NL9300230A - Mestverwerking. - Google Patents

Description

Mestverwerking

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het behandelen van dierlijke mest door ammoniak met behulp van een stroom van een draaggas aan de mest te onttrekken en vervolgens de ammoniak uit het draaggas af te scheiden.

4

Een van de problemen die de bedrijfsmatige huisvesting van dieren met zich meebrengt is de verwerking van de uitwerpselen ervan. Er zijn verschillende systemen bekend om verblijfplaatsen van de dieren zoals stallen hetzij continu, hetzij periodiek van fecaliën en urine, hierna te noemen de mest, te ontdoen. In de meeste gevallen is de beschikbare ruimte binnen een stal te klein voor opslag van de mest tot het moment van verwerking. Meestal wordt de mest derhalve in een opvangruimte buiten de stal verzameld en, al dan niet gescheiden in vaste mest en drijfmest, bewaard tot het tijdstip van verdere verwerking. Deze verwerking kan bestaan uit afvoer naar mestverwerkende bedrijven, maar ook, zoals bijvoorbeeld in het geval van mest van runderen en paarden, in verspreiding over te bemesten percelen.

Overzichten van de aanpak van de met de verwerking van mest samenhangende problemen worden gegeven in I2 Procestechnologie 5 (1989) 11-21 en £ (1990) 47-55.

Mest bevat niet alleen vloeibare en vaste componenten, maar ook gasvormige. Het is bekend dat de emissie van ammoniak (NH3) uit mest ernstige schade aan het milieu veroorzaakt, en dat de overheid in sommige landen dan ook poogt deze uitstoot aan banden te leggen. Een belangrijk deel van de ammoniak-emissie vindt plaats bij de opslag en bij het uitrijden van mest. Alleen al het uitrijden en de opslag van mest dragen in Nederland 30#, respectievelijk 25# bij aan de totale ammoniak-emissie in de landbouw. Vaak zijn veehouders dan ook verplicht kostbare maatregelen te treffen, zoals het afdekken van mestopslagplaatsen en het toepassen van mestinjectie of zodebemesting bij de verspreiding van mest over het land.

Bovendien betekent het bovenvermelde verlies van ammoniak door vervluchtiging uit mest tevens een verlies van de voor grondbemesting waardevolle stikstof.

De emissie van ammoniak uit mest kan men beperken of voorkomen door de vluchtige verbinding zo snel mogelijk te binden of om te zetten in een voor de omgeving minder schadelijke of zelfs voordelige verbinding. In het jaarverslag van SPOM (Stimuleringsregeling Praktijkgerichte Oplossingen Milieuproblematiek) 1990/1991 wordt de stand van zaken met betrekking tot de verschillende ontwikkelingen op dit terrein samengevat.

Hoewel het uiteraard ook bij centrale verwerking van mest in fabrieken van groot belang is de emissie van ammoniak te voorkomen, is het binden vann ammoniak in een eerder stadium, dus bij het mestproducerende bedrijf, te prefereren.

De meest voor de hand liggende methode is het binden van de ammoniak door middel van het aanzuren van de mest; daarvoor zijn zwavelzuur, salpeterzuur en fosforzuur gebruikt.

Een aanvankelijk veelbelovende werkwijze omvat de toevoeging van verdund salpeterzuur; de pH van de mest wordt daarbij verlaagd van de oorspronkelijke waarde tussen 7 en 8 tot een waarde van ongeveer 4. Wanneer het zuur bij de behandeling van drijf mest al in de gierkelder wordt toegevoegd blijkt door bacteriële activiteit een deel van de gebonden stikstof in stikstofgas te worden omgezet, hetgeen echter een verlies aan waarde-volle meststof betekent. Derhalve is voorgesteld (Nutramon-systeem: SPOM, l.c., blz.17) om het salpeterzuur vlak vóór het uitrijden toe te voegen, hetgeen uiteraard inhoudt dat de emissie bij opslag op deze wijze niet wordt voorkomen.

Voorts vereist het aanzuren van mest grote hoeveelheden zuur; bovendien is het niet bekend wat de invloed van zo sterk aangezuurde mest op de kwaliteit van het grondwater is.

In de jaren zestig en zeventig kreeg ook nitrificatie veel aandacht: microbiologische omzetting van ammoniak in al dan niet gebufferde mest. De daaraan verbonden problemen zijn enerzijds het vrijkomen van (andere) schadelijke vluchtige verbindingen, en anderzijds de relatief hoge kosten en de storingsgevoeligheid van het proces.

Tevens zijn er werkwijzen beschreven ( I2 Procestechnologie 6 [6] [1990] 52) waarbij de ammoniak door "strippen" uit de mest wordt verwijderd. Zo zijn berekeningen uitgevoerd aan het doorleiden van grote hoeveelheden lucht door mest waarvan vooraf de pH-waarde is verhoogd; de ammoniakhou-dend lucht wordt in een nageschakelde absorptiekolom in zuur opgenomen. In een vergelijkbaar proces wordt de ammoniak in water geabsorbeerd. Hoewel deze processen in principe uitvoerbaar zijn lijken de kosten vooralsnog een praktische toepassing ervan in de weg te staan.

De uitvinding nu verschaft een werkwijze voor de behandeling van mest door het opnemen van de ammoniak van de mest in een stroom van een draag-gas, waarbij men de ammoniak vervolgens met behulp van een gasscheidings-membraan uit het. draaggas afscheidt. Dat houdt in dat men op eenvoudige wijze de ammoniak die, evenals bij het bovengenoemde "strippen" met een stroom van draaggas aan de mest is onttrokken, in geconcentreerde vorm ter beschikking krijgt, en er geen grote hoeveelheden sterk verdunde ammoniak- of ammoniumzout-oplossingen behoeven te worden afgevoerd. Doordat het draaggas bij de werkwijze volgens de uitvinding met voordeel in een kringloop wordt geleid is de hoeveelheid van bij het proces betrokken draaggas gering. De druk in het systeem kan binnen wijde grenzen variëren maar ligt met voordeel in het traject van 1-10 bar.

De werkwijze kan ladingsgewijs, maar ook continu worden uitgevoerd. De keuze tussen deze beide vormen zal worden bepaald door enerzijds de grootte van het bedrijf, en anderzijds de bedrijfsvoering.

Bij voorkeur wordt de werkwijze volgens de uitvinding toegepast in een inrichting zoals schematisch weergegeven in figuur 1.

Een hoeveelheid mest wordt uit een bij een stal behorende mestopvangruim-te (1), bij voorbeeld met behulp van een pomp (2), overgebracht in een vat (3) dat voorzien is van een gastoevoer (4) waarmee een draaggas kan worden ingeleid.

Het vat (3), waarin mest en draaggas met elkaar in contact worden gebracht, is met voordeel een kolom, waarin de uit mest bestaande vulling wordt doorborreld door een stroom gasbellen. Echter zijn ook andere uitvoeringsvormen toepasbaar. Zo kan de mest in een dunne laag langs de wand naar beneden vloeien terwijl het draaggas langs de vloeiende laag stroomt. Weer een andere uitvoering bestaat uit een vat, waarin de mest in het stromende draaggas wordt versproeid.

Het uit (3) afkomstige mengsel van draaggas en uit de mest afkomstige ammoniak wordt, zo nodig na het passeren van een gasdroger (5), door een gasscheidingseenheid (6) geleid; in deze eenheid wordt de ammoniak via een gasscheidingsmembraan van het draaggas gescheiden, waarna het grotendeels van ammoniak ontdane draaggas als retentaat via gastoevoennondstuk (4) opnieuw door vat (3) wordt geleid.

Als draaggas wordt normaliter lucht toegepast. Het geringe verbruik c.q. verlies via het membraan als permeaat maakt evenwel ook de toepassing van andere draaggassen zoals stikstofgas mogelijk; in dit verband is het slechts van belang, dat de passagesnelheid van het draaggas door het membraan gering is ten opzichte van die van ammoniak.

Membraangasscheiding is een "schone technologie". Het membraan vraagt geen intensief onderhoud. Ook het overige deel van de voor het uitvoeren van de werkwijze benodigde installatie is relatief eenvoudig.

Hèt bij de werkwijze volgens de uitvinding gebruikte systeem kan als een "gesloten" systeem worden beschouwd: uitstoot naar de buitenlucht treedt niet op. De geringe draaggasverliezen via het gasscheidingsmembraan worden gecompenseerd door een (geringe) toevoer van draaggas uit de gasvoorraad (9). Met voordeel wordt een ventilator of compressor (10) ingeschakeld.

Het is verrassend dat. waar in het algemeen de toepassingen van gasschei-dingsmembranen beperkt zijn door het hoge energieverbruik ten gevolge van het vereiste hoge drukniveau van het gas, het drukniveau bij de onderhavige werkwijze het energieverbruik nauwelijks of niet beïnvloedt.

De relatief geringe energie benodigd voor pomp (2), en de relatief geringe draaggasverliezen door het membraan in de gasscheidingseenheid (6) maken de werkwijze volgens de uitvinding tot een in energetisch opzicht bijzonder gunstig proces.

Als gasscheidingsmembraan kan men verschillende in de handel verkrijgbare typen gebruiken. Bruikbaar is bijvoorbeeld het PPO-membraan NG22 (Delair, Etten-Leur), een "dicht" membraan, waarin de scheiding van de componenten van het gasmengsel plaatsvindt door selectieve adsorptie gevolgd door diffusie door het membraan. De flux van enige gassen, uitgedrukt in Nm3/m2.h, per 0,1 MPa bij 20 °C, is voor dit membraan: stikstof 0,05 zuurstof 0,25 koolstofdioxide 0,75 ammoniak 2,50

Genoemd membraan is derhalve uitermate geschikt voor de afscheiding van ammoniak uit stikstof of lucht,

De afgescheiden ammoniak komt in geconcentreerde vorm beschikbaar voor een optimale verwerking. Deze ammoniak kan op een op zichzelf bekende wijze, in een reactor (7) in water worden opgenomen, in een ammoniumzout zoals bijvoorbeeld met verdund salpeterzuur in ammoniumnitraat worden omgezet of tot nitraat worden geoxideerd. Aan de reactor (7) kunnen toe-voerleidingen (11) voor water en reagentia zijn aangesloten. De op de bovenbeschreven wijze van ammoniak ontdane mest wordt, bij voorkeur gemengd met een oplossing van het in de reactor (7) gevormde produkt, naar een mestopslag (8) overgebracht. Deze mest kan voor het bemesten van grond worden gebruikt.

Uiteraard is de werkwijze volgens de uitvinding bij uitstek geschikt om te worden toegepast op rundveehouderijen en varkensfokkerijen; zij kan echter ook worden toegepast voor het binden van ammoniak op bedrijven waar andersoortige mest wordt geproduceerd, zoals op maneges of nertsenfokkerijen.

Claims (7)

1. Werkwijze voor het behandelen van dierlijke mest door ammoniak met behulp van een stroom van een draaggas aan de mest te onttrekken en vervolgens de ammoniak uit het draaggas af te scheiden, met het 4 kenmerk. dat men de ammoniak met behulp van een gasscheidingsmem- braan uit het draaggas afscheidt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men het draaggas in een kringloop leidt.

3· Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat men als draaggas lucht toepast.

4. Werkwijze volgens een of meer van de conclusies 1-3, met het kenmerk. dat men als membraan aan PPO-membraan toepast.

5. Werkwijze volgens een of meer der voorgaande conclusies 1-4, met het kenmerk, dat men de uit het draaggas afgescheiden ammoniak in een ammoniumzout omzet.

6. Werkwijze volgens een of meer der voorgaande conclusies 1-5, met het kenmerk, dat men de uit het draaggas afgescheiden ammoniak met behulp van salpeterzuur in ammoniumnitraat omzet.

7. Werkwijze volgens een of meer der conclusies 1-6, met het kenmerk, dat men het als ammoniumzout gewonnen ammoniak met de behandelde mest samenvoegt.