197273. lajstromszámú szabadalom • Eljárás haszonállatok ürülékéből származó trágyalé feldolgozása
2 197273 3 A találmány tárgya eljárás haszonállatok ürülékéből származó, adott esetben előzetes metánfermentációnak alávetett trágyalé feldolgozására. A trágyalé, azaz a folyékony trágya alomszalmamentes istállókból termelődik. A legnagyobb mennyiségű trágyalé a disznóhizlalás, továbbá szarvasmarhák és adott esetben tojótyúkok nagyüzemi tenyésztése során keletkezik. A trágyalé hasznosításával kapcsolatos problémák korlátozzák a nagy kapacitású állattenyésztés méretnövelését. Jelenleg - kisebb módosításokkal - az alábbi eljárások állnak rendelkezésre a trágyáié hasznosítására vagy feldolgozására. Az első és legegyszerűbb eljárás abban áll, hogy a trágyalevet változatlan formában a szabadföldre szállítják. Ennek során a trágyáié megsemmisítése céljából felhasználják a talaj abszorpciós sajátságait, egyszersmind azonban hasznosítják a trágyalé trágyázó sajátságait is a talaj termékenységének növelése céljából. Ez az eljárás jelentős hátrányokkal jár. Egyrészt a vegetációs időszak (tenyészidő) során a trágyalevet 100 napig - vagy még ennél is hosszabb ideig - nem lehet kivinni a szabadföldre, s igy nagy befogadóképességű tárolótartályokat kell létesíteni, ami beruházást igényel. Ezenfelül, a trágyáié minden egyes tömegegységének kijuttatásával járó költség növekszik az istállótól való távolság növekvésével, mivel a szállítási távolságok is növekszenek. Amennyiben a disznótrágyalé hígított állapotú, akkor a szabadföldón való alkalmazása a talaj termékenysége szempontjából inkább káros, mint hasznot hajtó. Mivel a trágyalé bakteriológiai szempontból erősen szennyezett, fenáll a fertőző betegségek elterjedésének a veszélye. A kelleténél erősebb trágyázás, erős esőzés vagy váratlan olvadás esetén a felületi, sőt esetleg a talajvizek is erősen szennyeződhetnek a trágyáiétól. A második eljárás a trágyáié biológiai tisztítása aerob körülmények között. Ennek során a trágyaléből általában mechanikus elkülönítés segítségével elválasztanak egy szilárd, komposztálásra alkalmas részt, másrészt egy folyékony maradékot. Ezt a hulladékvizet aerob biológiai deritóberendezésbe vezetik, ahol a szerves és a nirogéntartalmú szenynyezések nagyrésze lebomlik. Ennek az eljárásnak is megvannak a maga hátrányai: a megvalósítására szükséges berendezés mindig beruházásigényes, és az esetek túlnyomó részében energiaszükséglet szempontjából is igényes. Az eljárás során a szerves anyagok lényeges része és további, trágyázásra alkalmas, értékes anyagok nagy része vagy megsemmisül, vagy hasznosítás nélkül halad át a deritőberendezésen. A téli időszakban a mikroorganizmusok biológiai aktivitásának csökkenése következtében a tisztítás hatásfoka nem kielégítő. A harmadik eljárás a metánfermentáció és utólagos, aerob tisztítás kombinációjából áll: a technika jelenlegi állása szerint ez képviseli a műszaki szempontból legfejlettebb megoldást. A meténfermentáció során az aerob baktériumok a fermentorban 35-40 °C közötti hőmérséklettartományban az úgynevezett biogázt - azaz körülbelül 65% metán és körülbelül 35% szén-dioxid keverékéből álló gázt - termelnek. A trágyalé átlagos tartózkodási ideje a fermentorban 15-20 nap. A szükséges hőmérséklet fenntartása végett a fermentorral hőenergiát kell közölni, amelyet a biogáz elégetésével nyernek. Ennek során a feldolgozott trágyaléhez olyan mennyiségben adnak lebontható, széntartalmú anyagot, hogy azoknak a nitrogéntartalmú komponensekhez viszonyított aránya egy kritikus érték alá csökkenjen, amelyet az utólagos aerob tisztítás során a baktériumok kedvező működése céljából feltétlenül meg kell tartani. Ezt a problémát úgy oldják meg, hogy vagy valamilyen lebontható széntartalmú anyagot - például metanolt - adagolnak, vagy ammóniamentesítés útján a nitrogéntartalmú anyagok mennyiségét csökkentik. Ez a másod.k lehetőség előnyösebb. A metánfermentáció, a szilárd rész mechanikai elválasztása és az ammóniamentesítés után a hulladékvíz aerob körülmények között, utólagosan, lényegesen kisebb beruházási költségekkel tisztítható, mint a nyers trágyalé csupán egy mechanikai elkülönités után. A trágyáié feldolgozásának ez az utóbbi módszere azt az előnyt nyújtja, hogy a szerves anyagok részleges lebomlása során értékes energiaforrást - a biogázt - kapják; továbbá, az ammóniamentesítés során egy dúsított ammóniumtartalmú trágya termelődik. Az eljárás hátránya, hogy jelentős beruházási költségeket igényel, főként a metánfermentáció végrehajtása céljából. Az ammónia dúsítását vagy úgy hajtják végre, hogy a hulladékvízhez szűrés után meszet kevernek, aminek következtében a hulladékvízben lévő szén-dioxid kalcium-karbonát formájában kicsapódik, és az ammónia a kémiai kötéseiből felszabadul. A hulladékvizet a szabad ammóniával együtt egy deszorpcíós kolonna fejrészébe vezetik. A deszorpcíós kolonnában a hulladékvíz a gravitációs erő hatására a kolonna töltete mentén nagy szabad térfogattal lefelé áramlik. Ventilátorral ellenirányban áramoltatott levegő segítségével a vízből az ammóniát kifújják. Az ammóniát tartalmazó levegőt a deszorpciós kolonnához hasonló szerkezetű abszorberbe vezetik, ahol a levegőből az ammóniát valamilyen erős sav - előnyösen foszforsav - oldatában elnyeletik; az oldatot az abszorber felső részén vezetik be. Az abszorber alsó részéből folyékony trágya - az ammónium-foszfát -, fejrészéből pedig ammóniamentesített levegő távozik. Az abszorber felső részéből a 5 10 15 20 25 30 35 i 40 ! 45 50 55 60 3
