SK49293A3 - Method and installation for processing animal excrement liquid manure - Google Patents

Description

Vynález sa týka spôsobu a zariadenia na úpravu zvieracích exkrementov, hnojovice a močovky, pričom v ďalšom popise sa tieto materiály označujú za kvapalné látky, a viazania dusíkových zlúčenín obsiahnutých v kvapalných látkach a tvorených najmä čpavkom, na hnojivo ľahko prijímané rastlinami a na redukciu nepríjemných zápachových látok, ktoré kvapalné látky obsahujú.

Vynález sa tiež týka spôsobu, ktorým by sa vyriešil problém úpravy a zlepšenia odpadového vzduchu z chlievov a maštali

Doterajší stav techniky

Pri stále intenzívnejšom chove úžitkových zvierat narastá množstvo produkovaných odpadových látok a odpadového vzduchu z maštali, chlievov a iných objektov pre chov zvierat, ktoré môžu jednak výrazne poškodzovať životné prostredie a jednak nad merne zvyšujú výrobné náklady spojené s chovom hospodárskych zvierat.

Kvapalné látky sa obvykle zhromažďujú a skladujú v nádržiach a zberačoch, napríklad v močovkových zberačoch alebo v zberačoch na hnojovicu, ktoré sa vyrábajú z rôznych materiálov, napríklad z ocele, plastov, dreva alebo betónu, pričom v súčasnosti sa zberače najčastejšie zhotovujú z monolitického betónu, betónovaním na mieste. K týmto konštrukčným jednotkám treba pripočítať tiež zariadenia na výrobu bioplynu, ktoré obsahujú odplynenú hnojovicu.

Podľa súčasného stavu chovu úžitkových zvierat sa odpadový vzduch z chlievov vypúšťa takmer výhradne do okolitého ovzdušia a prispieva tak k zvyšovaniu množstva nepriaznivých emisií vo vzduchu.

Ak sa v niektorých prípadoch odpadový vzduch z maštali a chlievov aj čistí, ale tento čistiaci proces nie je spojený s využitím čpavku a prípadne oxidu uhličitého alebo metánu obsiahnutého v odpadovom vzduchu, výsledkom takéhoto riešenia, nasadených technických prostriedkov a postupov je iba zvýšenie nákladov, takže pre užívateľa sa tým iba zvyšujú výrobné náklady.

V týchto zariadeniach sa nádrže na kvapalné látky musia periodicky vyprázdňovať, pričom dĺžka každej periódy závisí jednak od poveternostných podmienok, predovšetkým však od objemu zásobnej nádrže.

Vyprázdňovanie nádrží a vyvážanie ich obsahu sa robí pomocou cisternových vozidiel alebo cisterien uložených na motorových vozidlách, alebo priamo pomocou čerpadla a rozvodného potrubia, ktorým sa kvapalné látky dopravujú prevažne na poľnohospodárske úžitkové plochy, ako sú polia alebo lúky, kde sa rozstrekujú.

Rozstrekovanie kvapalných látok sa vykonáva najčastejšie pomocou centrálneho rozptýľovacieho systému, napríklad o d r á ž arúrového rozstrekovacieho zariadenia, alebo decentralizovaných rozstrekovav ktorých rozptyľované látky p r i c h á tak. znečisťuje cieho taniera, kývavého postrekovači ch systémov c í ch rúrových jednotiek dzajú do styku s okolitým vzduchom, ktorý sa zápachovými látkami a čpavkom.

Rozstrekovanie kvapalných látok na obhospodarovanej poľnohospodárskej ploche sa vykonáva už dávno, pretože tieto kvapalné látky obsahujú cenné živiny pre výživu rastlín, ktoré sú v kvapalných látkach vo forme dusíka, fosforových a draselných zlúčenín.

Prírodné hnojivo, prítomné v kvapalných látkach najmä vo forme dusíkových zlúčenín, je z národohospodárskeho hľadiska cennou látkou, ktorá by sa ináč musela vyrábať umele, chémie3 kou cestou .

Umelé dusíkové hnojivá sa vyrábajú výlučne na surovinovej báze dusíka obsiahnutého v atmosférickom vzduchu. Pretože vzduch obsahuje približne 80 % dusíka, pri výrobe týchto hnojív treba odstrániť podiel kyslíka, ktorý tvorí 20 %.

To sa realizuje takzvaným Lindovým postupom, prevažne však spaľovaním kyslíka na oxid uhoľnatý a oxid uhličitý, pretože potreba kyslíka ako vedľajšieho produktu Lindovho postupu je obmedzená.

Na viazanie, prípadne spaľovanie kyslíkového podielu vo vzduchu treba na výrobu 1 kg dusíka dodať najmenej 1 kg uhlíka vo forme zemného plynu, vykurovacieho oleja alebo uhlia. Ak sa produkujú väzobné produkty na využitie oxidu uhoľnatého, získava sa v značnom množstve kyselina uhličitá, ktorá sa dostáva do atmosféry, kde spôsobuje zvyšovanie takzvaného skleníkového efektu.

Z týchto dôvodov je preto stále dôležitejšou úlohou nielen zamedziť likvidáciu obsahu dusíka v zvieracích exkrementoch a v maštaľnom odpadovom vzduchu, ale aj previesť ho do takej formy, aby sa dusík mohol využiť ako prírodné hnojivo v čo najširšom merítku, čo je základnou úlohou vynálezu.

V tejto súvislosti treba uvažovať o tom, že v rôznych krajinách sveta prírodné hnojivá zo zvieracích a dokonca aj z ľudských exkrementov sú z ekonomických dôvodov často jediným druhom hnojiva, ktoré je k dispozícii. Pri konvenčných spôsoboch rozstrekovania neupravených kvapalných látok, popísaných skoršie, vychádza 80 až 90 % dusíka nazmar.

Najväčší podiel dusíka uniká ako plynný neviazaný dusík, napríklad vo forme čpavku do atmosféry, pričom čiastočne k tomuto úniku dochádza už pri rozstrekovaní kvapalných látok r o zstrekovacím procesom a čiastočne v relatívne krátkej dobe po rozstreku kvapalných látok, pričom dĺžka tejto doby závisí od poveternostných podmienok a od vlastností poľnohospodárskej pôdy. Rovnaké zásady platia tiež pre zvlášť nepríjemne zapáchajúce zlúčeniny typu skatol a merkaptán, ktoré sa tiež nachádzajú v kvapalných látkach. Tieto menované látky sú chemicky menej reaktívne, a preto sa nemôžu zjednodušeným spôsobom úpravy chemicky viazať a oddeľovať.

Ďalším problémom z hľadiska ochrany životného prostredia, súvisiacim s chovom úžitkových zvierat, je odlučovanie plynného metánu, najmä u hovädzieho dobytka a všeobecne i iných druhov prežúvavcov.

Plynný metán predstavuje tridsaťkrát väčšie potenciálne ohrozenie ozónovej vrstvy ako kyselina uhličitá. Pretože okrem toho plynný metán zaťažuje životné prostredie tým, že sa uvoľňuje v značnom množstve najmä pri fermentačných procesoch na skládkach odpadov, ktoré sa nevyužívajú pre zúžitkovanie skládkových plynov, prípadne ako bežne známy bahenný plyn z ryžových polí a bažinatých polí, prípadne ako kalový plyn zo sedimentov kalu v málo prevzdušňovaných vnútrozemských vodných nádržiach s nepohyblivou vodou, veľmi dôležité je realizovať aspoň čiastkové riešenie tohoto problému.

Úlohou vynálezu preto je vyriešiť uvedené problémy, spojené s chovom úžitkových zvierat, pričom v ideálnom prípade je úlohou vynálezu vyriešiť tieto problémy v jedinom kombinovanom spôsobe.

Z uvedených dôvodov by bolo nezodpovedné vyriešiť tieto problémy spojené s odstraňovaním hnojovice, močovky a zvieracích exkrementov a tiež s úpravou maštaľného odpadového vzduchu tak, že by došlo k zničeniu alebo úniku hodnotných látok bez príslušného úžitkového efektu. Likvidácia zaťažujúcich látok nie je pre životné prostredie priaznivá, pretože i pri chemických a biologických procesoch, pri ktorých dochádza k premene látok, nejde o žiadne perpetum mobile.

Najväčší význam má odborne správny postup úpravy uvedených kvapalných látok, ktoré sa prevádzajú do spracovanej formy, pričom takto upravené kvapalné látky sa potom môžu rozstrekovať na obhospodarovanú poľnohospodársku pôdu v takej koncentrácii, ktorá zodpovedá koncentrácii kvapalných látok nanesených rovnomerne na jednotku plochy pôdy zodpovedajúcej rozsahu množstva týchto látok, ktoré rastliny sú schopné prijímať a ktoré sa môžu biologicky a bakteriálne v pôde rozložiť.

Ak sa neupravené kvapalné látky rozstrekujú na poľnohospodárske úžitkové plochy v blízkosti osídlených oblastí, môže dôjsť k nepriaznivému ovplyvneniu zdravia obyvateľov. V takýchto emisných oblastiach sa u ľudí objavujú zápaly slizníc, bolesti hlavy, poruchy spánku a rôzne alergie.

Nepriaznivé pôsobenie na životné prostredie majú najmä plynné a takzvané voľné neviazané látky obsiahnuté v kvapalných látkach uvedeného druhu. Medzi tieto látky patrí predovšetkým čpavok, zápachové látky vznikajúce rozkladom bielkovín, typu skatol a tiež organické zlúčeniny síry merkaptánového typu.

Hlavne voľný čpavok predstavuje pre zdravie vysoko škodlivú látku, ktorá tiež predstavuje potenciálne nebezpečenstvo pre stromy, zatiaľ čo intenzívne zápachové látky sa nachádzajú v kvapalných látkach skôr v menších koncentráciách, avšak intenzita zápachu hlavne u merkaptánu je mimoriadne výrazná. Už v ppm a dokonca v tisíckrát menšej koncentrácii možno ešte zápach vnímať.

Okrem nepriaznivého pôsobenia emisií z kvapalných látok na ľudské zdravie venuje sa stále častejšie pozornosť zisteniu, že atmosféra a najmä jej horné vrstvy môžu byt poškodzované plynnými zložkami kvapalných látok a maštaľného odpadného vzduchu. V tomto smere je ešte škodlivejší metán, ktorý sa uv o T ň u j e pri chove hovädzieho dobytka.

Je už zrejmé, že ozónová vrstva v atmosfére je do značnej miery poškodená. Táto ozónová vrstva, ktorá sa nachádza vo výške asi 20 až 50 km okolo Zeme, pôsobí ako ochranný štít, ktorý absorbuje nebezpečné ultrafialové žiarenie obsiahnuté v slnečnom svetle.

Treba pripomenúť, že problém metánu ako emisného plynu, ktorý má svoj pôvod v maštaľnom odpadnom vzduchu, sa doteraz úplne zanedbával. Ak si uvedomíme, že na svete žijú miliardy prežúvavcov, pričom napríklad každá krava vylúči denne priemerne 200 litrov metánu, možno si ľahko spočítať, že celkové množstvo metánu, ktoré prichádza do úvahy, je obrovské.

Úplné vyriešenie tohto problému je pochopiteľne nepredstaviteľné. Avšak značný úspech by znamenalo zníženie objemu uvoľňovaného plynného metánu, pokiaľ by to bolo možné dosiahnuť jednoduchým a realizovateľným spôsobom.

Úlohou vynálezu preto je vyriešiť spôsob a zariadenie, ktorým by sa z kvapalných látok odstránili prchavé a chemicky neviazané zlúčeniny, najmä zlúčeniny dusíka a zapáchajúce látky, prípadne ktorým by bolo možné obsah týchto látok v kvapalných látkach podstatne znížiť takým spôsobom, že tieto látky budú hlavne chemicky viazané a zlúčeniny dusíka, hlavne čpavok, sa prevedie na formu dusíkatého hnojiva, ktoré rastliny budú dobre príjmať, pričom prebytok plynných látok z tohto procesu sa má termicky zlikvidovať, prípadne v zjednodušenej verzii spôsobu podľa vynálezu sa má uskutočňovať iba termická 1 i k v i d á c i a .

Ďalšou úlohou vynálezu je vyriešiť taký spôsob, ktorým by sa emisie z maštaľného odpadného vzduchu vrátane zápachových látok a obsahu metánu, ak sa v maštali chová hovädzí dobytok alebo iní prežúvavci, podstatne znížili a taktiež by sa celkove využil voľný čpavok z maštaľného odpadného vzduchu, pričom podľa možností by sa mali dosiahnuť všetky tieto účinky v jedinom spôsobe úpravy kvapalných látok.

Podstata vynálezu

Tieto úlohy sa prekvapujúco podarilo vyriešiť spôsobom podľa vynálezu a zariadením na uskutočnenie tohto spôsobu, ktoré sa týkajú úpravy a spracovania zvieracích exkrementov, hnojovice a močovky, pričom tieto materiály sa spoločne nazývajú kvapalné látky, a ktorým sa dosiahla možnosť využitia čpavku obsiahnutého v kvapalných látkach ako chemicky viazaného neprchavého hnojiva na hnojenie rastlín a ktorým sa súčasne dosiahla termická likvidácia látok, ktoré ťažko chemicky reagujú a sú škodlivé pre životné prostredie a ktoré sú obsiahnuté v kvapalných látkach, pričom spôsobom podľa vynálezu sa taktiež dosiahla likvidácia látok produkovaných v priebehu tohto spôsobu, najmä zvyškov čpavku, plynného metánu alebo plynných zápachových látok, napríklad typu skatol a merkaptán. Podstata vynálezu spočíva v tom, že čpavok obsiahnutý v kvapalných látkach v neviazanej a/alebo rozpustenej forme sa prevedie pridaním oxidu uhičitého a sadry medzi kvapalné látky na nezapáchajúce hnojivo, dobre pri jímateľné rastlinami a ako zdroj oxidu uhličitého sa využije hlavne maštaľný odpadný vzduch, pričom kvapalné látky sa celkove zbavujú v strippingovom procese privádzaním kyslíka, najmä vo forme vzduchu a predovšetkým maštaľného odpadového vzduchu, zápachových látok, zvyškového čpavku a metánu pochádzajúceho z maštaľného odpadového vzduchu a iných prchavých látok, ktoré sa pri výstupe zo zariadenia spaľujú termicko-katalyticky alebo pomocou horľavých p 1 y nov .

V zjednodušenej verzii spôsobu podľa vynálezu odpadá úprava kvapalných látok sadrou a kvapalné látky sa spracúvajú iba strippingovým procesom, pri ktorom sa pridáva iba kyslík, prípadne vzduch a najmä maštaľný odpadový vzduch a tento spôsob sa uskutočňuje na zariadení znázornenom na obr. 2. Tento zjednodušený postup sa robí v takých prípadoch, kedy je spracúvané množstvo kvapalných látok natoľko malé, že by vynaloženie celkových nákladov na postup podľa vynálezu nebolo odôvodnené. Táto zjednodušená verzia spôsobu úpravy kvapalných látok podľa vynálezu prichádza do úvahy tiež pre malé pojazdné zariadenie.

Úprava kvapalných látok s pridávaním rozplavenej sadry sa najlepšie uskutočňuje použitím vyzrážanej sadry, ktorá sa získava napríklad pri odsírovaní dymových plynov. Obsah sušiny sadry v rozplavenom kale by sa mal pohybovať medzi 5 % a 25 %, pričom z hľadiska reakčnej kinetiky sú vhodnejšie vyššie koncentrácie sadry. Najvhodnejšia koncentrácia sadry v rozplavenom kale je však medzi 10 % a 20 %, pretože pri tomto rozsahu koncentrácií sa ľahšie dosiahne dispergovateľnosť sadry vo vode a možnosť bezproblémového pridávania sadrového kalu do zariadenia na vykonanie úpravy kvapalných látok.

Značný význam má tiež miesto dávkovania sadry do zariadenia podľa vynálezu. Toto miesto je umiestnené tak, aby sa kvapalné látky stretávali vo veľkom prebytku so sadrou, aby tak bola pokrytá ekvivalentná potreba pre chemickú premenu čpavku na síran amonný. To je zvlášť dôležité, pretože proces prebieha pri izbovej teplote, a preto nie je nutný žiadny prívod energie, takže i z tohto hľadiska je spôsob podľa vynálezu priaznivý pre okolité prostredie. Pridávanie sadrového kalu sa uskutočňuje s výhodou na sacom nátrubku čerpadla na čerpanie kvapalných látok. Má to, okrem iného, tú výhodu, že vo výstrední kovom závitovom čerpadle dochádza súčasne k intenzívnemu premiešavani u reagujúcich látok a pretože teleso a skriňa čerpadla je z elastomérnho materiálu s vysokou odolnosťou proti agresívnym látkam a proti odieraniu, nemôže byt materiál slabým miestom celého zariadenia.

Riešenie zadanej úlohy sa hľadalo celým radom známych spôsobov a zariadení. Tak je napríklad v DE-PS 37 12 788 popísaný spôsob nastavovania potreby vápnika pri hnojení hnojovicou, pričom ako doplnková prísada sa iba pri nedostatku vápnika v pôde pridáva do hnojov ice dolomit. Pretože dolomit má neutrálnu až takmer zásaditú reakciu a je prakticky nerozpustný vo vode, jeho reakčná aktivita voči rovnako zásadito reagujú9 cemu čpavku je slabá. V tomto spise sa popisuje tiež zariadenie na uskutočnenie tohto spôsobu, ktoré vyžaduje veľké náklady na meracie a analytické prvky pre kontrolu priebehu spôsobu podľa tohto spisu.

V časopise Mul! und Abfall č. 20 z roku 1988, str. 469 až 472, je popísaný spôsob eliminácie čpavku z priesakových vôd zo skládok chemickým zrážaním na fosforečnan horečnatý a fosforečnan amonný, pričom tento postup by sa mohol využiť aj pre zrážanie čpavku z hnojovice. Odhliadnuc od toho, že úplné vyzrážanie čpavku nie je nutné, tento známy spôsob je z hľadiska potrebných zariadení a prístrojov príliš nákladný na to, aby sa mohol použiť v stredne veľkých poľnohospodárskych prevádzkach. Poľnohospodári by okrem toho museli mať určité znalosti o chémii a technikách použitých pri tomto známom spôsobe, aby sa zaistil racionálny priebeh tohoto procesu.

Spôsob podľa vynálezu prebieha naproti tomu v svojej najjednoduchšej verzii bez komplikácií, iba sa pridáva kyslík alebo vzduch, najmä maštaľný odpadový vzduch, a pomocný spaľovací plyn, napríklad propán, bután, zemný plyn a podobne. Taktiež potrebné zariadenia sú úplne jednoduché a nevyžadujú žiadne prostriedky na získavanie meraných veličín pre chemickú analýzu.

Úplná úprava kvapalných látok a maštaľného odpadového vzduchu spôsobom podľa vynálezu je založená na viazaní rozpusteného čpavku, prípadne iba ľahko viazaného čpavku a iných zásadito reagujúcich látok obsiahnutých v kvapalných látkach pomocou sadry na síran amonný podľa nasledujúceho chemického vzorca

CaSCK + 2 HNa + COa + HaO -? CaCOa + (NHa)SCU

C a S O sa zavádza do procesu podľa vynálezu vo forme disperzie. Sadra sa môže s výhodou získavať z odsírovacích zariadení na odsírovanie dymových plynov ako najlacnejšia surovina.

Spôsob podľa vynálezu je takto priaznivý pre okolité prostredie hneď z dvoch dôvodov, pretože jednak viaže čpavok a jednak opäť využíva produkt, ktorý by inak bol odpadovým materiálom z ekologického procesu.

Ako reakčné prostredie okrem CaSO* je nutný mierny prúd oxidu uhličitého. V normálnych podmienkach postačuje obsah oxidu uhličitého v maštaľnom odpadovom vzduchu, ktorý sa spravidla pohybuje okolo 4 %. Ak takýto odpadový vzduch nie je k dispozícii, pridáva sa do procesu kyselina uhličitá z oceľových fliaš.

CaSCU sa do procesu podľa vynálezu privádza bez pomocného d ispergačného činidla, s výhodou vo forme rozplaveného kalu. Obsah sadry v rozplavenom kale (suspenzii) je 15 %, vztiahnuté na 100 hmotnostných dielov vodnatej hmoty. Použiteľný rozsah koncentrácií sadry v rozplavenom kale sa však pohybuje medzi 10 % a 30 %.

Reakcia prebieha už pri teplote okolo 30 %yAk táto teplota nie je zaistená a dosiahne sa len o niečo nižšia teplota, môže sa tento rozdiel vyrovnať zvýšením obsahu sadry v rozplavenom sadrovom kale. Pri spôsobe podľa vynálezu sa však nevyžadujú žiadne zvláštne opatrenia na úpravu teploty.

Ak by sa spôsob podľa vynálezu mal využívať v priemyslovom merítku, kde je z hľadiska hospodárnosti dôležitý rýchly priebeh tohto postupu, bolo by možné využiť energiu zo spaľovania odpadných plynov, uvoľňovaných z procesu podľa vynálezu, zo spaľovania zbytkových plynov a potrebných podporných horľavých plynov.

Pri už spomínanom zvýšení obsahu sadry v rozplavenom sadrovom kale a predovšetkým pri koncentrovanom dávkovaní sadry do kvapalných látok má rovnako veľký význam miesto, na ktorom sa pridávanie sadry do zariadenia pre úpravu kvapalných látok uskutočňuje.

1

Toto miesto je určené tak, že upravované kvapalné látky sa stretávajú vo veľkom prebytku so sadrou, ako to zodpovedá ekvivalentnej potrebe pre chemickú premenu čpavku na síran am o n n ý podľa už uvedeného chemického vzorca. Dávkovacie miesto sadry sa s výhodou nachádza na sacom nátrubku výstredníkového závitového čerpadla na čerpanie kvapalných látok.

Takto zvolené miesto na pridávanie sadry je okrem toho veľmi výhodné preto, že vo výstrední kovom závitovom čerpadle sa môžu ihneď intenzívne premiešavať reakčné zložky, kvapalné látky a sadra. Pretože v alternatívnom prevedení spôsobu podľa vynálezu sa nad výstredníkovým závitovým čerpadlom pridáva kyselina uhličitá z oceľových fliaš, môže prebehnúť úplná reakcia podľa uvedeného chemického vzorca.

Pretože výstredníkové závitové čerpadlo preberá prakticky funkciu predradeného reaktora, jeho použitie je i z tohto dôvodu veľmi dôležité.

Miešacie oblasti zariadenia sú pri uskutočňovaní chemických postupov spravidla miestami najväčšieho opotrebenia a odberu materiálu, spôsobovaného turbulenciou prúdiacich látok, chemickou koróziou a podobnými nepriaznivými vplyvmi. Pretože v zariadení podľa vynálezu prebieha premiešavaní e reakčných zložiek vnútri výstredníkového závitového čerpadla, ktorého teleso je vyrobené z e 1 astomérneho materiálu s vysokou odolnosťou proti agresívnemu pôsobeniu a proti odieraniu, nie je toto miesto slabým miestom zariadenia z hľadiska najväčšieho namáhania materiálu.

Ako sadru, pochopiteľne, možno použiť bežný hydrát síranu vápenatého CaSCU.ôHaO. Produktom spôsobu podľa vynálezu je v tomto prípade okrem síranu amonného tiež uhličitan vápenatý, ktorý rovnako predstavuje živnú látku pre rastliny. Uhličitan vápenatý pôsobí vo vyzrážanej forme ako dlhodobo účinné hnojivo a súčasne neutralizuje mierne kyslo reagujúci síran amonný.

2

Popísaná zrážacia reakcia pre zrážanie čpavku pridaním sadry je sprevádzaná súčasne a/alebo simultánne odplynením kvapalných látok a spaľovaním plynov z odplyňovacieho procesu. Okrem toho sa spaľuje plynný metán, pochádzajúci z maštaľného odpadového vzduchu, privádzaného z maštali pre chov hovädzieho dobytka.

Pretože koncentrácia horľavých plynov uvoľňovaných z o d plyňovania kvapalných látok je príliš nízka na to, aby išlo o spáliteľné zmesi, musia sa k týmto plynom pridávať ďalšie horľavé plyny, ktoré sú takzvanými podpornými plynmi pre spaľovací proces, ľýmito podpornými plynmi sú zemný plyn, propán alebo bután. Spaľovanie plynov uvoľňovaných v priebehu spôsobu podľa vynálezu musí prebiehať tak, že sa musí zaistiť hlavne spaľovanie dusíka a zápachových zlúčenín. Čpavok sa môže spaľovať čiastočne, pričom pri tomto spaľovaní vznikajú oxidy dusíka ako produkty spaľovacieho procesu.

V tomto prípade sa praktizuje úplné spaľovanie, pretože pri tomto spaľovaní je menšia potreba kyslíka ako pri čiastočnom spaľovaní. Spaľovanie čpavku prebieha napríklad podľa nasledujúceho chemického vzorca

NHa + 3 0₂ - 2 N₂ + 6 HsO

Pri uvedenej spaľovacej reakcii pre spaľovanie čpavku vzniká energia v množstve približne 302 kcal. Pretože zmesi odpadných plynov obsahujú tiež metán s ešte vyššou kalorickou hodnotou, získava sa pomerne značné množstvo využiteľnej energie. Túto energiu obsiahnutú v spalinách možno využiť vo výmenníkoch tepla a použiť napríklad na prípravu teplej vody.

Spaľovanie odpadových plynov môže pochopiteľne prebiehať tiež katalytický na temperovaných katalyzátorových sieťkach alebo filtroch podobne ako v katalyzátoroch na úpravu výfukových plynov zo spaľovacích motorov. 0 tom, či je katalytický spôsob spaľovania výhodnejší, rozhoduje v jednotlivých prípa1 3 doch množstvo spaľovaných plynov. Preto treba v týchto jednotlivých prípadoch rozhodnúť, ktorá zo spaľovacích metód na spaľovanie odpadových plynov z procesu podľa vynálezu sa uprednostní .

Spôsob podľa vynálezu bude bližšie objasnený v nasledujúcich príkladoch uskutočnenia, pričom tento spôsob nie je obmedzený iba na uvedené príklady.

V týchto príkladoch nie sú popísané meracie a regulačné prístroje a mechanizmy. Aby sa spôsob podľa vynálezu v praxi realizoval optimálne, je vhodné použiť jednoduché meracie a regulačné mechanizmy a prístroje, ktoré sú na trhu dostupné. Napríklad iónsenzitívne elektródy používané na meranie hodnôt pH sa môžu využívať na meranie koncentrácie NHa, COs a Ca.

Spôsob podľa vynálezu má rad výhod, z ktorých možno uuviesť predovšetkým úsporu obstarávacích nákladov, vyplývajúcu z použitia bežných rozdeľovač í ch a rozstrekovacích mechanizmov, napríklad odrazových tanierov, nosných ramien s tryskami alebo postrekovač í ch systémov. Spôsobom a zariadením podľa vynálezu, ak sa uskutočňuje pri dobrých pôdnych a poveternostných podmienkach, aby sa obmedzilo poškodenie pôdy a rastlín, sa dosahujú veľké plošné výkony. Využitím spôsobu podľa vynálezu sa dosahujú tiež priaznivejšie dopravné parametre pri rozvoze hnojov ice, pretože úpravou podľa vynálezu sa zvyšuje obsah dusíka, využiteľný rastlinami. Ďalšou výhodou je premena sadry, ktorá je na hnojenie inak nepouži teľná, a nižšie prevádzkové náklady v dôsledku nižších cien použitých reakčných látok.

Ďalšie výhody sa prejavujú pri mobilných zariadeniach, ktoré sú vybavené zásobnou nádržou na kvapalné látky; tieto výhody spočívajú v tom, že možno zachovať súčasné systémy pre chov úžitkových zvierat, nie je nutná doprava hnojovice do úpravní a dosahujú sa nízke režijné náklady.

V prípade stacionárnych zariadení využívajúcich maštaľný odpadový vzduch výhody spočívajú v tom, že hodnota hnojovice sa zvyšuje v dôsledku jej obohatenia dusíkom získaným zo vzduchu, a tým sa dosahujú lepšie dopravné parametre (obsah síranu amonného sa zvýšil približne o 100 %. Emisie zápachu z maštaľného odpadového vzduchu sú odstránené, a tým možno znížiť vzdialenosť maštaľných objektov od osídlených oblastí. Centrálnym zachytávaním maštaľného odpadového vzduchu je umožnené bez zvláštnych nákladov použiť rekuperačné zariadenie na spätné získavanie tepla. V dôsledku viazania dusíka možno podľa o kolností vynechať kryt na vzduchotesné uzavretie nádrže na hnojovicu, čo prináša ďalšiu úsporu nákladov a zníženie pohyblivých nákladov sa dosiahne využitím oxidu uhličitého z maštaľného odpadového vzduchu.

Výhody sa prejavujú aj nepriamo, pretože v chove úžitkových zvierat sa už dlho usiluje o zníženie emisií a nepriaznivého pôsobenia zápachu na okolie. Doposiaľ používané opatrenia na obmedzenie zápachu uvoľňovaného z hnojovice boli napríklad pridávanie chemických prísad do hnojovice už v chlievoch alebo umiestňovanie chlievov vo väčších vzdialenostiach od obytných oblastí. Pri skladovaní hnojovice sa zápach obmedzoval najmä vetraním, čo bolo neuspokojivé, zakrývaním nádrží krytmi, ktoré zvyšovali obstarávacie náklady alebo pridávaním chemických prísad do hnojovice, prípadne využitím hnojovice na výrobu bioplynu, pri ktorej boli nutné vysoké prevádzkové náklady. Pri aplikácii hnojovice sa používali zariadenia na jej zapracovanie do pôdy, ktoré sú náročné technicky, na spotrebu energie a sú použiteľné len vo veľmi malom rozsahu. Na znižovanie emisií v maštaľnom odpadovom vzduchu sa používalo splachovanie ochodzí v chlievoch, biologické pračky vzduchu s bakteriálnymi kultúrami alebo znižovanie koncentrácie škodlivých látok.

Príklady uskutočnenia vynálezu

5

Príklad 1

Spôsob prebiehajúci v zariadení podľa obr. 1.

Zo zásobnej nádrže 9_ sa kvapalina čerpá sacím košom so samočistiacim filtrom 10 pomocou výstredníkového závitového čerpadla J_ cez 11 akové/objemové regulačné zariadenie 2. a bezpečnostný prepad 1 do miešacieho valca 4. reaktora 1 7. Tlakové/ objemové regulačné zariadenie 2. sa prípadne môže vynechať, ak sa množstvo čerpanej kvapaliny reguluje pomocou sledovania počtu otáčok výstredníkového závitového čerpadla 1. Prívodným potrubím 18 sa cez pórovité teleso 1 privádza kyslík, vzduch, najmä však odpadový vzduch z chlievov pre chov hospodárskych zvierat, ktorý sa vtláča do miešacieho valca 4 vo forme jemne rozptýlených bubliniek.

Pórovité teleso 16 je vyrobené z keramického materiálu alebo z plastov, napríklad z polyetylénu, polypropylénu, polyamidu alebo podobných materiálov. Toto pórovité teleso 16 má tvar trúbkového dutého telesa s uzavretou vonkajšou stenou, otvorenou vnútornou stenou a s jemne pórovitým materiálom telesa, ktorým prípadne prechádzajú kapiláry. Týmto pórovitým materiálom telesa 16 je automaticky zaistený taký prívod vzduchu do miešacieho valca 4_, že dochádza k jemnému rozptýleniu vzduchu, ktoré je nevyhnutné na uskutočnenie spôsobu podľa vynálezu. Týmto vytvorením pórovitého telesa 16 sa môžu vynechať prívodné trysky, ktoré by inak boli potrebné.

Alternatívne a/alebo doplnkovo sa môže kyslík privádzať tiež priamo na výtlačnú stranu výstredníkového závitového čerpadla 1, takže sa dráha kvapaliny, na ktorej prebiehajú reakcie v zmesi kvapalných látok a sadrovej kaše, ešte viac predlžuje.

Výstupný nátrubok 20 miešacieho valca 4. je dimenzovaný tak, že v miešacom valci 4. nemôže vznikať žiadny tlak, to znamená, že účinkom prívodu vzduchu do miešacieho valca 4_ sa do1 6 siahne čiastočné zníženie tlaku pár v reakčnej hmote, a tým sa uľahčuje odstránenie plynov z kvapalných látok.

Kyslík, prípadne podiel kyslíka obsiahnutý vo vzduchu, ktorý sa vytláča do miešacieho valca 4_, pôsobí' mierne oxidačné na kvapalnú látku, prípadne spôsobuje aktiváciu bakteriálnych rozkladných procesov. Tým dochádza čiastočne tiež k určitému dezodoračnému účinku na kvapalnú látku.

Súčasne so začiatkom prívodu kyslíka, pripadne vzduchu sa z miešacej nádrže 36 cez dávkovacie zariadenie 35 privádza do kvapalnej látky desaťpercentný sadrový kal 37., pripravený rozplamením sadry, ktorý sa do tekutej látky privádza vo výške sacieho nátrubku 3 8 výstrední koveho závitového čerpadla 1_. Sadrový kal 37 sa dávkuje v objemových množstvách za jednotku času, napríklad 100 litrov za hodinu.

Pretože miešacia nádrž 36 je vybavená miešadlom s motorom M., sadrový kal 37 je stále dobre tekutý a klesá pôsobením vlastnej váhy k dávkovaciemu miestu. Na druhej strane výstredníkové závitové čerpadlo j_ má sací účinok. Aby sa dosiahol dokonale rovnomerný prívod sadrového kalu, možno s výhodou použiť malé dávkovacie čerpadlo. V takomto prípade sa potom môže počet otáčok oboch čerpadiel, výstredníkového závitového čerpadla 1_ na kvapalinu a dávkovacieho čerpadla sadrového kalu 3 7, vzájomne prispôsobiť tak, aby sa dosiahlo hospodárne a optimálne využitie pridávaných látok.

Oxid uhličitý, potrebný na viazanie čpavku, sa nachádza v privádzanom vzduchu, v prípade, že ako zdroj vzduchu sa použije odpadný vzduch z chlievov. Ak nejde o tento prípad, potom sa musí oxid uhličitý privádzať z iného zdroja, napríklad z oceľovej fľaše alebo zo zásobníka 31 cez ventil 32 , dávkovacie regulačné zariadenie 3 3 a prívodné potrubie 34 . Oxid uhličitý sa s výhodou privádza do systému podľa vynálezu v mieste 39. ktoré sa nachádza nad výstupom výstredníkového závitového čerpadla J_. Tým sa dosahuje zvlášt intenzívne pr em i eš avan i e

7 reakčnej hmoty a doba vzájomného kontaktu sa predlžuje.

Za zmienku stojí ešte ďalší možný zdroj oxidu uhličitého, ktorý by mohol priniesť zaujímavé výsledky a ktorým sú výfukové plyny vznetových spaľovacích motorov a podobných agregátov, ktoré sa tak hodnotia a ktoré pokrývajú až jednu tretinu potreby oxidu uhličitého.

Akonáhle reakčná hmota prejde miešacím valcom 4_, opustí spracovaná kvapalina toto hlavné reakčné pásmo výstupným nátrubkom 20.

Na odrážacom taniere 5. dochádza k oddeľovaniu kvapalnej látky od plynných zložiek zmesi a taktiež od skôr privedených plynov, napríklad od vzdušného kyslíka, metánu, oxidu uhličitého, chemicky nepremeneného čpavku a tiež od neviazaných zvyškov plynných látok.

Plynné zložky sa vedú cez priechod plamenným filtrom 6_, ktorý zamedzuje spätné šľahnutie, a po pridaní dávky plynu podporujúceho horenie, privedeného v mieste 45 z potrubia 46 . ktoré je spojené cez nastavovacie zariadenie 13 na nastavenie množstva plynu a ventil 12 so zdrojom 11 horľavého plynu, na miesto upravené na zapálenie plameňa 7_·

Upravené kvapalné látky 19 opúšťajú samospádom reaktor 1 7 a dočasne sa skladujú v nádrži alebo sa priamo cez rozstrekovací zásobník alebo rozstrekovacie potrubie rozstrekujú na hnojenú poľnohospodársku pôdu. Iné vedľajšie alebo odpadové produkty sa pri tomto spôsobe neobjavujú.

V alternatívnom prevedení môže spaľovanie odpadových ply nov z procesu podľa vynálezu prebiehať tiež katalytický bez vzniku plameňa alebo termokata1 yt icky na príslušne temperovanom katalytickom útvare.

Príklad 2

V tomto príklade sa spôsob podľa vynálezu uskutočňuje v zariadení podľa obr. 2.

V tomto prípade ide o zjednodušenú verziu spôsobu podľa vynálezu, pri ktorej voľný čpavok nie je viazaný, ale likviduje sa termicky a/alebo termokata1yticky spolu s inými plynmi objavujúcimi sa vo výstupe spôsobu podľa vynálezu a uvoľňovanými z kvapalných látok.

Priebeh tohto spôsobu je v podstate podobný ako v príklade 1, iba sa vynecháva procedúra s primiešavaním sadrového kalu k reakčnej hmote.

Pri termickej likvidácii plynov podľa tohto príkladu uskutočnenia spôsobu podľa vynálezu sa získava zo spaľovacej exotermie podstatne viac energie. Preto by bolo účelné využiť odpadové teplo zo spôsobu podľa príkladu 2.

Príklad 3

Spôsob podľa vynálezu sa uskutočňuje pomocou zariadenia z obr.

.

Tento príklad zodpovedá príkladu 1 s tým rozdielom, že úpravárenskému zariadeniu je predradený upravovací stupeň, v ktorom sa upravuje hnoj privádzaný vo forme hustej hmoty. Pred tento stupeň je vhodné zaradiť stacionárne zariadenie, aby sa zaistil bezproblémový priebeh hlavného procesu.

Predradené zariadenie 50 pozostáva z prepadovej nádrže 40 s rozomieľacím piestom 41 , prípadne zariadením na trenie, uloženým vo válcovom site 42 . V tomto predradenom zariadení 50 možno použiť aj iné, najmä rotujúce rozomieľacie zariadenia a systémy .

Príklad 4

9

V tomto príklade sa spôsob podľa vynálezu uskutočňuje na zariadení podľa obr. 3.

V tomto prípade ide o zjednodušenú verziu spôsobu podľa vynálezu, prípadne o stupeň úpravy, uskutočnený na mieste. Zariadenie 60 na obr. 3 je veľmi jednoduchou obmenou odlučovača čpavku zo zvieracích exkrementov. ľoto zariadenie má kanál privádzajúci kvapalné látky, ktorý vyúsťuje do nádrže 61 alebo priamo v nádrži 61 sa do prúdu kvapalných látok vháňa odpadový vzduch 14 z chlievov a maštali, obsahujúci oxid uhličitý a privádzaný prívodným potrubím 34. Z miešacej nádrže 36 sa do nádrže 61 privádza cez dávkovacie zariadenie 35 sadrový kal 37. V nádrži 61 potom prebieha vyzrážanie CaCOs a súčasne sa tvorí síran amonný, rozpustný v prostredí udržovanom v nádrži 61. ľakto upravené kvapalné látky sa potom vedú cez prepadové potrubie do vlastnej skladovacej nádrže na kvapalinu, odkiaľ sa tekuté látky môžu odoberať na postrek poľnohospodárskeho pozemku alebo na ďalšiu úpravu spôsobom podľa príkladu 1.

V závislosti od prietokových pomerov a od intenzity premiešavaní a obsahu nádrže 61 prebieha odvádzanie sedimentov prepadovým potrubím 5 5 . Pri tvorbe kalu v nádrži 61 sa tento kal odčerpáva čerpadlom 56 a používa sa ihneď na hnojenie alebo sa skladuje v zásobnej nádrži.

V alternatívnom prevedení je nádrž 61 vybavená miešadlom.

V takomto prípade odtekajú spracované kvapalné látky v plnom rozsahu prepadovým potrubím 55.

Claims (10)

1. Spôsob úpravy zvieracích exkrementov, hnojovice a močovky vo forme kvapalných látok na využitie čpavku z kvapalných látok, ako chemicky viazaného neprchavého hnojiva na hnojenie rastlín a tiež na termické odstraňovanie chemicky ťažko reagujúcich a okolité prostredie zaťažujúcich látok, obsiahnutých v kvapalných látkach, prípadne zvyškových látok, zostávajúcich po ukončení spôsobu úpravy v kvapalných látkach, napríklad zvyškov čpavku, plynného metánu alebo plynných zápachových látok, napríklad skatolu a merkaptánu, v y z n a č e n ý t ý m , že čpavok obsiahnutý v kvapalných látkach v neviazanej a/alebo rozpustenej forme sa prevedie, pridaním oxidu uhličitého a sadry ku kvapalným látkam, na nezapáchajúce hnojivo, ktoré rastliny dobre prijímajú a ako zdroj oxidu uhličitého sa využije hlavne maštaľný odpadový vzduch, pričom kvapalné látky sa obecne zbavujú v strippingovom procese privádzaním kyslíka, najmä vo forme vzduchu a predovšetkým maštaľného odpadového vzduchu, zápachových látok, zvyškového čpavku a metánu pochádzajúceho z maštaľného odpadového vzduchu a iných prchavých látok, ktoré sa pri výstupe zo zariadenia spaľujú termicko-katalyticky alebo pomocou horľavých plynov.

2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačený tým, e v zjednodušenej verzii spôsobu odpadá úprava kvapalných látok sadrou a kvapalné látky sa spracúvajú len strippingovým procesom podľa nároku 1.

3. Spôsob podľa nároku 1, vyznačený tým, že sadra sa pridáva v rozplavenej forme s obsahom sušiny od 5 do 25 % a hlavne je odpadovou sadrou z odsírovacieho proce21

4. Spôsob podľa najmenej jedného z nárokov 1 až 3, v y značený tým, že prídavné dávkovanie rozplavenej sadry do zariadenia sa vykonáva v nasávacom nátrubku excentrického závitového čerpadla.

5. Spôsob podľa nároku 1, vyznačený tým, že v zjednodušenej verzii spôsobu sa úprava kvapalných látok vykonáva len pomocou sadry a maštaľného odpadového vzduchu podľa väzobnej reakcie čpavku.

6. Zariadenie na uskutočnenie spôsobu úpravy zvieracích exkrementov, hnojovice a močovky vo forme kvapalných látok na využitie čpavku, obsiahnutého v kvapalných látkach ako chemicky viazaného neprchavého hnojiva na hnojenie rastlín a tiež na termické odstraňovanie chemicky ťažko reagujúcich a okolité prostredie zaťažujúcich látok, obsiahnutých v kvapalných látkach, prípadne zvyškových látok, zostávajúcich po skončení spôsobu úpravy v kvapalných látkach, napríklad zvyškov čpavku, plynného metánu alebo plynných zápachových látok, napríklad skatolu a merkaptánu, pri ktorom sa čpavok obsiahnutý v kvapalných látkach v neviazanej a/alebo rozpustenej forme prevedie pridaním oxidu uhličitého a sadry ku kvapalným látkam na nezapáchajúce hnojivo, dobre prijímané rastlinami a ako zdroj oxidu uhličitého sa využije najmä maštaľný odpadový vzduch, pričom kvapalné látky sa celkovo zbavujú v strippingovom procese privádzaním kyslíka, najm.ä vo forme vzduchu a predovšetkým maštaľného odpadového vzduchu, zápachových látok, zvyškového čpavku a metánu pochádzajúceho z maštaľného odpadného vzduchu a iných prchavých látok, ktoré sa pri výstupe zo zariadenia spaľujú termicko-katalyticky alebo pomocou horľavých plynov, vyznačený tým, že pozostáva z výstredníkového závitového čerpadla (1), tlakcvého/objemového regulačného zariadenia (2), bezpečnostného prepadu (3), miešacieho válca (4), odrážacieho taniera (5), plamenného filtra (6), uzatváracieho plameňa (

7), ukazovateľa hladiny (

8), zásob nej nádrže (

9), samočistiaceho filtra (10) na sacom koši, zdroja pomocného spaľovacieho plynu (11), ventilu (12) na ov22 ládanie prívodu pomocného spaľovacieho plynu, nastavovacieho zariadenia (13) na nastavenie množstva privádzaného plynu, prívodu vzduchu (14) alebo kyslíka 0₂, regulačného zariadenia (15) na reguláciu množstva vzduchu, pórovitého telesa (16), reaktora (17), prívodného potrubia (18) na prívod kyslíka, vzduchu alebo maštaľného odpadového vzduchu, odvádzacieho po trúbia na odvod upravenej kvapalnej látky (19), výstupného nátrubku (20), prívodného potrubia (21) na prívod kvapalných látok na spracovanie, zdroja (22) kyslíka alebo maštaľného odpadného vzduchu, obohateného NHs zo zvieracích exkrementov, nastavovacieho zariadenia (23) na nastavenie množstva kyslíka alebo vzduchu, ventila (24) na regulovanie prívodu kyslíka alebo vzduchu, zásobníka (31) oxidu uhličitého, ventila (32) na regulovanie prívodu oxidu uhličitého, dávkovacieho regulačného zariadenia (33) na reguláciu množstva privádzaného oxidu uhličitého, prívodného potrubia (34) na prívod oxidu uhličitého, dávkovacieho zariadenia (35) na dávkovanie sadrového kalu, miešacej nádrže (36) na rozplavovanie sadry alebo prípravu disperzie, prepadovej nádrže (40), rozomieľacieho piesta (41) alebo zariadenia na trenie, predradeného sita (42), predradeného zariadenia (50) a zariadenia (60) na prípravu predbežného spracovania a získavania síranu amonného z čpavku obsiahnutého v kvapalnej látke alebo z maštaľného odpadového vzduchu obsahu

júceho plynné zložky uvoľňujúce sa zo zvieracích exkrementov. 7 . nárokov Zjednodušené 1 a 2. zar i aden i e na uskutočnenie spôsobu podľa 8 . nárokov Zjednodušené 1 a 5. zariadenie na uskutočnení e spôsobu podľa 9 . Zariadenie podľa nároku 6, vyznač e n é tým,

že obsahuje výstredníkové závitové čerpadlo (1), ktoré plní funkciu predradeného pomocného reaktora.

10. Zariadenie podľa nároku 6 alebo 7, v y z n a č e n é t ý m , že je vytvorené vo forme pojazdného zariadenia.

1 - výstredníkové závitové čerpad 1 o 40 4 1 - prepadová nádrž - r o z o m i e ľ a c í piest ô _