NL1002119C1 - Werkwijze en inrichtingen voor een volledige en milieuvriendelijke verwerking van mest op kleine schaal. - Google Patents

Description

WERKWIJZE EN INRICHTINGEN VOOR EEN VOLLEDIGE EN MILIEUVRIENDELIJKE VERWERKING VAN MEST

OP KLEINE SCHAAL

De uitvinding betreft een werkwijze voor de volledige, milieuvriendelijke verwerking van mest, zoals varkens- en koeienmest, op boerderijschaal of voor groepen samenwerkende boerderijen. Tevens omvat de uitvinding inrichtingen om deze 5 werkwijze te kunnen uitvoeren.

De intensieve veehouderij, zowel van varkens als van koeien, veroorzaakt een aanzienlijk milieuprobleem. De hoeveelheid mest die op weiland of akkerbouwland mag worden uitgereden is door de overheid aan beperkingen gebonden.

10 Vooral voor varkenshouders geldt dat de hoeveelheid mest die op het bedrijf wordt geproduceerd vaak vele malen groter is dan de hoeveelheid die op het doorgaans beperkte eigen land mag worden uitgereden. Op deze wijze ontstaat een overmaat aan mest. In sommige gevallen kan een deel van de overmaat 15 worden uitgereden op nabijgelegen akkerbouwland of weiland, maar in de meeste gevallen is dit niet mogelijk of slechts in beperkte mate. Het grootste deel van de mest moet op andere wijze worden afgezet of verwerkt. In veel gevallen wordt de overmaat mest naar verafgelegen akkerbouwgrond of weiland 20 getransporteerd. Dit brengt hoge transportkosten met zich mee, onder andere omdat het grootste deel van de mest bestaat uit water. Verder komt bij het uitrijden van de mest op het bouwland veel ammoniak en stank vrij, hetgeen een ernstig milieubezwaar is. Ook bij de stallen vindt een sterke emissie 25 van ammoniak en stank plaats, hetgeen belangrijke bezwaren heeft voor de omgeving, maar ook voor het welzijn van de dieren en de mensen in de stal.

Men heeft de afgelopen jaren wel geprobeerd om de mest centraal te verwerken in grote verwerkingsfabrieken. Dit is 30 om verschillende redenen niet gelukt, o.a. door de hoge kosten van de verwerking en van het transport van de mest.

1002119 - 2 -

De uitvinding heeft nu betrekking op een werkwijze voor de volledige, milieuvriendelijke verwerking van mest op de boerderij, waarbij aan alle genoemde bezwaren tegemoet wordt gekomen, terwijl tevens de stal nagenoeg emissievrij wordt.

5 De uitvinding behelst als eerste onderdeel een werkwijze waarbij de mest wordt gescheiden in een z.g. "dikke fractie", die het grootste deel van de vaste stoffen bevat, en een "dunne fractie", de gier, die weinig vaste stof bevat, waarna, in combinatie daarmee, de dikke fractie in een 10 compacte reactor onder gelijkmatige, geforceerde en geregelde beluchting en bevochtiging wordt gecomposteerd tot een geringe hoeveelheid emissievrije compost.

Bij het composteringsproces wordt zuurstof verbruikt voor de biologische omzetting van organisch materiaal in 15 kooldioxyde en water. Het te composteren materiaal, de dikke fractie, dient dus belucht te worden, maar wel zodanig dat geen ongewenste gassen, zoals ammoniak, worden afgegeven. Traditioneel wordt mest uit de stallen, gemengd met stro, naar een mesthoop gebracht. De aanwezige gier lekt eruit en 20 de vaste massa wordt op natuurlijke wijze gecomposteerd. De massa sluit zichzelf echter grotendeels van de lucht af, en daardoor duurt het gehele composteringsproces anderhalf tot twee jaar. Dit zou bij de huidige capaciteit vein de boerenbedrijven zeer grote mesthopen vergen. De compostering 25 wordt wel bevorderd door mest met stro periodiek om te gooien. Daardoor verloopt de compostering sneller, maar het duurt toch nog vier tot zes maanden. Voor het composteren van rundermest met stro wordt de dikke fractie wel afgescheiden tot een massa met een hoog drogestofgehalte, ca 35%, die 30 vervolgens eveneens op een hoop wordt gegooid die periodiek wordt omgewerkt; op deze wijze kan de compostering in ruim vier weken plaatsvinden. Deze methoden hebben alle het bezwaar dat tijdens de compostering een belangrijke ammoniak-emissie optreedt.

35 Verder komt tijdens de compostering warmte vrij, waardoor de temperatuur in de kern van de mesthoop kan 1002119 - 3 - oplopen tot meer dan 70 °C, terwijl de dikke laag daaromheen veel koeler blijft. De compostering verloopt daarom niet homogeen, ondanks het omwerken, waardoor ook de gevormde compost niet homogeen is en waardoor bij gebruik op het land 5 ammoniakemissie kan optreden. Bovendien worden bij een niet-homogene compostering niet alle zaadkiemen gedood en wordt de compost ook niet pathogeenvrij.

Bij de compostering komt verder in de eerste periode water(damp) vrij. Na verloop van tijd kan het materiaal 10 echter te droog worden, waardoor het nodig is weer wat water toe te voegen.

De uitvinding houdt verder een werkwijze in waarbij de dikke fractie in een reactor wordt gecomposteerd onder een gelijkmatige, geforceerde, doch beheerste beluchting en 15 watertoevoer, en wel zodanig dat de temperatuur van de massa gedurende tenminste acht dagen op een waarde tussen bijvoorbeeld 50 °C en 75 °C blijft, en waarbij bovendien de afgevoerde lucht wordt ontdaan van ammoniak.

Het is mogelijk om de beluchting uit te voeren door 20 lucht door of over de dikke fractie in de reactor te blazen. Omdat de afgevoerde lucht moet worden gezuiverd dient deze reactor goed afgesloten te zijn, zodat geen lucht kan ontsnappen. Het is ook mogelijk, en eenvoudiger, om de lucht niet door de dikke fractie te blazen maar er doorheen te 25 zuigen, van boven naar beneden dan wel omgekeerd. Er treedt dan geen lekkage op en de afgezogen lucht kan eenvoudig worden gezuiverd van ammoniak en stank, bijvoorbeeld door middel van een natte gaswasser.

30 De uitvinding houdt ook een werkwijze in waarbij de beluchting van de dikke fractie plaatsvindt door lucht, continue of periodiek, door de dikke fractie te zuigen die daartoe in een geschikte vorm aanwezig is.

35 De te composteren dikke fractie dient voor een goed verlopend composteringsproces dus goed doorlaatbaar te zijn voor lucht, en daartoe een geschikte open structuur en 1002119 - 4 - consistentie te hebben. Bovendien dient dit materiaal goed stapelbaar te zijn zonder dat de open structuur wordt dichtgedrukt. Voor een compacte reactor is het nodig dat de dikke fractie tenminste twee of drie meter hoog kan worden 5 opgestapeld. Ten slotte dient het droge-stofgehalte van de af te scheiden dikke fractie naar wens te kunnen worden ingesteld.

De dikke fractie met de gewenste eigenschappen kan uit de verschillende soorten mest (bijvoorbeeld zeugenmest, 10 vleesvarkensmest, rundermest) worden afgescheiden door middel van bijvoorbeeld een vijzelpers, plunjerpers, zeefbandpers, trommelzeef, centrifuge of enige andere geschikte inrichting, of combinaties van deze inrichtingen. Ook zijn combinaties van deze inrichtingen mogelijk met andere inrichtingen, zoals 15 bijvoorbeeld een zeefbocht of een eenvoudige bezink-inrichting. Deze combinaties kunnen bestaan uit de afzonderlijke inrichtingen, maar ook uit één inrichting die is samengebouwd uit twee of meer andere.

Deze inrichtingen kunnen een dikke fractie afscheiden 20 met een drogestofgehalte van 25% of meer. Dit materiaal is vlokkig en rul, en kan in sommige situaties al geschikt zijn voor de compostering. Als het materiaal nog steviger moet zijn, is het mogelijk om dit rulle materiaal om te zetten in stevige korrels of staafjes met behulp van een korrelpers of 25 pelletteermachine. Daartoe kan ook een vijzelpers dienen waaraan een korrelpers is gekoppeld.

De uitvinding houdt verder een werkwijze in waarbij de dikke fractie door een geschikte inrichting wordt afgescheiden als voor lucht doorlaatbare, stapelbare vlokken, korrels 30 of staafjes met een drogestofgehalte van tenminste 25%.

De verschillende soorten mest die voor de genoemde verwerking in aanmerking komen, verschillen aanzienlijk in samenstelling en eigenschappen. Van belang zijn bijvoorbeeld de verschillen in de N-P-C-verhouding en de gehaltes aan 35 vaste stof, de deeltjesgrootte van de vaste stof, en de gehaltes aan vezels en vet. Bovendien verandert de samen- 1002119 - 5 - stelling van de mest belangrijk gedurende de soms lange opslag in de mestkelders door biologische afbraak. Om uit deze verschillende mestsoorten een dikke fractie af te scheiden die voldoet aan de gewenste eigenschappen 5 betreffende luchtdoorlaatbaarheid, droge-stofgehalte en stapelbaarheid, is het in het algemeen nodig om de hiervoor vermelde inrichtingen voor iedere mestsoort af te stellen op eigen, specifieke werkcondities. Het is ook mogelijk dat extra hulpmiddelen of toevoegingen noodzakelijk of gewenst 10 zijn.

Als voorbeeld van een geschikte combinatie van mestscheiding en compostering werd zeugenmest met een drogestofgehalte van ca 5% gescheiden in een dikke, vlokkige, fractie en een dunne fractie, door middel van een zeefbocht 15 en een vijzelfpers en ook door een bezinking en een vijzelpers. Het droge-stofgehalte van de dikke fractie bedroeg 33% a 35%. Deze dikke fractie werd vervolgens gecomposteerd in een 1,25 m hoge en 5 m lange reactor onder gelijkmatige, geregelde beluchting door een afzuigsysteem.

20 Binnen twee dagen was een temperatuur bereikt van 60 °C, en deze werd vervolgens gedurende 16 dagen op een min of meer constante waarde gehouden tussen 60°C en 75 °C. Daarna werd de massa over een periode van enkele dagen afgekoeld tot omgevingstemperatuur. Het product was een homogene compost 25 met een droge-stofgehalte van ca 55%.

De doorlaatbaarheid voor lucht en de stapelbaarheid van de vlokken of korrels kunnen extra worden bevorderd door aan de mest, vóór of tijdens de afscheiding van de dikke fractie, geschikte vulmiddelen toe te voegen, die vervolgens met de 30 dikke fractie worden afgescheiden. Als vulmiddelen kunnen bijvoorbeeld dienen (gehakt) stro, zaagsel, houtsnippers, landbouwafval, GFT (groente-, fruit- en tuinafval), afval uit de voedingsmiddelenindustrie, (gehakt) snoeihout, (berm)gras, in feite alle materialen met een stevige structuur die 35 tijdens het composteringsproces ook geheel of gedeeltelijk worden afgebroken.

1002119 - 6 -

De uitvinding houdt bovendien een werkwijze in waarbij voor of tijdens de afscheiding van de dikke fractie vulmiddelen aan de mest worden toegevoegd die samen met de dikke fractie worden afgescheiden en ook door het 5 composteringsproces geheel of gedeeltelijk worden afgebroken.

Een goede luchtdoorlaatbaarheid en stapelbaarheid van de te composteren dikke fractie kan ook worden gerealiseerd door de vlokvormige of korrelvormige dikke fractie na de afscheiding te mengen met andere stapelbare materialen zoals 10 stro, GFT, houtsnippers en andere biologisch afbreekbare materialen. Het is echter ook mogelijk om als vulmateriaal niet-afbreekbare materialen te gebruiken, zoals allerlei soorten geschikte plastic (afval)materialen. Deze dienen na de compostering te worden verwijderd door de gevormde compost 15 te zeven, maar de materialen kunnen vele malen worden gebruikt.

De uitvinding betreft verder een werkwijze waarbij de afgescheiden vlokken of korrels van de afgescheiden dikke fractie worden gemengd met allerlei afbreekbare of niet-20 afbreekbare materialen die de structuur en de luchtdoorlaatbaarheid ervan verbeteren.

De toevoeging van afbreekbare vulmiddelen aan de dikke fractie, vóór of na de afscheiding ervan, kan extra voordelen hebben voor het composteringsproces, omdat daarmee de 25 onderlinge verhouding van de hoeveelheden C, N en P verandert, en kan worden ingesteld.

Vóór of na de afscheiding van de dikke fractie kunnen ook stoffen worden toegevoegd die het composteringsproces nog extra bevorderen of kunnen sturen, zoals geschikte 30 chemicaliën, micro-organismen en enzymen, die de afbraak van het organisch materiaal bevorderen, en ammoniak en stank-verwekkende stoffen kunnen binden of afbreken.

De uitvinding houdt ook een werkwijze in waarbij de hoeveelheid toe te voegen vulmiddelen groter is dan strikt 35 nodig voor het bereiken van een goede beluchtbaarheid en stapelbaarheid van de korrels, waardoor de compostering ook 1002119 - 7 - een middel wordt voor de gecombineerde verwerking van mest met allerlei organisch afval, zoals bijvoorbeeld slib van zuiveringsinstallaties of afval van de voedingsmiddelenindustrie, met als eindproduct een compost met mestwaarde en 5 grondverbeterende eigenschappen.

Bij de mestscheiding ontstaat, zoals hiervoor vermeld is, naast de dikke fractie een dunne fractie die slechts een geringe hoeveelheid vaste stof bevat. Voor de verdere verwerking van deze fractie kan de geringe hoeveelheid vaste 10 stof toch een bezwaar zijn. De vaste stof kan echter eenvoudig worden verwijderd door middel van bijvoorbeeld een zeefbocht, maar ook door een filterbak, waarbij als filtermateriaal een strobed wordt gebruikt of een bed van enig ander organisch materiaal, zoals GFT e.d. De vaste stof 15 kan op deze wijze uit de dunne fractie worden verwijderd. Het resterende filterbedmateriaal met de afgefiltreerde vaste stof kan worden gebruikt als vulmateriaal voor de dikke fractie.

De uitvinding betreft bovendien een werkwijze waarbij de 20 afgescheiden dunne fractie wordt gefiltreerd over een bed van organisch materiaal, zoals stro, GFT e.d., dat na de filtratie wordt toegevoegd aan de dikke fractie voor compostering.

Zoals hiervoor is beschreven wordt de compostering uitgevoerd onder beheerste beluchting en wel zodanig, dat de 25 temperatuur niet sterk fluctueert, maar min of meer constant is op een geschikte waarde tussen 50 °C en 75 °C. Bij deze verhoogde temperatuur verloopt het composteringsproces in één tot vier weken, veel sneller dan bij omgevingstemperatuur, zoals de traditionele compostering. De reactor 30 kan daardoor compact zijn. De verhoogde temperatuur gedurende enkele weken heeft bovendien tot gevolg dat de gevormde compost pathogeenvrij is en dat ook plantaardige zaden niet meer ontkiemen, hetgeen een eis is voor het gebruik van deze compost als meststof in de landbouw.

35 De uitvinding houdt ook een werkwijze in waarbij de temperatuur van de composterende massa gedurende het grootste 1002119 - 8 - deel van het proces op een zodanig hoge waarde wordt gehouden dat de uiteindelijke compost pathogeenvrij is en ook kiemvrij met betrekking tot allerlei plantaardige zaden.

De compostering vindt plaats in een composterings-5 reactor. Deze kan bijvoorbeeld bestaan uit een rechthoekige open bak met isolerende wanden, die tenminste 0,5 m hoog is. Op de bodem bevindt zich een afzuigsysteem dat bestaat uit één of meer geperforeerde buizen, of uit een vloer met vele kleine kanalen, dan wel uit een geperforeerde of poreuze 10 vloer met daaronder een afzuigbare ruimte, zodanig dat de lucht gelijkmatig door het composterende materiaal wordt gezogen. Dit afzuigsysteem wordt aangesloten op de zuigzijde van een blower. De perszijde is verbonden met een gaswasser die hierna wordt beschreven. Het afzuigsysteem in de reactor 15 wordt zodanig uitgevoerd dat eventueel lekwater ook door dit systeem wordt afgevoerd.

De regeling van de luchtstroom kan plaatsvinden door regeling van het toerental van de blower of door een regelklep, maar ook door de blower periodiek gedurende korte 20 tijd uit te schakelen. De regeling van de luchtstroom wordt gestuurd door de temperatuur in de composterende massa. Deze wordt opgenomen door meer dan één temperatuurmeter die op verschillende plaatsen in de composterende massa worden aangebracht. De te composteren, afgescheiden, dikke 25 mestfractie wordt gelijkmatig over de reactor verdeeld en aan de bovenzijde afgedekt met een laag luchtdoorlatend en isolerend materiaal. Dit kan bijvoorbeeld een 10 cm dikke laag zijn van eerder gecomposteerde mest, of ieder ander geschikt materiaal.

30 Het composteringsproces wordt bevorderd als de composterende dikke fractie van tijd tot tijd wordt geschud of gemengd. Dit kan bijvoorbeeld worden bewerkstelligd door een inrichting die in de reactor is aangebracht waarmee de massa snel omhoog wordt geduwd, waarna hij weer naar beneden 35 valt.

1002119 - 9 -

De reactor kan buiten of binnen worden geplaatst, maar bij plaatsing buiten is een eenvoudige afdekking tegen regen noodzakelijk.

De reactor kan op een vaste plaats zijn geplaatst maar 5 de reactor kan ook transportabel zijn en bijvoorbeeld zijn uitgevoerd als transportabele container.

Het is ook mogelijk de reactor uit te voeren in andere vormen, bijvoorbeeld als kuil, of als een bovengrondse ruimte, met als wand zandwallen die voldoende isolerend zijn. 10 De uitvinding betreft een inrichting voor het uitvoeren van het composteringsproces die bestaat uit een ruimte met isolerende wanden, waar op de bodem een afzuigsysteem is aangebracht waardoor de lucht gelijkmatig door de composte-rende massa wordt gezogen, terwijl voorzieningen aanwezig 15 zijn om meer dan één temperatuurmeter aan te brengen in de te composteren massa, en er bovendien een inrichting aanwezig is waarmee de composterende massa kan worden gemengd.

De uitvinding betreft ook een werkwijze waarbij de afgescheiden dikke fractie in de reactor wordt afgedekt roet 20 een luchtdoorlatende, isolerende laag, bijvoorbeeld bestaande uit eerder gevormde compost en bijvoorbeeld met een laagdikte van meer dan 5 cm.

1002119 - 10 -

Het tweede onderdeel van de uitvinding heeft betrekking op de behandeling van het vloeibare deel van de mest.

De beschreven mestscheiding levert naast de "dikke" fractie ook een "dunne" fractie, de gier. Deze gier bevat een hoge concentratie ammoniak, en daarnaast organisch gebonden stikstof. Verder bevat de gier fosfaat, chloride en kalium.

5 De gier zou kunnen worden gebruikt als meststof, maar daarbij zal een aanzienlijke ammoniakemissie optreden. Daaraan kan echter worden tegemoet gekomen door de gier te onderwerpen aan een nitrificatie/denitrificatieproces, N/D. Bij dit proces wordt de gier licht belucht, waardoor het organisch 10 materiaal wordt omgezet in kooldioxyde, en de stikstofverbindingen grotendeels in de lucht verdwijnen als moleculaire stikstof, terwijl de resterende stikstof aanwezig is als nitraat. De op deze wijze behandelde gier kan voor bemesting worden gebruikt, maar heeft daarbij het bezwaar van 15 een hoog gehalte aan chloride en kalium. Wegens de beperkte meetwaarde (N en P) is transport naar veraf gelegen landbouwgebieden te kostbaar.

De uitvinding betreft een werkwijze waarbij de gier eerst wordt onderworpen aan een N/D-proces en vervolgens 20 grotendeels wordt ingedampt.

Het N/D-proces kan worden uitgevoerd in één of enkele reactoren met een geringe beluchting, maar bij voorkeur wél met een slib-op-dragersysteem, bijvoorbeeld met een systeem waarin de "dragers" bestaan uit zeer veel vezels die op een 25 geschikte wijze zijn gerangschikt, zoals bij de zogenaamde "biopluimen", zoals beschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage No 9500336.

De aldus geoxydeerde gier kan vervolgens worden ingedampt door gebruik te maken van de stallucht, die door 30 één of meerdere ventilatoren van uit de stal naar buiten wordt geblazen. Dit is een relatief grote luchtstroom die 1 0 0 2 1 1 9 - 11 - niet met water is verzadigd. Deze lucht kan worden gebruikt om de gier in te dampen in een daarvoor geschikte inrichting. Het eerste voordeel van deze werkwijze is, dat het energieverbruik van deze luchtstroom zeer gering is, omdat de 5 stallucht al wordt afgevoerd door ventilatoren.

De uitvinding behelst een werkwijze waarbij de geoxydeerde gier wordt ingedampt in een afzonderlijke indamper, waarbij gebruik wordt gemaakt van de afgevoerde stallucht.

10 Als voorbeeld werd 2,3 m3 geoxydeerde gier met een droge stofgehalte van 1,9% ingedampt door middel van stallucht tot een hoeveelheid van 155 1 met een droge-stofgehalte van ca 29%. Na centrifugeren was het droge-stofgehalte van de vloeistof 14%. Deze indamping vond plaats met een cylinder-15 vormige indamper die was voorzien van een 2 m hoog vul-lichaam, zoals wel gebruikt wordt voor natte gaswassers.

Voor het indampen van de gier kan iedere geschikte inrichting worden gebruikt die een geringe weerstand heeft voor de luchtstroom en die niet wordt vervuild door de in te 20 dampen gier of door de stofdeeltjes van de stallucht. Vervuiling kan plaatsvinden door bacteriegroei, of door opgelosten zouten die tijdens het indampproces neerslaan. Een geschikte inrichting bevat een compartiment waarin een intensief contact plaats heeft tussen de gier en de lucht. De 25 gier wordt boven op dit contactlichaam gesprenkeld en druppelt naar beneden, terwijl de lucht er van onder naar boven doorheen wordt geblazen. Het contactlichaam kan bestaan uit ieder geschikt materiaal zoals dat voor natte gaswassers wordt gebruikt, zoals in bovenvermeld voorbeeld, maar het kan 30 ook bestaan uit een groot aantal vezels of draden die horizontaal, en parallel aan elkaar, in het contactlichaam zijn geplaatst. De onderlinge afstand is zodanig dat de luchtweerstand gering is en dat naar beneden vallende druppels op korte afstand op een draad vallen en gebroken worden. De 35 onderlinge afstand is bijvoorbeeld groter dan 1 mm.

Vervuiling van deze vezels of draden wordt voorkomen door 1002119 - 12 - constante trilling van deze vezels of draden als gevolg van de grote luchtstroom, of door een trillingsmechanisme. Vuil dat zich op de vezels of draden afzet wordt door deze trilling verbroken en valt naar beneden, samen met het water.

5 Onder de praktijkomstandigheden zal de geoxydeerde gier naar een buffervat worden gevoerd van waaruit de vloeistof door de verdamper wordt gecirculeerd totdat een zekere volume-vermindering heeft plaatsgevonden. De lucht die aan de bovenzijde uit het pakket met vezels of draden verdwijnt, wordt 10 door een demister gevoerd om kleine meegevoerde druppeltjes af te vangen.

De uitvinding behelst ook een inrichting voor het indampen van de gier, die voorzien is van ieder geschikt soort contactlichaam, in het bijzonder van een pakket van 15 horizontaal en parallel geplaatste vezels of draden waar de in te dampen gier van boven naar beneden doorheen wordt gevoerd en de stallucht van beneden naar boven, en wel zodanig dat de vezels of draden in trilling verkeren, waardoor geen vervuiling optreedt.

20 De hier beschreven indamper bewerkstelligt een zeer intensief contact tussen de in te dampen vloeistof, de gier, en de luchtstroom die het verdampte water opneemt. Tegelijk echter vervult de indamper de functie van luchtwasser of gaswasser. Immers, de afgevoerde stallucht bevat een zekere 25 hoeveelheid ammoniak, die afkomstig is uit de mest die is opgeslagen in de mestkelder onder de stalvloer, die in open verbinding staat met de stal. Als deze stallucht door de indamper wordt gevoerd kan de ammoniak worden opgenomen in d·-geoxydeerde gier. Dit wordt in sterke mate bevorderd door heu 30 feit dat de gier licht zuur is. De oorzaak daarvan is, dat bij de oxydatie van de gier ammoniak wordt omgezet in salpeterzuur. De pH van de gier kan daardoor dalen to ca 6 of lager. Bovendien wordt bij de beluchting van de dunne fractie kooldioxyde gevormd. Door de N/D-reactor af te dichten kan 35 deze luchtstroom met een kleine ventilator ook door de indamper/luchtwasser worden gevoerd. De relatief grote 1002119 - 13 - hoeveelheid kooldioxyde wordt ten dele opgenomen door de vloeistof, in ieder geval steeds in die mate dat de vloeistof licht zuur is en het ammoniak in de gier bindt tot ammonium.

De uitvinding houdt bovendien in dat als de geoxydeerde 5 gier wordt ingedampt met behulp van de stallucht, deze stallucht door de (ingedampte) gier wordt "gewassen" en ontdaan van ammoniak.

Zoals hiervoor is vermeld, wordt tijdens de compostering van de dikke mestfractie lucht door de mest gezogen door 10 middel van een blower. Deze lucht bevat mogelijk een geringe hoeveelheid ammoniak, maar zeer zeker alle kooldioxyde die tijdens de compostering wordt gevormd. De afvoer van de blower wordt nu eveneens naar de hierboven genoemde indamper gevoerd. Uit deze gasstroom zal dan de ammoniak worden 15 verwijderd, terwijl de veel grotere hoeveelheid kooldioxyde zal bijdragen tot een lichtzure vloeistof.

De uitvinding houdt ook een werkwijze in waarbij de afvoer van de lucht van de N/D-reactor en de afvoer van de lucht van de compostering naar de indamper worden gevoerd, 20 dan wel dat deze luchtstromen eerst in kleine afzonderlijke gaswassers worden gereinigd, waarna de wasvloeistof naar de indamper wordt gevoerd.

Zoals hiervoor is vermeld wordt de opname van de ammoniak uit de stallucht door de in te dampen gier bevorderd 25 door een lage pH-waarde van de gier. Deze ammoniakopname kan nog verder worden bevorderd door de gier nog extra aan te zuren, maar ook door de opgenomen ammoniak die in de zure vloeistof aanwezig is als ammonium uit deze vloeistof te verwijderen door enigerlei geschikte werkwijze, zoals 30 bijvoorbeeld door oxydatie of adsorptie of door combinaties daarvan.

De uitvinding betreft bovendien een werkwijze waarbij de ammoniak die in de indamper door de geoxydeerde gier uit de lucht wordt opgenomen fysisch, chemisch of biologisch wordt 35 gebonden of afgebroken.

1002119 - 14 -

De gier wordt ingedampt tot 5% a 15% van het oorspronkelijke volume, in ieder geval tot minder dan 20%. Deze kleine hoeveelheid gier bevat, naast fosfaat, kalium, chloride en ammoniumcarbonaat. Deze vloeistof wordt nu naar 5 de composteringsreactor gevoerd, waar het water verdampt en het ammonium wordt omgezet in nitraat. De hoeveelheid warmte die bij de compostering vrijkomt is daartoe voldoende.

De uitvinding betreft ook een werkwijze waarbij de ingedampte gier naar de compostering wordt gevoerd, waar het 10 water volledig verdampt en het ammoniak oxydeert tot nitraat.

Op deze wijze zal de uiteindelijke compost nagenoeg eenzelfde hoeveelheid mineralen (P, K en Cl) bevatten als de hoeveelheid mest waaruit deze hoeveelheid compost is gevormd, en ook een geringe hoeveelheid stikstof. Het fosfor is 15 aanwezig als fosfaat, het stikstof als nitraat en kalium en chloride als zodanig. De compost bevat geen ammoniak en zal dus ook geen emissie van ammoniak geven tijdens transport, opslag, uitrijden op het land als mest en tijdens verblijf op het land daarna. De hoeveelheid kan op eenzelfde oppervlak 20 land worden uitgereden als waarop de hoeveelheid oorspronkelijke mest mag worden uitgereden. De hoeveelheid compost is echter veel minder, 5 è 15% van de hoeveelheid oorspronkelijke mest, en is als droog materiaal veel eenvoudiger op het land te verspreiden dan de mest. De elementaire samenstelling 25 van de compost kan enigszins worden aangepast aan de wensen voor het gebruik ervan, door mengsels van verschillende soorten mest te composteren of organisch materiaal aan de mest toe te voegen. Voorts kan het kalium-plus-chloride-gehalte van de compost worden verlaagd door de indamprest van 30 de indamper niet of slechts gedeeltelijk naar de compost-reactor af te voeren. De (gedeeltelijke) indamprest kan dan worden gebruikt als kali-rijke meststof, of anderszins worden afgevoerd.

Het hiervoor beschreven N/D-proces is een biologisch 35 proces, waarbij een geringe overmaat biologisch slib ontstaat. Deze overmaat slib wordt nu afgevoerd naar de 1002119 - 15 - mestkelder, waardoor in deze ruimte het N/D-proces al enigszins kan worden gestart; het is ook mogelijk deze slib toe te voegen aan de composterende dikke mest.

De uitvinding betreft eveneens een werkwijze waarbij de 5 overmaat biologisch slib van het N/D-proces wordt afgevoerd naar de mestkelder of naar de composterende mest.

De verschillende soorten mest, zoals van zeugen, vleesvarkens en runderen en kippen, verschillen belangrijk in samenstelling. De hiervoor vermelde werkwijzen en 10 inrichtingen zijn geschikt voor alle soorten mest, ook mengsels ervan en mengsels met organisch (afval)materiaal, maar dienen wel op iedere soort te worden afgesteld. De werkwijzen en inrichtingen zijn ook geschikt voor stallen met een z.g. spoelsysteem. Daarbij wordt continue, of periodiek, 15 bijvoorbeeld één of meerdere malen per dag, de mest uit de mestkelder weggespoeld naar een opvangruimte, waar de vaste delen grotendeels worden verwijderd en waarvandaan het vloeibare deel weer wordt teruggevoerd naar de mestkelder, eventueel na één of andere behandeling, om weer dienst te 20 doen als spoelvloeistof.

Het is nu mogelijk om, gebruikmakend van de vermelde werkwijze, dagelijks of gedurende meerdere uren per dag, de spoelmest continue of discontinue te scheiden in een dikke en een vloeibare fractie, waarna de dikke fractie wordt afgevoerd 25 naar een composteringsreactor en de vloeibare fractie naar een buffervat. Dit buffervat kan worden belucht, waardoor een (gedeeltelijke) oxydatie plaatsvindt. Uit dit buffervat wordt een hoeveelheid vloeistof afgevoerd als spoelvloeistof voor de stallen, nadat eerst het biologische slib grotendeels is 30 verwijderd, bijvoorbeeld door bezinking. De geoxydeerde spoelvloeistof kan nu al in de mestkelder zorgen voor denitrificatie. De overtollige vloeistof kan uit het buffervat worden afgevoerd naar een tweede N/D-reactor of direct naar de indamper.

35 De uitvinding omvat meerdere onderdelen die tot één geheel zijn gecombineerd. Het is echter ook mogelijk om de 1002119 - 16 - verschillende onderdelen afzonderlijk te gebruiken. Zo kan de ingedikte vloeistof van de indamper afzonderlijk worden afgevoerd, niet naar de compostering. Het is ook mogelijk om de vloeistof uit de N/D-reactor direct voor bemesting te 5 gebruiken, en ook kan de compostering volledig afzonderlijk worden gebruikt. De uitvinding is oorspronkelijk bedoeld voor kleinschalige toepassing op de boerderij, maar strekt zich uit over gezamenlijke verwerkingsprojecten van groepen boerderijen, vanzelfsprekend met enkele aanpassingen.

10 De beschreven werkwijzen betreffen een ladingsgewijze verwerking van de mest. Zowel de dikke fractie als de gier worden in een cyclus van ca 3 weken verwerkt. In deze periode vraagt het systeem zeer weinig bedieningstijd van de betreffende boer. Alleen bij de overgang van de ene op de 15 volgende cyclus is bediening nodig over een korte periode, ca 1 dag. Dit beperkt de kosten van het systeem in aanzienlijke mate. De overige kosten kunnen ook beperkt blijven, omdat de verschillende inrichtingen eenvoudig kunnen worden uitgevoerd en weinig meet- en regelapparatuur behoeven. Bij een juiste 20 uitvoering biedt de uitvinding daarom een verwerking van mest tegen aanvaardbaar lage kosten. Bij gebruik van de beschreven werkwijze in een spoelsysteem wordt de mest min of meer continue verwerkt. Dit vraagt iets meer aandacht, maar daar staan ook voordelen tegenover. De beide uitvoeringsvormen, 25 ladingsgewijs en continue, worden in bijgaande blokschema's verduidelijkt (figuren 1 en 2).

Beide uitvoeringsvormen van de beschreven werkwijze hebben tot resultaat dat mest wordt verwerkt tot een geringe hoeveelheid emissievrije compost met nagenoeg dezelfde 30 mestwaarde. Deze compost levert belangrijke financiële opbrengsten, in tegenstelling tot de afvoer van de mest als zodanig, waarvoor de boer aanzienlijke bedragen moet betalen. Voorts heeft de werkwijze inherent tot gevolg dat de stal emissievrij wordt; dit kan op andere wijze slechts tegen 35 aanzienlijke kosten worden gerealiseerd.

1002119 - 17 -

De onderhavige uitvinding geeft de mogelijkheid om varkensmest, rundermest en andere soorten mest op milieuvriendelijke wijze te verwerken tot een geringe hoeveelheid emissievrije compost met mestwaarde, waarbij de 5 verwerking emissievrij is en zo ook de stallen, terwijl de kosten aanvaardbaar zijn.

1002119

Claims (36)

1. Werkwijze voor de milieuvriendelijke verwerking van mest van zeugen, biggen, vleesvarkens, runderen, kippen en van andere dieren, en mengsels daarvan, tot een geringe hoeveelheid materiaal met mestwaarde, welke werkwijze op 5 boerderij schaal kan worden uitgevoerd.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met als kenmerk dat de werkwijze bestaat uit een combinatie van enige op elkaar aangepaste en met elkaar verbonden processen.

3. Werkwijze volgens de conclusies 1 en 2, met als 10 kenmerk dat de mest allereerst wordt gescheiden in een "dikke" fractie, die nagenoeg alle vaste bestanddelen bevat, en een dunne, vloeibare fractie, de gier, waarna de dikke fractie wordt gecomposteerd en de gier wordt onderworpen aan een proces van nitrificatie en 15 denitrificatie, N/D, en vervolgens wordt ingedampt, waarna de geringe hoeveelheid indamprest bij de composterende dikke fractie kan worden gevoegd.

4. Werkwijze volgens de conclusies 1-3, met als kenmerk dat het composteringsproces plaatsvindt onder geforceerde 20 en geregelde beluchting, waarbij de lucht door de composterende dikke fractie wordt gezogen of geblazen.

5. Werkwijze volgens de conclusies 1-4, met als kenmerk dat de hoeveelheid lucht die tijdens het composteringsproces door de composterende dikke fractie wordt gezogen 25 of geblazen, en de hoeveelheid water die tijdens het proces wordt toegevoegd, zodanig worden geregeld dat de temperatuur van de composterende massa gedurende een aanzienlijke periode van het composteringsproces slechts weinig varieert, bijvoorbeeld niet meer dan 10-15 °C.

6. Werkwijze volgens conclusies 1-5, met het kenmerk dat de temperatuur van de composterende massa gedurende een langere periode een zodanige waarde heeft dat de resterende compost pathogeenvrij en kiemvrij is. 1002119 - 19 -

7. Werkwijze volgens conclusies 1-6, met het kenmerk dat de temperatuur van de composterende massa gedurende een langere periode van het composteringsproces bijvoorbeeld ligt tussen 50 °C en 75 °C.

8. Werkwijze volgens de conclusies 1-7, met als kenmerk dat de scheiding van de mest in een dikke en een vloeibare fractie zodanig wordt uitgevoerd dat de dikke fractie bestaat uit een rul, vlokkig materiaal, dan wel uit korrelachtig of staafjesachtig materiaal, met een 10 geschikte luchtdoorlaatbaarheid en stapelbaarheid voor de geforceerde beluchting tijdens het composteringsproces.

9. Werkwijze volgens de conclusies 1-8, met als kenmerk dat de luchtdoorlaatbaarheid en stapelbaarheid van de afgescheiden dikke fractie zodanig zijn dat bij een 15 laagdikte tussen 0,5 en 6 m het composteringsproces goed verloopt.

10. Werkwijze volgens de conclusies 1-9, met als kenmerk dat voor of tijdens de afscheiding van de dikke fractie vulmiddelen aan de mest worden toegevoegd die met de dikke 20 fractie worden afgescheiden en deze een betere luchtdoorlaatbaarheid en stapelbaarheid geven.

11. Werkwijze volgens de conclusies 1-10, met het kenmerk dat de vulmiddelen die aan de mest worden toegevoegd bestaan uit (gehakt) stro, hooi, (berm)gras, houtsnippers, 25 zaagsel, snoeihout, GFT-afval, afval van de levensmiddelenindustrie of ieder ander materiaal dat extra stevigheid aan de afgescheiden dikke fractie geeft en zelf bij het composteringsproces geheel of gedeeltelijk wordt afgebroken.

12. Werkwijze volgens de conclusies 1-9, met het kenmerk dat de dikke fractie zonder toevoeging van vulmateriaal wordt afgescheiden, maar dat na de afscheiding van de dikke fractie de gevormde vlokken of korrels worden gemengd met materialen die het geheel een betere structuur 35 en luchtdoorlaatbaarheid geven. 1002119 - 20 -

13. Werkwijze volgens de conclusies 1-12, met het kenmerk dat de structuurverbeterende materialen waarmee de dikke fractie na de afscheiding wordt gemengd bestaan uit materialen die zelf gedurende het composteringsproces 5 geheel of gedeeltelijk worden afgebroken, zoals bijvoorbeeld stro, (berm)gras, GFT-afval, houtsnippers, snoeihout, afval van de levensmiddelenindustrie of ieder ander geschikte materiaal dat extra stevigheid aan de massa geeft.

14. Werkwijze volgens de conclusies 1-9, met het kenmerk dat voor of na de afscheiding van de dikke fractie vulmiddelen worden toegevoegd die niet worden afgebroken tijdens het composteringsproces, dan wel dat de afgescheiden dikke fractie met deze vulmiddelen wordt 15 gemengd.

15. Werkwijze volgens conclusie 14, met als kenmerk dat de toegevoegde, niet-afbreekbare materialen bestaan uit kunststof, glas, rubber of ieder ander geschikt materiaal of afvalmateriaal dat na de compostering uit de compost 20 kan worden afgescheiden en weer kan worden gebruikt.

16. Werkwijze volgens de conclusies 1-15, met het kenmerk dat niet één soort mest wordt gecomposteerd, maar mengsels van twee of meer soorten mest.

17. Werkwijze volgens conclusies 1-16, met het kenmerk 25 dat aan de mest of aan de afgescheiden dikke fractie organische en/of anorganische materialen worden toegevoegd met het doel de te vormen compost een bepaalde elementaire samenstelling te geven.

18. Werkwijze volgens de conclusies 1-17, met het kenmerk 30 dat de mest voor, tijdens of na de afscheiding van de dikke fractie wordt gemengd met grotere hoeveelheden organisch afval, met het doel dit afval samen met de mest te composteren tot een eindproduct met een zekere mestwaarde en eventueel met grondverbeterende 3 5 eigens chappen. 1002119 - 21 -

19. Werkwijze volgens de conclusies 1-18, met als kenmerk dat voor of na de afscheiding van de dikke fractie hulpstoffen worden toegevoegd, die al of niet biologisch actief zijn en die de afbraak van het organisch materiaal 5 bevorderen en/of ammoniak en organische reukstoffen binden, zoals bijvoorbeeld micro-organismen, enzymen en chemicaliën.

20. Werkwijze volgens de conclusies 1-19, met als kenmerk dat de mest, al dan niet met toevoegingen, en al dan niet 10 na een voorbezinking, wordt gescheiden in een dikke en een vloeibare fractie door middel van een geschikte inrichting, zoals bijvoorbeeld een vijzelpers, een zeefbocht, een trommelzeef, een zeefbandpers, een centrifuge of een combinatie daarvan, waarbij de 15 afgescheiden dikke fractie bestaat uit een vlokkig, korrelig of staafachtig materiaal met een drogestofgehalte van tenminste 25%, en een geschikte luchtdoorlaatbaarheid en stapelbaarheid voor de compostering, waarbij de korrelige- of staafachtige vorm kan worden 20 verkregen door een aparte inrichting zoals een korrelpers, dan wel door zo'n extra inrichting die met bijvoorbeeld de vijzelpers is verbonden.

21. Werkwijze volgens de conclusies 1-20, met als kenmerk dat de afgescheiden gier wordt gefiltreerd voor de 25 verwijdering van de nog aanwezige geringe hoeveelheid gesuspendeerd materiaal door middel van een zeefbocht of een andere geschikte filterinrichting, of door een filter waarvan het filtermateriaal bestaat uit stro, hooi, GFT of enig ander geschikt organisch materiaal dat na gebruik, 30 samen met het afgescheiden gesuspendeerde materiaal, wordt gebruikt als vulmateriaal voor de dikke fractie of als materiaal waarmee de afgescheiden dikke fractie wordt gemengd.

22. Inrichting voor het composteren van de afgescheiden 35 dikke mestfractie volgens de conclusies 1-21, met als 1002119 - 22 - kenmerk dat deze inrichting of composteringsreactor bestaat uit een ruimte met isolerende wanden waarin de te composteren massa kan worden aangebracht in een laag die tenminste 50 cm dik is, welke inrichting op de bodem is 5 voorzien van een geschikt afzuigsysteem dat al dan niet is gecombineerd met een afvoersysteem voor water, welke inrichting bovendien is voorzien van mogelijkheden om één of meer temperatuurmeters aan te brengen in de te composteren massa, en welke inrichting ook voorzien kan 10 zijn van een systeem om de composterende massa tijdens het composteringsproces, periodiek of continue, in meer of mindere mate te mengen..

23. Inrichting volgens conclusie 22, met als kenmerk dat deze inrichting transportabel of verplaatsbaar is.

24. Werkwijze volgens de conclusies 1-23, met als kenmerk dat de te composteren massa in de composteringsreactor wordt aangebracht als een gelijkmatige laag die wordt afgedekt met een laag van voorheen gecomposteerde mest met een dikte van tenminste 5 cm, of een vergelijkbaar isolerend en 20 luchtdoorlatend materiaal, dan wel een isolerende en luchtdoorlatende doek of deken..

25. Werkwijze volgens de conclusies 1-24, met als kenmerk dat de afgescheiden gier zodanig wordt belucht dat de biologisch afbreekbare organische bestanddelen grotendeels 25 worden omgezet in kooldioxyde en de stikstofverbindingen in nitriet en nitraat die ten dele worden gereduceerd tot moleculaire stikstof, waarbij de beluchting zowel continue als intermitterend kan plaatsvinden.

26. Inrichting voor het beluchten van de gier volgens 30 conclusie 25, met als kenmerk dat de beluchting plaatsvindt door middel van een zogenaamd systeem van fijne-bellenbeluchting, al dan niet in combinatie met een slib-op-dragersysteem dat bijvoorbeeld kan bestaan uit zogenaamde "biopluimen". 1002119 - 23 -

27. Werkwijze volgens de conclusies 1-26, met als kenmerk dat de beluchte en geoxydeerde gier in een geschikte inrichting wordt ingedampt met behulp van de stallucht tot een volume van 3-20%, waarbij deze inrichting, of 5 indamper, tegelijk dienst doet als gaswasser voor de stallucht, waardoor ammoniak, stankstoffen en stofdeeltjes uit de stallucht worden verwijderd en worden opgenomen in de ingedampte vloeistof.

28. Inrichting voor het indampen van de geoxydeerde gier 10 volgens de conclusies 1-27, met als kenmerk dat deze inrichting, of indamper, een compartiment bevat met horizontaal geplaatste vezels of draden, op een onderlinge afstand van tenminste 1 mm, waarover de in te dampen vloeistof wordt gesprenkeld en vervolgens naar beneden 15 druppelt, terwijl de stallucht van beneden naar boven door dit compartiment wordt geblazen en vervolgens door een demister of een andere geschikte druppelvanger, voor het afvangen van meegesleurde druppels vloeistof.

29. Werkwijze volgens de conclusies 1-28, met als kenmerk 20 dat de in te dampen vloeistof vanuit een voorraadvat door de indamper wordt gecirculeerd totdat een gewenste volumereductie is bereikt.

30. Werkwijze volgens de conclusies 1-29, met als kenmerk dat de ammoniak die door de circulerende, in te dampen 25 vloeistof wordt opgenomen uit de stallucht, en, op een geschikte wijze, in het circulatiecircuit wordt afgebroken of gebonden, zoals bijvoorbeeld door oxydatie of absorptie, of een combinatie daarvan, dan wel door bacteriële oxydatie.

31. Werkwijze volgens de conclusies 1-30, met als kenmerk dat de geringe hoeveelheid ingedampte gier wordt afgevoerd naar de composterende massa in de composteringsreactor en daar verder wordt ingedampt met behulp van de warmte die bij het composteren vrijkomt. 1002119 - 24 -

32. Werkwijze volgens de conclusies 1-31, met als kenmerk dat de lucht die voor de beluchting van de gier wordt gebruikt wordt opgevangen en met de stallucht door de indamper wordt gevoerd, evenals de afgevoerde lucht uit de 5 composteringsreactor, dan wel dat de afgevoerde lucht van de compostering en de gierbeluchting afzonderlijk worden gezuiverd in aparte gaswassers.

33. Werkwijze volgens de conclusies 1-32, met het kenmerk dat de uiteindelijk gevormde compost wordt gepelletteerd 10 tot korrels of staafjes en vervolgens wordt gedroogd tot een gewenst droge-stofgehalte, dan wel dat de compost eerst wordt gedroogd en vervolgens wordt gepelletteerd.

34. Werkwijze volgens de conclusies 1-33, waarbij de genoemde processen in combinatie dan wel afzonderlijk 15 kunnen worden toegepast, en waarbij de mest periodiek, bijvoorbeeld éénmaal per drie of vier weken, uit de mestkelders wordt verwijderd en op de hier beschreven wijze wordt verwerkt, dan wel dat de mest min of meer continue, uit de mestkelder wordt verwijderd en verwerkt, 20 waarbij de afgescheiden vloeibare fractie wordt opgevangen in een buffervat en als spoelwater voor de stallen wordt gebruikt, waarbij dit buffervat wordt belucht met het doel een biologische oxydatie te bewerkstelligen, en waarbij het biologisch slib door bezinking grotendeels uit de 25 vloeistof wordt verwijderd voordat deze weer als spoelvloeistof wordt gebruikt, terwijl de overmaat aan vloeistof wordt doorgevoerd naar een volledige nitrificatie/denitrificatie en indamping.

35. Werkwijze volgens de conclusies 1-34, met het kenmerk 30 dat de mest van meer dan één boerderij gezamenlijk wordt verwerkt.

36. Werwijze en inrichting volgens de conclusies 1-35, met als kennelijk doel de milieuvriendelijke verwerking van mest op de boerderij, met de mogelijkheid om 35 tegelijkertijd andere afvalstoffen te verwerken. 1002119