BE1008005A6

BE1008005A6 - Werkwijze voor het bewerken van drijfmest en daarbij te gebruiken inrichting.

Info

Publication number: BE1008005A6
Application number: BE9400138A
Authority: BE
Original assignee: G C M Geodetics Construction M
Priority date: 1994-02-04
Filing date: 1994-02-04
Publication date: 1995-12-05
Also published as: WO1995021140A1; AU1571995A

Abstract

Werkwijze voor het bewerken van drijfmest waarin men deze drijfmest door zeven scheidt in een vloeibare en een vaste fractie, men de vloeibare fractie aan een biochemisch afbraakproces onderwerpt en aan een flotatie/sedimentatiestap. De aldus verkregen waterige fase wordt in het bijzonder opeenvolgend aan een ultrafiltratiestap, aan een ionenuitwisselingsstap en aan een omgekeerde osmose onderworpen ter vorming van gezuiverd water en een concentraat. De ionenwisselaar wordt door middel van kalkmelk gezuiverd hetgeen aldus ook een bruikbare meststof oplevert. De uitvinding heeft verder ook betrekking op een inrichting voor het toepassen van deze werkwijze.

Description

<Desc/Clms Page number 1>
werkwijze voor het bewerken van drijfmest en daarbii te qebruiken inrichtingen'
Deze uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bewerken van drijfmest waarin deze drijfmest gescheiden wordt in een vloeibare en een vaste fractie.

Een dergelijke werkwijze is bijvoorbeeld reeds bekend uit het Brits octrooi nr. 1 576 423. In deze bekende werkwijze wordt de drijfmest aan een vacuümfiltratiestap onderworpen waarbij de verkregen vaste fractie verder onder druk uitgeperst wordt tot een vochtgehalte van ongeveer 57 %. Aldus wordt een verhandelbaar vast produkt verkregen, eventueel na menging met turf, zand of grond.

Een nadeel van deze bekende werkwijze is evenwel dat geen oplossing geboden wordt voor de verwerking van de sterk verontreinigde vloeibare fractie.

De uitvinding heeft dan ook tot doel een werkwijze te verschaffen die niet alleen een bruikbaar vast produkt oplevert doch die verder ook een herbruikbare vloeistof geeft.

Tot dit doel is de werkwijze gekenmerkt door de opeenvolging van bewerkingsstappen als aangegeven in conclusie l.

Door het biochemisch afbraakproces kan een groot gedeelte van de organische stof verwijderd worden via de bovendrijvende en de gesedimenteerde fase zonder dat hiertoe flocculanten zoals polyelectrolyten vereist zijn. Dergelijke polyelectrolyten verhogen immers de kostprijs van het zuiveringsproces en vormen bovendien

een bijkomende verontreiniging. Verder wordt de membraanseparatie door de aanwezigheid van polyelectrolyten duidelijk bemoeilijkt aangezien deze polyelectrolyten de neiging hebben zich op de membranen te accumuleren, dit in tegenstelling tot de gebruikte micro-organismen.

Bij voorkeur voert men genoemde membraanseparatie uit door toepassing van de omgekeerde osmose techniek. Vastgesteld werd dat in vergelijking tot bijvoorbeeld nanofiltratie deze techniek betere resultaten oplevert. Verder hebben de membranen ook een langere levensduur.

In een doeltreffende uitvoeringsvorm verwijdert men voor genoemde membraanseparatie, via ionenuitwisseling, anionen uit genoemde waterige fase.

Via de ionenuitwisseling worden anionen zoals nitraat verwijderd. De meeste kationen van de waterige fase komen in het concentraat van de membraanseparatie terecht terwijl daarnaast gezuiverd water verkregen wordt. Dit water kan opnieuw gebruikt worden bijvoorbeeld voor het reinigen van stallen, installaties en dergelijke of ook als drinkwater. Wegens het laag mineralengehalte dienen in dit laatste geval wel mineralen toegevoegd te worden.

In een doeltreffende uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding voert men genoemde scheiding van de drijfmest in genoemde vloeibare en vaste fractie door zeven uit, meer bepaald op een schuden/of trilzeef.

Vastgesteld werd dat op deze manier het grootste gedeelte van de aanwezige fosfor in de vaste fractie terecht komt waardoor de anionenuitwisseaar duidelijk minder belast wordt. Ook het grootste gedeelte van het aanwezige calcium komt aldus in de vaste fractie terecht. In vergelijking met de bekende filter- en perstechniek wordt dus een groter gedeelte

van de voedingselementen gevaloriseerd en wordt de zuivering van de vloeibare fractie merkelijk vereenvoudigd.

Bij voorkeur onderwerpt men genoemde waterige fase vöör genoemde membraanseparatie, in het bijzonder vóór genoemde ionenuitwisseling, aan een ultrafiltratiestap. Door deze ultrafiltratie worden ondermeer ketenmoleculen zoals eiwitten en dergelijke verwijderd waardoor deze de volgende fijnere membraanseparatie en eventueel ook de ionenuit- wisselingsstap niet meer kunnen verstoren.

Een belangrijk voordeel van de werkwijze volgens de uitvinding is dat ze als een gesloten systeem kan werken. Hiermee wordt bedoeld dat enkel herbruikbare produkten geproduceerd worden. Zowel de hierboven beschreven bovendrijvende fase als de gesedimenteerde fase kunnen immers opnieuw bij de vaste fractie gevoegd worden en aldus eveneens als meststof dienst doen. Het concentraat van de membraanseparatie en de eventuele reststroom of concentraat van de ultrafiltratie daarentegen kunnen bij de vloeibare fractie gevoegd worden.

In een voorkeursuitvoeringsvorm voert men genoemde ionenuitwisseling verder in een ionenuit- wisselaar uit die men op voorafbepaalde tijdstippen met kalkmelk spoelt.

De aldus verkregen kalkmelk aangerijkt met de anionen uit de ionenuitwisselaar, in het bijzonder met nitraat, is een waardevolle meststof die na evaporatie van het water eventueel aan de vaste fractie kan toegevoegd worden. Op deze manier wordt dus enkel een vaste meststof en gezuiverd water verkregen.

De uitvinding heeft verder ook betrekking op een inrichting voor het bewerken van drijfmest door toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding. De

kenmerkende eigenschappen van deze inrichting zijn aangegeven in conclusie 10.

Verdere voordelen en bijzonderheden van de uitvinding zullen blijken uit de hierna volgende beschrijving van een bijzondere uitvoeringsvorm van de werkwijze en van de inrichting volgens de uitvinding.

Deze beschrijving wordt enkel als voorbeeld gegeven en is duidelijk niet bedoeld om de draagwijdte van de uitvinding te beperken. De gebruikte verwijzingscijfers hebben betrekking op de bijgaande tekeningen waarin de enige figuur een schematische voorstelling weergeeft van een mogelijke uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding.

In de werkwijze volgens de uitvinding wordt uitgegaan van drijfmest, bijvoorbeeld varkensdrijfmest, runderdrijfmest of eventuele analoge afvalstoffen. De drijfmest heeft bijvoorbeeld een samenstelling zoals weergegeven in de volgende tabel voor varkensdrijfmest.

Tabel l : Samenstelling varkensdrijfmest in kg/m3
EMI4.1

<tb>
<tb> water <SEP> 940
<tb> Droge <SEP> stof <SEP> 80
<tb> As <SEP> 25
<tb> Organische <SEP> stof <SEP> 55
<tb> N-Kjeldahl <SEP> 6, <SEP> 8 <SEP>
<tb> N-NH4 <SEP> 4, <SEP> 4 <SEP>
<tb> P <SEP> (als <SEP> Pros) <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP>
<tb> K <SEP> (als <SEP> KO) <SEP> 6, <SEP> 5 <SEP>
<tb> Ca <SEP> (als <SEP> CaO) <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP>
<tb> Cl <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP>
<tb> SO <SEP> 2, <SEP> 0 <SEP>
<tb>

In een eerste fase wordt de drijfmest mechanisch gescheiden in een vaste en een vloeibare fractie. Bij voorkeur gebeurt dit door zeven.

Vastgesteld werd dat op deze manier het grootste

gedeelte van het aanwezige fosfaat en tevens van het calcium in de vaste fractie achter blijft.

Om de drijfmest te zeven wordt, in de weergegeven inrichting, drijfmest vanuit een drijfmestput 1 via een pomp 2 op een schud- of trilzeef 3 gepompt. Deze zeef 3 weerhoudt in het bijzonder deeltjes met een grootte tot 150 J1.. De pomp 2 is bijvoorbeeld een driewegpomp waarmee tegelijkertijd een gedeelte van de drijfmest opnieuw in de drijfmestput 1 kan gepompt worden om aldus een homogeen mengsel te verkrijgen.

Op de schudzeef 3 kan een steekvaste meststof verkregen worden die via een archimedesschroef 4 in een reservoir 5 aangebracht wordt waarin de vaste meststof verder kan drogen. Eventueel door uitloging vrijkomende vloeistof wordt opnieuw naar de drijfmestput 1 geleid. De toepassing van een dergelijk natuurlijk droogproces brengt een belangrijke rendementsverhoging van het systeem met zich mee.

In de vloeibare fractie, die in een opslagtank 6 opgevangen wordt, wordt door middel van een doseerinrichting 7 automatisch een preparaat op basis van enzymen en/of bacteriën toegediend. Deze enzymen en/of bacteriën zorgen voor een afbraak van colloïdaal gesuspendeerde deeltjes of agglomeraten die in de vloeibare fractie aanwezig zijn en dit door een biochemisch afbraakproces. Bij voorkeur hebben deze enzymen en/of bacteriën ten minste een polypeptidase werking, meer bepaald een a en ss-polypeptidase werking.

Het afbraakproces gaat ten minste zover door totdat de genoemde agglomeraten, die ondermeer vetten, suikers (zetmeel) en eiwitten bevatten, uiteenvallen in kleinere bestanddelen.

De vloeibare fractie wordt door middel van de pomp 2 in een bewerkingstank 8 overgepompt waarin het biochemisch afbraakproces kan verder gaan. Deze tank 8

heeft bijvoorbeeld een volume dat nagenoeg gelijk is aan de totale hoeveelheid drijfmest die per dag dient verwerkt te worden.

In de tank 8 wordt de vloeibare fractie aan een eerste flotatie/sedimentatiestap onderworpen. Door de gedeeltelijke afbraak van de colloïdale deeltjes wordt dit colloïdaal systeem immers zodanig verstoord dat een gedeelte van de aanwezige vaste stof zal komen boven te drijven terwijl een ander gedeelte zal sedimenteren. Zowel de bovendrijvende als de gesedimenteerde fractie worden opnieuw op de zeef 3 aangebracht en dit respectievelijk via een overloop 9 en een afsluiter 10. Op de zeef 3 bevindt zich bij voorkeur nog een gedeelte van de vaste fractie van de drijfmest dat aldus helpt tegengaan dat de bovendrijvende en de gesedimenteerde fractie opnieuw in het reservoir 6 zouden terecht komen.

In de bewerkingstank 8 bevindt zieh bij voorkeur een tussenschot. De toevoer van vloeibare fractie in deze tank 8 wordt in het bijzonder zodanig gecontroleerd dat er een minimale verstoring van de vloeistof optreedt.

Naast de bewerkingstank 8 is een analoge buffertank 11 voorzien waarin de waterige fase van de bewerkingstank 8 via een afsluiter 12 overgebracht wordt. In deze buffertank 11 kunnen de enzymen en/of bacteriën verder hun werk doen en wordt opnieuw een afscheiding van bovendrijvende en gesedimenteerde fase uitgevoerd, respectievelijk via overloop 13 en afsluiter 14.

Bovenaan de tanks 8 en 11 is een ventilator 15 voorzien voor het wegzuigen van gassen die uit de vloeibare fractie vrijkomen, zoals bijvoorbeeld COz geproduceerd door de aërobe bacteriën. Verder is een filter 16 voorzien voor het zuiveren van deze gassen.

De uit de buffertank 11 afgevoerde waterige fase wordt bij voorkeur eerst door een ultrafiltratiesysteem 17 geleid of door een analoog filtersysteem zoals bijvoorbeeld zogenoemde "cartridge filters" waarmee eveneens bacteriën en grotere ketenmoleculen kunnen verwijderd worden. Een belangrijk voordeel van de werkwijze volgens de uitvinding is dat in de tanks 8 en 11 het colloidaal systeem of de emulsie kan gebroken worden door enzymen en/of aërobe bacteriën die weinig of niet op de membranen van het ultrafiltratiesysteem zullen accumuleren. Indien daarentegen gebruik gemaakt wordt van polyelectrolyten werd vastgesteld dat de ultrafiltratiemembranen zeer snel verstopt werden. Tevens werd in de tanks 8 en 11 een harde massa verkregen die moeilijk verder te bewerken was.

Het concentraat van het ultrafiltratiesysteem 17 wordt over een afsluiter 18 bij voorkeur opnieuw naar de opslagtank 6 geleid terwijl het permeaat aan een verdere membraanseparatie in een membraanseparator 19 onderworpen wordt. Ook het concentraat van deze laatste membraanseparator 19 wordt over een afsluiter 20 opnieuw naar de opslagtank 6 gevoerd. Op deze manier ontstaan er dus geen onbruikbare reststromen. Het gezuiverde water komt in een reservoir 11 terecht.

Als membraanseparator 19 kan eventueel gebruik gemaakt worden van een nanofiltratiesysteem.

Verder zou gebruik kunnen gemaakt worden van een electrodialysesysteem hetgeen evenwel relatief duur is.

In de voorkeursuitvoeringsvorm zoals weergegeven in de figuur wordt, op een minder dure manier en in vergelijking tot een nanofiltratiesysteem betere resultaten verkregen door gebruik te maken van een membraanseparator 19 op basis van de omgekeerde osmose techniek. Vöör deze membraanseparator 19 wordt

een ionenuitwisselaar 22 voorzien voor het verwijderen van anionen uit het permeaat van het ultrafiltratiesysteem 17. Het grootste gedeelte van deze anionen wordt gevormd door nitraten aangezien de meeste fosfaten reeds in de vaste fractie achter gebleven zijn.

Voor het verwijderen van de anionen uit de ionenwisselaar 22 wordt deze op voorafbepaalde tijdstippen gespoeld met een vloeistof uit reservoir 23. Als vloeistof wordt bij voorkeur gebruik gemaakt van kalkmelk. Wanneer deze kalkmelk nagenoeg verzadigd is met ionen vormt deze immers een waardevolle meststof.

De verzadigde kalkmelk wordt dan in een drooginrichting 24 gedroogd tot een vast calcium en stikstof-rijk produkt. De voorkeur wordt gegeven aan een zogenoemde "banddrooginstallatie" waarin de verdamping nog kan versneld worden door het inblazen van warme stallucht.

Het gedroogde produkt kan als dusdanig gebruikt worden of kan onder de vaste fractie gemengd worden. In deze vaste fractie zitten de plantenvoedingselementen beter vast op de vaste stof dan in de oorspronkelijke drijfmest zodanig dat deze langzamer in de grond dringen en beter door de planten kunnen opgenomen worden.

Wat betreft het gezuiverd water zoals dit uit de membraanseparator komt, werd experimenteel vastgesteld dat dit relatief basisch is. Eventueel nog aanwezige ammoniak kan aldus eenvoudig door zogenoemd "strippen" waarbij het water fijn verneveld wordt, verwijderd worden. Desgewenst kan de pH gecorrigeerd worden door een automatische pH-correctie 27. Verder kan in het vergaarbekken 21 het water door beluchting verrijkt worden met zuurstof.

Het water uit het vergaarbekken 21 kan als dusdanig gebruikt worden om bijvoorbeeld stallen te reinigen of kan, na toevoeging van mineralen, zelfs als drinkwater gebruikt worden.

Een gedeelte van het gezuiverde water wordt via een leiding 25 naar een spoelreservoir 26 geleid.

Met dit water kan het ultrafiltratiesysteem 17 en de membraanseparator 19 op voorafbepaalde tijdstippen gespoeld worden. De hiervoor vereiste spoelleidingen werden duidelijkheidshalve niet in de figuur weergegeven. Indien gebruik gemaakt wordt van onschadelijke spoelmiddelen kan het spoelwater na gebruik in de opslagtank 6 gedoseerd worden, en dit bij voorkeur verspreid in de tijd.

Uit de hierboven gegeven beschrijving van een mogelijke uitvoeringsvorm van een werkwijze en een inrichting volgens de uitvinding zal het duidelijk zijn dat hieraan nog allerhande wijzigingen kunnen aangebracht worden zonder buiten het kader van deze octrooiaanvraag te treden.

Zo zou er nog een bijkomende ionenwisselaar kunnen voorzien worden achter de afsluiter 20 om kationen uit het concentraat van de membraanseparator 19 te verwijderen. Uiteraard kunnen verder ook middelen voorzien worden om de temperatuur van de vloeistof in de tanks 8 en 11 te regelen en kan tevens allerhande controle apparatuur en automatische stuurinrichtingen voorzien worden. De inrichting kan aldus autonoom continu werken hetgeen een positieve invloed heeft op de levensduur van de verschillende membranen.

Claims

CONCLUSIES 1. Werkwijze voor het bewerken van drijfmest waarin deze drijfmest gescheiden wordt in een vloeibare en een vaste fractie, daardoor gekenmerkt dat men genoemde vloeibare fractie, waarin colloidaal gesuspendeerde deeltjes aanwezig zijn, aan een biochemisch afbraakproces onderwerpt voor het afbreken van genoemde deeltjes, men de vloeibare fractie aan een flotatie/sedimentatiestap onderwerpt waarbij een bovendrijvende en een gesedimenteerde fase verkregen wordt met daartussen een waterige fase, en men deze waterige fase aan een membraanseparatie onderwerpt ter vorming van gezuiverd water en van een concentraat.
2. Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat men genoemde membraanseparatie door toepassing van de omgekeerde osmose techniek uitvoert.
3. Werkwijze volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt dat men voor genoemde membraanseparatie door omgekeerde osmose via ionenuitwisseling anionen uit genoemde waterige fase verwijdert.
4. Werkwijze volgens conclusie 3, daardoor gekenmerkt dat men genoemde ionenuitwisseling in een ionenuitwisselaar uitvoert, welke ionenuitwisselaar men op voorafbepaalde tijdstippen met kalkmelk spoelt.
5. Werkwijze volgens conclusie 4, daardoor gekenmerkt dat men genoemde kalkmelk evaporeert van zodra hierin een voorafbepaald gehalte aan ionen aanwezig is, meer bepaald zodra deze kalkmelk nagenoeg verzadigd is met ionen.
6. Werkwijze volgens een van de conclusies 1 tot 5, daardoor gekenmerkt dat men genoemde scheiding van de drijfmest in genoemde vloeibare en vaste fractie door zeven uitvoert, meer bepaald op een schud-en/of trilzeef.
7. Werkwijze volgens conclusie 6, daardoor gekenmerkt dat men genoemde bovendrijvende en/of <Desc/Clms Page number 11> genoemde gesedimenteerde fase eveneens op genoemde schud-en/of trilzeef aanbrengt, meer bepaald op een gedeelte van genoemde vaste fractie die nog op de zeef aanwezig is.
8. Werkwijze volgens een van de conclusies 1 tot 7, daardoor gekenmerkt dat men genoemd concentraat opnieuw aan het begin van de cyclus bij genoemde vloeibare fractie voegt.
9. Werkwijze volgens een van de conclusies 1 tot 8, daardoor gekenmerkt dat men genoemde waterige fase vöör genoemde membraanseparatie, in het bijzonder vöör genoemde ionenuitwisseling, aan een ultrafiltratiestap onderwerpt.
10. Inrichting voor het bewerken van drijfmest door toepassing van een werkwijze volgens een van de conclusies 1 tot 9, daardoor gekenmerkt dat ze een separator (3) bevat voor het scheiden van de drijfmest in een vloeibare en een vaste fractie, middelen (7) voor het doseren van enzymen en/of bacteriën in genoemde vloeibare fractie voor het afbreken van organische verbindingen, ten minste een flotatie/sedimentatietank (8,11) voor het afscheiden van een bovendrijvende en van een gesedimenteerde fase en van een zich daartussen bevindende waterige fase, en een membraanseparator (19) voor het scheiden van genoemde waterige fase in gezuiverd water en in een concentraat.
11. Inrichting volgens conclusie 10, daardoor gekenmerkt dat ze een schud-en/of trilzeef (3) bevat voor het scheiden van de drijfmest in genoemde vloeibare en genoemde vaste fase.
12. Inrichting volgens conclusie 10 of 11, daardoor gekenmerkt dat ze een ultrafiltratiesysteem (17) bevat om genoemde waterige fase te filtreren alvorens deze aan genoemde membraanseparator (19) toe te voeren. <Desc/Clms Page number 12>
13. Inrichting volgens een van de conclusies 10 tot 12, daardoor gekenmerkt dat genoemde membraanseparator (19) gebaseerd is op de omgekeerde osmose techniek.
14. Inrichting volgens conclusie 13, daardoor gekenmerkt dat ze vóór genoemde membraanseparator (19) een ionenwisselaar (22) bevat voor het verwijderen van anionen uit genoemde waterige fase.