СТРИППЕРОВАНИЕ

Физико-химические характеристики стоков до и после стрипперования при изменении количества стоков, загруженных в стриппинг-реактор.

Изменение физико-химических характеристик стоков после обработки и снижение содержания аммиачного азота в ходе двух тестов.

Физико-химические характеристики стоков перед метановым брожением и сброженных стоков до и после процесса стрипперования.

Для усложнения эксперимента после его окончания был проведен тест на стриппинг с навозом, полученным прямо из коровника.
Полученные результаты показаны в приведенных ниже таблицах:

Рисунок: пункт отбора жидкого навоза

Во время тестов проводился мониторинг следующих основных параметров:

  1. Химические характеристики стоков (рН и аммиачный азот): в начале теста и каждый час работы

  2. Химические характеристики стоков (рН, общее содержание твердых частиц, общее содержание азота и аммиачный азот): в начале теста и в конце эксперимента;

  3. Температура воздуха в различных точках установки: перед реактором и после него, внутри массы стоков в реакторе, перед скруббером и после него и контуре горячей воды для отопления реактора;

  4. Давление перед стриппинг-реактором и после него;

  5. Концентрация аммиачного азота в потоке воздуха, использующегося для стриппинга, перед стриппинг-реактором и после него, перед скруббером и после него;

  6. Концентрация азота и объем раствора сульфата аммония в емкости скруббера;

  7. Электропотребление: был установлен анализатор сети и счетчик для каждого компонента прототипа;

  8. Расход тепла: для отслеживания расхода на разогрев массы стоков в начале теста и расхода на поддержание температуры во время нагнетания воздуха баллон сжиженного газа, использовавшийся для питания котла, взвешивали каждый час

Исполнение устройства для стриппинга азота

Схема прототипа стриппинг-реактора с колонной промывки (скруббером) и контрольно-измерительными приборами для мониторинга эксперимента.

«Инновационная система очистки стоков животноводства для экономии энергии, снижения воздействия на окружающую среду, экономии водных ресурсов и получения ценных для сельского хозяйства продуктов». В рамках проекта компания ROTA GUIDO совместно с Центром зоотехнических исследований CRPA провела экспериментальную проверку эффективности удаления азота из навоза КРС, подвергавшегося или не подвергавшегося метановому брожению, с помощью упрощенной установки горячего стриппинг-процесса, используя тепловую и элекрическую энергию из биогаза, полученного в результате метанового брожения. Этот проект рассматривался в рамках меры 3.1 А – Областной программы промышленных исследований, инноваций и передачи технологий (PRITT) области Эмилия Романья (Указ от февраля 2004 г.). Уменьшение содержания азота в стоках животноводства с помощью технологии стриппинга с подачей воздуха предусматривает переход имеющегося в жидком навозе аммиака в кислый раствор для образования стабильной соли аммония. Чтобы с раствором солей аммония было удобнее работать, необходимо продолжать процедуру до получения кристаллической соли.

Количество аммиачного азота, которое можно получить с помощью стриппинг-процесса из жидкого навоза или абсорбировать из кислого раствора зависит от двух видов баланса:

  1. от баланса ионов аммония в воздухе и в воде

  2. От баланса распада аммония в растворе.


В любом случае, чем выше рН и температура, тем больше фракция свободного аммиака. Целью проведенной работы было, во-первых, экспериментально проверить процесс и относительную эффективность стриппинга и, во-вторых, проанализировать проблему работы с водными растворами солей аммония, полученными в скруббере в результате промывки кислотой зоны стриппинга.
Экспериментальный стриппинг-процесс проводился на сельскохозяйственном предприятии Болдини, расположенном в Базиликанова – Монтекьяруголо (Парма).
Основная деятельность предприятия – молочное животноводство.
На ферме содержится около 300 голов. Полученный жидкий навоз подается на станцию стриппинга/сепарации. Твердая фракция используется в качестве минеральной добавки на полях, а жидкая поступает в диджестор идеального вытеснения. Жидкость, выходящая из установки по производству биогаза, отправлялась на экспериментальную установку, размещенную на предприятии.

Упрощенная блок-схема удаления азота

СТРИППЕРОВАНИЕ

Использующиеся на сегодняшний день техники уменьшения содержания азота в стоках животноводства основаны на двух принципах: первый – снижение белкового азота в рационе; второй – снижение содержания азота в стоках с использованием очистных сооружений, через которые проходят сточные воды до внесения в почву.

Очистка, как физико-механическая – сепарация твердой и жидкой фракции, так и биологическая – аэрация или процессы на основе нитрификации – денитрификации (с активным илом в традиционных реакторах или в таком же реакторе с помощью технологии SBR – последовательно-циклического реактора) обеспечивают резкое снижение содержания азота в стоках, но при этом часть этого азота выбрасывается в атмосферу в виде аммиака.

ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА

Жидкая фракция сброженных сточных вод из сепаратора после очистки подогревается непрерывно подается в емкость для коррекции рН перед подачей в отделение обработки аммиаком.

Важно отметить, что процессы стрипперования и абсорбции осуществляются в закрытом контуре газового потока, что исключает все проблемы, связанные с выбросами газов в атмосферу. Аммиак, извлеченный из жидкой фракции и переведенный в газообразную фракцию в процессе стриппинга, затем поглощается (в кислотном растворе) перед посследующим повторным использованием в стриппинг-колонне. Двухфазный контакт жидкой фракции, содержащей аммиак, и воздуха, использующегося для стриппинга, происходит в колонне с заполняемыми корпусами при достаточно высоких рабочих температурах: колонна должна работать при постоянной температуре около 55 °C. Особые конструктивные характеристики обеспечивают постоянную температуру и потоки жидкости и газа во всех частях башни. Чтобы свести к минимуму расход тепловой энергии сброженные очищенные стоки подогреваются в теплообменнике на противотоке со стоками, выходящими со дна стриппинг-колонны. Второй нагреватель, отведенный от когенерационной группы, доводит температуру стоков на входе в стриппинг-колонну до оптимальной, а поддержание температуры в колонне обеспечивают специальные запатентованные принадлежности. Теплообменники оснащены системой автоматической очистки с управлением от ПЛК.

В рабочих условиях стоки, спускаясь по стриппинг-колонне, отдают аммиак потоку газов, движущемуся в противоположном направлении. Содержащий аммиак воздух на выходе из стриппинг-колонны с помощью специального вентилятора направляется в основание абсорбционной колонны. В колонне, оснащенной кольцами заполнения, содержащий аммиак воздух поднимается потоком серной кислоты, которые подается в ее торец с помощью питающего насоса.

Серная кислота вступает в реакцию с аммиаком, содержащимся в воздухе, превращая его в сульфат аммония, до достижения предустановленного уровня рН. После достижения предустановленного значения рН сульфат аммония автоматически извлекается, а в абсорбционную колонну загружается свежая серная кислота. Очищенный от аммиака воздух снова подается в основание колонны, замыкая цикл и исключая выбросы в атмосферу. Выходящая из основания колонны жидкость, охлажденная в рекуперационном теплообменнике на противотоке, чтобы подогреть стоки, поступающие на очистку, отправляется в накопительные резервуары, где будет храниться до внесения в качестве удобрения.

СУЛЬФАТ АММОНИЯ, СОБРАННЫЙ В СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЕМКОСТИ, МОЖНО СВОБОДНО ПРОДАВАТЬ, С МИНИМАЛЬНЫМ СОДЕРЖАНИЕМ АЗОТА 6% (в соответствии с Законодательным постановлением 217 от 29 апреля 2006 г.)

Изменение физико-химических параметров стоков и снижение содержания аммиачного азота при изменении стоков, загруженных в стриппинг-реактор.

Приведенные в таблицах данные демонстируют значительный процент снижения азота.

Приведенный выше расход электроэнергии относится к испытаниям, проведенным с пилотным реактором, где стриппинг в условиях эксперимента проводился прерывисто, и где энергоэффективность можно существенно улучшить, если от маленьких пилотных реакторов перейти на успользование устройств промышленного масштаба.

Естественно, необходимо напомнить, что продукт стрипперования, т.е. сульфат аммония, можно использовать в качестве минерального удобрения в сельском зхозяйстве.

it en ru ro