a szabadföldre, s igy nagy befogadóképességű tárolótartályokat kell létesíteni, ami beruházást igényel. Ezenfelül, a trágyáié minden egyes tömegegységének kijuttatásával járó költség növekszik az istállótól való távolság növekvésével, mivel a szállítási távolságok is növekszenek. Amennyiben a disznótrágyalé hígított állapotú, akkor a szabadföldön való alkalmazása a talaj termékenysége szempontjából inkább káros, mint hasznot hajtó. Mivel a trágyalé bakteriológiai szempontból erősen szennyezett, fenáll a fertőző betegségek elterjedésének a veszélye. A kelleténél erősebb trágyázás, erős esőzés vagy váratlan olvadás esetén a felületi, sőt esetleg a talajvizek is erősen szennyeződhetnek a trágyáiétól.

A második eljárás a trágyalé biológiai tisztítása aerob körülmények között. Ennek során a trágyaléből általában mechanikus elkülönítés segítségével elválasztanak egy szilárd, komposztálásra alkalmas részt, másrészt egy folyékony maradékot. Ezt a hulladékvizet aerob biológiai derítőberendezésbe vezetik, ahol a szerves és a nirogéntartalmü szenynyezések nagyrésze lebomlik. Ennek az eljárásnak is megvannak a maga hátrányai: a megvalósítására szükséges berendezés mindig beruházásigényes, és az esetek túlnyomó részében energiaszükséglet szempontjából is igényes. Az eljárás során a szerves anyagok lényeges része és további, trágyázásra alkalmas, értékes anyagok nagy része vagy megsemmisül, vagy hasznosítás nélkül halad át a derltőberendezésen. A téli időszakban a mikroorganizmusok biológiai aktivitásának csökkenése következtében a tisztítás hatásfoka nem kielégítő.

A harmadik eljárás a metánfermentáció és utólagos, aerob tisztítás kombinációjából áll: a technika jelenlegi állása szerint ez képviseli a műszaki szempontból legfejlettebb megoldást. A metánfermentáció során az aerob baktériumok a fermentorban 35-40 °C közötti hőmérséklettartományban az úgynevezett biogázt - azaz körülbelül 65% metán és körülbelül 35% szén-dioxid keverékéből álló gázt - termelnek. A trágyalé átlagos tartózkodási ideje a fermentorban 15-20 nap. A szükséges hőmérséklet fenntartása végett a fermentorral hőenergiát kell közölni, amelyet a biogáz elégetésével nyernek. Ennek során a feldolgozott trágyaléhez olyan mennyiségben adnak lebontható, széntartalmú anyagot, hogy azoknak a nitrogéntartalmú komponensekhez viszonyított aránya egy kritikus érték alá csökkenjen, amelyet az utólagos aerob tisztítás során a baktériumok kedvező működése céljából feltétlenül meg kell tartani. Ezt a problémát úgy oldják meg, hogy vagy valamilyen lebontható széntartalmú anyagot - például metanolt - adagolnak, vagy ammóniamentesítés utján a nitrogéntartalmú anyagok mennyiségét csökkentik. Ez a második lehetőség előnyösebb. A metánfermentáció, a szilárd rész mechanikai elválasztása és az ammóniamentesítés után a hulladékvíz aerob körülmények között, utólagosan, lényegesen kisebb beruházási költségekkel tisztítható, mint a nyers trágyalé csupán egy mechanikai elkülönítés után. A trágyáié feldolgozásának ez az utóbbi módszere azt az előnyt nyújtja, hogy a szerves anyagok részleges lebomlása során értékes energiaforrást. - a biogázt - kapják; továbbá, az ammóniamentesítés során egy dúsított ammóniumtartalmú trágya termelődik. Az eljárás hátránya, hogy jelentős beruházási költségeket igényel, főként a metánfermentáció végrehajtása céljából.

Az ammónia dúsítását vagy úgy hajtják végre, hogy a hulladékvízhez szűrés után meszet kevernek, aminek következtében a hulladékvízben lévő szén-dioxid kalcium-karbonát formájában kicsapódik, és az ammónia a kémiai kötéseiből felszabadul. A hulladékvizet a szabad ammóniával együtt egy deszorpciós kolonna fejrészébe vezetik. A deszorpcíós kolonnában a hulladékvíz a gravitációs erő hatására a kolonna töltete mentén nagy szabad térfogattal lefelé áramlik. Ventilátorral ellenirányban áramoltatott levegő segítségével a vízből az ammóniát kifújják. Az ammóniát tartalmazó levegőt a deszorpciós kolonnához hasonló szerkezetű abszorberbe vezetik, ahol a levegőből az ammóniát valamilyen erős sav - előnyösen foszforsav - oldatában elnyeletik; az oldatot az abszorber felső részén vezetik be. Az abszorber alsó részéből folyékony trágya - az ammónium-foszfát -, fejrészéből pedig ammóniamentesített levegő távozik. Az abszorber felső részéből a levegőt egy deszorpciós kolonna alsó részébe vezetik, s igy a levegő zárt rendszerben cirkulál. A deszorpciós kolonnában a hulladékvíz ammóniatartalraának körülbelül 90%-át felszabadítják, és a vizet a deszorpciós kolonna alsó részéből aerob, biológiai utólagos tisztításra viszik tovább. Ennek az eljárásnak az előnye abban áll, hogy energiaigénye - amely a levegő deszorpciós kolonnán és abszorberen át történő cirkulációjának biztosítására szükséges - csekély. Az eljárás hátránya, hogy az ammóniának a vízben való nagy oldhatósága következtében nagy menynyiségű cirkuláló levegőre van szükség, és Így nagy méretű deszorpciós kolonnát és abszorbert kell alkalmazni, ez viszont, növeli a beruházási költségeket. Az eljárás további hátránya abban áll, hogy a folyamatba erős savat, tehát egy olyan vegyszert vezetnek be, amelynek kezeléséhez a gazdálkodók nem szoktak hozzá. Az eljárás céljára ajánlott foszforsav költséges; helyettesítése például a könnyen hozzáférhető kénsavval nem célszerű, mert ammónium-szulfáttal való trágyázása sorén a talaj megsavanyodik.

Egy másik eljárás szerint a hulladékvízből közvetlenül ammónium-karbonátot távolítanak el. Ez a forrásponton vízgőzzel hajtható végre. A hulladékvizet egy sztripperkolonna (lepárló készülék) fejrészébe vezetik, és innen folyik le a kolonna hosszában. A forrás körülményei között az ammónium-karbonát a komponenseire - tehát szén-dioxidra és ammóniára - bomlik, és ezek az ellenirányban áramló vízgőzbe kerülnek. A gózelegyet a sztripperkolonna fejrészéről egy düsítókolonnába vezetik, ahol az elegy szén-dioxid- és ammóniatartalma megnövekszik, víztartalma csökken. A dúsitökolonnában a viszszafolyásra alkalmazott folyadékot a gőzelegynek egy deflegmátorban való részleges cseppfolyósításával (kondenzációjával) kapják. A deflegmétorból a gázelegy egy kondenzáló edénybe kerül, ahol szilárd ammónium-karbonát kondenzál. Ennek az eljárásnak egyik előnye abban áll, hogy az ammónia dúsítása céljából további vegyszer bevezetése nem szükséges. Tekintettel az ammónium-karbonát nagy illékonyságára a forrásponton alkalmazott vízgőzzel való eltávolítás során szemben az ammóniának levegővel való felszabadításának módszerével - normális körülmények között ebben az eljárásban a sztripper- és a dúsltókolonna méretei többszörösen kisebbek, mint az előzőleg leírt eljárás során alkalmazott deszorpciós kolonna méretei. Az eljárás egyik hátránya abban áll, hogy annak a vízgőznek a fejlesztésére, amellyel az ammónium-karbonátot elbontjuk, olyan nagy hőmennyiség szükséges, amely gyakorlatilag a teljes biogáztermelést igénybe veszi. Technikai szempontból nehezen áthidalható problémát jelent a szilárd ammónium-karbonát kondenzálása.

A találmányunk szerinti eljárás a trágyáié feldolgozására messzemenően elhárítja a fentebb említett eljárások hátrányait. A trágyalé feldolgozásának találmányunk szerinti eljárása során a trágyalevet szilárd részének mechanikai eltávolítása után mész hozzáadásával alkálikussá tesszük. A hulladékvíz a szilárd résznek a nyers trágyáiéból, - adott esetben egy megelőző metánfermentációnak alávetett trágyáiéból - való mechanikai eltávolítása után a nitrogéntartalmú anyagokat túlnyomórészt ammóniura-hidrogén-karbonát alakjában tartalmazza. Mész hozzáadásakor a kalcium-hidroxid és a karbonátionok csapadékos reakcióba lépnek. Ezzel a lecsapásos reakcióval kétszeres hatást érünk el. Az első hatás abban all, hogy az ammónia kémiai kötéséből felszabadul, és ennek következtében gőznyomása a hulladékvíz fölött két-háromszorosára növekszik. (Ez a gőznyomás függ a hulladékvíz ammóniatartalmának abszolút értékétől, a hőmérséklettől és egyéb tényezőktől.) A gőznyomás növekedésével arányosan csökken az az energiamennyiség, amely az ammóniának a hulladékvízből való kihajtásához szükséges. A második hatás abban áll, hogy a kicsapódott kalcium-karbonát a finom, áldatlan állapotban lévő szerves szennyeződésekhez kötődik, amelyek a mechanikai elkülönítés után is a hulladékvízbe kerülnek. Az így képződött csapadék jól ülepszik, és a hulladékvíztől egyszerű módon - például ülepítéssel - elkülöníthető. Az ülepített iszapot besűrítés céljából mechanikai elkülönítésre vezetik vissza.

Á szerves, oxigéntartalmú szennyezések mértékét jelenti például a vízben lévő szenynyezések elbontásának biokémiai oxigénigéaye. Ezt az oxigénigényt abban a milligrammokban kifejezett oxigénmennyiségben adjuk meg, amely az egy kilogramm vízben tartalmazott szennyezések elbontásához szükséges. Mig a hulladékvíznek ez az értéke (a továbbiakban: BSB-érték) a mész hozzáadása előtt körülbelül 5000-25000, addig ez a BSB-érték a mész segítségével elvégzett csapadékos reakció által végrehajtott tisztítás után 2500-2700-ra csökkent. Ha a hulladékvízhez valamilyen flokkuláló- vagy koagulálószert adunk, akkor a kolloidális állapotú anyagok is kicsapódnak, majd leúlepszenek, és ennek következtében a hulladékvíz BSB-értéke 600-1400-ra csökken. A széntartalmú anyagokon kívül a jelen lévő foszfornak legalább 99%-a is a csapadékba kerül.

A meglúgositott hulladékvizet egy hőcserélőben előmelegítjük, a lehetőség szerint a forráspontjára hevítjük,' majd egy rektifikáló kolonna sztripper szakaszának fejrészébe fecskendezzük. Itt a hulladékvizet a vízgőzzel ellenáramban érintkezésbe hozzuk. Ennek során az ammónia a hulladékvízből a gőzfázisba megy át, s így a hulladékvíz ammóniatartalma csökken. Ez a csökkent ammó-36 niatartalmú hulladékvíz a rektifikálö kolonna sztripper szakaszának alsó részéből az üstbe folyik, ahol hőt közlünk, és ammóniatartalmú vízgőzt fejlesztünk; az ammóniatartalom egyrészt az ammónia relatív illékonyságának, másrészt a hulladékvízben megmaradt menynyiségének felel meg. A kolonna üstrészéből az ammóniamentesitett hulladékvizet egy hökicserélőbe vezetjük, ahol hőenergiáját a rektifikálö kolonnába befecskendezett hulladékvíznek átadja. Ezt kővetően lehűtjük, és az ammóniamentesítés folyamatából kilép. Lehetséges azonban egyéb elrendezés is, amelynek során a rektifikálö kolonna számára szükséges gőzt másik vízből állítjuk elő, és a hulladékvizet a kolonna alsó részéből elvezetjük, anélkül, hogy az üstbe lefolyna.

A sztripperkolonnából és az üstből származó viz hőmérséklete 100 °C körül van, és ezen a hőmérsékleten sterilizálható. A hulladékvíznek az üstben való tartózkodási ideje a hulladékvíznek az üstön való átfolyá sával - az egészségügyi szakértő követelményei szerint -, megfelelő üsttérfogat megválasztásával olyan értékre állítható be, amely a sterilizálást biztosítja. Tíz perces tartózkodási idő során az összes vegetatív baktériumformák megsemmisülnek.

A vízgőz az ammóniával együtt a sztripperkolonna felső részéből a rektifikálö kolonna dúsító részébe lép, ahol a visszafolyással ellenáramú érintkezésbe kerülve az ammónia feldúsúl. A dúsító kolonna felső részéből a gázelegy egy kondenzáló edénybe jut, ahol teljes mértékben vizes ammónium-hidroxiddá kondenzál. A vizes ammónium-hidroxid oldat egy részét a kolonna dúsító részébe vezetjük vissza, ez képezi a visszafolyást. A fennmaradó vizes ammónium-hidroxidot további feldolgozás céljából elvezetjük.

A gőzelegy kondenzálása következtében a kondenzáló edényben felszabaduló hő a kolonna üstrészével közölt energiamennyiség lényeges részét képezi. Ez a hőmennyiség a kondenzáló edényben átadódik egy hűtőfolyadéknak, és ismételten hasznosítható. Egyik a hasznosításra lehetséges eljárás például abban áll, hogy a kondenzáló edénybe hűtőfolyadékként hideg vizet vezetünk, amelyet meleg, hasznos víz készítésére szánunk. így a viz 85-90 °C-ra melegíthető. A gőzelegy kondenzációs hőmennyisége kiaknázásának egy további lehetőségét jelenti annak a víznek a felmelegítése, amelyet a központi fűtés rendszereiben keringtetünk. Ennek feltétele, hogy a lehűlt, cirkuláló víz a kondenzáló edénybe való belépéskor 55-60 °C hőmérsékletű legyen. A keringő viz ekkor 85-90 °C hőmérsékletre melegíthető. Ha a rendszer elé metánfermentációt iktatunk, akkor hűtőfolyadékként előnyös a fermentorból származó trágyalevet alkalmazni. A kondenzáló edényben elvezetett hőmennyiség nagyjából megfelel annak a hőmennyiségnek, amelyet - tekintet nélkül az ammóniadúsítási eljárásra a fermcntorba kell vinnünk a metánfermentáció szempontjából optimális hőmérséklet fenntartása végett. A gőz kondenzációs hőmenynyiségével így előnyösen a fermentor tartalmát melegíthetjük, úgy hogy a hulladékvíz ammónictartalmának vízgőzzel való kihajtása, s ezzel az ammóniatartalom csökkentése a hőfogyasztás szempontjából gyakorlatilag legnagyobbrészt költségmentesen realizálható. A kondenzációs hőmennyiség észszerű hasznosítása esetén az ammóniamentesítés céljára irreverzibilisen elhasznált hőmennyiség csekély: a hulladékvíz egy tonnájára vonatkoztatva 25-45 MJ. A rektifikálö kolonna dúsító részébő' származó termék vizes ammónium-hidroxid-oldat (amely általában 8-10 tőmegX ammóniát tartalmaz). Az ammónium-hidroxid közvetlen trágyázásra nem alkalmas, mert alkalmazása során a környezetbe való elpárolgás következtében jelentős veszteségek lépnek fel. Az ammónium-hidroxidban tartalmazott ammónia kémiailag egy savas komponenshez köthető, amely a folyamatban általában rendelkezésre áll: ez a savtermészetü komponens a szén-dioxid, amelyet a füstgázok (égéstermékek) tartalmaznak, és amelyek a rektifikáló kolonnában széntartalmu anyagoknak az ammóniamentesítéshez szükséges hő termelése céljából való elégetése következtében termelődnek. A szén-dioxidot úgy hasznosítjuk, hogy a vizes ammónium-hidroxid oldatot egy abszorberben a füstgázokkal érintkezésbe hozzuk. Az abszorberben kémiai reakció játszódik le, amelynek során a szén-dioxid a füstgázokból a vizes ammónium-hidroxidba megy ót, amely a szén-dioxidot kémiailag megköti.

A t-ágyalének a metánfermentáció elvégzése utáni feldolgozása során előnyös szén-dioxid-forrásként a biogáz felhasználása. Ennek során a biogázból a felesleges komponenseket eltávolítjuk, és így a kéntartalomnak is mintegy 90%-a kiküszöbölhető. Az ammónia- és a szén-dioxid reakciója közben hő válik szabaddá. A felszabaduló hőmennyiséget az abszorberból hűtéssel elvezetjük, és igy a folyadékfázist körülbelül 20 °C, vagy annál alacsonyabb hőmérsékleten tartjuk.

Az abszorberból folyadékl’ázisként a szén-dioxid hoz kötött ammónia - azaz ammónium-karbonát és ammónium-hidrogén-karbonát elegye - lép ki feldúsult (koncentrált) oldat alakjában. Az ammónia gőznyomása (és így az ammónia eltávozása a művelet során) egy olyan oldat fölött, amelyben a szén-dioxid és í-z ammónia mólaránya 0,5 és 0,8 között van - s amelynek ammóniatartalma 8-10 tömegX, és hőmérséklete körülbelül 20 °C körülbelül 15-30-szor csekélyebb, mint egy azonos ammónia-koncentrációjú vizes ammónium-hidroxid oldaté. Az említett arányban csökken az ammónia eltávozása in a művelet során.

A hulladékvízben az ammcniatartalmat általában a belépési érték 10%-éra vagy en5 nél alacsonyabb értékre csökkentjük. Amenynyiben a kolloidélis anyagok a folyadékfázisból flokkuláló-_vagy koaguláltatószer hozzáadásával a mész hozzáadása során nem küszöbölódnek ki, és amennyiben eltávolításuk a soron következő utólagos biológiai tisztítás szempontjából hasznos, abban az esetben az ammóniamentesitett hulladékvízből flokkulálás segítségével eltávolíthatók. Annak a szennyvíznek a még megmaradó szerves szennyezése, amelyen a találmány szerinti trágyaléfeldolgozás technológiai folyamatát elvégeztük, a kolloidális anyagok eltávolítása után körülbelül megfelel a községi berendezésekből és lakásokból származó szennyvíz paramétereinek, és általában jobb, mint azokból az önálló aerob deritőberendezésekből származó tisztított víznek a paraméterei, amelyek a trágyalevet a téli időszak során dolgozzák fel.

Azok az előnyök, amelyek a találmány szerinti eljárással haszonállatok ürülékéből származó trágyalé feldolgozása során elérhetők, a következők:

A trágyalében lévő szennyezés a szerves, széntartalmú anyagok vonatkozásában körülbelül 80-90%-kal, nitrogéntartalmú anyagok vonatkozásában körülbelül 90%-kal vagy ennél is nagyobb mértékben, foszfortartalmú anyagok vonatkozásában körülbelül 99%-kal csökken. Ennek során a szerves, széntartalmú anyagokat és a foszfort a kalcium-karbonáttal feldúsított komposzttermékbe, a nitrogéntartalmú komponenseket koncentrált ammóniumtartalmú trágyázószerbe visszük át.

A találmány szerinti feldolgozás során a trágyalében lévő vizet sterilizáljuk.

A találmány szerinti tragyaléfeldolgozási eljárás beruházási költségei - amely eljárást utólagos aerob tisztítással egészítünk ki - lényegesen alacsonyabbak, mint a trágyalé önálló, aerob tisztításának költségei, vagy az ammónímentesítéssel kombinált aerob tisztítás és utólagos aerob tisztítás költségei.

A találmány szerinti eljárás során sokszorosan stabilabb ammónium-trágyázószert kapunk, mint az erős sav hozzáadás nélküli vizes ammónium-hidroxid oldat.

Ha előzetes metánfermentációt iktatunk be, és szén-dioxid-forrásként a biogázt hasznosítjuk, akkor a biogázból az azt terhelő szennyezések egy lényeges részét - mindenekelőLt a szén-dioxidot eltávolítjuk, és egyszersmind a biogázt kénmentesitjük. Ennek következtében a biogáz használati értéke lényegesen növekszik.

A találmány lényege eljárás haszonállatok ürülékéből származó, adott esetben egy megelőző metánfermentációnak alávetett trágyáié feldolgozására.

A trágyalevet mésszel keverve meglúgositjuk, az igy keletkezett iszapot elkülönítjük. és a hulladékvizet egy rektifikáló kolonna sztripperszakaszának felső részébe vezetjük, ahol a hulladékvízből ellenáramú érintkezéssel az ammóniát vízgőzzel kihajtjuk, majd a hulladékvizet egy kolonna üstjébe vezetjük, ahol hevítéssel az ammónia kihajtására szánt gőzt fejlesztjük, és/vagy a csökkent ammóniatartalmú hulladékvizet elvezetjük, a vízgőzt az ammóniával együtt a kolonna sztripperszakaszának felső részéből a kondenzáló edénybe (kondenzátorba) vezetjük, és az ammónium-hidroxid oldatot egy abszorberbe vezetjük, ahol szén-dioxidot tartalmazó gázzal hozzuk érintkezésbe.

Részletesebben, a találmány szerint a trágyalevet vagy a szilárd rész elkülönítése után a trágyáiéból eredő hulladékvizet mészszel keverve meglúgosítjuk. Az így képződő iszapot elkülönítjük, a hulladékvizet egy hőkicserélőben előmelegítjük, és egy rektifikáló kolonna sztripperrészébe vezetjük, A sztrippe^kolonnában az ammóniát a meglúgosított hulladékvízből ellenáramban vezetett vízgőzzel kihajtjuk. A csökkentett ammóniatartalmú hulladékvíz a sztripperkolonnából a kolonna alatti üstbe kerül, ahol ebből a hulladékvízből fejlesztjük az ammónia kihajtásához szjkséges vízgőzt. Az üstből a csökkent ammóniatartalmú hulladékvizet egy hőkicserélőn vezetjük át, ahol hőtartalmát átadja annak a hulladékvíznek, amely a rektifikáló kolonna sztripperrészének felső részébe áramlik; ezt követően a hulladékvíz a folyamatból kilép. A csökkent ammóniatartalmú hulladékvizet a folyamatból elvezethetjük anélkül, hogy az üstbe kerülne; ebben az esetben a vízgőzt maS forrásból származó ammónia kihajtására vezetjük el. A kolonna sztripperrészének felső részéből a vízgőz és ammónia elegyét a kolonna dúsitórészén át egy kondenzáló edénybe (kondenzátorba) vezetjük.

1. példa

A trágyalé napi mennyisége 100 tonna volt, a trágyalé tonnájára vonatkoztatva 1,5 kg ammóniatartalommal, 20 kg oldatlan anyagtartalommal és 10000 BSB-értéknek megfelelő kémiai szennyezéssel. A napi mészszükséglet 0,7 tonna poralakú égetett mész volt, melynek CaO-tartalma 90%. A lecsapási reakció elvégzése után egy folyamatos üzemi ülepítőben a trágyáiéból az iszap 1 tonnájára számítva 80 kg oldhatatlan anyagot különítettünk el szilárd rész alakjában; ennek során a hulladékvíz gyakorlatilag mentessé vált a szilárd részektől. E viz az oldott anyagokon kívül minden esetre még kolloidális szennyezéseket, és szabad ammóniát is tartalmazott, és BSB-értéke ekkor 2500 volt. Az iszapból szűröszalagon 30% szárazanyagot

-510 tartalmazó komposztot különítettünk el 10 tonna/nap mennyiségben. A hulladékvizet egy hőkicserélőben történő előmelegítés után rektifikáló kolonnába fecskendeztük, ’ahol a hulladékvíz ammóniatartalma 0,15 kg/tonna értékre csökkent. Az ammóniamentesltett hulladékvíz egy hőkicserélóben adta le hőnienynyiségét, és tovább áramlott egy aerob utótisztító berendezésbe. A rektifikéló kolonnából további termékként naponta 1,23 tonna vizes ammónium-hidroxidot kaptunk, 100 kg NHa/tonna tartalommal. Ezt az ammónium-hidroxidot egy abszorberben 8 térfogata szén-dioxidot tartalmazó füstgázokkal hoztuk érintkezésbe. Az abszorberből folyékony trágyázószerként olyan technikai ammónium-karbonát oldat áramlott ki, amelyben a CO2 : NH3 mólviszony 0,55 volt, és ennek az oldatnak a mennyisége 1,40 tonna/nap értéket tett ki, tonnánként 240 kg technikai amroónium-karbonát tartalommal. A rektifikéló kolonnába befecskendezet hulladékvíz 90 °C-ra való előmelegítése után a rektifikáló kolonna üstrészével naponta 20,9 GJ hőenergiát kellett közölnünk, 120-130 °C hőmérsékletszinten. A rektifikéló kolonna kondenzáló részében a kondenzációs hőt hasznos meleg víz előkészítésére használtuk fel. Erre a célra naponta 17,1 GJ hőenergiát használtunk fel.

2. példa

Az 1. példában leírt eljárást úgy módosítottuk, hogy koagulálószerként vas(III)-kloridot alkalmaztunk. A vas{III)-kloridot az ammóniamentesltett hulladékvízbe a hőkícserélő elhagyása után adagoltuk a hulladékvíz 1 tonnájára számítva 1 kg vasíIII (-klorid mennyiségben, azaz naponta 90,7 kg vas(III)-klorid mennyiségben. Ezután a hulladékvizet egy mechanikus keverésben tartott edényen át ülepítőbe vezettük. Ebben az ülepítőben a hulladékvízből a kolloidális anyagok flokkuláltak, és a pelyhes csapadékot ülepítettük. A tiszta, sárgás hulladékvizet - amelynek BSB-értéke itt 1300 volt - az ülepítőből utólagos aerob tisztításra továbbítottuk.

3. példa

Metánfermentáció során egy fermentorban 1 tonna, 8% szárazanyagot tartalmazó trágyáiéból 13,3 m³, azaz körülbelül 13,5 kg biogázt fejlesztettünk, ami 300 MJ (83,6 kWh) energiát jelentett. Egy szűröszalagon a trágyáiéból 0,267 tonna mennyiségű, 30% szárazanyagot tartalmazó komposztot kaptunk 0,720 tonna hulladékvízzel együtt, amelyet amrnóniadúsítására vittünk tovább. A hulladékvíz ammóniatartalma kg-ként 2 g-ot tett ki. A trégyalevet annak tonnájára számítva 3,3 kg tiszta kalcium-oxid hozzáadásával lúgosítottuk, majd egy hőkicserélőben 92 °C-ra előmelegítettük, s utána a sztripperkolonnába fecskendeztük. 1 kg hulladékvíz 2 g amraóniatartalomról 0,2 g ammóniatarta.lomra való lecsökkentéséhez - ha az ammóniának a vízhez viszonyított relatív illékonysága 21 (Perry

R.H. és Chilton C.H.: Chemical Engineer’s Handbook, 5. kiadás, 3-67, 68 old.) - annak a gőzátóramlásnak, amely a sztripperkolonna felső részéből távozik, a befecskendezett folyadék mennyiségéhez viszonyított legkisebb elméleti aránya 0,0448. A tényleges arány ennél a minimális értéknél 30%-kal magasabb. Ilyen körülmények között a sztripperkolonna felső részéből 41,9 kg gőz távozott, amely 1,3 kg ammóniát tartalmazott; ezek az értékek a feldolgozott trágyalé 1 tonnájára vonatkoztatva értendők. Ennek képződéséhez az üsttel 94.7 MJ (26,7 kWh) energiát közöltünk. A víz a sztripperkolonnában 92 ^öC-ról 100 °C-ra melegedett. E hómérsékletnövelés céljára az üstbe a feldolgozott trágyalé 1 tonnájára számítva 24,1 MJ (6,7 kWh) energiát kellett bevezetni. így tehát a trágyalé 1 tonnájára vonatkoztatva a hulladékvízzel az üstben

118.8 MJ (33 kWh) energiát kellett közölni. Ezt β hőmennyiséget biogáz elégetésével kaptuk. Ha a biogázban rendelkezésre álló hőmennyiség hasznosítása során elégetéssel 81,5% hatásfokot érünk el, akkor a biogázt

145.8 MJ (40,5 kWh) energia nyerésével kell elégetnünk. Ez azt jelenti, hogy az ammóniamentesítés céljára a termelt biogáz 48,6%-át kellett elhasználnunk. A sztripperkolonna felső részéből a gőzöket egy dúsító kolonnába vezettük, ahol a gőzelegy ammóniatartalma kilogrammonként 31 g-ról 80 g-ra növekedett. A kondenzáló edényben a gőzelegy teljes mértékben cseppfolyósodott, így kg-ként 80 g ammóniát tartalmazó vizes ammónium-hidroxidot kaptunk; más szóval 16,5%-os ammónium-hidroxid oldat képződött. Ennek során olyan hőmennyiségnek, amelyet az üsttel közöltünk annak a gőznek fejlesztése céljából, amely a sztripperkolonna felső részéből távozott [azaz a feldolgozott trágyalé 1 tonnájára vonatkoztatva 94,7 MJ (26,3 kWh) ]. Ez a hőmennyiség a kondenzátorban átadódott a trágyalének, amelyet a fermentorból kiszivattyúztunk, és a fermentorba visszavezettünk. A fermentor fűtéséhez a feldolgozott trágyáié 1 tonnájára számítva 73,6 MJ (20,5 l;Wh) hőmennyiség közlése volt szükséges. A kondenzátor-fermentor hőcserélő-rendszerben a hőkihasználás hatásfoka 77% volt. A vizes ammónium-hidroxid légköri nyomáson 72-73 °C-on kezd forrni, és a kondenzátorba belépő gőzelegy cseppfolyósodási pontja (harmatpontja) 97-98 °C, A kondenzátorból 16,2 kg, 16,5%-os ammónium-hidroxid oldatot kaptunk, a feldolgozott trágyalé 1 tonnájára vonatkoztatva 1,3 kg ammóniatartalommal. Az ammónium-hidroxidet abszorberbe vezettük, ahol biogázzal hoztuk érintkezésbe. Az abszorberben az ammónium-hidroxidban

T

-612 lévő ammónia a szén-dioxiddal olyan trágyázószerré reagált, amely a szén-dioxidot az ammóniához viszonyítva 0,8 mólarányban tartalmazta. Az abszorberből kilépő folyékony trégyázószer mennyisége a feldolgozott trá- 5 gyalé 1 tonnájára vonatkoztatva 18,9 kg-t tett ki. Az abszorbert úgy terveztük, hogy egyrészt képes legyen feldolgozni a fermentorból származó biogáz teljes mennyiségét, másrészt alkalmas legyen annak a biogáz- 10 mennyiségnek a feldolgozására is, amely a trágyaléfeldolgozás technológiájának a terméke. Az első esetben a biogáz szén-dioxid-tartalma 33-35 relativ%-ról 26,5%-ra, a második esetben 64 relativ%-ról 16,3%-ra csökkent. 15 Mindkét esetben kiküszöbölődtek a biogázból az összes savas kiséróanyagok.

Claims (7)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás haszonállatok ürülékéből származó, adott esetben előzetes metánfermentációnak alávetett trágyalé feldolgozására, azzal jellemezve, hogy a trágyalevet mésszel 25 keverve meglúgosítjuk, az így keletkezett iszapot elkülönítjük, és a hulladékvizet egy rektifikáló kolonna sztripperszakaszának felső részébe vezetjük, ahol a hulladékvízből ellenáramú érintkezéssel az ammóniát vízgőz- 30 zel kihajtjuk, majd a hulladékvizet egy kolonna üstjébe vezetjük, ahol hevítéssel az ammónia kihajtására szánt gőzt fejlesztjük, és/vagy a csökkent ammóniatartalmú hulladékvizet elvezetjük, a vízgőzt az ammóniával ³⁵ együtt a kolonna sztripperszakaszának felső részéből a kondenzáló edénybe (kondenzátorba) vezetjük, és az ammónium-hidroxid oldatot egy abszorberbe vezetjük, ahol szén-dioxidot tartalmazó gázzal hozzuk érintkezésbe.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a vízgőzt az ammóniával együtt a kolonna sztripper szakaszából a kondenzátorba való belépés előtt egy dúsitókolonnán, a kondenzátorból származó ammónium-hidroxid oldat egy részéből képzett viszszafolyással ellenirányban áramoltatjuk át.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a meglúgosított hulladékvizet a rektifikáló kolonnába való belépése előtt egy hőkicserélőben a folyamatból kilépő, csökkent ammóniatartalmú hulladékvízzel előmelegítjük.
4. 4. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kondenzáció (cseppfolyósodás) során a kondenzáló edényben (kondenzátorban) a vízgőzből és ammóniából álló elegy által leadott energiát meleg hasznosvíz előállítására és/vagy fűtésre, adott esetben nietánfeunentáeió alkalmazása esetén fermentor fűtésre hasznosítjuk.
5. 5. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az abszorberbe széntartalmú anyagoknak hőenergia termelés során való elégetésével kapott füstgázokat, adott esetben metánfermentáció során keletkező biogázt vezetünk be.
6. 6. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hulladékvizet a kolonna üstjében sterilizáljuk, aminek során az üst méretét úgy választjuk meg, hogy az üstben a hulladékvíznek a sterilizáláshoz szükséges tartózkodási idejét biztosítjuk.
7. 7. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a trágyaléhez és/vagy a hulladékvízhez flokkuláló- és/vagy koaguláltatószert adunk.