NO124250B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til opparbeiding av avfall fra stall

og fjøs.

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte til opparbeiding

av avfall som består av eller inneholder flytende gjødsel eller gjødselvann fra fjøs og stall. De årlige statistikker over fiskeforgiftning i offentlige vassdrag viser med all tydelighet at en stor del av fiskedøden kan tilbakeføres til tilførsel av gjødselvann eller flytende gjødsel til vassdragene. Det er heller ikke sjelden at grunnvannet forurenses av flytende gjødsel.

I slikt avfallsvann forekommer ved siden av høy

mangel på oksygen særlig også meget farlige giftige spaltnings-produkter av eggehvite og eggehvitelignende forbindelser. De u-behagelige gjennomtrengende luktstoffer virker selv i høy for-

tynning forstyrrende og sjenerende. Bakteriefloraen representerer en latent fare for mennesker og dyr og dels også en helt akutt fare. Dessuten kan parasittære infeksjoner overfores med vann som er forurenset på denne måten.

Som gjodeelvann skal her forstås de flytende stoffer

som dannes ved anaerob mikrobiologisk spaltning av dyriske ekskrementer. Alt efter graden av nedbygningen er sammensetningen meget forskjellig. Også arten av dyrene, deres foring og behandling påvirker innholdet av gjodselvannet.

Inntil for forholdsvis få år siden forelå det neppe noe behov for opparbeidning av slikt gjodselvann fra stall og fjos i-det landbrukene nesten uten unntagelse var innstilt på anvendelse ar det naturlige gjodsel og gjodselvannet til gjodsling av jorden. Ved overgang til intensiv dyreoppdrett og såkalte dyrefabrikker samt rasjonalisering av behandling og stell av dyrene er situa-sjonen prinsipielt endret. Det er oppstått fabrikklignende bedrifter for dyreavl og dyreoppdrett hvor det praktisk talt ikke finnes annen grunn enn den som er anvendt for driftsbygningene og hvor derfor gjodselen ikke kan anvendes. Storrelsen og plasser-ingen av slike bedrifter i nærheten av forbrukssentra gjor det umulig å lagre gjodselen på egen grunn og transporten av gjodselen til egnede grunnstykker fordyrer driften slik at denne losning byr på liten interesse. Dessuten kan dyrket grunn enten det er eng eller aker ikke gjodsles til enhver tid og heller ikke med ubegrensede mengder. I fjos med rasjonalisert drift hvor det arbeides uten innstroing dannes det ved bortskyllingsmetoden en stor mengde fortynnet flytende gjodsel, mens der i fjos med spaltegulv hvor det finner sted en viss adskillelse mellom faste og flytende ekskrementer, vil væskemengden være mindre, men som oftest mere konsentrert.

Innføring av flytende gjjSdsel i en kanalisering for rensning i et kommunalt kloakkrensningsanlegg kan ikke tillates da forurensningene forekommer i slike konsentrasjoner at de langt overstiger de konsentrasjoner som tillate» i vanlige renseanlegg. Ved direkte innføring av den flytende gjodsel i slike renseanlegg vil det dessuten oppstå fare for driftsforstyrrelser som folge av sedimentdannelse. Et slikt forbud representerer imidlertid ikke noen lOsning av problemet, tvert imot blir hver enkelt bedrift n5dt til å finne en løsning seiv. Herunder spiller natur- ligvis omkostningene en vesentlig rolle. En opparbeidning av gjødselen kan bare komme i betraktning under forutsetning av at dyreavlen eller dyreoppdrettet ikke blir uøkonomisk.

Ved vurdering av en rensemetode som skal anvendes må

frem for alt hensyn tas til de krav som må stilles til de behandlede gjødselprodukter. Således foreligger det en stor for-skjell med hensyn til krav til renhetsgrad, resp. innhold av forurensende stoffer efter rensningen alt efter hvorvidt den fra renseanlegget uttredende væske skal tilfores et kommunalt renseanlegg eller skal anvendes til gjødsling av grunn hvor det dyrkes frukt, grønnsaker eller andre landbruksprodukter eller om væsken skal tilføres en såkalt fordam. Forsåvidt gjelder væske som siver -bort må det tas hensyn til de hydrologiske forhold, noe som kommer til uttrykk i klassifisering i tre soner.

For store bedrifter er det foreslått å tørke alt gjodselvann. Dette er bestemt den beste løsning med hensyn til forurensning av de offentlige vassdrag da det i så fall i det hele tatt ikke oppstår noe avvannsproblem. Det oppstår imidlertid andre problemer med hensyn til luftforurensning da det ved den ved tørk-ingen av gjodselvannet foretatte fordampning tilfores luften u-behagelige luktstoffer. Rensning av avluften er forbundet med minst like store vanskeligheter som rensningen av awannet. Avgassene kan ikke befris fullstendig for luktstoffene ved hjelp av elektro-statiske filtre og ved vasking av avgassene får man på ny avvann som inneholder giftstoffer. Dampene kan riktignok ved en efter-forbrenning ved en temperatur på over 700°C gjøres luktfattige,

men de hertil nødvendige omkostninger blir alt for høye for at en slik fremgangsmåte skal være brukbar i praksis,ilår det derfor skal tas hensyn til ikke bare beskyttelse av vassdrag, men også

til lufthygiene vil tørkemetoden bli alt for kostbar og vil selv ved en stor bedrift sette økonomien i fare.

Med den såkalte heloksydasjonsmetode som har vært foreslått er det gjort forskjellige erfaringer. Ved denne metode blir gjødselvannet i anlegg med et eller flere trinn utsatt for en intens luftgjennomblåsning hvorved det inntrer en nedbygning av de organiske stoffer som inneholdes i gjødselvannet. Det er mulig ved aerobe mikroorganismer å bevirke en oksydering, rnen det vil her være spørsmål om den nødvendige tid, anleggenes dimensjoner og omkostningene ved driften av anleggene. Selv om avvann som er behandlet på denne måte ikke inneholder noen nevneverdige mengder. organiske stoffer som kan nedbygges, kan det allikevel ikke ledes direkte i en fordam, da innholdet av anorganiske gjødningsstoffer f.eks. fosfater er altfor høyt. Man kan godt bruke slikt avvann til gjødsling av dyrket jord, men en slik anvendelse av .avvannet kommer jo bare i betraktning en del av året. Innledning av avvannet i et offentlig renseanlegg med såkalt tredje rensnings-trinn eller simultan felling kan overveies, men med en slik løs-ning er det likeledes forbundet store omkostninger, noe som på

ny kan sette økonomien i fare.

Det har videre vært forsøkt å forarbeide avfallsstoffene i absorbsjonsdammer. I disse store og mot utløp sikrede dammer lar man vannet fordampe dels på naturlig måte og dels under anvendelse av tilfeldig forekommende eller spesielt dyrkede og ut-valgte planter. Disse planter opptar meget vann og bringer det til fordunstning gjennom sine blad. Herunder trekker de dessuten betrektelige mengder mineralstoffer som fosfor, magnesium, kalium, kalsium ut fra vannet.Vannfordunstningen og plantenes nærings-opptagelse er imidlertid underkastet meget store variasjoner og er som kjent i sterk grad avhengig av klima og værforhold. Dessuten svarer sammensetningen av mineralstoffene i gjødselvannet bare i rene unntakstilfeller til plantenes behov. Også denne fremgangsmåte lider derfor av meget store usikkerhetsfaktorer.

Det er videre kjent å behandle kloakkvann og gjødselvann med fellingsmidler og å adskille de utfelte stoffer fra de flytende bestanddeler, f.eks. ved sentrifugering. Likeledes er det kjent

å føre en del av det behandlede avvann i kretsløp. Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvendes der også slike fellingsmidler og/eller fnokkdannende midler. Det karakteristiske for oppfinnelsen består i at de fellings- og fnokkdannende midler tilsettes tidligst mulig, og iallfall innen tolv timer etter ekskresjonen, til sprøyte-, spyle- og skyllevann som brukes til rengjøring av rommene hvor

dyrene befinner seg, og at deretter de flytende og faste bestanddeler skilles fra hverandre ved sedimentering, filtrering, flotasjon og/eller sentrifugering.

Oppfinnelsen beror på erkjennelsen av at avfallsstoffene fra fjøs og stall ikke er stabile når de i noen tid overlates til seg selv. Næringsmidlene blir nemlig ikke fullstendig fordøyet i dyrenes fordøyelsessystem. De friske ekskrementer inneholder ennå betraktelige mengder eggehvitestoffer, polysakarider osv. som etter ekskresjonen raskt spaltes under dannelse av ammoniakk og til dels meget giftige spalteprodukter.

Friskt gjødselvann er ikke giftig for fisk og andre dyr. Derimot kan tre dager gammelt gjødselvann allerede være farlig. Fri ammoniakk eller også ammoniumkarbonat virker meget giftig på vanndyr, men i fortynnet form virker det som gjødsel for alger og andre lavtstående planter. Man forsøker i dag med-store anstrengelser å hindre en slik gjødsling og søker derfor å oppnå en reduksjon av nitrogeninnholdet i behandlet gjødselvann og annet avfallsvann.

Patentsøkeren har funnet at det forholdsvis lett lar seg gjøre å felle ut eller danne fnokker av proteiner i gjødsei-vann som ikke er mer enn tolv timer gammelt, hvorimot det er meget vanskelig å felle ut de ved den senere spaltning dannede spalteprodukter. Videre er det funnet at etter tidlig utskilling eller fnokkdannelse, av proteinene, blir den videre spaltning av .gjødselvannet sterkt forsinket, slik at den videre behandling av slikt gjødselvann f.eks. ved oksydasjon, i vesentlig grad lettes. Patentsøkeren har videre funnet at det for en tidlig utfelling eller fnokkdannelse av en vesentlig del av ds dispergerte samt kolloidalt eller ekte oppløste stoffer kreves forholdsvis små mengder fellingsmidler og/eller fnokkdannende midler, som f.eks. jern(III)klorid, aluminiumsulfat og polyakrylsyre, slik at omkostningene ved behandling av gjødselvannet ikke blir for store. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen tar ikke bare sikte på å adskille faste bestanddeler fra de flytende bestanddeler av gjødselvannet, men det er et- viktig formål for oppfinnelsen å muliggjøre en slik behandling av gjødselvannet at de flytende bestanddeler uten betenkeligheter med hensyn til forurensning av vassdrag kan anvendes til landbruksformål for vanning av vekster, eller eventuelt uten større vanskeligheter kan behandles videre slik at det. kan slippes ut i åpne vassdrag. Derfor skal den flytende bestanddel etter, behandlingen inneholde minst mulig nitrogen, f.eks. i form av fri ammoniakk.

Faste stoffer lar seg på enkel og økonomisk måte fjerne fra

vannet, men opploste bestanddeler ikke. Således er det for oppnåelse av en okonomisk og fullstendig bpparbeidning av gjodsel og gjødselvann av stor betydning at opparbeidningen gjennomføres tidligst mulig. En hver lagring vanskeliggjør og fordyrer opparbeidningen av gjodselen.

Ved den nevnte fortsatte nedbygning opptrer det ofte sterkt giftige og/eller ubehagelig luktende forbindelser. Ved anaerob nedbygning av eggehvitestoffer, f.eks. ved karboksyler-

ing av aminosyrer,oppstår det forråtnelsesgiftene kadavering og putrescin. Ved disaminering av aromatiske aminosyrer kan de giftige stoffer skatol og indol dannes. Svovelholdige eggehvitestoffer utvikler svovelhydrogen osv. Nedbygningen kan effektivt forsinkes ved utfelning av opploste stoffer og fnokkdannelse av kolloiddisperse stoffer som eggehvite, polysaccharider osv.

Disse forbindelser som i og for seg kan spaltes raskt og effektivt :" blir ved sin utskilning eventuelt i form av fnokker delvis de-hydratisert og nedbygningen foregår derfor langsommere. Således kan f.eks. derfor gjodsel fra svinefjos efter egnet fnokkdannelse av kolloidene holde seg inntil 10 dager uten nevneverdig forand-ring.

Utfellingen eller fnokkdannelsen kan finne sted i en samlebeholder eller noe som har vist seg mest fordelaktig allerede under rengjøringen av fjøset,idet man direkte tilsetter ut-fellingsmidler eller fnokkdannende midler til spyle-eller vaske-vannet. På denne måte sikres den nødvendige grundige blanding av tilsetningsstoffene og gjødselen og kostbare blandeapparater kan unnværes. Doseringen av tilsetningen kan skje med vanntrykk eller efter injektorprinsippet eller ved hjelp av en hvilken som helst annen doseringsinnretning.

Som fellings- resp. fnokkdannende midler kan anvendes aktiverte eller normale oksyder eller salter av jern, magnesium, aluminium, silisium, kalsium samt høyere og høymolekyiære i vann kollidalt oppløselige eller i det miiste sterkt oppsvellbare anion-kation- eller ikkejonogenaktive forbindelser som f.eks. høymole-kyiære karbonsyrer o.l. som har den egenskap at de sammen med kolloidene i gjødselen og tilsatte eller forekommende salter og andre bestanddeler danner uoppløselige aggregasjoner eller kom-plekser.

Ved siden av de kollidale stoffer kan på. lignende måte

og eventuelt sammen med disse også utfelles forbindelser som forekommer i vannet i form av ekte.oppløsninger f.eks. forbindelser eller stoffer som fosfater. Fellings- og fnokkdannende midler som påvirker hverandre på en negativ måte må tilsettes adskilt fra hverandre, mens andre kan tilsettes i form av blandinger.

Således lykkes det f.eks. ved tilsetning av 1 mg/l av en polyacrylsyre, 10 mg/l jern (Ill)klorid og/eller 50 wg/l aluminiumsulfat til gjodselen fra et svinefjos en god utfelling slik at den vanndige andel av gjodselen efter sedimentering, filtrering og/eller sentrifugering godt kan skilles fra de faste bestanddeler. Den flytende fase lukter meget lite og kan uten videre direkte anvendes til gjødsling av dyrket jord. Permanganatfer-bruket som ansees som målestokk for oksyderbarheten, ligger på

600 til 1000 mg/l i motsetning til frisk gjødselvann hvor det kreves 85OO - 10000 mg/l.

De faste gjødselbestanddeler som utgjør hovedmengden av den samlede gjødsel,kan legges i kompost eller tørkes for å brukes som gjødsel. Arbeides det med filtre må man med fordel passe på

å anvende en filtermasse som kan overføres i humus f.eks. torv, cellulose, sagmugg osv. eller blandinger a<y>slike stoffer.

Skal den flytende bestanddel direkte tilføres en fordam så må den først ubetinget underkastes en efterbehandling. Det har vist seg gunstig som en slik efterbehandling å anvende i det minste ett-trinns filtrering over spesielle absorbsjonsfiltre. F.eks. ved filtrering over aktivt kull kan det oppnås en slik. ren-het av den flytende fase at den uten videre kan tømmes ut i offentlige vassdrag. Om nødvendig eller ønskelig kan denne filtering forbedres ved efterkobling av en eller flere joneutvekslere. Denne forholdsvis kostbare filtreringsmetode kan fullstendig eller i det minste delvis erstattes med kjemisk oksydasjon ved hjelp av gasser eller gassblandinger som er aktivert med klor eller klorforbindelser eller perforbindelser eller også ved hjelp av ozon resp. ozonholdig luft.

Den således behandlede flytende bestanddel av gjødsel og gjødselvann tilfredsstiller alle krav som kan stilles til avvann som skal tilfores i en fordam. På den annen side er dens hygien-iske og kjemiske beskaffenhet også slik at avvannet på ny kan brukes til rengjøring av fjøs og stall. Herunder kan avvannet i lengre tid fores i kretsløp uten at det kommer til oppsamling av salter eller andre stoffer. Også med hensyn til lukt er det intet å innvende'mot en slik gjentatt bruk.

En slik kretslopprosess medfører den videre fordel at de nødvendige fellings- og fnokkdannende midler kan tilsettes i overskudd og at det således uten tap av kjemikalier kan oppnås en bedre og raskere utfelling resp. fnokkdannelse. På dertne måte forenkles doseringen i vesentlig grad da tilsetningen av fellings- og de fnokkdannende midler også kan skje intermitter-ende f.eks. hver tredje eller hver fjerde dag. Mengden av det anvendte spylevann og vaskevann spiller ingen rolle ved krets-lopsprosessen da konsentrasjonen av forurensende stoffer ikke mere er av betydning.

Den beskrevne kretslopprosess loser alle problemer med hensyn til bortføring av avvann fra bedrifter for avl eller oppdrett av dyr og er på grunn av redusert vannforbruk og unngåelse av tap av fellingsmidler og fnokkdannende midler også i økonomisk henseende meget fordelaktig. Dertil kommer den betraktelige inn-sparing med hensyn til bygningsmessige arbeider for lagring av gjødselvannet. For under kretsløpprosessen å unngå oppstuvning av vann er det fordelaktig å lede avvannet gjennom en vaske-kolonne eller en tilsvarende annen skillekaskade med en forholdsvis stor mengde av et gassformet medium f.eks. luft eller joniserte gasser for å fjerne en del av avvannet ved hjelp av det gassformede medium f.eks. blåse det ut i atmosfæren. Denne fremgangsmåte kalles i fagsproget for "stripping". For å oppnå en høy "strippingseffekt" kan det gassformede medium med fordel blandes med vanndamp eller'på annen måte tilføres varmeenergi. Det foreligger ingen fare for at det utblåsté gassformede medium skal medføre ubehaglig lukt da væsken efter at de faste stoffer er fjernet, inneholder meget lite luktstoffer spesielt når de tilstedeværende luktstoffer oksyderes før "strippingen".

Eksempel 1:

Gjødselen fra en bedrift for oppdrett av kalver spyles med vann ned i en oppsamlingsgrop og blandes der øyeblikkelig med 80 g aluminiumsulfat pr. rr?. Efter 10 til 15 minutters reaksjonstid er de faste stoffer utfelt i form av fnokker hvor-efter massen filteres gjennom et torvskikt av en tykkelse på 2 til 3 cm. Det klare vanndige filtrat som inneholder meget lite luktstoffer er egnet til vanning av frukt og grønnsakkulturer, mens de faste bestanddeler samt filtermassen kari brukes for frem-stilling av kompost og derefter anvendes som fast gjødning. Eksempel 2:

Gjodsel fra en bedrift for oppdrett av griser blandes

med vann i hvilket man pr. m-^ har opplost 20 g jern (III)-klorid og 10 g kalsiumhydroksyd som fellingsmiddel. Ved hjelp av en i spylevannsledningen innbygget injektor tilsettes det under vann-tilførselen dessuten en oppløsning av en hoypolymer polyakrylsyre som fnokkdannende middel slik at konsentrasjonen av dette middel svarer til 1,5 g/m^ vann.

Under spylingen finner dessuten sted en tvangsmessig blanding av det med fellings- og fnokkdannende midler forsynte spylevann med ekskrementene. Utfellingen og fnokkdannelsen be-gynner med en gang og de flytende bestanddeler kan ved filtrering;: eller sentrifugering befris for faste stoffer.

Filtratet eller den ved sentrifugering for faste stoffer befridde vanndige oppløsning er egnet til vanning av dyrket jord. For å fremstille et avvann som kan ledes i en fordam og derfor

må tilfredstille kravene til beskyttelse av vassdrag, oksyderes filtratet eller sentrifugatet dessuten ved hjelp av hypoklorid slik at kaliumpermanganatforbruket blir tilsvarende lavt.

Eksempel 3;

Gjødsel fra en bedrift for oppdrett av griser spyles med vann som man tar fra en oppsamlingsbeholder som er innkoblet i et i og for seg lukket kretsløpsystem. I vannet oppløser man 100 g jern (Ill)-klorid og 100 g aluminiumsulfat pr. m^. I spyleled-ningen tilsetter man dessuten 1 g polyakrylsyre pr. n? vann. Dette spylevann blander seg under spylingen selvstendig intenst med de dyriske ekskrementer og bevirker en fnokkdannelse av alle dispergerte og kollidalt oppløste stoffer. Videre utfelles fosfater som er oppløst i gjødselen. Spylegodset separeres ved hjelp av filter eller sentrifuge i sine faste og flytende bestanddeler. De faste bestanddeler forarbeides i et tørkeanlegg til tørr gjodning mens den vanndige bestanddel i en gassvaskekolonne av vanlig kon-struksjon oksyderes med jonisert ozonholdig luft inntil kaliumpermanganatforbruket er sunket til under 100 mg/l. Dette avvann som erinu inneholder et betraktelig overskudd av fellings- og fnokkdannende midler føres tilbake til oppsamlingsbeholderen og anvendes' på ny som spylevann. Inneholdet av fellings- og fnokkdannende midler overvåkes periodisk og blir om nødvendig fornyet.

Gassen som innledes i vaskekolonnen er avpasset slik

at det frembringes en sterk strippeffekt som hindrer at der under driften oppstår en økning av væskemengden.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte til opparbeiding av avfall bestående av eller inneholdende gjødsel og gjødselvann fra fjøs og stall og andre bedrifter for dyreavl og dyreoppdrett, idet avfallsstoffene blandes med fellings- og/eller fnokk dannende midler som bevirker utfelling resp. fnokkdannelse av i det minste en del av de dispergerte og kolloidalt oppløste stoffer såvel som stoffer som befinner seg i ekte oppløsning i gjødselvannet,karakterisert vedat de fellings-og fnokkdannende midler tilsettes tidligst mulig, og iallfall innen tolv timer etter ekskresjonen, til sprøyte-, spyle- og skyllevann som brukes til rengjøring av rommene hvor dyrene befinner seg, og at deretter de flytende og faste bestanddeler skilles fra hverandre ved sedimentering, filtrering, flotasjon og/eller sentrifugering.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat i det minste en del av fellingsmidlene og de fnokkdannende midler innføres i ledningen for sprøyte-, spyle- eller skyllevann ved hjelp av en strålepumpe.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2,karakterisert vedat de for faste bestanddeler befridde flytende bestanddeler føres i kretsløp og anvendes på ny som sprøyte-, spyle- eller skyllevann for rengjøring av rommene hvor dyrene befinner seg.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 3,karakterisert vedat konsentrasjonen av fellings- og fnokkdannende midler i vannet som føres i kretsløp og brukes til sprøyting, spyling og utskylling, innstilles høyere enn nød- vendig for oppnåelse av utfellingen resp. den ønskede fnokk dannelse.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 3 eller 4,karakterisert vedat den flytende bestanddel som føres i kretsløp i en gassvaskekolonne eller skillekaskade skilles ut ved stripping under anvendelse av et gassformet medium som luft, joniserte gasser, vanndamp eller blandinger av disse og føres bort.

6. Fremgangsmåte som angitt i ett eller flere av kravene 1-5,karakterisert vedat den flytende bestanddel underkastes en kjemisk oksydasjon av de organiske bestanddeler ved hjelp av gasser eller gassblandinger, ozon eller ozonholdige gasser eller gassblandinger som er aktivert med klor, klorforbindelser eller perforbindelser og/eller jonisert, og deretter tilføres et åpent vassdrag.