NL8801827A - Werkwijze voor het behandelen van mest, in het bijzonder drijfmest, alsmede inrichting voor het toepassen van de werkwijze. - Google Patents

Description

i *

Titel: Werkwijze voor het behandelen van mest, in het bijzonder drijfmest, alsmede inrichting voor het toepassen van de werkwijze.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het behandelen van mest, in het bijzonder drijfmest.

Het verwerken van mest die in veehouderijbedrijven wordt geproduceerd is reeds gedurende een aantal jaren een 5 probleem van aanzienlijke omvang. De hoeveelheden geproduceerde mest zijn te groot om op de vroeger gebruikelijke wijze in de nabije omgeving van de producent voor bodembe-mesting te worden toegepast.

Derhalve bestaat behoefte aan een techniek om over-10 tollige mest op een milieuvriendelijke en relatief goedkope manier te verwerken.

De uitvinding beoogt aan deze behoefte te voldoen.

Hiertoe wordt volgens de uitvinding een werkwijze voor het behandelen van mest, zoals drijfmest, daardoor gekenmerkt, dat 15 de mest naar een verzamelinrichting wordt getransporteerd; dat de verzamelde mest door een stripper/ absorberinrichting wordt gevoerd voor de verwijdering van ammoniak en fosfaten onder toevoeging van kalk, waarbij via een eerste afvoerleiding van de stripper/ 20 absorberinrichting water en kalkverbindingen worden afgevoerd naar een bezinkinrichting, en via een tweede afvoer-leiding van de stripper/absorberinrichting een ammonium-zoutoplossing wordt afgevoerd naar een opslagtank; dat in de bezinkinrichting het water althans deels 25 wordt gescheiden van de kalkverbindingen en vervolgens wordt afgevoerd.

In het volgende zal de uitvinding nader worden beschreven met verwijzing naar de bijgevoegde tekening van een uitvoeringsvoorbeeld.

30 Figuur 1 illustreert schematisch in blokvorm een werkwijze volgens de uitvinding; .8801827 -2- ir figuur 2 toont schematisch in blokvorm een stripper/ absorber geschikt voor toepassing bij een werkwijze volgens de uitvinding.

Figuur 1 illustreert schematisch een voorbeeld van 5 een werkwijze volgens de uitvinding. De mest van een aantal mestproducenten, bijvoorbeeld varkenshouderijen, schematisch aangegeven bij 1, wordt op geschikte wijze, bijvoorbeeld met tankwagens 2, naar een gemeenschappelijk verzamel-bassin 3 getransporteerd. De in het bassin 3 verzamelde 10 mest wordt door een geschikte stripper/absorber 4 gevoerd, die de ammoniak en het fosfaat uit de mest verwijdert. Een geschikte stripper/absorber zal in het volgende nog nader worden beschreven. Nu wordt vast opgemerkt, dat aan de stripper/absorber 4 bij 5 kalk wordt toegevoerd uit een 15 kalksilo 6, en bij 7 zuur, bijvoorbeeld zwavelzuur, uit een zuurtank 8.

De stripper/absorber heeft een eerste afvoerleiding 9 voor water en daarin meegevoerde kalkverbindingen en een tweede afvoerleiding 10 voor ammoniak in de vorm van een 20 ammoniumzoutoplossing. De ammoniumzoutoplossing wordt in dit voorbeeld toegevoerd aan een tijdelijke opslaginrichting 11 en kan van de opslaginrichting 11 worden getransporteerd naar een drooginrichting 12, zoals schematisch met een lijn 13 is aangegeven.

25 De drooginrichting 12 is bij voorkeur ingericht als gemeenschappelijke drooginrichting die met een aantal stripper/ absorberinrichtingen samenwerkt. Het transport tussen de opslaginrichting 11 kan geheel of gedeeltelijk via een buis-leiding plaats vinden, doch zal in veel gevallen althans 30 deels over de weg geschieden.

Het uit de stripper/absorber afkomstige water en de kalkverbindingen worden toegevoerd aan een bezinkinrichting 14. Het bezinksel wordt bij voorkeur voor verdere indikking toegevoerd aan een decanteerinrichting 15. Hiertoe kan de * 880 1 82.7 7 -3- bezinkinrichting van een pomp of een transportschroef 16 of een dergelijke inrichting zijn voorzien. De door de decanteerinrichting aan het bezinksel onttrokken vloeistof wordt in dit voorbeeld aan een bassin 17 toegevoerd, 5 dat tevens als overloopbassin voor de bezinkinrichting 14 dienst doet. Opgemerkt wordt, dat in de stripper/ absorberinrichting ook een indikstap plaats kan vinden, zoals nog zal worden toegelicht. De inhoud van het bassin 17 bestaat uit een waterige fractie zonder ammoniak en 10 fosfaat. Deze waterige fractie kan om milieu-technische redenen niet op het oppervlaktewater worden geloosd.

De fractie bevat namelijk, behalve andere componenten, nog teveel organisch materiaal. Het verwijderen van zulk organisch materiaal met behulp van bestaande apparatuur 15 is relatief kostbaar en tijdrovend.

Volgens de uitvinding wordt nu de waterige fractie, die immers geen of zeer geringe hoeveelheden ammoniak en fosfaten bevat, middels een stuk land van het organische materiaal ontdaan. Hiertoe wordt de waterige fractie 20 over het land worden verregend of bijvoorbeeld via de drainagebuizen in de grond worden gebracht. Deze laatste techniek maakt het mogelijk om de waterige fractie ook gedurende vorstperiodes te verwerken. In beide gevallen werkt het land als een soort filter, dat het organische 25 materiaal vast houdt. De waterige fractie kan dan ook zonder bezwaar weer door de mestproducenten of anderen worden opgehaald, bijvoorbeeld met een tankwagen 18, en over het land 19 worden verspreid. Ook verspreiding over land direkt nabij de stripper/absorber is mogelijk.

30 Aan de decanteerinrichting kan op bekende wijze een poly-electroliet worden toegevoerd zoals bij 20 schematisch aangegeven, om het scheidingsproces te bevorderen .

.8801827 -4-

Het ingedikte kalkslib dat de decanteerinrichting 15 verlaat wordt vervolgens naar een bij voorkeur gemeenschappelijke drooginrichting, die met voordeel de reeds vermelde drooginrichting 12 kan zijn, getransporteerd.

Het gedroogde kalkslib en het gedrooge ammoniumzout 5 kunnen vervolgens in zakken of dergelijke worden verpakt zoals bij 21 aangegeven en voor verkoop in een magazijn 22 worden opgeslagen.

Bij de drooginrichting is schematisch nog een toevoerleiding 23 voor aardgas aangegeven. Voorts is 10 bij 13' aangegeven dat de drooginrichting ook materiaal kan verwerken, dat van andere soortgelijke stripper/ absorberinrichtingen afkomstig is.

Indien, zoals reeds aangegeven een absorber/ stripperinrichting met bijbehorende bezinkinrichting 15 voor aan aantal, bijvoorbeeld tien, mestproducenten werkt, is voor de grootste hoeveelheden te transporteren materiaal slechts lokaal vervoer over korte afstand nodig.

Slechts de in veel geringere hoeveelheden over-20 blijvende ammoniumzoutoplossing en ingedikt kalkslib behoeven dan over grotere afstanden getransporteerd te worden naar een centrale drooginrichting. Op deze wijze wordt het wegennet zo min mogelijk belast.

Een geschikte stripper/absorberinrichting 25 kan op diverse wijzen worden opgebouwd. Het is mogelijk om op bekende wijze ammoniak uit mest te verwijderen door met stoom te strippen of door op conventionele wijze met lucht te strippen.

Ook kan een luchtstripprocés, waarbij geen 30 zuur nodig is, worden toegepast. De ammoniak komt dan als een geconcentreerde oplossing in water beschik- - 880 1827 -5- baar in plaats van als ammoniumzout. Een dergelijk stripproces is beschreven in aanvrager’s Nederlandse octrooiaanvrage 8400686.

Voorts kan de zogenaamde nitrificatietechniek 5 worden toegepast.

In het volgende zal een verbeterde geschikte stripper/absorberinrichting worden beschreven, met verwijzing naar figuur 2.

Drijfmest 30, ontdaan van grove bestanddelen, 10 wordt in gepakte kolom 31 in direct contact gebracht met een warme, verzadigde luchtstroom 32. Hierbij wordt een deel van de ammoniak uit de drijfmest gestript. Om het het strippen van ammoniak mogelijk te maken, moet de pH van de drijfmest verhoogd worden 15 tot 10-11; het meest economisch kan dit geschieden door het toevoegen van al of niet gebluste kalk of dolomiet aan de drijfmest. Door de kalk wordt tevens het fosfaat in de drijfmest tot calcium-fosfaat gebonden. Drijfmest bevat ook veel kool-20 dioxyde en het grootste deel hiervan wordt ook uit de mest gestript door de luchtstroom 32. Daar kool-dioxyde kalk bindt, wordt door het eerst uitstrippen daarvan in de gepakte kolom 31 de hoeveelheid kalk nodig om de pH van de mest op 10-11 te brengen met 25 circa 40% verlaagd. Dit levert een aanzienlijke besparing op vergeleken met het bekende luchtstrip-proces waarbij alle kooldioxyde door kalk wordt gebonden.

De uit de gepakte kolom 31 tredende vloeistofstroom 33 wordt in een verwarmingsinrichting 34 verder in temperatuur 30 verhoogd, tot bijvoorbeeld 65° C, waarna bij 35 kalk, ongebluste kalk of dolomiet wordt toegevoegd ter verhoging van de *8801827 -6- > pH. Vervolgens wordt de vloeistofstroom in een gepakte kolom 36 in direct contact gebracht met een tweede circulerende luchtstroom 60. Hierbij wordt vrijwel alle resterende ammoniak uit de vloeistof gestript.

5 De uit de kolom 36 tredende luchtstroom 61 wordt in een gepakte kolom 37 in direct contact gebracht met een waterstroom 38 waarin een zuur is opgelost. Door het zuur wordt de ammoniak tot een ammoniumzout gebonden. Het gevormde zout wordt in de vorm van een oplossing bij 39 afgevoerd.

10 Bij 40 wordt zuur toegevoegd en bij 41 water. De regelingen van de stromen 39, 40 en 41 vinden op bekende wijze plaats door respectievelijk nivo-, pH- en soortelijk gewicht-regeling. De uit de gepakte kolom 36 tredende warme vloeistof stroom wordt in een als warmtewisselaar werkende gepakte 15 kolom 42 in contact gebracht met de door een ventilator 44 voort gestuwde luchtstroom 32, waaraan de vloeistof zijn warmte afstaat. De uit de warmtewisselaar tredende waterstroom bevatkalkverbindingen en organisch materiaal. De kalkverbindingen, en een deel van het organisch materiaal, 20 worden aan de bezinkinrichting 14 (figuur 1) toegevoerd.

De bezinkinrichting kan een vloeiveld, een decanteur of een ander bekend afscheidingsapparaat omvatten. Indien vervuiling door de kalkverbindingen in de gepakte kolommen en de verbindende leidingen daartoe aanleiding geven, kunnen 25 de bezinkinrichting, zoals bij 14’ getoond, en eventueel de decanteerinrichting, zoals bij 16' getoond, ook in de vloeistofstroom voor de kolom 42 of zelfs voor de kolom 36 geplaatst worden. De bij het indikken vrijkomende vloeistof wordt dan, zoals in figuur 2 aangegeven, weer aan de hoofd-30 stroom toegevoerd. Het gebruik van een vloeiveld is dan echter niet mogelijk- uit de inrichtingen 14' en 16' tre- .&801827 -7- ί dende kalkslib is met 52 aangegeven. De uit de warmtewisselaar 42 tredende waterige fractie is bij 53 aangegeven.

Luchtstroom 32 wordt in gepakte kolom 42 in direct contact gebracht met de warme vloeistofstroom, verwarmd 5 en met waterdamp verzadigd. De warme uittredende luchtstroom 32 gaat vervolgens naar de gepakte kolom 31, waar -zoals eerder is vermeld - de vloeistofstroom 1 door middel van direct contact met de verzadigde warme luchtstroom 32 wordt verwarmd. Deze verwarming vindt in hoofdzaak plaats 10 door de condensatie van waterdamp uit de luchtstroom in de waterstroom. De uittredende luchtstroom 48 bevat ammoniak, kooldioxyde, waterdamp en stank-componenten uit de mest en kan, om milieu-technische redenen, niet zonder meer naar de atmosfeer worden geloosd. De luchtstroom 48 15 wordt daarom eerst naar een absorber 49 gevoerd, waar op soortgelijke wijze als in kolom 37 de ammoniak door een zuur tot een zout wordt gebonden. De uit kolom 49 komende luchtstroom 50 bevat geen ammoniak meer, maar nog wel stank-componenten, die bijvoorbeeld in een biofilter 51 20 kunnen worden afgebroken. Zoals bekend is een biofilter niet erg geschikt voor het afbreken van ammoniak, vandaar dus het voorschakelen van kolom 49.

Het voordeel van een open luchtcircuit 32, 48, 50 en een gesloten luchtcircuit 60,61 is, dat kooldioxyde 25 kan worden afgevoerd met het open circuit, waardoor het kalkverbruik aanzienlijk kan worden verlaagd. Bovendien kan de hoeveelheid lucht in het open circuit worden gekozen voor maximale warmte-overdracht in de kolommen 42 en 31.' Uit het enthalpie-diagram van verzadigde lucht kan men afleiden 30 wat de optimale hoeveelheid lucht is om zoveel mogelijk warmte in direct contact met lucht via twee gepakte kolommen over te brengen van de ene naar de andere waterstroom.

In tegenstelling tot wat gevoelsmatig wel wordt aangenomen, is de optimale luchthoeveelheid voor warmte-overdracht 35 veel kleiner dan de optimale hoeveelheid lucht voor het strip- <3801827 *1 -8- pen van ammoniak uit dezelfde hoeveelheid water.

Het gesloten luchtcircuit kan worden gedimensioneerd voor een optimaal striprendement. Het striprendement wordt hoger naarmate de temperatuur in kolom 36 hoger is en de 5 luchtstroom 60 groter is. Luchtstroom 60 is in de praktijk een factor 2-4 groter dan luchtstroom 32.

Daar waar’ sprake is van een gepakt bed als contact-lichaam kunnen ook andere contact-lichamen zoals bubble-caps toegepast worden.

10 De beschreven stripper/absorberinrichting is bij zonder effectief omdat het strippen bij hoge temperatuur plaats vindt, waardoor de effectiviteit sterk toeneemt. Bovendien wordt de toegevoerde warmte voor een groot deel weer teruggewonnen. Door de hoge temperatuur worden ziekte-15 kiemen en zaadkiemen gedood, zodat de restvloeistof zonder risico inderdaad voor beregening van het land kan worden gebruikt.

Voorts wordt het normaliter bij het strippen van ammoniak hoge kalkverbruik aanzienlijk gereduceerd, doordat 20 de kooldioxyde eerst wordt verwijderd. Zoals reeds opgemerkt kunnen echter ook andere technieken voor het verwijderen van ammoniak en fosfaten uit een vloeistof worden toegepast.

Opgemerkt wordt, dat na het voorgaande diverse modificaties voor de deskundige voor de hand liggen. Dergelijke 25 modificaties worden geacht binnen het kader van de uitvinding te vallen.

- 3 & 0 1827

Claims (39)

1. Werkwijze voor het behandelen van mest, in het bijzonder drijfmest, met het kenmerk, dat de mest wordt ontdaan van ammoniak en fosfaten; en dat de overblijvende waterige fractie met behulp 5 van een stuk land wordt gefilterd, teneinde de waterige fractie van organisch materiaal te ontdoen.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de waterige fractie over het stuk land wordt verregend.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de waterige fractie direkt in de bodem van het stuk land wordt gebracht.

4. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de waterige fractie 15 na de verwijdering van althans een deel van de ammoniak aan tenminste één indikbewerking wordt onderworpen.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, m e t het kenmerk, dat de na de indikbewerking overblijvende waterige fractie aan de hoofdstroom wordt toegevoegd 20 voor verdere behandeling.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, m e t het kenmerk, dat de bij verdere behandeling de waterige fractie van de rest van de ammoniak wordt ontdaan.

7. Werkwijze volgens éën der voorgaande conclusies, 25 met het kenmerk, dat voor het verwijderen van ammoniak gebruik wordt gemaakt van een nitrifactieproces.

8. Werkwijze volgens één der conclusie 1 t/m 6, met het kenmerk, dat voor het verwijderen van ammoniak en fosfaten de mest aan een stripproces wordt onder- .8801827 t -10- worpen.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, m e t het kenmerk, dat het stripproces een stoomstripproces is.

10. Werkwijze volgens conclusie 8, m e t h e t 5. e n me r k, dat het stripproces een luchtstripproces is.

11. Werkwijze volgens conclusie 10, m e t het kenmerk, dat het luchtstripproces wordt uitgevoerd met een eerste, open, warme en vochtige luchtstroom en 10 met een tweede, gesloten luchtstroom.

12. Werkwijze volgens één der conclusies 8 t/m 11, met het kenmerk, dat de mest naar een ver-zamelinrichting wordt getransporteerd; dat de verzamelde mest als drijfmest door een stripper/ 15 absorberinrichting wordt gevoerd voor de verwijdering van ammoniak en fosfaten onder toevoeging van kalk, waarbij via een eerste leiding water en kalkverbindingen naar een indikinrichting worden gevoerd, en via een tweede leiding een ammoniak(zout)oplossing van de stripper/ 20 absorberinrichting naar een opslagtank wordt gevoerd; en dat in de indikinrichting het water althans deels wordt gescheiden van de kalkverbindingen en vervolgens wordt afgevoerd.

13. Werkwijze volgens conclusie 12, met het 25kenmerk, dat het water uit de indikinrichting over of in het land wordt verspreid.

14. Werkwijze volgens conclusie 12 of 13,met het kenmerk, dat de indikinrichting een overloop-bassin omvat.

15. Werkwijze volgens ëen der conclusies 13 of 14, met het kenmerk, dat het bezinksel van de indikinrichting met behulp van een scheidingsinrichting verder wordt ingedikt. .8801827 f -11-

16. Werkwijze volgens conclusie 14 en 15, me t het kenmerk, dat de bij het verder indikken vrijkomende vloeistof aan het overloopbassin wordt toegevoerd.

17. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de ammonium(zout)oplossing wordt toegevoerd aan een drooginrichting en na het drogen voor verkoop als droge mest gereed wordt gemaakt.

18. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies 12 t/m 10 16,met het kenmerk, dat de kalkverbindingen aan een drooginrichting worden toegevoerd, en na het drogen voor verkoop als droge mest gereed wordt gemaakt.

19. Werkwijze volgens één der conclusies 11 t/m 18, m e t het kenmerk, dat de de stripper/absorberinrichting 15 en/of de indikinrichting verlatende waterige fractie door een een vloeistof/luchtwarmtewisselaar wordt gevoerd.

20 Werkwijze volgens één der conclusies 11 t/m 19, m e t het kenmerk, dat de warme luchtstroom na met mest in contact te zijn geweest in een contactinrichting van ammoniak 20 wordt ontdaan en vervolgens door een biofilter wordt gevoerd.

21. Inrichting voor het behandelen van mest, in het bijzonder voor drijfmest, gekenmerkt door een stripper/absorberinrichting waaraan de mest kan worden toegevoerd, en die onder toevoeging van kalk ammoniak en fosfaten uit de mest 25 kan verwijderen, waarbij de stripper/absorberinrichting een eerste contactinrichting omvat, waarin de drijfmest in contact wordt gebracht met een warme vochtige luchtstroom, welke luchtstroom kooldioxyde en een deel van de ammoniak aan de mest onttrekt.

22. Inrichting volgens conclusie 21, gekenmerkt door een tweede contactinrichting, waaraan de kooldioxyde houdende luchtstroom wordt toegevoerd samen met een zuurhou-dende waterstroom voor het verwijderen van ammoniak uit de .8801827 -12- * luchtstroom en het omzetten daarvan in een ammoniumzout.

23. Inrichting volgens conclusie 22, g e kenmerkt door een biofilter, waaraan de de tweede contact-inrichting verlatende luchtstroom wordt toegevoerd.

24. Inrichting volgens ëën der conclusies 21 t/m 23, gek enmerkt door een verwarmingsinrichting voor het verwarmen van de de eerste contactinrichting verlatende vloeistofstroom.

25. Inrichting volgens één der conclusie 21 t/m 24, 10 gekenmerkt door een kalktoevoerorgaan voor het toevoegen van kalk aan de vloeistofstroom, die de eerste contactinrichting heeft doorlopen.

26. Inrichting volgens ëën der conclusie 21 t/m 25, gekenmerkt door een derde contactinrichting, 15 waaraan de kalhoudende vloeistofstroom wordt toegevoerd en waarin de vloeistofstroom in contact wordt gebracht met een gesloten luchtstroom, die ammoniak en water aan de vloeistofstroom onttrekt.

27. Inrichting volgens conclusie 26, m e t het 20 kenmerk, dat de gesloten luchtstroom door een vierde contactinrichting stroomt samen met een zure waterstroom voor het verwijderen van ammoniak uit de gesloten luchtstroom en het omzetten daarvan in een ammoniumzout.

28. Inrichting volgens één der conclusies 21 t/m 27, 25 gekenmerkt door een vijfde contactinrichting, die als warmtewisselaar functioneert en waaraan de vloeistofstroom na het doorstromen van de derde contactinrichting wordt toegevoerd samen met een luchtstroom voor het vormen van de warme vochtige luchtstroom.

29. Inrichting volgens één der conclusies 21 t/m 28, geken merkt door althans een scheidingsinrichting voor het afscheiden van de vaste delen uit de van ammoniak ontdane vloeistofstroom. «8801827 -13- Λ 'r

30. Inrichting volgens conclusie 29,met het kenmerk, dat de scheidingsinrichting een bezinkin-richting omvat.

31. Inrichting volgens conclusie 29 of 30, m e t 5het kenmerk, dat de scheidingsinrichting een decanteerinrichting omvat.

32. Inrichting volgens één der conclusies 29 t/m 31, met het kenmerk, dat de scheidingsinrichting een toevoerinrichting voor een poly-electroliet omvat.

33. Inrichting volgens conclusie 30, met h et kenmerk, dat de bezinkinrichting een transportorgaan omvat voor het toevoeren van bezinksel aan een decanteer-ihrichting.

34. Inrichting volgens één der conclusies 30 t/m 33, 15. e t het kenmerk, dat de bezinkinrichting is voorzien van een overloopbassin.

35. Inrichting volgens één der conclusies 21 t/m 34, gekenmerkt door een drooginrichting voor het drogen van ammoniumzout.

36. Inrichting volgens één der conclusies 21 t/m 35, gekenmerkt door een drooginrichting voor het drogen van kalkslib.

37. Inrichting volgens één der conclusies 29 t/m 36, met het kenmerk, dat zich tussen het kalk- 25 toevoerorgaan en de derde contactinrichting een scheidingsinrichting bevindt.

38. Inrichting volgens één der conclusies 29 t/m 36, met het kenmerk, dat zich na de derde contact-inrichting een scheidingsinrichting bevindt.

39. Inrichting volgens één der conclusies 29 t/m 36, met het kenmerk, dat zich na de vijfde contact-inrichting een scheidingsinrichting bevindt. .8801827