Typen erotus ja talteenotto lantaperäisestä nesteestä
Avainsanat:
ammoniakki, strippaus, ammoniumsulfaatti, typen talteenottoAbstrakti
Lannan prosessoinnin tavoitteena on yleensä fosforin erottaminen kiintojakeeksi, joka voidaan kuljettaa kauemmaksi. Samalla muodostuu kuitenkin typpeä sisältävää nestettä, jonka volyymit ovat suuria, mutta typpipitoisuudet varsin pieniä. Nesteessä oleva ammoniumtyppi voidaan erottaa ja konsentroida hyödyntämällä strippaustekniikkaa. Täsmätyppi-hankkeessa (YM Raki 2014–2015) tutkittiin ammoniumtypen talteenottoa sian lietelannasta peräisin olevalla nesteellä. Ammoniumtypen talteenotossa prosessivaiheet ovat esikäsittely (lämmitys ja pH:n säätö), ammoniakin strippaus nestejakeesta kaasufaasiin ja ammoniakin pesu kaasufaasista vastaanottoliuokseen. Kokeissa käytettiin pilot-mittakaavan ammoniakin strippaus- ja talteenottolaitteistoa. Käsiteltävä neste oli peräisin sian lietelantaa käsittelevästä prosessista, jossa kiintoaineesta erotettu neste käsiteltiin aerobisessa mikrobiprosessissa. Nesteen kuiva-ainepitoisuus oli 0,5–0,8 %, ammoniumtyppipitoisuus 1,2–1,3 g/l ja pH 8,0–8,8. Strippausta varten nesteen pH nostettiin halutulle tasolle käyttäen 50 % natriumhydroksidia (NaOH) ja neste esilämmitettiin +40 °C:seen sähkövastuksilla. Stripperiin puhallettiin sisään huoneilmaa, joka johdettiin pesurin kautta ulos prosessista. Pesuriyksikössä kierrätettiin rikkihappoliuosta, jolloin pesutuotteena muodostui ammoniumsulfaattia. Koeajot toteutettiin kahdessa erillisessä jaksossa, joiden välillä laitteistoon tehtiin parannuksia tavoitteena prosessiolosuhteiden optimointi ja sitä myötä tehokkaampi ammoniumtypen erottuminen. Ensimmäisellä koejaksolla käytettävissä oli kaksi eri virtausnopeutta nesteelle, 0,37 ja 0,76 l/min. Ilmavirtaamat olivat puolestaan 3,6–10,9 m3/h. Toisella koejaksolla nestevirtaamat olivat välillä 1-3 l/min ja ilmavirtaamat 13–24 m3/h. Tähän esitykseen on otettu mukaan vain toisen koejakson tulokset, joiden perusteella tarkasteltiin myös prosessin taloudellista kannattavuutta. Täsmätyppi-hankkeen tulokset jul-kaistaan kokonaisuudessaan alkuvuodesta 2016 Luonnonvarakeskuksen julkaisusarjassa. Eri käsittelyolosuhteissa toteutetuissa kokeissa ammoniumtypen erotustehokkuudet vaihtelivat välillä 15–91 %. Ilma/neste-suhde ja pH vaikuttivat odotetusti erotustehokkuuteen stripperissä; erottuminen tehostui, kun käytettiin suurempaa ilmanpuhallusta, pienempää nesteen virtaamaa ja nostettiin pH korkeammalle. Tehokkaimmillaan ammoniumtypen poistuma oli 92 %, joka saavutettiin pH:ssa 11,3 ja ilma/nestesuhteella 392. Happopesurissa käytettiin panostyyppisesti samaa pesuliuosta koko koejakson ajan. Ammoniakin ja rikkihapon reaktiossa muodostuvaa ammoniumsulfaattiliuosta tuotettiin siis kaksi erää. Tuotteiden ammoniumtyppipitoisuudet olivat 15,3 ja 21,7 g/l, eli ammoniumsulfaatiksi laskettuina 7,2 ja 10,2 %. Kokeista kerättiin tietoa käytössä olleen stripperilaitteiston erotustehokkuudesta, taloudellisuudesta ja käytettävyydestä. Kokeissa mitattiin prosessin energiankulutus sekä kerättiin tiedot kemikaalien (NaOH ja rikkihappo) kulutuksesta. Prosessoinnin kustannukset on laskettu sekä käsiteltävää nestetonnia että tuotettua typpikiloa kohti. Lisäksi kokeista saatiin käytännön kokemusta tekniikan toteutettavuudesta.
