(11) Lajstromszám: E (13) T2 EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA

Átírás

1 !HU T2! (19) HU (11) Lajstromszám: E (13) T2 MAGYAR KÖZTÁRSASÁG Magyar Szabadalmi Hivatal EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA (21) Magyar ügyszám: E (22) A bejelentés napja: (96) Az európai bejelentés bejelentési száma: EP (97) Az európai bejelentés közzétételi adatai: EP A (97) Az európai szabadalom megadásának meghirdetési adatai: EP B (1) Int. Cl.: C02F 9/14 (06.01) C0F 3/00 (06.01) (87) A nemzetközi közzétételi adatok: WO PCT/ES 04/ () Elsõbbségi adatok: ES (72) Feltaláló: ANGULO ARAMBURU, Jeronimo, E TRES CANTOS (Madrid) (ES) (73) Jogosult: Sener Grupo de Ingenieria, S. A., Tres Cantos (Madrid) (ES) (74) Képviselõ: dr. Gyõrffy Béla, DANUBIA Szabadalmi és Jogi Iroda Kft., Budapest (4) Eljárás purinok szennyezõanyag-terhelésének csökkentésére HU T2 A leírás terjedelme oldal (ezen belül 2 lap ábra) Az európai szabadalom ellen, megadásának az Európai Szabadalmi Közlönyben való meghirdetésétõl számított kilenc hónapon belül, felszólalást lehet benyújtani az Európai Szabadalmi Hivatalnál. (Európai Szabadalmi Egyezmény 99. cikk (1)) A fordítást a szabadalmas az 199. évi XXXIII. törvény 84/H. -a szerint nyújtotta be. A fordítás tartalmi helyességét a Magyar Szabadalmi Hivatal nem vizsgálta.

2 A találmány területe A találmány tárgya általánosan folyékony trágya kezelése. Pontosabban a találmány tárgya eljárás folyékony trágya szennyezõanyag-terhelésének csökkentése bioemésztéssel és desztillációval. Hagyományosan az állattartó telepekrõl származó hulladékot, különösen a sertésektõl és szarvasmarháktól származó folyékony trágyát talajjavítóként alkalmazták a magas szerves anyag, nitrogén, foszfor, kálium és egyéb növényekbõl származó tápanyagtartalma miatt. Azonban az intenzív állattenyésztés, amely lecsökkentette az állattermelés költségét, egyes földrajzi területeken a szomszédos termõföldek által felvehetõ mennyiségi korlátoknál nagyobb mennyiségû trágya felgyülemlését eredményezte, amely olyan nemkívánatos következményekkel járt, mint a felszín és a talajvíz szennyezése és a talaj nitrifikálása és szikesedése. Ezen körülmények között a trágya egy felesleges anyaggá válik, amelyet szemétként kell kezelni. A felesleges trágya, amely normálisan több mint 90% vizet tartalmaz, szállítása és talajjavítóként történõ alkalmazása nem gazdaságos olyan földrajzi területekre, ahol nincs intenzív állattenyésztés, és számos eljárás célja a trágya kezelése és tiszta vízzé történõ átalakítása, amely újrahasznosítható vagy kibocsátható közösségi vízfolyásokba. Továbbá próbálkoztak már a trágyában lévõ egyes nemkívánatos összetevõk csökkentésével, amely összetevõk kellemetlen szagokat adnak vagy károsak lehetnek a földekre és vizekre (nitrogén és foszfor), ha öntözésre vagy talajjavításra alkalmazzák õket. A találmány háttere A trágya kezelése annak érdekében, hogy olyan vizet kapjunk, amely újrahasznosítható vagy kibocsátható a nyilvános vízfolyásokba, elvégezhetõ fizikai-kémiai, és mind aerob, mind anoxikus biológiai kezelések kombinációjával, amint ezt az ES (ROS ROCA S.A.) számú spanyol szabadalomban és a WO 97/4761 (Biospecific Systems S.L.) számú nemzetközi közzétételi iratban ismertették. Ismertettek már eljárásokat a szilárd anyag és az illékony komponensek (ammónia, CO 2 stb.) elválasztására, a desztillációs alj kalcium-oxidos kezelésével és szénsavazásával a csapadék és a tiszta víz elválasztására (J. Kristoufek, US 470 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalom). Azonban ezek az eljárások bonyolultak és költségesek és nem adnak könnyen olyan vizet, amely a nyilvános vízfolyásokba történõ elhelyezéshez szükséges összes követelménynek megfelel. További eljárások a víz elpárologtatásával és a koncentrátum szárításával történõ trágya szilárdanyagbetöményítésen alapulnak, amelynek eredményeként szilárd termésjavító trágyát kapunk, amely szállítható és bárhol és bármikor kiszórható a termõföldre, ahol nincs feleslegben kifolyó trágya. Ezek az eljárások nagyon költségesek, mivel nagy mennyiségû energia szükséges a párologtatási és szárítási eljárásban, és az elpárolgó víz általában magával viszi az illékony zsírsavakat és az ammóniát, ami gázemisszióhoz vezet (vagy folyadékemisszióhoz, ha az elpárologtatott víz kondenzálva van). Eljárásokat fejlesztettünk ki ezen korlátozások elkerülése érdekében, amelyek kapcsolt energiatermelést alkalmaznak a mûködési költségek csökkentésére (EP 0801 számú európai szabadalmi bejelentés, SICO- GESA EXPLOTACIÓN S.A.; és EP számú európai szabadalom, Universidad de Santiago de Compostela). Az eljárás ismertetve van az ES számú spanyol szabadalomban (Servicios de Gestión Tecnológica S.A.), kombinálja az anaerob emésztést, amelyet centrifugálás, savval történõ semlegesítés, bepárlás és szárítás követ kapcsolt energiatermeléses rendszerrel. Stabil, tárolható és szállítható trágyát kaptunk, valamint vízkondenzátumot. Ez a víz újrahasznosítható vagy kibocsátható, mivel a víznek nagyon alacsony a szagért felelõs illékony összetevõ- és ammóniatartalma. Egyszerûbb eljárásokat is terveztek, amelyek esetén nem szükséges energia a víz elpárologtatásához, mint például a trágyák sterilezése, amelyet az ammónia-nitrogén kicsapása követ struvitként (magnéziumammónium-foszfát), amely ezt követõen ülepítéssel vagy szûréssel van elválasztva (EP 48, ROS ROCA S.A.); vagy forró levegõnek a sterilizált trágyán át történõ buborékoltatásával az ammónia lehúzásához (EP 47, ROS ROCA S.A.). Ezek az eljárások a trágya nitrogéntartalmának csökkentésére lettek tervezve, ezért nem tüntetik el az illékony szerves savakat, amely szagkibocsátást eredményez a kezelt trágyában, az ammóniát lehúzó levegõben, vagy a kapott ammóniaoldatokban és nem csökkentik a trágya foszfortartalmát. Tehát a technika állása szerint még mindig szükség van kifolyó trágya kezelésének optimalizálására a felesleget termelõ területeken, amely kezelés egyszerû nem túl költséges eljárás, amely csökkenti a trágya nitrogén¹, foszfor¹, illékony szervesanyag-tartalmát, és amely optimalizálja a termékenyítõ tápanyagokat és az energiahatékonyságot. A találmány célja A találmány célja tehát új és egyszerû eljárás biztosítása kifolyó trágya nitrogén szennyezõanyag-terhelésének csökkentésére, hogy az így kezelt trágyák alkalmazhatóak legyenek öntözõvízként az állattelepekhez közeli területeken, anélkül, hogy telítõdne a termõföld kapacitása. A találmány egy további célja a foszfáttartalom optimális csökkentése azokban az esetekben, ahol a termõföld vagy felszíni és felszín alatt víz esetén kockázatos (vagy már meg is történt) az engedélyezett maximális foszforszintek meghaladása. A találmány egy további célja trágyák kellemetlen szagának csökkentése, és különösen a kibocsátás azon jellemzõié, amelyeket több mint 3 szénatomos szerves savak (propionsav, vajsav, izovajsav stb.) okoznak, amelyek hatással vannak azon lakónegyedekre, amelyek közel vannak a szerves trágyával trágyázott mezõgazdasági területekhez. 2

3 A találmány további célja az energia önellátóság, amelyet egy kapcsolt energiatermelõ egység biztosít, amely elektromos- és hõenergiát állít elõ az anaerob bioemésztéses lépésben termelt biogázból. Végül a találmány további célja a trágyában lévõ trágyázási tápanyagok kinyerésének és az energiahatékonyságnak az optimalizálása. Ezt az optimalizálást oly módon értük el, hogy a találmány szerinti, részleges szennyezõanyag-csökkentést biztosító eljárást kombináltuk a szakterületen ismert további eljárásokkal, amely a szennyezõ anyagok majdnem 0%¹át eltünteti A találmány részletes ismertetése A találmány tárgya eljárás trágya szennyezõanyagterhelésének csökkentésére, azzal jellemezve, hogy tartalmazza az 1. igénypontban definiált lépéseket. Tehát a találmány szerinti eljárás lényegére az jellemzõ, hogy a trágyán anaerob bioemésztést végzünk, a szilárd részeket elválasztjuk centrifugálással és az emésztett trágyában lévõ ammóniát desztilláljuk, és az, hogy az anaerob bioemésztés során termelt biogázt a teljes folyamat energiaszükségletének biztosítására alkalmazzuk. Ez az eljárás elvégezhetõ folytonosan vagy szakaszosan, elõnyösen folytonos módon. Az anaerob bioemésztés általánosan csökkenti a három vagy több szénatomos illékonysav-tartalmat, körülbelül 000 ppm értékekrõl kevesebb mint 0 ppm értékre, más szóval a szag érzékelési küszöb koncentrációjának közelébe. Hasonló módon a bioemésztés a szerves nitrogént nagy százalékban, általában több mint 70%-ban ammónia nitrogénné alakítja. Mivel az ammónia-nitrogén koncentráció általában a trágyában lévõ összes nitrogén 7%¹a, ezért bioemésztéssel a nitrogén több mint 90%¹a ammóniává van átalakítva, és elválasztható ezt követõ desztillációs eljárással, amely jellemzõ a találmányra. Hasonló módon a bioemésztés az illékony szerves anyagot biogázzá alakítja, amely metán és szénsavanhidrid keveréke, általában térfogat% metántartalommal, amely energiaforrásként szolgál az eljárás energiaszükségletének biztosítására. A bioemésztéses eljárásban termelt biogázt, 2 Nm 3 egy m 3 trágyára, alkalmazzuk a találmány szerinti trágyakezelési eljáráshoz szükséges hõ¹ és elektromosenergia elõállítására. A találmány egy specifikus megvalósítási módja szerint az (a) bioemésztéses lépésben termelt biogázt alkalmazó kapcsolt energiatermelõ egység tartalmaz elektromos generátorhoz kapcsoltan legalább egy gázmotort vagy egy gázturbinát. Egy specifikus megvalósítási mód szerint az (a) lépésben termelt és a kapcsolt energiatermelõ egységben alkalmazott biogáz ki van egészítve fosszilis tüzelõanyaggal, mint például földgázzal. Tehát az (a) lépésben termelt biogáz tüzelõanyagként van alkalmazva, adott esetben ki van egészítve fosszilis tüzelõanyaggal, mint például földgázzal a kapcsolt energiatermelõ egységben, amely elektromosságot és hõt termel, hogy biztosítsa az (a) bioemésztéses lépés, a (b) elválasztási lépés, a (c) desztillációs lépés és magának a kapcsolt energiatermelési eljárásnak elektromos- és hõszükségletét. Amint azt említettük, a kapcsolt energiatermelõ egység lehet gázturbina vagy gázmotor, amely elektromos generátorhoz van kapcsolva. A gázturbina esetén, csak a kipufogógázokból származó hõ van alkalmazva. A gázmotor esetén a kipufogógázokból származó hõn kívül a motor hûtõvizébõl származó hõenergia is alkalmazva van. Mindkét esetben a hõenergiagõz, forró víz vagy egyéb hordozófolyadék formájában van visszanyerve. Ismert, hogy a bioemésztés elvégezhetõ mezofil körülmények mellett (37 C körül) vagy termofil körülmények esetén ( C körül), az emésztõkben lévõ tartózkodási idõ nap körüli az elsõ esetben és 1 nap a második esetben. Mindkét eljárás alkalmazható a jelen találmány esetén. Tehát a találmány szerinti eljárás egy elõnyös megvalósítási módja szerint az anaerob (a) bioemésztéses lépés mezofil körülmények között van végrehajtva, elõnyösen és 4 C közötti hõmérsékleten, és és nap közötti tartózkodási idõvel. Tehát a találmány szerinti eljárás egy elõnyös megvalósítási módja szerint az anaerob (a) bioemésztéses lépés termofil körülmények között van végrehajtva, elõnyösen 4 és 6 C közötti hõmérsékleten, és 8 és nap közötti tartózkodási idõvel. A trágya bioemésztése stabilisabb módon történik, amelynek során nagy mennyiségû biogáz termelõdik, ha a trágyák egyéb hulladékokkal vannak kombinálva, amelyek növelik a C/N arányt és a trágya emészthetõ szerves anyagát. Így például kedvezõ sertés- és szarvasmarhatrágya kombinálása vagy iszap hozzáadása kifolyó vizet kezelõ telepekrõl, vágóhídi hulladékok, szárnyastelep-hulladék (csirke, tojó stb.), élelmiszeripari hulladékok stb. hozzáadása. A jelen találmánnyal ezen termékek 0, és tömeg% közötti mennyiségben történõ adása növelheti a termelt biogáz mennyiségét akár 0%-kal. Tehát a találmány szerinti eljárás egy specifikus megvalósítási módja szerint az anaerob (a) bioemésztéses lépés megfelel a trágya és további mezõgazdasági, élelmiszer- vagy vízkezelés-ipari, mint például vágóhídi, növényolaj¹, cukor- és sörtermelésbõl származó, sertésteleprõl, különbözõ állattartó teleprõl származó, tejtermék, gyümölcs, hal, és egyebek feldolgozásából származó, általában 0, tömeg% mennyiségû hulladék együttes emésztésének. A szilárd anyagok elválasztásával az anaerob bioemésztés után és a desztilláció elõtt. Ezen a módon a trágyából származó oldhatatlan anyag szintén emésztve van (szolubilizálás, szagok eltüntetése, szerves nitrogén ammóniává alakítása stb.); és mivel a szilárd anyag a desztillálás elõtt van elválasztva, ezért a leégés és a lerakódás kialakulása gátolva van a desztillálóberendezésben. A találmány szerinti eljárás egy megvalósítási módja szerint az eljárás tartalmaz az (a) lépés elõtt további 3

4 lépést a szilárd anyag eltávolítására a trágya szûrésével, centrifugálásával vagy dekantálásával. A találmánynak megfelelõen a szilárd anyag elválasztása az (a) bioemésztéses lépés után és a (c) desztillációs lépés elõtt történik; a bioemésztett trágya centrifugálásával. Így centrifugálással egy üledék kerül elválasztásra, amely általában a kezdeti trágya 1 tömeg%¹át képviseli, ahol a szilárdanyag-tartalom általában tömeg%. Azonban ez az üledék szárítható és komposztálható trágyázásra történõ alkalmazáshoz, általában megtartja a kezdeti trágyában lévõ foszfátok 60 70%¹át. A (b) lépésben kapott tisztított, folyékony trágya (c) desztillálása oly módon van elvégezve, hogy a termék egy kis részét gyûjtjük be desztillátumként, a kezdeti betáplálási trágya 2 tömeg%¹át. Ez a desztillátum, amely jellemzõen tömeg%¹os ammóniaoldat, nagy arányban tartalmaz ammóniát az emésztett trágyából, általában több mint 9% szénsavas alakban, amely a kezdetben a trágyában lévõ összes nitrogén több mint 90%¹át képviseli. Így a találmány szerinti eljárásnak megfelelõen a (c) desztillációs lépés bepárló- vagy desztillálókészülékben van végrehajtva, hogy a trágyának kis része van desztillálva, 2 és tömeg%, amely a trágyából származó nitrogén legnagyobb részét tartalmazza vizes, szénsavas ammóniaoldatként. Másrészrõl, amennyiben sav van hozzáadva, mint például kén¹, salétromvagy sósav, a víz és az ammónia kondenzációja során vagy öblítõfolyadékként a nem kondenzátumok számára, a nitrogén a megfelelõ sav ammóniasója vizes oldataként van begyûjtve. Az eljárás további megvalósítási módja szerint a (b) lépésben kapott tisztított, folyékony trágya kezelhetõ alkáli- vagy alkáliföld-hidroxiddal (például 2 4% nátrium-hidroxid) a (c) desztillációs lépés elõtt, amely lehetõvé teszi a desztillált ammónia elõállítását ammónium-hidroxid-oldatként (általában tömeg% ammóniatartalommal), ahelyett, hogy szénsavas, ammóniaoldatot kapjunk, mint amilyet korábban ismertettek. Ennek következményeként a találmány szerinti eljárás egy specifikus megvalósítási módja szerint a (c) desztillációs lépés elõtt lúg van hozzáadva, amely lehet alkáli- vagy alkáliföld-hidroxid, 0,1 és 1,0 Kmol/m 3 emésztett trágya közötti mennyiségekben. A desztillációs eljárás során elõállított ammóniaoldat, és a szilárd anyag elválasztása során termelt foszfátokat tartalmazó üledék (amely általában a kezdeti trágya kevesebb mint 1 tömeg%¹át képviseli), alkalmazható trágyák vagy kompposztok elõállítására, amelyeket ezen tápanyagokra nem telített mezõgazdasági termõterületekre lehet kivinni. Más szóval a találmány szerinti eljárással trágya nitrogéntartalma több mint 90%-kal csökkenthetõ és adott esetben a foszfátok több mint 60%-kal csökkenthetõk, ahogy azt az elõzõekben bemutattuk. Az így kapott végsõ folyékony trágyának alacsonyabb a trágyázási töltete, és alkalmazható öntözõvízként vagy hígított trágyaként, amely lényegesen alacsonyabb mennyiségben bocsát ki kellemetlen szagokat, mint a kezdeti trágya, és nincs neki a korábbi, ürülékre jellemzõ szaga. A találmány további megvalósítási módja a trágyaszennyezõ anyagok csökkentésének korábban ismertetett egyszerû eljárása és kapcsolt energiatermeléses elpárologtatás és szárítás eljárás, amint azt az ES számú spanyol szabadalom ismerteti, kombinációja, miszerint: a találmány szerinti kombinált eljáráshoz szükséges hõ és elektromos energia kapcsolt energiatermelésbõl származik, amely az (a) lépésbõl származó biogázt fosszilis tüzelõanyaggal együtt alkalmazza; a (c) desztillációs lépésben kapott ammóniaoldat a tisztított trágyához van adva a semlegesítése, betöményítése és szárítása elõtt; a (b) elválasztási lépés során elválasztott szilárd anyag a szárítandó termékhez van adva; a kombinált eljárás három terméket ad: 1 alacsonyabb szennyezõanyag-terhelésû folyékony trágya, amely alkalmazható öntözõvízként vagy hígított folyékony trágyaként; 2 a kapott eljárási víz vagy öntözõvíz majdnem szennyezõanyag-mentes, és 3 szilárd trágya. Ezen megvalósítási móddal lehetséges a többlet trágya kezelésének optimalizálása olyan szárítási eljárások kombinálásával, amelyek a trágya egy részét kezelik a trágyatartalom szilárd trágyaként történõ 0%¹os kinyerésével és a találmány szerinti eljárás kombinációjával, amely csökkenti a trágya maradékának a trágyázási terhelését. Ezzel a kombinált eljárással lehetséges több trágya kivitele a földekre és a kellemetlen szagok elkerülése. Tehát a találmány egy specifikus megvalósítási módjában az eljárásra az jellemzõ, hogy az (a) bioemésztéses lépést és a (b) szilárdanyag-elválasztási lépést követõen a (b) lépésben kapott tisztított, folyékony trágya egy frakcióját szárítási eljárásnak vetjük alá, amely tartalmazza a következõ lépéseket: (d) a tisztított folyékony trágya ezen frakciója által tartalmazott ammónia megkötése savanyítással, elõnyösen kénsavval 2 és 7 közötti ph¹értéken; (e) a (d) lépésben savanyított tisztított, folyékony trágya betöményítése elõnyösen tömeg% szilárdanyag-tartalmú szirup elõállítására; és (f) az (e) lépésben kapott szirup szárítása általánosan 1 tömeg% nedvességtartalmú por elõállítására. Egy specifikus megvalósítási mód szerint, amint azt elõzõleg ismertettük, az eljárás azzal van jellemezve, hogy az (a) lépésben termelt biogáz tüzelõanyagként van alkalmazva kapcsolt energiatermelõ egységben, amely ki van egészítve fosszilis tüzelõanyaggal, mint például földgázzal, hogy ezáltal biztosítva legyen az összes lépés és a kapcsolt energiatermelés hõenergiaés elektromosenergia-szükséglete. Így az (a) lépésben termelt biogáz van tüzelõanyagként alkalmazva, ki van egészítve fosszilis tüzelõanyaggal, mint például földgázzal, egy kapcsolt energiatermelõ egységben, amely elektromosságot és hõt 4

5 termel például az (a) bioemésztéses lépés, a (c) desztillációs lépés, az (e) betöményítési lépés és az (f) szárítási lépés hõszükségleteinek kielégítésére. Egy további megvalósítási mód szerint erre az eljárásra az jellemzõ, hogy a (c) desztillációs lépést követõen kapott ammónia a tisztított folyékony trágya másik frakciójához van adva a (d) ammóniamegkötõ lépés elõtt; és az, hogy a (b) lépésben elválasztott anyag az (e) lépésben kapott sziruphoz van adva az (f) szárítási lépés elõtt. Végül egy további specifikus megvalósítási mód esetén az eljárásra az jellemzõ, hogy az (f) lépésben kapott por agglomerálva van a kezelése, és az olyan eljárásokban mint a granulálás és pelletesítés, történõ alkalmazása megkönnyítésére. Az ábrák ismertetése 1. ábra A mellékelt 1. ábra illusztrálja a találmány szerinti eljárást, és a következõkben ismertetjük: Az 1 trágya az A tárolóegységbe van töltve, amelynek bejáratánál rács van a nagyméretû szilárd hulladék elválasztására és egy keverõ a trágya homogenizálására. A trágya folyamatosan van pumpálva a B bioemésztéses reaktorokba, ahol termelõdik a2biogáz és a 3 bioemésztett trágya, és a bioemésztett trágya szilárd anyaga 4 iszapként, amely gazdag foszfátokban, van elválasztva a C¹ben centrifugálással. Az tisztított folyékony trágya a D¹ben desztillációnak van alávetve, amely a 6 desztillátumot eredményezi, amely az E¹ben kondenzálódik, ezáltal keletkezik a 7 ammóniaoldat, amely az ammóniát szénsavas formában tartalmazza. Adott esetben a 6 desztillátumhoz híg sav van adva, hogy a 7 ammóniaoldat áram ph¹értéke 7 alá essen, az ammónia a megfelelõ sav ammóniasójaként van visszatartva és 12 CO 2 kibocsátás történik. Az tisztított, folyékony trágya legnagyobb része a bioemésztett trágya szilárdanyagának elválasztását követõen desztillációs aljként van elõállítva, amely a végsõ folyékony trágyát eredményezi alacsonyabb 8 szennyezõanyag-terheléssel. Az eljárás termális önellátóságát úgy értük el, hogy a 2 biogáz, kapcsolt energiatermelõ egységre van vezetve, mint például az F motorgenerátorra, amelyrõl 9 elektromos energiát kapunk az összes berendezéshez. A hõenergia gõzként állítódik elõ a D desztilláláshoz és forró vízként a motorburkolatról a B bioemésztésre. Az energiahatékonyság tovább javul a 8 végsõ folyékony trágya és az tisztított, folyékony áram közötti hõcserével egy hõcserélõben. A találmány egy további megvalósítási módja szerint 11 alkáli- vagy alkáliföld-hidroxid van az tisztított, folyékony trágya áramához adva, hogy az E¹ben 7 ammóniaoldatot kapunk, amely ammóniát tartalmaz ammónium-hidroxid alakban. Létrehoztunk 12 CO 2 áramot is, amely végül mosható savas oldattal, elõnyösen kénsavoldattal, hogy visszanyerjük azt az ammóniát, ami még megmaradt ebben a CO 2 áramban Az eljárás egy további megvalósítási módja szerint a szilárd anyag elválasztása a B bioemésztés elõtt van végrehajtva. Az eljárás egy további megvalósítási módja szerint az emésztés elõtt a trágya 19 egyéb hulladékokkal van összekeverve, amely javítja az anaerob emésztést és növeli a biogáz mennyiségét. 2. ábra A 2. ábra a találmány egy további megvalósítási módját jellemzi, amely szerint elpárologtató és szárító rendszer van kombinálva a kapcsolt energiatermeléssel. Az 1 trágya van az A¹ba töltve, miután elõször felaprítjuk és elkeverjük. A felaprított és elkevert trágya folyamatosan van pumpálva a B bioemésztõkbe, ezáltal 2 biogáz termelõdik és a 3 bioemésztett trágya, amelybõl elválasztásra kerül a szilárd anyag 4 iszap formájában a C¹ben. A tisztított, folyékony trágya, amelyet a C¹ben kaptunk a szilárdanyag elválasztását követõen, két frakcióra van választva, amelyek egyike az áram, az 1. ábrán bemutatottak szerint van desztillálva. A másik frakció, a 12 áram, a 18 savval van semlegesítve, elõnyösen kénsavval és a G elpárologtatóra kerül. A G elpárologtatóból származó 1 vízgõz az I¹ben van elválasztva és kondenzáltatva. A G elpárologtatóból származó 13 koncentrátum a H szárítóba van pumpálva, ahol kialakul a 14 száraz trágyázópor. A H¹ból származó 16 vízpára az I¹ben van kondenzáltatva. A szárítási és elpárologtatási eljárások 17 kondenzátuma alkalmazható eljárási vízként vagy öntözõvízként. A 2 biogáz 21 fosszilis tüzelõanyaggal, általában földgázzal van keverve, amely az F motorgenerátorokba van töltve, amelyek 9 elektromos áramot termelnek és hõenergiát forró víz és gõz alakban. A motor burkolatáról származó forró víz és a motorgenerátorok kipufogógázaival termelt gõz arra van alkalmazva, hogy hõt biztosítsanak a B bioemésztéshez, a D desztillációhoz, a G elpárologtatáshoz és a H szárításhoz. A 4 iszap a 13 koncentrátumhoz van adva annak érdekében, hogy szilárd trágyává alakítsa. A 7 ammóniaoldat van a tisztított, folyékony trágya frakciójához, a 12 áram, adva, amelyet követõen ez semlegesítve van a 18 savval, be van töményítve a G¹ben és szárítva van a H¹ban, visszanyerve az ammónia-nitrogént a 14 száraz trágya porban. Az eljárás egy további megvalósítási módja szerint a bioemésztés elõtt, a trágya 19 egyéb hulladékokkal van összekeverve, amelyek javítják az anaerob emésztést és növelik a termelt biogáz mennyiségét. Példák Az alább ismertetett példák csupán a találmány jellemzésére szolgálnak, amely semmilyen módon nem korlátozható ezekre az alkalmazásokra. 1. példa (az 1. ábra szerint) A kezelendõ trágya sertésteleprõl származik és az összetétele a következõ:

6 Összes szárazanyag 6,6 tömeg% Illékony szilárdanyagok 4, tömeg% COD 7 000,g/m 3 Összes nitrogén 0,68 tömeg% Ammónia-nitrogén 0,1 tömeg% Foszfor (P) 1,4 kg/m 3 Illékony szerves savak C ,ppm Sûrûség 80,kg/m 3 Összesen 12, t/h fenti analitikai összetételû trágyát pumpáltunk folytonosan az A tartályokból a B emésztõkbe, amelyek számos párhuzamosan mûködõ kevert tartályból állnak, amelyeknek a összes hasznos térfogata 000 m 3, amelyek 3 C hõmérsékleten vannak tartva, és a trágya hõcserélõkön van forgatva, amely hõcserélõk a kapcsolt energiatermelésbõl származó forró vízzel vannak töltve. A bioemésztés 70 Nm 3 /nap biogázt termel, amely 7 Kg/nap metánt tartalmaz 1770 kwh/h fûtõkapacitással. A bioemésztõkbõl túlcsorduló 3 emésztett trágya gázmentesítõ tárolóba van vezetve, ahol a CO 2 spontán távozik. Ennek az összetétele a következõ: Összes szárazanyag Illékony szilárdanyagok Összes nitrogén Ammónia-nitrogén Illékony szerves savak C + 3 4,1 tömeg% 1,8 tömeg% 0,70 tömeg% 0,66 tömeg% 33,ppm A gázmentesített trágyát a C centrifugára töltjük, amely 1, t/órát távolít el a 4 összes szilárd anyag 2%-ából. Ezzel az árammal 12, kg/óra nitrogén és 11,4 kg/óra foszfor szeparálása történik meg. A centrifugálást követõen kapott tisztított, folyékony trágyát, amely 73 kg N/órát tartalmaz, folytonosan pumpáltuk 11,0 t/óra sebességgel a D desztilláló oszlopra, amelynek átmérõje 600 mm, a magassága méter és 28 perforált lemezzel van ellátva. Az oszlopba lépés elõtt a trágya hõt cserél az oszlop aljával és 90 C fölé melegszik. Az oszlop alja forralóval van melegítve 4 kg/cm 2 a melegítõ által termelt telített gõzzel. 600 kg/óra desztillátumot kapunk, amely 89 kg/óra ammóniát tartalmaz (68 kg/óra N). A 2 biogáz az F motorgenerátorba van vezetve, amely 1,8 MWh/h elektromos energiát termel, amely részben az eljárás energiaszükségletére van alkalmazva (körülbelül 0 kwh/h) és a maradék az elektromos hálózatba van feltöltve. A kipufogógázokból származó 1,8 t/óra 4 kg/cm 2 gõz és a burkolatról származó 00 kwh/h 8 C¹os forró víz rendre a D desztillációhoz és a B bioemésztéshez szükséges hõenergiát biztosítja. A 8 oszlop aljáról,4 t/óra, 4 kg/óra nitrogén (a kezdeti érték %¹a) és 6,1 kg/óra P (a kezdeti érték 3%¹a) tartalmú trágya van a kezelttrágya-tartályokba küldve, hogy a termõföldeken vagy öntözésre alkalmazzuk példa (az 1. ábra szerint) Az 1. példából származó trágyát tömeg% fehérítõfölddel kevertünk el, amelyet 19 növényi olajok színtelenítésére alkalmazunk, amelyet a trágya bioemésztése során együttes tápanyagként alkalmazunk. Összesen 12, t/óra keveréket dolgoztunk fel az 1. példához hasonló módon termofil körülmények mellett ( C) 0 m 3 össztérfogatú B bioemésztõkben. A biogáztermelés 1900 Nm 3 /nap értékre növekszik, amely 4960 kwh/h ekvivalens hõenergiát ad. A 2 biogáz az F motorgenerátorba van vezetve, amely 1,8 MWh/h elektromos energiát termel, amely részben az eljárás energiaszükségletére van alkalmazva (körülbelül 0 kwh/h) és a maradék az elektromos hálózatba van feltöltve. A kipufogógázokból származó 1,8 t/óra 4 kg/cm 2 gõz és a burkolatról származó 00 kwh/h 8 C¹os forró víz rendre a D desztillációhoz és a B bioemésztéshez szükséges hõenergiát biztosítja. Az emésztett trágya kezelése ugyanúgy történt, mint az 1. példánál és analóg eredményeket kaptunk. 3. példa (a 2. ábra szerint) Összesen 2 t/óra 1. példában ismertetett trágyát töltöttünk 000 m 3 kapacitású B bioemésztõkbe. A bioemésztés 600 Nm 3 /óra 2 biogázt termelt 1 kwh/h hõtartalommal. A C centrifugálás 3 t/óra 4 iszapot eredményezett, amelyet a H¹ba vezettünk szárítani, és a tisztított, folyékony trágyát két egyenlõ áramra osztottuk és 12. Az áramot a D desztillációs területbe pumpáltuk és az 1. példához hasonlóan az oszlop aljáról,4 t/óra kezelt trágyát vettünk el, hogy öntözõvízként alkalmazzuk. A 600 Kg/h 7 ammóniaoldatot, amelyet a fejen keresztül desztilláltunk, visszavezettük a 12 tisztított, folyékony trágya második áramába, amelyet 18 kénsavval savanyítottunk ph=4, értékre és a G¹ben vákuum alatt betöményítettük. A G¹ben betöményített termék egy 1,7 t/órás % szilárdanyag-tartalmú betöményített oldat, amelyet 3 t/óra 4 gõzzel kevertünk el és száradásig bepároltuk H horizontális forgószárítóban, amely gõzzel és forró levegõvel volt fûtve. A 14 termék egy por alakú, % nedvességtartalmú szilárd trágya, amely önmagában vagy granulátum vagy tabletta alakban alkalmazható. Ezen a módon összesen 9 kg/óra ásványi szerves trágyát kaptunk, amelynek 3%¹os a szervesanyag-tartalma és 1.7. (N, P 2 O,K 2 O) a tápanyag-összetétele. Az F kapcsolt energiatermelõ egységnek elektromos generátorhoz kapcsolt hat gázmotorja van, amelyek a bioemésztéses eljárásban termelt 2 biogázzal (3 kwh/h) és 21 földgázzal ( kwh/h) vannak táplálva, amely generátor kwh/h elektromosságot állít elõ. A motor burkolatáról származó hõt (8000 kwh/h) a B bioemésztõk melegítésére (00 kwh/h) és a G trágyatöményítésre (700 kwh/h) alkalmazzuk. A kipufogógázokból származó hõ 6 t/óra 4 Kg/cm 2 gõzt állít elõ melegítõedényben, amely gõzt a H szárítóban és a D desztillációs eljárásban alkalmazunk. 6

7 SZABADALMI IGÉNYPONTOK Eljárás trágya szennyezõanyag-terhelésének csökkentésére, azzal jellemezve, hogy tartalmazza a következõ lépéseket: (a) a trágya anaerob bioemésztése; és (b) az (a) lépésben kapott bioemésztett trágyából a szilárd alkotórészek elválasztása centrifugálással, és (c) a (b) lépésben kapott tisztított, folyékony trágya desztillálása, ezáltal a kezdeti trágya 2 és tömeg% közötti desztillátumfrakciójának elõállítása, amely a kezdeti trágya nitrogénjének nagy részét tartalmazza vizes, szénsavas ammóniaoldatként; vagy alternatív esetben sav ammóniasó-oldataként, amennyiben a desztillátumhoz sav van hozzáadva; vagy alternatív esetben ammónium-hirdoxid-oldatként, amennyiben lúg van a desztillálást megelõzõen hozzáadva, hogy a desztillálóoszlop alján alacsony szennyezõanyag-terhelésû végsõ folyékony trágyát kapjunk; és azzal jellemezve, hogy az (a) bioemésztéses lépésben termelt biogáz kapcsolt energiatermelõ egységben van alkalmazva az összes lépés és a kapcsolt energiatermelés hõenergia- és elektromosenergiaszükségletének biztosítására. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az (a) bioemésztéses lépésben termelt biogázt alkalmazó kapcsolt energiatermelõ egység tartalmaz elektromos generátorhoz kapcsoltan legalább egy gázmotort vagy egy gázturbinát. 3. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az (a) lépésben termelt és a kapcsolt energiatermelõ egységben alkalmazott biogáz ki van egészítve fosszilis tüzelõanyaggal, mint például földgázzal. 4. Az 1 3. igénypontok szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az anaerob (a) bioemésztéses lépés mezofil körülmények között van végrehajtva, elõnyösen és 4 C közötti hõmérsékleten, és és nap közötti tartózkodási idõvel.. Az 1 3. igénypontok szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az anaerob (a) bioemésztéses lépés termofil körülmények között van végrehajtva, elõnyösen 4 és 6 C közötti hõmérsékleten, és 8 és nap közötti tartózkodási idõvel. 6. Az elõzõ igénypontok szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az anaerob (a) bioemésztéses lépés a trágya és további mezõgazdasági, élelmiszer- vagy vízkezelés-ipari, mint például vágóhídi, növényolaj¹, cukor- és sörtermelésbõl származó, sertésteleptõl különbözõ állattartó teleprõl származó, tejtermék¹, gyümölcs¹, hal¹, és egyebek feldolgozásából származó, általában 0, tömeg% mennyiségû hulladék együttes emésztése. 7. Az elõzõ igénypontok szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az (a) lépést megelõzõen további lépést tartalmaz a szilárd anyag elválasztására a trágya szûrésével, centrifugálásával vagy dekantálásával. 8. Az elõzõ igénypontok szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fenti (c) lépésben begyûjtött desztillátumhoz hozzáadott sav kénsav, salétromsav és sósav közül választott. 9. Az elõzõ igénypontok szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a (c) desztillációs lépést megelõzõen adott lúg alkáli- és alkáliföld-hidroxid közül választott és általában 0,1 1,0 kmol/m 3 emésztett trágya mennyiségben van hozzáadva.. Az elõzõ igénypontok szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az (a) bioemésztéses lépést és a (b) szilárdanyag-elválasztási lépést követõen a (b) lépésben kapott tisztított, folyékony trágya egy frakcióját szárítási eljárásnak vetjük alá, amely tartalmazza a következõ lépéseket: (d) a tisztított folyékony trágya ezen frakciója által tartalmazott ammónia megkötése savanyítással, elõnyösen kénsavval 2 és 7 közötti ph¹értéken; (e) a (d) lépésben savanyított tisztított, folyékony trágya betöményítése elõnyösen tömeg% szilárdanyag-tartalmú szirup elõállítására; és (f) az (e) lépésben kapott szirup szárítása általánosan 1 tömeg% nedvességtartalmú por elõállítására. 11. A. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az (a) lépésben termelt biogáz tüzelõanyagként van alkalmazva kapcsolt energiatermelõ egységben, amely ki van egészítve fosszilis tüzelõanyaggal, mint például földgázzal, hogy ezáltal biztosítva legyen az összes lépés és a kapcsolt energiatermelés hõenergia- és elektromosenergia-szükséglete. 12. A. és 11. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a (c) desztillációs lépést követõen kapott ammóniaoldat a tisztított folyékony trágya egyéb frakciójához van adva a (d) ammóniamegkötõ lépést megelõzõen; és azzal jellemezve, hogy a (b) lépésben elválasztott szilárd anyag hozzáadása az (e) lépésben kapott sziruphoz az (f) szárítási lépést megelõzõen történik. 13. A 12. igénypontok szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az (f) lépésben kapott por agglomerálva van a kezelése, és az olyan eljárásokban, mint a granulálás és pelletesítés, történõ alkalmazása megkönnyítésére. 7

8 HU T2 Int. Cl.: C02F 9/14 8

9 HU T2 Int. Cl.: C02F 9/14 9

10 Kiadja a Magyar Szabadalmi Hivatal, Budapest Felelõs vezetõ: Szabó Richárd osztályvezetõ Windor Bt., Budapest