2 INHOUDSOPGAVE 1. ALGENKWEEK

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________ INHOUDSOPGAVE

1. ALGENKWEEK --------------------------------------------------------------------------------------- 1 2. STRIPPEN EN ABSORBEREN VAN AMMONIAK ------------------------------------------- 5 3. BIOLOGISCHE BEHANDELING DUNNE MEST (ZUIVEREN VAN MESTVLOEISTOF)------------------------------------------------------------------------------------- 10 4. COMPOSTEREN ------------------------------------------------------------------------------------ 14 5. DROGEN ---------------------------------------------------------------------------------------------- 19 5.1 Droging van leghennenmest op het pluimveebedrijf ------------------------------------------------------------- 19 5.2 Droogsystemen voor vleeskuikenmest op het pluimveebedrijf ------------------------------------------------- 24 5.3 Indampen en drogen ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 28

6. INDAMPEN-------------------------------------------------------------------------------------------- 37 7. KALKBEHANDELING------------------------------------------------------------------------------ 38 8. MECHANISCHE SCHEIDING--------------------------------------------------------------------- 39 9. MEMBRAANFILTRATIE --------------------------------------------------------------------------- 44 10. (NATTE) OXIDATIE ------------------------------------------------------------------------------- 50 11. PRECIPITATIE (VAN AMMONIAK MET MAGNESIUM)---------------------------------- 55 12. PRODUCTVORMGEVING ----------------------------------------------------------------------- 60 13. VERBRANDEN ------------------------------------------------------------------------------------- 61 14. VERGISTEN (BIOGASPRODUCTIE) --------------------------------------------------------- 69

VITO

1

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________

1.

Algenkweek

1.1 Doel Het produceren van algen met behulp van mestmineralen. 1.2 Procesbeschrijving Dunne mest wordt vooraf door middel van scheidingsapparatuur van het grootste deel van de niet-opgeloste droge stof ontdaan. De dunne fractie wordt vervolgens in een algenvijver gedoseerd. Deze bestaat uit een ondiep (0,2-0,6m ) slotenstelsel waarbij de inhoud door middel van paddels of propellers wordt rondgestuwd en gemengd. Algen zijn eencellige planten die zich onder invloed van het zonlicht vermenigvuldigen. Voor de celopbouw worden koolzuur uit de lucht en mineralen uit de mest opgenomen; hierbij wordt zuurstof geproduceerd. De productie van algen gaat gepaard met reiniging van de mestvloeistof, met name ten aanzien van BZV, N en P, waarbij symbiose plaats vindt tussen algen en bacteriën. De algen worden afgescheiden van de vloeistof door middel van bezinking, flotatie, centrifugatie of membraanscheiding. 1.3

VITO

Blokschema

2

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________ 1.4 Stand van de techniek Er is vrij uitgebreid onderzoek gedaan naar het kweken van algen op basis van mest en in een gematigd klimaat, o.a. door Fallowfield et al. (1994). Enkele jaren geleden hebben twee Nederlandse bedrijven (Algaetec en Ingenieursbureau D. Kuiper) ieder afzonderlijk op een varkensbedrijf een algenvijver gebouwd. Algaetec heeft vergevorderde plannen om in NoordBrabant enkele algenvijvers bij varkenshouderijen te plaatsen. De productiesnelheid is gemiddeld over het jaar ongeveer 15 g droge stof per m2 vijveroppervlak en per dag, waarbij de productiesnelheid in het koude halfjaar minimaal is. Hierbij kan ook verwezen worden naar een artikel van Wiegant et al. (1994) en de daaraan gekoppelde discussie met Prof Mur van de Universiteit van Amsterdam (NL) over het gebruik van algenvijvers in het algemeen en voor mest in het bijzonder. 1.5 Grondstoffen en eindproducten Er worden geen hulpstoffen gebruikt voor het kweken van algen zelf. Bij de scheiding van mest en van algen kan eventueel vlokmiddel worden ingezet. Na scheiding van algen en effluent is de algenmassa nog nat en bevat slechts enkele procenten droge stof. Algen bevatten op de droge stof ongeveer 0,5-1% P en 6% N (Wiegant et al., 1995). Op basis van de samenstelling van varkensmest, het scheidingspercentage van een mestscheider en de algensamenstelling kan men berekenen dat per m3 varkensmest ongeveer 25 kg algen droge stof gevormd wordt. De gebruiksmogelijkheden van algen zijn onduidelijk. Vaak wordt gedacht aan veevoer, maar het gebruik van algen als veevoer is in de Europese veevoederwetgeving niet toegestaan. Ook wordt wel gesproken van gebruik als leverancier voor bepaalde fijnchemicaliën. Zolang er geen duidelijkheid is over de afzetmogelijkheden van de algen heeft het proces geen praktisch belang. 1.6 Emissies Over de emissies naar de lucht is weinig bekend. Omdat tijdens zonneschijn de pH tot boven een waarde van 10 kan oplopen is het mogelijk dat ammoniak wordt gestript, maar waarschijnlijk is dit effect bescheiden omdat de ammoniakconcentratie in de vijver laag is. Verondersteld mag worden dat een deel van de stikstofverbindingen in de mest via nitrificatie en denitrificatie in de algenvijver in stikstofgas worden omgezet. Ook over de effluentkwaliteit is weinig kwantitatieve informatie beschikbaar. Aangenomen mag worden dat het gehalte aan N en P relatief laag is. 1.7 Energiegebruik Het energieverbruik is laag en bestaat uit elektriciteit voor voortstuwing en algenscheiding. Bij scheiding door middel van membraanfiltratie noemen Schellekens & Van Gastel (1995) een verbruik van 3 kWh/m3.

VITO

3

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________

1.8 Kosten De firma Algaetec hanteert volgens Schellekens & Van Gastel (1995) een oppervlak van 6,3 m2 per zeug en 2,5 m2 per vleesvarkensplaats. Een vijver met een oppervlak van 2.000 m2 zou aldus geschikt zijn voor de mest van 320 zeugen en 800 vleesvarkens. Hiervoor is de investering 3,4 miljoen BEF, inclusief een eenvoudige voorscheiding. Voor rente, afschrijving en onderhoud wordt gerekend met een bedrag van 620.000 BEF per jaar. Dit is per m3 zeugenmest 600 BEF en per m3 vleesvarkensmest 920 BEF. Deze bedragen zijn exclusief de kosten voor afzet van dikke fractie en effluent en de inkomsten uit verkoop van algen. De kostenramingen zijn sterk afhankelijk van de uitgangspunten ten aanzien van algenproductiesnelheid per eenheid vijveroppervlak, de scheidingsmethoden en de opbrengsten voor de algen. Veelal wordt uitgegaan van een lage opbrengst voor de algen voor de mestproducent, omdat de afnemer kosten moet maken om de gewenste producten er uit te winnen. Door Algaetec is wel eens een bedrag van 5 BEF/kg algen droge stof genoemd. Dit zou een inkomstenbron van 125 BEF/m3 kunnen betekenen. 1.9 Technische problemen Het afscheiden van de algen is een algemeen erkend probleem. Het lijkt niet eenvoudig om de mestscheiding en de algenkweek zo te beheersen dat steeds een effluent wordt geproduceerd waaruit zowel de N als de P volledig is verwijderd. 1.10 Capaciteit De in de literatuur beschreven en huidige projecten zijn alle ontwikkeld voor gebruik op de boerderij, maar dit lijkt uit technisch oogpunt niet beslist noodzakelijk. Een aspect dat zwaar gaat wegen bij centrale behandeling is de benodigde grondoppervlakte. 1.11 Toepasbaarheid in Vlaanderen De toepasbaarheid in het algemeen hangt in eerste instantie af van de afzetbaarheid van de geproduceerde algen. Voorts is meer inzicht nodig in de emissies naar lucht en de samenstelling van het effluent. Een belangrijk struikelblok is ook de vrij grote oppervlaktebehoefte die vaak niet aanwezig is bij varkensbedrijven. Op basis van de verwachte lage N- en P-gehalten in het effluent kunnen wellicht grote hoeveelheden over het (gras)land worden gebracht; een begrenzing is dan waarschijnlijk het kaliumgehalte (kopziekte bij koeien bij extreem hoge kaligiften op grasland). 1.12 Vergelijkbare technieken De productie van eendekroos, die op een enkel bedrijf in Nederland wordt beoefend, is enigszins vergelijkbaar. Eendekroos zou als veevoer bruikbaar zijn.

VITO

4

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________

1.13 Informatiepunt Algaetec B.V. Parallelweg 70 4283 GS Giessen Nederland Tel.: +31-183-443244 Fax: +31-183-443938 M. van de Water Ingenieursbureau D. Kuiper Postbus 11287 2301 EG Leiden Nederland Tel.: +31-71-5133646 Fax: +31-71-5133646 Dr. Ir. D. Kuiper Praktijkonderzoek Varkenshouderij (PV) Postbus 83 5240 AB Rosmalen Nederland Tel.: +31-73-5286555 Fax: +31-73-5218214 Ing. J. van Gastel 1.14 Referenties 1. Fallowfield, H.J., I.F. Svoboda & N.J. Martin (1994) The treatment of livestock slurry by aeration and algae. In: Pollution in livestock production systems. Eds: I.A. Dewi, R.F.E. Axford & I.M. Marai. Uitgave CAB International, Wallingford, Engeland, ISBN 0-85198-8571 2. Schellekens, J. & J. van Gastel (1995) Kunnen algenvijvers het mestprobleem oplossen? InfoBulletin Varkenshouderij, IKC Varkenshouderij, Rosmalen, Nederland, 4-95, pp 4-7 3. Wiegant, W.M., J.W. Mulder & B. v.d. Veer (1995) Toepassing van algen voor nazuivering van afvalwater en behandeling van seizoensgebonden bronnen. H2O 25, pp 728-735

VITO

5

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________

2.

Strippen en absorberen van ammoniak

2.1 Doel Het verwijderen van ammoniak uit mestvloeistof en het vastleggen van de verwijderde ammoniak in een afzetbaar product. 2.2 Procesbeschrijving Door toevoeging van loog of kalk wordt de pH-waarde van de bij voorkeur "deeltjesvrije" mestvloeistof eventueel verhoogd tot circa 10. Dit is nodig om het NH4/NH3-evenwicht in de richting van het vrije ammoniak te verschuiven. De voorbehandelde vloeistof wordt vervolgens boven in een kolom voorzien van pakking of schotels gebracht. Aan de onderzijde van de kolom wordt lucht (luchtstrippen) of stoom (stoomstrippen) ingeblazen. Mestvloeistof en stripgas stromen derhalve in tegenstroom door de kolom. Tijdens de passage door de kolom vindt overdracht van ammoniak plaats van de mestvloeistof naar het stripgas. Het stripgas uit de kolom is daardoor rijk aan ammoniak. Afhankelijk van het stripgas, lucht of stoom, wordt de ammoniak hieruit verwijderd door absorptie in zure vloeistof of door condensatie. In het eerste geval onstaat een ammoniumzoutoplossing als eindproduct; in het tweede geval is het product ammoniakwater. De lucht waaruit de ammoniak door absorptie is verwijderd kan opnieuw in de stripkolom worden gebruikt. Dit voorkomt extra CO2-inbreng met als gevolg minder scaling (kalkafzetting in de vorm van calciumcarbonaat). Een alternatief is het strippen met lucht door een mestvloeistof die door middel van fermentatie een temperatuur van circa 70 °C heeft bereikt. 2.3 Stand van de techniek In een aantal mestverwerkingssystemen wordt ammoniakstrippen als processtap toegepast. Dit is o.a. het geval in een aantal door Hüttner et al. (1996) beschreven demonstratie installaties in Duitsland. Het betreft hier de installaties Finsterwalde, Göritz en Pfaffendorf (stoomstrippen) en de installatie Haverbeck (luchtstrippen) (zie techniekbladen 7, 8, 11 en 9, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1). Deze installaties hebben een verwerkingscapaciteit van 10.000 tot 90.000 ton mest per jaar. Ook bij het droogsysteem van SPS (zie techniekblad 30, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1) is luchtstrippen op demo-schaal uitgetest. Het strippen met lucht mag als een praktijkrijpe techniek worden beschouwd, het is op basis van de beschikbare informatie niet goed op te maken in hoeverre dat ook het geval is bij stoomstrippen. Daarnaast vindt er NH4-N-verwijdering uit mest door middel van fermentatie plaats in de demoinstallatie Cloppenburg (Duitsland) (zie techniekblad 6, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1) met een capaciteit van 10.000 t/j.

VITO

6

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________

2.4 Grondstoffen en eindproducten De grondstof voor het stripproces is een ammoniakhoudende mestvloeistof. In verband met verstopping van de stripkolom moet deze weinig deeltjes bevatten, terwijl voor een goed verwijderingsrendement een hoge pH-waarde essentieel is. Naast de pH-waarde van de mestvloeistof speelt de temperatuur bij het luchtstrippen een belangrijke rol. Bij een hogere procestemperatuur verloopt de stofoverdracht sneller. De gevormde eindproducten zijn: ammoniakwater (demo-installatie Göritz en Pfaffendorf) (zie techniekbladen 8 en 11 bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1) , ammoniumbicarbonaat, verkregen na kristallisatie (demo-installatie Finsterwalde) (zie techniekblad 7, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1) en ammonium-sulfaatoplossing (demo-installatie Cloppenburg en Haverbeck) (zie techniekbladen 6 en 9, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1). In het laatste geval is het stripgas gewassen met zwavelzuur. Bij gebruik van salpeterzuur ontstaat een oplossing van ammoniumnitraat (demo-installatie Lingen) (zie techniekblad 10, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1). Het ammoniakwater kan in principe tot elk gewenst niveau (tot 99%) worden geconcentreerd. Als de stripkolom goed gedimensioneerd is en de mestvloeistof een goede voorbehandeling heeft ondergaan, is een stikstofverwijderingsrendement > 90% mogelijk. 2.5 Emissies Aangezien het strippen en absorberen van ammoniak in een gesloten systeem plaatsvindt, zijn de emissies eerder gering. 2.6 Energiegebruik Het energieverbruik bij luchtstrippen is onder andere afhankelijk van de procestemperatuur. Bij een hogere procestemperatuur hoeft immers minder lucht door de kolom te worden gevoerd. Het verbruik aan elektrische energie bedraagt circa 2,3 kWh/m3 vloeistof bij 20 oC en 0,85 kWh/m3 bij 50 oC. Bij stoomstrippen bedraagt het elektriciteitsverbruik 0,45 kWh/m3 vloeistof, terwijl het verbruik aan thermische energie neerkomt op circa 100 kg stoom per m3. Energieterugwinning met behulp van warmtewisselaars is in geval van stoomstrippen mogelijk (Anoniem, 1995). 2.7 Kosten Volgens een studie van het Nederlandse Stowa (Anoniem, 1995) bedraagt de investering van een stripperinstallatie voor ammoniakrijk afvalwater met lucht als stripgas (bedrijfstemperatuur 20 oC) circa 70 miljoen BEF voor 2,1 m3/h en circa 96 miljoen BEF voor 8,3 m3/h. Een stoomstripinstallatie van dezelfde capaciteit bedraagt 52 miljoen BEF, respectievelijk 57 miljoen BEF. Bij een NH4-ingangsconcentratie van respectievelijk 450, 900 en 1.800 mg/l bedragen de exploitatiekosten voor het luchtstripproces (temperatuur 20 oC; 2,1 m3/h) 510, 420 en 380 BEF per kg verwijderde N(Kj). De exploitatiekosten van het stoomstripproces zijn bij dezelfde concentratieniveaus en hydraulische capaciteit 510, 390, en 325 BEF per kg verwijderde N.

VITO

7

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________ Deze kosten zijn uiteraard afhankelijk van de schaalgrootte. Bij een viermaal grotere capaciteit zullen de exploitatiekosten per kg verwijderde N(Kj) een factor 1,9 tot 2,3 (voor het luchtstrippen) en 1,5 tot 2,5 (voor het stoomstrippen) lager worden. In 1991 heeft het Nederlandse ingenieursbureau Tebodin een globale schatting gemaakt van de kosten van een luchtstripproces voor mest (Dilweg, 1991). Voor een situatie waarin 50 t/h dunne fractie van varkensmest met 7.000 mg NH4-N/l werd behandeld werd de investering op 54 miljoen BEF geraamd en de kosten per kg verwijderde N (90% rendement) op 38 miljoen BEF. Deze raming is ten aanzien van zowel de investerings- als de exploitatiekosten beduidend lager dan die van Stowa. Een goede verklaring hiervoor ontbreekt. 2.8 Technische problemen Strippen wordt veelvuldig toegepast in de procesindustrie. De toepassing op mestvloeistoffen is betrekkelijk nieuw. Technische problemen hierbij kunnen zijn: overmatige schuimvorming en vervuiling van het pakkingsmateriaal door vaste deeltjes uit de mest en/of kalkafzetting in de vorm van calciumcarbonaat (scaling). Door spoelen met zuur kan de installatie worden gereinigd. 2.9 Capaciteit Strippers kunnen in elke gewenste capaciteit worden gebouwd, maar zullen in de praktijk minimaal een doorzet van enkele m3/h hebben. 2.10 Toepasbaarheid in Vlaanderen Een belangrijke voorwaarde voor toepassing is dat er afzet voor het ammoniakhoudende eindproduct aanwezig is. Dit is mogelijk als meststof of als grondstof in de kunstmestindustrie. In het laatste geval dient worden nagegaan welke ammoniumverbinding de grootste afzetpotentie heeft. 2.11 Vergelijkbare technieken Een enigszins vergelijkbare techniek voor de verwijdering van ammoniak uit mestvloeistof is transmembraanchemosorptie (TMCS). Hierbij diffundeert ammoniak door een membraam en wordt vervolgens geabsorbeerd in zuur (Klaassen & Van Voorneburg, 1995). Bij het indampen van mest kan ammoniak direct uit de dampstroom in de indamper, door middel van een absorptie-installatie, worden gewassen. Deze techniek is separaat ontwikkeld door de Nederlandse firma Stork (Van Voorneburg et al., 1995) en door de Duitse firma Schott. Door de laatst vernoemde firma werd de techniek toegepast bij de demo-installatie in Lingen, Duitsland (zie techniekblad 10, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1).

VITO

8

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________

2.12 Informatiepunt GEA-Wiegand GmbH Einsteinstr. 9-15 D-76275 Ettlingen Duitsland tel.: +49-7243-7050 fax: +49-7423-705330 Schott Engineering GmbH Postfach 2480 W-6500 Mainz 1 Duitsland tel.: +44-6131-660 fax: +44 6131-664016 Stork CRO Postbus 103 2150 AC Nieuw Vennep Nederland tel.: +31-252-672861 fax: +31-252-689456 De Heer A.C. Boersen TNO-MEP Postbus 342 7300 AH Apeldoorn Nederland tel.: +31-55-5493493 fax: +31-55-5499837 ir. B. Jansen

VITO

9

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________

2.13 Referenties 1. Dilweg, J. (1991) Kostenevaluatie transmembraanchemosorptie tyer verwijdering van NH3 uit water. Vergelijking met een conventioneel stripper/absorber systeem. Rapport Tebodin, Den Haag, Nederland, rapportnr. 310086 2. Anoniem (1995) Behandeling van stikstofrijke retourstromen op rioolwaterzuiveringsinrichtingen. Praktijkonderzoek aan lucht- en stoomstripinstallaties bij de RWZI Utrecht, Rapport Stowa 95-12, Nederland, ISBN nr. 90.74476.30.9 3. Hüttner A., G. Karle & P. Weiland P. (1996) Verfahren zur umweltverträglichen Gülleaufbereitung mit Nährstoffrückgewinnung. 3. GVC-congres Würzburg 14-16 oktober 1996 4. Klaassen R. & F. van Voorneburg (1995) Ammoniakverwijdering uit mestvloeistoffen en afvalwater door middel van Trans-Membraan-Chemo-Sorptie. Rapport TNO, Apeldoorn, Nederland, ref.nr. R95-118 5. Voorneburg, F. van, P.J.W. ten Have, J.H. Snijders & L.H.J.M. Schneiders (1995) De zure wassing van ammoniak uit damp in een indamp-/dampwascombinatie voor varkensmest. Rapport TNO-MEP, Apeldoorn, Nederland, ref. nr. R95-218

VITO

10

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________

3.

Biologische behandeling dunne mest (zuiveren van mestvloeistof)

3.1 Doel Lozing mestvloeistof op oppervlaktewater, riolering of land. 3.2 Procesbeschrijving Zuivering vindt meestal plaats in de vorm van het aërobe biologische actief-slibproces met nitrificatie en denitrificatie. Soms wordt dit proces voorafgegaan door anaërobe biologische zuivering. Verdergaande zuivering is mogelijk wanneer membraanfiltratie of indampen wordt toegepast, soms in combinatie met biologische zuivering of met elkaar. Om bij biologische zuivering de kosten laag te houden wordt vrijwel altijd een voorbehandeling toegepast waarbij het merendeel van de niet-opgeloste droge stof wordt afgescheiden door middel van bezinking, filtratie of centrifugatie. Vaak wordt biologische zuivering ook toegepast als nabehandeling voor het condensaat van een indamp- of droogproces. Hierbij dienen vluchtige organische componenten zoals lagere vetzuren en ammoniak te worden verwijderd. Lagere vetzuren kunnen via een anaëroob proces in biogas worden omgezet. Bij aërobe behandeling kan een vrijwel volledige verwijdering van ammoniakale stikstof plaats vinden (< 1 mg/l). Daarnaast vindt een vergaande verwijdering plaats van BZV en CZV. Bij zuivering van dunne fracties afkomstig van scheidingsprocessen resteert een (bruine/gele) humeuze organische fractie die slechts langzaam afbreekt. Meestal leidt dit tot BZV-waarden die tussen 25 en 100 mg/l fluctueren bij CZV-gehalten van meerdere duizenden mg/l (voornamelijk afhankelijk van mestsoort en watergehalte). Voorts bevat deze fractie N-houdende componenten die tot een vrij hoge waarde voor N-totaal in het effluent kunnen leiden. Het effluent bevat voorts tientallen tot honderden mg P/l. Het gehalte hieraan wordt wel verlaagd door vlokmiddelen zoals kalk, magnesiumoxide of ijzerchloride tijdens, voor of na het proces toe te passen. Dit heeft bovendien een verlaging van de concentraties van CZV, BZV en organische N tot gevolg. Bij zuivering van condensaten kunnen effluentsamenstellingen worden verwezenlijkt die vrij goed overeenkomen met die van gereinigd rioolwater of zelfs beter zijn. Kenmerkend voor biologische zuivering is dat er geen zouten worden verwijderd. De gehalten aan K en Cl zijn derhalve gelijk aan die van de onbehandelde mestvloeistof. Bij zuivering van dunne fractie na mestscheiding leidt dit tot hoge zoutgehalten in het effluent. Het condensaat van indampers en drogers bevat vluchtige componenten, met name ammoniak en lagere vetzuren (voornamelijk azijnzuur). Het vetzuurgehalte is na een voorafgaande vergisting overigens beduidend lager dan zonder deze behandeling. Nazuivering met een biologisch proces is een mogelijkheid om de kwaliteit verder te verbeteren, zoals hierboven al is opgemerkt. Soms wordt de kwaliteit van het condensaat van het indamproces verbeterd door naschakeling van een omgekeerde-osmose-installatie (MVH) of door een nitrificatieproces voor de indamper te plaatsen (Promest) (zie techniekbladen 20 en 22, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1).

VITO

11

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________ Ter vergelijking is in tabel 1 de effluentsamenstelling van een aantal systemen vermeld. Wanneer een range werd opgegeven is de hoogste waarde ingevuld. Soms heeft de waarde betrekking op de opgegeven bovengrens. De verschillen binnen een groep zullen voornamelijk het gevolg zijn van verschillen in drogestofgehalten van de behandelde mest. Ook is waarschijnlijk soms sprake van een (optimistische) verwachting terwijl in andere gevallen werkelijke praktijkwaarden zijn vermeld. Tabel 1

Effluentsamenstelling systemen “Biologie algemeen” (Biologie zonder vergaande zuivering)

Component

Eenheid

1

1a

2

CZV

mg/l

4000

500

400

BZV

mg/l

50

15

50

Nkj

mg/l

NH4N

mg/l

15

NO2N

mg/l

1

NO3N

mg/l

20

5

N-totaal

mg/l

40

25

50

20

P-totaal

mg/l

120

10

1

1

K

mg/l

3000

Cl

mg/l

SO4

mg/l

Zouten

mg/l

4500

Droge stof

mg/l

15000

Zwevende stof

mg/l

Bezinkb. stof

mg/l

3

4

6

7

1800

600

300

90

60

15

80 5

1

5

120

40

21

10 10 150

5000

260

3500

2500

3000

1400

2160

15

30

1

3300 2500

350

700

7500 8500

9000

500

30

1 Skarabee (België)

zie techniekblad 24, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1;

1a Idem na fysico-chemische-behandeling


2 Demo-Haverbeck (Duitsland)


3 Demo-Pfaffendorf (Duitsland)


4 Bio Armor (Frankrijk)


5 Pomarede (Frankrijk)

zie paragraaf 2.7, referentie 1;

6 SMG (Nederland) (kalvergier)


7 Makason( België) (kalvergier)

zie techniekblad 17, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1.

VITO

200

12

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________

3.3 Stand van de techniek Met aërobe biologische zuivering is ruime ervaring opgedaan. Anaërobe zuivering van condensaat is nog weinig getest (bij Memon-proefinstallatie, zie techniekblad 19, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1). Voor zover bekend is er weinig ontwikkelingswerk gaande ten aanzien van de zuivering van effluent. Een uitzondering is wellicht een systeem van de Duitse firma Seaborne dat is gebaseerd op methaanvergisting gevolgd door diverse precipitatieprocessen waarbij N en P met metaalzouten wordt neergeslagen. Hierbij zou een effluent ontstaan met minder dan 13 mg BZV/l, 8 mg N/l en 1,5 mg P/l (Hedegaard, 1994). In 1997 is de bouw van een proefinstallatie met een capaciteit van 8 m3/d gepland in Schleswig-Holstein. 3.4 Technische problemen Bij de biologische zuivering van condensaat is de samenstelling van het influent zo eenzijdig dat diverse nutriënten moeten worden toegevoegd (SPS, Memon; zie techniekbladen 30 en 19, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1). Deze worden echter niet geheel opgenomen (b.v. fosfaat) zodat er restverontreiniging ontstaat. Ook wordt er weer humeuze CZV tijdens het biologische proces gevormd. Soms is sprake van een niet-geheel stabiel proces (demo Haverbeck, zie techniekblad 9, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1). Met name bij de zuivering van varkensmest bestaat vrij veel kans op de vorming van slecht bezinkbaar slib, hetgeen aanleiding kan zijn voor zwevende stof in het effluent. Dosering van kalk leidt vaak tot een verbeterde bezinking. De beheersing van de temperatuur is bij biologische zuivering van mestvloeistof vaak moeilijk, vooral het op peil houden in de winter. Het neerslaan van humeus materiaal en fosfaat in het effluent kan leiden tot een niet afzetbare afvalstroom en verhoging van het chloridegehalte, bijvoorbeeld bij het gebruik van ijzerchloride. 3.5 Informatiepunt Zie bijlage 1/1, paragraaf 1.9.1) voor de algemene lijst van informatiebronnen onder de trefwoorden "aëroob zuiveren", "nitrificatie", "membraantechniek".

VITO

13

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________

3.6 Referenties 1. Hedegaard, M. (1994) Die Umwandlung von Flüssigmist in einen organischen Dünger. In: Umweltverträgliche Gülleaufbereitung. E. Kuhn (Ed.) Rapport KTBL Darmstadt Duitsland 2. Jean Coillard, Cemagref Lyon, L’unité de traitement de la pomerade (groupe occitan), PORC Magazine 35 N°268 juni 1994 3. Neukermans & Colanbeen (1995) Verslag van de onderzoekingen ondernomen tijdens de periode 1 januari 1993 tot en met 31 december 1994. Comité voor onderzoek van mestverwerkingstechnieken (I.W.O.N.L.), Gent, januari 1995 4. Poels, J., K. Van Rompu & W. Verstraete (1988) Het koncentreren van varkensmest met membraanscheidingstechnieken. Landbouwtijdschrift 41, pp 929-945 5. Van Tongeren, W.G.J.M. van & P.J.W. ten Have (1991) Toepassing van omgekeerde osmose bij mestverwerking. Proces Technologie, december 1991, pp 21-25

VITO

14

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________

4.

Composteren

4.1 Doel Primair doel: •

Het omzetten van ruwe mest in compost.

Secundaire doelen: • • •

Stabilisatie organisch materiaal; Kiemdoding door verhitting; Droging door vochtverdamping.

4.2 Procesbeschrijving Onder composteren wordt in het algemeen een proces verstaan waarbij in een poreuze massa micro-organismen onder voornamelijk aërobe omstandigheden afbreekbare organische stof omzetten in koolzuur en water. Hierbij komt warmte vrij die bij een goede configuratie tot een aanzienlijke temperatuursverhoging leidt, met temperaturen tussen circa 50 en 70 °C. Hierdoor vindt afdoding van ziektekiemen en onkruidzaden plaats. De vrijkomende warmte kan voor 85% voor de verdamping van het vocht worden gebruikt. Afhankelijk van de samenstelling van het materiaal kan circa 8 kg water worden verdampt per kg afgebroken organische stof. Het proces vraagt enkele weken, afhankelijk van de werkwijze. De meest eenvoudige werkwijze is het plaatsen in hopen zonder verdere behandeling en in de open lucht. Een overkapping is meestal nodig voor bescherming tegen regen en zon. Veelal wordt het composterende materiaal tijdens deze periode enkele malen (mechanisch) omgezet. Een verdere intensivering kan plaats vinden door lucht door of over de composterende massa te blazen; het proces vindt dan meestal in een afgesloten ruimte plaats. Door de hoeveelheid doorgeblazen lucht te veranderen (meestal via aan een computer gekoppelde sensoren voor vocht en temperatuur) kan het verloop van het proces ten aanzien van temperatuur en droging worden gestuurd. Het eindproduct is een rulle, reukarme, humeuze en ziektkiemenvrije compost. Een voldoend hoge porositeit (circa 30-50% holle ruimte) vergt een relatief hoog drogestofgehalte van meer dan 25%, afhankelijk van de mestsoort. Deze porositeit kan aanwezig zijn in stapelbare pluimveemest afkomstig uit vleeskuikenstallen en leghennenstallen wanneer er met ventilatielucht is gedroogd (zie techniekblad 5, bijlage 4/3, paragraaf 4.5.3). Vloeibare mest (varkens, runderen en pluimvee) kan als zodanig niet worden gecomposteerd. Hiertoe is het nodig mestscheiding toe te passen (b.v. (stro)filter, centrifuge of bandscheiding) waarbij een stapelbare dikke fractie wordt geproduceerd met 20-35% ds. Een andere mogelijkheid is de toevoeging van droog organisch materiaal, zoals bermgras of stro, aan ruwe mest of aan een relatief natte dikke fractie.

VITO

15

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________

4.3 Stand van de techniek Compostering is een oud proces. De laatste jaren wordt op veel plaatsen gewerkt aan optimalisatie en beheersing van het procesverloop bij mest(fracties). In toenemende mate wordt daarbij aandacht gegeven aan de beperking van de emissie van geur en stikstofverbindingen. Een belangrijke richting is compostering in gesloten behuizing met processturing door regeling van de beluchting, waarbij de emissies door nageschakelde gasreinigingsapparatuur worden geminimaliseerd. Voorbeelden hiervan zijn: a) De centrale verwerkingseenheid van Ferm-O-Feed in Odiliapeel, Nederland waar vleeskuikenmest in gesloten tunnels wordt gecomposteerd; b) Composteringsinstallaties voor leghennenmest op leghennenbedrijven bij Vaessen in Horst (NL) en Te Wierik in Raalte (NL); c) Een composteringsinstallatie voor een mengsel van vloeibare mest en bermgras bij loonbedrijf Smit in Markelo (NL) met de systeemnaam Mescom die thans in aanbouw is. In de komende jaren zal dit optimalisatieproces zich ongetwijfeld voortzetten. 4.4 Grondstoffen en eindproducten In veel gevallen worden droge, C-rijke grondstoffen toegevoegd om de porositeit te verbeteren of de N-emissie te verminderen. Het gaat hierbij meestal om stro, maar er zijn ook systemen waarbij aan de lucht gedroogd bermgras wordt gebruikt. Soms worden hulpstoffen gebruikt, zoals bentoniet of zeoliet, om de emissie van ammoniak door absorptie te verminderen. De samenstelling van het eindproduct is sterk afhankelijk van de mestsoort, de voorbehandeling (b.v. scheiding), eventuele toeslagstoffen en de wijze van composteren. Bij compostering kan 30-50% van de droge stof worden afgebroken. Vaak is de resterende massa niet groter dan een derde tot de helft van de oorspronkelijke massa. Er kan een vochtgehalte van 20-30% worden bereikt; lagere vochtgehalten zijn niet te bereiken omdat de omstandigheden voor microbiële afbraak dan te ongunstig worden. 4.5 Emissies Inherent aan het proces is de emissie van koolzuur en water die vrijkomt bij de afbraak van de organische stof en de vochtverdamping als gevolg van warmteontwikkeling en de uitdrogende werking van door- en overgeblazen lucht. Er vindt emissie van geur plaats. De mate van geuremissie is vooral afhankelijk van het optreden van anaërobe processen, veelal op microniveau. Daarnaast is er sprake van ammoniakemissie, ter grootte van tientallen procenten van de oorspronkelijk aanwezige stikstof (ammoniakaal en organisch). Hanegreefs (1995) meldt een emissie van 55% van de totale N bij strofiltratie van varkensmest plus compostering van de dikke fractie, terwijl Dobbelaere (1988) bij de compostering van dikke fractie varkensmest, afkomstig van directe scheiding onder de roosters, eveneens verliezen mat van rond de 50%. Hansen et al. (1990) maten bij compostering van kippemest wisselende N-verliezen, afhankelijk van de temperatuur (ingesteld via het luchtdebiet), van 25-32% bij temperaturen boven 50 °C en 4% bij een temperatuur van 45 °C. Behalve N-verlies naar de atmosfeer bestaat ook de mogelijkheid van vrijkomen van N-houdend percolaat; dit kan meestal weer over de compost worden verspreid. VITO

16

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________ Over de mate van geuremissie bij compostering van mest is weinig kwantitatieve informatie te vinden. Bruins et al. (1994) maten de emissie vanuit een gesloten container met broeiende leghennenmest, waarbij wekelijks een nieuwe laag werd opgebracht en de kopruimte werd geventileerd (80 m3/h over 13 m2). Per m2 mestoppervlak was de geuremissie ongeveer 20 ge/s. Het is de vraag in hoeverre dit cijfer kenmerkend is voor compostering van mest in het algemeen. De emissie van ammoniak is volgens Mahimairaja et al. (1994) te verminderen door de C/Nverhouding te verhogen, absorptiemiddelen toe te voegen of de pH te verlagen (b.v. door S toe te voegen die tot sulfaat wordt geoxideerd). De uitworp van geur en ammoniak is simultaan omlaag te brengen door de uittredende lucht door een zure wasser te leiden, eventueel aangevuld met een biofilter (zie techniekblad 1, bijlage 4/3, paragraaf 4.5.3). Te denken valt aan een te behandelen luchthoeveelheid van 1.000- 10.000 m3/t te composteren materiaal bij doorblazing; ook wordt wel een getal van 100.000 m3/t genoemd bij overblazing (Guiziou, 1996). Bruins et al. (1994) hadden een zure wasser geplaatst achter de hiervoor genoemde mestopslag voor leghennenmest. Hierdoor werd de uitworp van geur met 64% en van ammoniak met 99,5% teruggebracht. 4.6 Energiegebruik Het gebruik van energie is afhankelijk van de procesvoering. Bij compostering door middel van het opzetten van een hoop zonder verdere omzetting of beluchting is het energiegebruik vrijwel nihil. Zeker bij toekomstige uitvoeringen met processturing via de beluchting zal elektrische energie nodig zijn voor de ventilatoren. Hanegreefs rekent met ruim 5 kWh/t stromest bij compostering met omzetting maar zonder door- of overblazing op bedrijfsniveau. Bij een Frans centraal verwerkingsbedrijf voor pluimveemest bedraagt het verbruik bij luchtoverblazing circa 8 kWh/t (Guiziou, 1996). Op een Nederlands pluimveebedrijf met een productie van 1.000 t compost per jaar rekent men met circa 50 kWh/t ingaande mest voor een gesloten composteringssysteem met luchtdoorblazing (Groot Severt, 1994; Vaessen, 1996). Bij compostering komt energie vrij in de vorm van warmte die bij een goede werkwijze voor het grootste deel voor de verdamping van water wordt gebruikt. 4.7 Kosten De kosten zijn sterk afhankelijk van de schaal, het proces en de maatregelen om de emissies te beperken. In tabel 1 is een samenvatting gegeven van de beschikbare informatie. Hieruit blijkt dat de kosten(schattingen) sterk uiteenlopen.

VITO

17

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________ Tabel 1

Samenvatting investeringsinformatiebronnen

en

verwerkingskosten

volgens

Mestsoort

Kippen

Systeem

Gesloten, mechanisch omzetten, overblazen

Gesloten, doorblazen, zure wasser

Stromest, overkapt, mechanisch omzetten

Centrifugekoek, overkapt, omzetten, opzakken

Ingaand t/j

7.400

2.000

1.000

875

Compost t/j

3.500

1.000

250

230

Investering miljoen BEF

25

4,9

2,1

4,9

Kosten BEF/t ing

890

650

260

1.880

Kosten BEF/t comp

1.900

1.300

1.040

7.100

Referentie

Guiziou 1996

Vaessen 1996

Hanegreefs 1997

Hügle 1994

diverse

Varkens

Ten aanzien van de centrale composteringseenheid die in de eerste kolom van tabel 1 wordt genoemd, kan worden opgemerkt dat de raming voor een luchtbehandelingssysteem (geur, ammoniak) 19 miljoen BEF bedragen. Bij een veronderstelde exploitatiekosten van 20% van de investering zouden hierdoor de verwerkingskosten toenemen tot 1.400 BEF/t ingaande mest en 3.000 BEF/t compost. Hanegreefs rekent met een bedrag van 90 BEF/t stromest en 300 BEF/t compost voor luchtbehandeling. Hierdoor nemen de verwerkingskosten toe tot 370 BEF/t stromest en 1.340 BEF/t voor compost. De kostenramingen volgens Hügle (1994) vallen relatief hoog uit door de toerekening van de arbeidskosten van een volledige werknemer. Zonder deze posten bedragen de kosten per ton ingaande mestfractie 710 BEF en per ton compost 2.700 BEF. Globaal genomen mag op grond van het voorgaande worden verondersteld dat de verwerkingskosten voor gesloten compostering met aansluitende luchtbehandeling ongeveer 5001.500 BEF/t ingaande mest bedragen. 4.8 Technische problemen Omdat het proces relatief eenvoudig is zijn geen grote technische problemen te verwachten. Soms zijn er problemen met een onvoldoende porositeit waardoor anaërobe processen optreden die tot geuroverlast leiden.

VITO

18

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________ 4.9 Capaciteit Het proces leent zich in zijn meest eenvoudige vorm voor toepassing op zeer kleine schaal. Naar mate de wens tot procesbeheersing en emissiebeperking toeneemt is de vereiste schaal groter. 4.10 Vergelijkbare technieken Het thermisch drogen is enigszins vergelijkbaar, maar leidt tot een lager eindvochtgehalte. Bij (aërobe) beluchting van vloeibare mest en bij (anaërobe) vergisting wordt eveneens een deel van de organische stof afgebroken en komt energie vrij in de vorm van warmte respectievelijk biogas. 4.11 Informatiepunt Zie bijlage 1/1, paragraaf 1.9.1 voor de algemene lijst van informatiebronnen onder het trefwoord composteren. 4.12 Referenties 1. Bruins, M.A., W. Kroodsma & R. Scholtens (1994) Ammoniak- en geuremissie uit een gesloten opslag voor voorgedroogde leghennenmest: een oriënterend onderzoek. Rapport 9422 IMAG-DLO, Wageningen, Nederland 2. Dobbelaere, A. (1988) Mestscheiding onder de roosters van een slachtvarkensstal. Landbouwtijdschrift 4, nr. 1, pp 161-178 3. Groot Severt, M. (1994) Zeventig procent droge stof zonder vliegen en stank. Pluimveehouderij (Nederland) 24, 18 maart 1994 4. Guiziou, F. (1996) Persoonlijke mededeling onderzoeker Cemagref Rennes. 5. Hanegreefs, P. (1995) Strofiltratie: één der mogelijkheden van mengmestbehandeling op bedrijfsniveau. Voordracht voor studienamiddag "Mestverwerking: mogelijkheden en haalbaarheid" 6 december 1995 Hoger Instituut der Kempen te Geel 6. Hanegreefs, P. (1997) Brief aan CIOM met kenmerk PH/97/001 d.d. 13 januari 1997 7. Hansen, C., W. Dick, H.M. Keener, C. Marugg & H.A.J. Hoitink (1990) Poultry manure composting. Ammonia capture and aeration control. Voordracht voor ASAE-meeting, Columbus, Ohio, USA, 24-27 juni, 1990 8. Hühle, T. (1994) Gülle separieren und kompostieren. Rapport Rationalisierungs-Kuratorium für Landwirtschaft, Rendsburg/Osterrönfeld, Duitsland 9. Mahimairaja, S., N.S. Bolan, M.J. Hedley & A.N. Macgregor (1994) Losses and transformation of nitrogen during composting of poultry manure with different amendments: an incubation experiment. Bioresource Technology 47, pp 265-273 10.Vaessen, A. (1996) composteringssysteem

VITO

Persoonlijke

mededeling

19

eigenaar

leghennenbedrijf

met

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________

5.

Drogen

5.1

Droging van leghennenmest op het pluimveebedrijf

5.1.1 Doel Het emissie-arm drogen van leghennenmest tot een stapelbare hoogwaardige meststof dat geschikt is voor vervoer over lange afstand en/of voor verdere bewerking. 5.1.2 Algemeen

Procesbeschrijving

Voor 1980 werden in Nederland droogsystemen toegepast in zogenaamde deep-pit- en kanalenstallen (Kroodsma, 1976). Hoewel in deze stallen droge mest kan worden verkregen, werden in de stal problemen ondervonden met hoge ammoniakconcentraties in koude perioden, met vliegen en ongedierte. Sinds 1980 is een ontwikkeling gestart om de mest te drogen op batterijen met mestbanden. Zowel bij nieuwbouw als bij renovatie worden thans vrijwel algemeen mestbandbatterijen met een droogsysteem geïnstalleerd. Voordroging van de mest De batterijen zijn zodanig ontworpen dat de mest gedurende maximaal zeven dagen op de banden wordt gedroogd. Daarna wordt de mest uit de stal verwijderd. De droging wordt uitgevoerd met een mengsel van buitenlucht en stallucht dat via ingebouwde geperforeerde leidingen over de mestbanden wordt geblazen. De buitenlucht wordt veelal opgewarmd in een warmtewisselaar, waarbij de warmte van de ventilatielucht wordt benut. Indien niet de gewenste temperatuur kan worden bereikt (circa 17°C) wordt automatisch via een stoffilter stallucht bijgemengd. Bij warm weer wordt automatisch overgeschakeld op droging met buitenlucht. De ventilatiecapaciteit bedraagt 0,5-0,7 m3/hen.uur bij een druk van 300 Pa op het eind van de geperforeerde leidingen. Mestopslag De gedroogde mest met 45-55% droge stof wordt of opgeslagen in een veldschuur op het pluimveebedrijf of rechtstreeks afgevoerd naar de gebruiker, b.v. akkerbouwbedrijven waar de mest in de open lucht op de kopakker wordt opgeslagen. Bij laagsgewijze aanvoer van de mest in een veldschuur treedt spontane compostering op tot meer dan 70°C, waardoor de mest droogt tot meer dan 60 % droge stof. Bij dit proces treedt ammoniak- en geuremissie op. Bij opslag in de open lucht wordt de mest op een hoop gestort. In de mesthoop treden anaërobe processen op wat leidt tot plakkerige, stinkende mest. Door regeninslag ontstaat bovendien een natte laag boven op de mest. Naast kwaliteitsverlies treedt ook ammoniak- en stankemissie op. Afdekking van de mest met een plasticfolie voorkomt inregenen en ammoniak- en geuremissie tijdens de opslag. Door het broeiproces treedt echter onder de folie condens op waardoor een papperige, stinkende mest wordt verkregen. Deze mest is moeilijk te verwerken en veroorzaakt tijdens verspreiding veel stankoverlast. Afdekking van de mest komt in aanmerking bij mest met minstens 70 % droge stof. VITO

20

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________

Nadroogtechnieken Op een gering aantal bedrijven wordt sinds enkele jaren de mest in tunnels gedroogd tot meer dan 70 % droge stof (Neukermans & Colanbeen, 1994; Uenk et al., 1994). Naast de tunneldroging is een ontwikkeling gaande om de mest op het pluimveebedrijf na te drogen en voor langere tijd op te slaan. Deze systemen drogen de mest laagsgewijs met ventilatielucht (HELI-systeem) of drogen de mest door geforceerde compostering (systeem Vaessen) of door laagsgewijze, natuurlijke compostering (systeem IMAG-DLO). De toepassing van deze technieken vereist in Nederland een aanpassing van de bestaande milieuvergunning van het pluimveebedrijf. Invoering van deze technieken hangt onder andere af of het geoorloofd blijft de mest in de open lucht op te slaan en of de mestontvangende bedrijven hogere eisen gaan stellen aan de mestkwaliteit.

5.1.3 Grondstoffen en eindproducten In tabel 1 is de gemiddelde samenstelling vermeld van mest die verschillende behandelingen heeft ondergaan. De cijfergegevens zijn afkomstig van Kroodsma et al., 1996. Tabel 1

Samenstelling van voor- en nagedroogde en gecomposteerde mest

Component

Voorgedroogde mest

Nagedroogde mest

Gecomposteerde mest

ds (g/kg)

473

821

804

As (% ds)

25,9

26,1

31,8

Nkj (g/kg ds)

54,4

48,4

56,9

NH4-N (g/kg ds)

6,5

5,0

9,7

P-totaal (g/kg ds)

16,1

16,7

18,9

Hulpstoffen worden niet gebruikt. 5.1.4 Emissies Stallen met bandbatterijen en geforceerde mestdroging zijn Groen-Labelwaardig (Anoniem, 1993). De emissiefactor bedraagt 35 g NH3 per hen per jaar. Is op het bedrijf een open mestloods voor droge mest aanwezig dan geldt een toeslag van 50 g NH3 per hen per jaar (Anoniem, 1996a). Uit het onderzoek naar nadroogtechnieken blijkt dat de ammoniakemissie aanzienlijk lager is dan de huidige norm voor de open mestloods. In de huidige Nederlandse wetgeving zijn nog geen mogelijkheden opgenomen voor de toepassing van nieuwe nadroogtechnieken. Over de geuremissie van stallen bestaat nog veel onzekerheid. Uit onderzoek van Klarenbeek et al. (1985) bleek dat, in stallen met droge mestopslag onder de batterijen en in stallen met mestbandbatterijen, de geur aanzienlijk geringer was dan in stallen met dunne mestopslag onder VITO

21

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________ de batterijen. Momenteel geldt in Nederland een norm van 120 dierplaatsen per mestvarkenseenheid (m.v.e.) voor stallen met mestbandbatterijen met geforceerde mestdroging en directe afvoer van de mest. In stallen met geforceerde mestdroging en langdurige opslag van de mest op het bedrijf geldt een norm van 60 dierplaatsen. De minst gunstige situatie doet zich voor in stallen met dunne mestopslag onder de batterij, namelijk 15 dierplaatsen (Anoniem, 1996b). Sinds 1995 is nieuw onderzoek gaande in hoeverre vermindering van de ammoniakemissie invloed heeft op de geuremissie. 5.1.5 Energiegebruik Het (voor)drogen van mest koste energie. Uit onderzoek van Van Horne (1994) kwam naar voren dat in mechanisch geventileerde stallen gemiddeld 1,65 kWh per henplaats per jaar werd verbruikt. De mestdroging vereiste het grootste deel, namelijk 46%; gegevens over de drogestofgehalten van de mest waren echter niet beschikbaar. Neukermans & Colanbeen (1994) berekenden voor de tunneldroging een stroomverbruik van 2,2 kWh per hen en per jaar. Onduidelijk is of dit geheel of gedeeltelijk aan de droging moet worden toegerekend. Uit onderzoek van Kroodsma et al. (1985) bleek dat de mest tot 40-45 % droge stof werd voorgedroogd bij een stroomverbruik van 1,0 - 1,5 kWh per hen per jaar. Deze mest is echter ongeschikt voor transport en opslag in de open lucht en moet in een loods nagedroogd worden. Om voor export in aanmerking te komen moet de mest in Nederland tot meer dan 55 % droge stof worden gedroogd. Dit vraagt echter aanzienlijk meer energie. Door Kroodsma et al. (1995) werd een stroomverbruik gemeten van 2,5 - 3,0 kWh per hen per jaar, waarbij de mest werd gedroogd tot 55-60 % droge stof. Onderzoek van Kroodsma et al. (1996) toonde aan dat met nadroogtechnieken mest met 45 % droge stof wordt gedroogd tot meer dan 80 % droge stof. Het energieverbruik van de nadroging bedroeg circa 1,0 kWh per hen per jaar. Op grond van deze resultaten kan worden geconcludeerd dat voordroging tot ca, 45% ds in combinatie met nadroging meer perspectief biedt dan voordroging in de stal tot circa 55 % droge stof. 5.1.6 Kosten Uiteraard is een bandbatterij met mestdroging duurder dan een batterij zonder droging. In de huidige situatie zijn de verschillen tussen stallen met dunne- en drogemestverwerking echter verwaarloosbaar door de dure aanvullende voorzieningen voor de dunne-mestopslag. Over de investeringen van nadroogtechnieken is nog weinig bekend. Door Van de Weerdhof (1995) worden bedragen genoemd die variëren van circa 55-135 BEF per henplaats. De jaarlijkse kosten voor transport van de mest wordt grotendeels bepaald door de afstand tussen pluimveebedrijf en de plaats van aanwending. Vooral in overschotsituaties zullen de kosten voor het transport van de dunne mest de kosten voor het drogen benaderen of zelfs hoger zijn. Door toepassing van nadroogtechnieken worden de droogkosten hoger maar kunnen de afzetkosten worden verlaagd. Bovendien zijn mogelijkheden aanwezig om de mest verder te bewerken tot een beter vermarktbaar product. 5.1.7 Toepasbaarheid in Vlaanderen Batterijen met mestbanden en droogsystemen zijn algemeen toepasbaar. Vrijwel alle batterijfabrikanten kunnen deze systemen leveren.

VITO

22

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________ De ontwikkeling van nadroogsystemen is in volle gang. Vanwege kwaliteitsverbetering van de mest en vermindering van de emissies wordt verwacht dat deze systemen op korte termijn beschikbaar komen. Naast aanwending van de droge mest op akkerbouwbedrijven, biedt verdere bewerking van de mest tot bijvoorbeeld mestkorrels perspectief. 5.1.8 Informatiepunten Hendrix Voeders B.V. (HELI-systeem) Postbus 1 5830 MA Boxmeer Nederland tel.: +31-485-589911 fax: +31-485-573924 Ir. Y. Wintjens IMAG-DLO - Wageningen (IMAG-DLO-systeem) Postbus 43 6800 AA Wageningen Nederland tel.: +31-317-476593 fax: +31-317-425670 Ing. W. Kroodsma Maatschap Vaessen-Donners (Vaessen-systeem) Herenbosweg 1 5962 NW Horst Nederland tel.: +31-77-3982995 fax: +31-77-3982995 De heer A. Vaessen Stichting Groen Label Postbus 26 7400 AA Deventer Nederland tel.: +31-570-629811 fax: +31-570-625252

VITO

23

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________

5.1.9 Referenties 1. Anoniem, (1993) Mestbandbatterij met geforceerde mestdroging. Stichting Groen Label, Deventer, Nederland, BB 93-06-008 2. Anoniem (1996a) Wijziging Uitvoeringsregeling ammoniak en veehouderij. Interimwet ammoniak en veehouderij. Min. VROM en Min. LNV, Den Haag, Nederland 3. Anoniem (1996b) Richtlijn Veehouderij en Stankhinder 1996. Min. VROM en Min. LNV, Den Haag, Nederland 4. Horne, P.L.M. van (1994) Oorzaken van verschillen in energieverbruik op leghennenbedrijven. Rapport LEI-DLO, Den Haag, Nederland, nr. 3.156, 36 pp 5. Klarenbeek, J., A. Ph. van Harreveld & A.A. Jongebreur (1985) Geur- en ammoniakemissies bij leghennenstallen. IMAG Wageningen, Nederland, rapportnr. 70, 70 pp 6. Kroodsma, W., (1976) Het drogen van kippemest met behulp van stallucht in verschillende staltypen. IMAG-rapport 73, Wageningen, Nederland, 46 pp 7. Kroodsma, W., J.A. Arkenbout & J.A. Stoffers (1985) New system for drying poultry manure in belt batteries. IMAG Research Report 85-1, Wageningen, Nederland, 27 pp 8. Kroodsma, W., N.W.M. Ogink, R. Bleijenberg & M.A. Bruins (1995) Mestdroging in een leghennenstal met mestbandbatterijen: energieverbruik, drogestofgehalte van de mest en ammoniakemissie. IMAG-DLO rapport 95-2, Wageningen, Nederland, 27 pp 9. Kroodsma, W., R. Bleijenberg, N.W.M. Ogink & Y. Wintjens (1996) Nadroging van voorgedroogde leghennenmest volgens het HELI-systeem en de laagsgewijze composteermethode. IMAG-DLO rapport 96-08, Wageningen, Nederland, 47 pp 10.Neukermans, G. & M. Colanbeen (1994) Het drogen van leghennenmest met droogtunnel. Pluimvee; themanummer: mest/mestverwerking, pp 23-29 11.Uenk, G.H., G.J. Monteny, T.G.M. Demmers & M.G. Hissink (1994) Praktijkonderzoek naar het drogen van leghennenmest in een droogtunnel en het effect op de ammoniak-, geur-, en stofemissie. IMAG-DLO rapport 94-21, Wageningen, Nederland, 29 pp 12.Weerdhof, A van de (1995) Nieuwe nadroogsystemen voor leghennenmest. In: PP-uitgave no.33, Studiemiddagen Kalkoenenhouderij, eendenhouderij en leghennenhouderij, Beekbergen, Nederland, pp 24 - 26

VITO

24

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________

5.2

Droogsystemen voor vleeskuikenmest op het pluimveebedrijf

5.2.1 Doel Het emissie-arm drogen van vleeskuikenmest tot een stapelbare hoogwaardige meststof die geschikt is voor vervoer over lange afstand en/of voor verdere bewerking. 5.2.2 Procesbeschrijving De stallen worden iedere mestronde ingestrooid met een laag houtkrullen of gehakseld stro. Na afloop van de 6-7-weekse mestperiode wordt de strooiselmest verwijderd. De jaarlijkse mestproductie bedraagt circa 10 kg mest met 60 % droge stof per dierplaats (Anoniem, 1994). De gemiddelde samenstelling is weergegeven in onderstaande tabel. Tabel 1

Gemiddelde samenstelling van vleeskuikenmest in g/kg

Component

Gehalte

ds

580

organische stof

430

Ntot

26,0

Nmineraal

11,7

Norg

14,3

P2O5

24,0

K2O

21,5

Na iedere mestronde wordt de strooiselmest direct van het bedrijf afgevoerd. Het grootste deel wordt naar de akkerbouw afgezet. Over het algemeen wordt de mest in de open lucht op de kopakker gelost. Afdekking met plasticfolie levert dezelfde problemen op als met voorgedroogde leghennenmest, hoewel door het strooisel de strooibaarheid minder negatief wordt beïnvloed. Er is een tendens aanwezig om de mest onder gecontroleerde omstandigheden op te slaan en eventueel te drogen tot meer dan 85% droge stof. 5.2.3 Stand van de techniek Om de ammoniakemissie te verminderen is een aantal technieken ontwikkeld om drogere strooiselmest in de stal te verkrijgen. De praktijkintroductie van deze stallen loopt door verschillende oorzaken (hoge investeringen, stofproblematiek, ...) vertraging op; sommige stallen verkeren nog in een experimenteel stadium. Deze nieuwe stallen zijn voorzien van een zwevende vloer en strooiseldroging, een geperforeerde vloer en strooiseldroging of bestaan uit etagesystemen met luchtdoorlatende vloer en strooiseldroging. VITO

25

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________ 5.2.4 Emissies De emissiefactor voor vleeskuikenstallen met ingestrooide vloer bedraagt 50 g NH3 per dierplaats per jaar (Anoniem, 1996a). De Stichting Groen Label (Anoniem, 1993) heeft het predikaat Groen Label toegekend aan stallen met luchtdoorlaatbare vloeren en strooiseldroging. De emissie van de verschillende systemen bedraagt 5, respectievelijk 14 g NH3 per dierplaats per jaar. Over de geuremissie van stallen bestaat nog veel onzekerheid. Voor Groen-Label-stallen geldt een norm van 200 dierplaatsen per mestvarkeneenheid (m.v.e.), voor stallen zonder Groen Label 100 dierplaatsen per m.v.e. (Anoniem, 1996b). Sinds 1995 is in Nederland nieuw onderzoek gaande in hoeverre vermindering van de ammoniakemissie invloed heeft op de geuremissie. 5.2.5 Energiegebruik Door toepassing van strooiseldroogtechnieken zal het energieverbruik toenemen. Het verbruik wordt door Van Harn (1997) 40-50% hoger geschat dan bij traditionele huisvesting. De stookkosten vallen echter circa 10% lager uit. 5.2.6 Kosten De extra investeringen voor verhoogde strooiselvloeren (strooiseldroogtechnieken) worden door Bondt & Ellen (1995) aangehouden op 135-165 BEF per dierplaats (voor een bedrijf met twee stallen voor totaal 60.000 dieren). Bij een afschrijvingstermijn van 10 jaar bedragen de jaarkosten circa 15% (21-23 BEF) per dierplaats. Naast de kosten worden echter ook voordelen behaald t.a.v. minder strooisel, betere resultaten en betere vlees- en mestkwaliteit. 5.2.7 Toepasbaarheid in Vlaanderen De ontwikkeling van strooiseldroogsystemen is in volle gang. Door verbetering van de technische resultaten en vermindering van de emissies wordt verwacht dat een aantal van deze systemen voor de praktijk beschikbaar zullen komen. Naast aanwending van de droge mest op akkerbouwbedrijven, biedt verdere bewerking van de mest tot bijvoorbeeld mestkorrels perspectief. 5.2.8 Informatiepunten Hendrix Voeders B.V. Postbus 1 5830 MA Boxmeer Nederland tel.: +31-485-589911 fax: +31-485-573924

VITO

26

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________ Cehave N.V. Postbus 200 5460 BC Veghel Nederland tel.: +31-413-382255 fax: +31-413-382679 Coppens Mengvoeders B.V. Postbus 1010 5528 ZG Hoogeloon Nederland tel.: +31-497-681840 fax: +31-497-681541 Brumatic Machinefabriek B.V. Bontsestraat 14a 5431 SG Cuyk Nederland tel.: +31-485-322838 fax: +31-485-322426 Vetema/CHV Oude Veghelsedijk 10 5476 KE Vorstenbosch Nederland tel.: +31-413-365260 fax: +31-413-343711 Stichting Groen Label Postbus 26 7400 AA Deventer Nederland tel.: +31-570-629811 fax: +31-570-625252

5.2.9 Referenties 1. Anoniem (1993) Stichting Groen Label, Deventer, Nederland: 2. BB 93. 03. 002; zwevende vloer en strooiseldroging. 3. BB 93.03.002/A94.04.017; etagesysteem met zwevende vloer en strooiseldroging 4. BB 93.03.002/B96.04.034; etagesysteem met uitneembare en kantelbare bodemconstructie en strooiseldroging

VITO

27

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________ 5. BB 93.02.002/C 9610.048; etagesysteem met flexibele tussenwanden, mestband en strooiseldroging (blad in voorbereiding) 6. BB 94.04.016/A 96.10.047; geperforeerde vloer en strooiseldroging 7. Anoniem (1994) Kwantitatieve Informatie veehouderij (KWIN - V) 1994 - 1995, 8. publikatie nr 6 -94. Ede, Nederland, p. 37 9. Anoniem (1996a) Wijziging Uitvoeringsregeling ammoniak en veehouderij. Interimwet ammoniak en veehouderij. Min. VROM en Min. LNV, Den Haag, Nederland, pp 18 - 20 10.Anoniem (1996b) Richtlijn Veehouderij en Stankhinder 1996. Min. VROM en Min. LNV, Den Haag, Nederland, 23 pp 11.Bondt, N. & H. Ellen (1995) Huisvestingskosten pluimveehouderij. IKC, afdeling pluimveehouderij, Ede, Nederland, p. 19 en p. 29-31 12.Harn, J. van (1997) Persoonlijke mededeling. Praktijkonderzoek Pluimveehouderij, Beekbergen, Nederland

VITO

28

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________

5.3

Indampen en drogen

5.3.1 Doel Primair doel: •

Het concentreren van mestvloeistof of vaste mest door het verwijderen van water langs thermische weg.

• Secundaire doelen: • Fabricage van producten die beter afzetbaar zijn dan onbehandelde mest en kunnen worden geëxporteerd; • Kiemdoding; • Vergroting van de houdbaarheid. 5.3.2 Procesbeschrijving Onderscheid wordt gemaakt tussen indampen en drogen. Bij het indampen van mestvloeistof wordt bij een bepaalde temperatuur en druk warmte aan de vloeistof toegevoerd, waardoor water verdampt en de mest indikt. Door afkoeling van de waterdamp ontstaat een zoutvrij c.q. zoutarm condensaat dat nog wel vluchtige verbindingen bevat. De ingedikte vloeistof (concentraat) blijft vloeibaar. Een eventuele verdere concentrering dient plaats te vinden via droging. Er bestaat een ruime keuze aan beschikbare verdampertypes. In het kader van mestverwerking zijn de omloopverdamper, de filmverdamper en de sproeifilmverdamper toegepast. Naast het type indamper is de configuratie waarin de indamper wordt opgesteld van belang. In verband met het gunstige energieverbruik worden meertraps(vacuüm)verdamping en/of dampcompressie toegepast (zie punt 5.3.6). Bij drogen is het eindproduct vast en ligt het drogestofgehalte in de praktijk meestal dicht bij 90%. Dit hoge drogestofgehalte is nodig om uitgroei van micro-organismen te voorkomen, een eis die door de EU bij export van varkensmest wordt gesteld. Bij drogen wordt onderscheid gemaakt naar de wijze waarop de benodigde warmte aan het te verdampen water uit de mest wordt overgedragen, namelijk door stroming of door geleiding. In het eerste geval worden hete rookgassen of warme lucht direct met de te drogen mest in contact gebracht (directe- of convectiedroger). In het tweede geval wordt warmte uit het droogmedium (stoom, heet water of thermische olie) via een wand op de te drogen mest overgedragen (indirecte of contactdroger). Drogertypen die bij mestverwerking zijn toegepast zijn de trommeldroger, de wervelbeddroger en de maaldroger als directe drogers; de roterende pijpenbundeldroger en de schijvendroger als indirecte drogers. Andere mogelijkheden om mest te drogen zijn drogen in de stal met behulp van stallucht en composteren. Bij het drogen met stallucht wordt gebruik gemaakt van de lichaamswarmte van de dieren, terwijl er bij het composteren langs microbiologische weg warmte wordt gegenereerd waarmee water wordt verdampt (biologisch drogen). VITO

29

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________ Bijna altijd is een nabewerking in de vorm van pelletering of granulering nodig om het definitieve eindproduct te verkrijgen. 5.3.3 Stand van de techniek Bij een aantal mestverwerkingsprocessen werden c.q. worden indampen en drogen als processtap toegepast. Tabel 1 geeft hiervan een overzicht.

VITO

30

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________ Tabel 1

Overzicht van de in deze studie beschreven indampen droogtechnieken

Verwerkingsproces

Indampen

Demo Bakum

sproeifilm

Drogen

(zie techniekblad 5, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1)

Demo Lingen

vallende film


Hypecos

onbekend


Makason

trommel


MAV

omloop

wervelbed

omloop

schijven


MeMon (zie techniekblad 19, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1)

MVH

sproeifilm


MVK

sproeifilm

wervelbed

omloop

roterende pijpenbundel


Promest (zie techniekblad 22, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1)

Scarabee (Nederland)

wervelbed


VITO

31

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________

SDCE

onbekend

onbekend


Sirven

onbekend


Skarabee (België)

etagedroger


SPS

roterende pijpenbundel


Vefinex

trommeldroger


Genoemde processen met de inpassing van indamper en/of droger zijn in de techniekbladen (zie verwijzingen in de bovenstaande tabel) beschreven. In een aantal processen vindt scheiding van de mest in dik en dun plaats, om deze fractie energiezuinig via indamping te kunnen drogen. Het verdampen van water in een indamper vraagt namelijk minder energie dan in een droger. Energiezuinig drogen door toepassing van warmteterugwinning is nog weinig ontwikkeld. Uitzonderingen zijn de droger bij het systeem van MVK, waarbij een warmtepomp wordt toegepast en de installatie van Sirven in Frankrijk die met dampcompressie werkt (zie techniekbladen 21en 26, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1). Deze technieken moeten zich echter nog in de praktijk bewijzen. Het drogen met ventilatielucht in de stal vindt ruime toepassing bij pluimveemest, met name bij leghennenmest (zie techniekblad 5, punt 5.1 "Drogen leghennenmest" en punt 5.2 "Drogen vleeskuikenmest", bijlage 4/2, paragraaf 4.5.2). In Nederland wordt op diverse plaatsen gewerkt aan de ontwikkeling van systemen voor varkensbedrijven gericht op de vermindering van de geur- en ammoniakemissie en de verdamping van vocht; ook hierbij wordt gebruik gemaakt van het drogen met hoklucht (Ten Have et al., 1996). De ontwikkeling hiervan is nog in het beginstadium. Zowel bij pluimvee als bij varkens wordt gebruik gemaakt van biologisch drogen door middel van composteren (zie techniekblad 4, bijlage 4/2, paragraaf 4.5.2).

VITO

32

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________ 5.3.4 Grondstoffen en eindproducten Bij het indampen van mestvloeistof en het drogen van "vaste" mest ontstaan respectievelijk mestconcentraat en gedroogde mest. Gedroogde mest met een drogestofgehalte van > 90% is meestal het eindproduct, terwijl mestconcentraat behalve als eindproduct ook als halffabrikaat voor een eventuele droogstap kan worden gebruikt. Het maximale drogestofgehalte van door indamping verkregen mestconcentraat is betrekkelijk laag (circa 25 %). Bij indamping en indirecte droging van mest ontstaat naast concentraat en droge mest een waterfase (condensaat). Er wordt in een aantal gevallen zuur (meestal zwavelzuur) toegevoegd om het ontwijken van ammoniak bij het indampen en drogen te verminderen. Dit zuur komt in het eindproduct terecht (bijvoorbeeld MAV en MeMon, zie techniekbladen 18 en 19, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1). Ook kan een ammoniumzoutoplossing vrijkomen als ammoniak met behulp van een zuur uit de droogdamp wordt gewassen (bijvoorbeeld demo-installatie Lingen, zie techniekblad 10, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1). 5.3.5 Emissies Bij het indampen van mest ontstaan gasvormige emissies in de vorm van stinkende, niet condenseerbare gassen. Gasvormige emissies ontstaan eveneens bij het drogen van mest. Bij de directe droging bevinden de te verwijderen geurcomponenten zich in een veel grotere gasstroom dan bij indirecte droging en indamping. Na condensatie van de waterdamp resteert in het laatste geval slechts een geringe hoeveelheid (sterk geconcentreerde) leklucht. Directe droging heeft derhalve nadelige konsekwenties voor de afgasbehandeling. De gehalten aan geur en ammoniak zijn behalve van de indamp/droogtechniek afhankelijk van de voorbehandeling en de mestsoort. Voor afgasbehandelingstechnieken kan verwezen worden naar het techniekblad 1 “Zuivering lucht”, bijlage 4./3, paragraaf 4.5.3 en de betreffende techniekbladen van systemen met indampers en drogers, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1. Bij het drogen van nitraathoudende mest als gevolg van biologische nitrificatie of toevoeging van salpeterzuur kunnen nitreuze dampen ontwijken. Emissie naar water vindt plaats via het condensaat waarin zich naast opgelost ammoniak vluchtige organische componenten, zoals lagere vetzuren kunnen bevinden. De concentraties zijn met name afhankelijk van de soort mest en de voorbehandeling (zie tabel 2).

VITO

33

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________

Tabel 2

Effluentsamenstelling systemen “Indampen en drogen”

Component

Eenh

1

2

3

3a

4

CZV

mg/l

120

60

350

75

200

BZV

mg/l

15

10

Nkj

mg/l

NH4N

mg/l

NO2N

mg/l

NO3N

mg/l

N-totaal

mg/l

70

P-totaal

mg/l

10

K

mg/l

Cl

mg/l

SO4

mg/l

Zouten

mg/l

Droge stof

mg/l

Zwevende stof

mg/l

Bezinkb. stof

mg/l

5

20

6

7

50

250

10

25

10 100

5

10 17

100

10

50

0

1,3

5

1

5

0,5

5 40

40

45

2 1000

30

60 0,5

1 Sirven (Frankrijk)

(zie techniekblad 26, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1);

2 Demo-Lingen (Duitsland)


3 Demo-Bakum (Duitsland) (destillaat)


3a Demo-Bakum (Duitsland) (destillaat, na biologisch zuiveren) (zie techniekblad 5, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1); 4 SPS (Nederland)


5 MeMon (Nederland)


6 Promest (Nederland)


7 SDCE (België)


VITO

34

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________ Het ammoniakgehalte kan worden verlaagd door aan te zuren of vooraf te strippen; biogaswinning verlaagt het vetzuurgehalte omdat vetzuren in methaan worden omgezet. Voor lozing op oppervlakte water is vrijwel altijd nazuivering noodzakelijk (bijvoorbeeld Demo Bakum, MeMon, SPS, MVH, zie techniekbladen 5, 19, 30 en 20). 5.3.6 Energiegebruik Het verbruik aan thermische energie bedraagt bij het drogen respectievelijk circa 3.500 voor directe droging en 2.750 MJ per ton waterverdamping voor indirecte droging. Aan elektrische energie wordt 50-100 kWh per ton waterverdamping gebruikt. Het energieverbruik bij het indampen is sterk afhankelijk van het type indamper en de toegepaste indamperconfiguratie, te weten het aantal trappen bij meertrapsverdamping en het al dan niet gebruik maken van (thermische of mechanische) dampcompressie. Aan thermische energie wordt bij een ééntraps-indamper 1,1-1,25 ton stoom per ton verdampt water verbruikt, terwijl dit voor een vijftraps-indamper 0,25 ton stoom per ton waterverdamping is. Bij gebruik van mechanische dampcompressie daalt het stoomverbruik van de ééntraps-indamper tot 0,012 ton/ton verdampt water, maar neemt het verbruik aan elektrische energie toe van 2 naar 15 kWh /ton verdampt water (Voorneburg van, 1993). Bij een verwerkingsproces waarin zowel indampen als drogen voorkomen kan koppeling van energiestromen worden toegepast (b.v. MAV en Promest, zie techniekbladen 18 en 22). De waterdamp uit de droger kan worden gebruikt als verwarmingsstoom voor de indamper. Behalve door de inzet van brandstoffen als olie, aardgas of de inkoop van elektrische energie kan de benodigde energie voor de verdamping van vocht ook worden verkregen uit: a) verbranding van de eigen droge stof (b.v. Skarabee (België), SDCE, MeMon (mestvet)) of afval (MVK); zie techniekbladen 27, 25, 19 en 21, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1); b) biogasproductie (b.v. Bakum, MAV, MeMon, Promest); zie techniekbladen 5, 18, 19 en 22, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1); c) natte of chemische oxidatie (Hypecos, Scarabee (Nederland); zie techniekbladen 15 en 24, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1); d) compostering (zie techniekblad 4, bijlage 4/2, paragraaf 4.5.2); e) gebruik dierwarmte (drogen op de boerderij; zie techniekblad 5, bijlage 4/2, paragraaf 4.5.2); f) toevoeging ongebluste kalk (Laviedor, zie techniekblad 16, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1).

VITO

35

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________

5.3.7 Kosten Een opgave van de kosten in algemene zin is niet mogelijk, omdat er meerdere factoren zijn die de kosten bepalen. De investering van de indamper- c.q. drogerinstallatie wordt onder andere bepaald door de waterverdampingscapaciteit, het type indamper-droger, de toegepaste configuratie (aantal trappen, dampcompressie) en het gebruikte constructiemateriaal in verband met corrosie. Naast de kapitaalslasten (rente en afschrijving) maken de energiekosten een belangrijk deel uit van de bruto exploitatiekosten. In het algemeen kan worden gesteld dat de kosten van indampen en drogen dermate hoog zijn dat ze toepassing in de weg staan; dit geldt vooral voor varkensmest. Bij pluimvee biedt droging met stallucht, al-dan-niet in combinatie met compostering of thermische nadroging, kostentechnisch meer perspectief. 5.3.8 Technische problemen Problemen die zich bij het indampen en drogen van mest kunnen voordoen zijn veranderende stofeigenschappen van de mest tijdens het indampen/drogen, zoals klontvorming bij drogen (vereist “recycle” van gedroogd materiaal), veranderende viscositeit/kleefgedrag bij indampen (gummy fase), vervuiling (reiniging met zuur en loog), corrosie van constructiemateriaal en brandc.q. explosiegevaar bij droging van nitraathoudende mest. Bij het indampen van mestvloeistof kan schuimvorming optreden, met name bij het opstarten met een water-mestmengsel (Van Voorneburg et al., 1995). 5.3.9 Capaciteit Hoewel indampen droogapparatuur in diverse capaciteiten leverbaar is, beperkt de toepassing zich tot op heden tot de meer grootschalige mestverwerkingsprocessen. In Nederland wordt op diverse plaatsen getracht indampers met damprecompressie te ontwikkelen voor gebruik op de boerderij; ook in Denemarken is een firma hiermee bezig. Wat betreft kleinschalige droging kan gewezen worden op het systeem Sirven (zie techniekblad 26, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1). Mestdroogsystemen die met ventilatielucht werken zijn kleinschalig omdat zij specifiek voor de boerderij (toepassing in de stal) zijn/worden ontwikkeld. 5.3.10 Toepasbaarheid in Vlaanderen Indampen en/of zijn technieken die van veel mestverwerkingssystemen deel uitmaken. Hun toepasbaarheid hangt over het algemeen af van de milieucriteria die in Vlaanderen worden aangelegd. Kritische factor is daarbij vaak de geuruitstoot. 5.3.11 Vergelijkbare technieken Bij het indampen van mestvloeistof ontstaat naast het indampconcentraat een deeltjesvrije, waterfase. Dit condensaat bevat geen opgeloste zouten, zodat indampen tevens als een ontzoutingstechniek kan worden gezien. In dit opzicht is de techniek derhalve vergelijkbaar met membraanscheiding door middel van omgekeerde osmose, waarbij eveneens concentrering en zoutretentie plaatsvindt. Concentrering door middel van indampen gaat echter verder dan concentrering met membranen (circa 25% bij indampen versus circa 6% bij membranen). VITO

36

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________ 5.3.12 Informatiepunt Zie bijlage 1/1, paragraaf 1.9.1 voor de algemene lijst van informatiebronnen onder de trefwoorden "drogen" en "indampen" 5.3.13 Referenties 1. Have, P.J.W. ten, J.J.M. Schellekens, J. Doornbos, J. Rijpma & J. Uenk (1996) Vergroting afzet varkensmest door be- en verwerking; een ketenstudie. Rapport CIOM, Wageningen, Nederland, ISBNnr. 90-74926-06-1 2. Voorneburg, F. van (1993) Drogen en indampen van mest: ervaringen en perspectieven. Proces Technologie (Nederland) juni 1993, pp 38-43 3. Voorneburg, F. van, P.J.W. ten Have, J.H. Snijders & L.H.J.M. Schneiders (1995) De zure wassing van ammoniak uit damp in een indamp-/dampwascombinatie voor varkensmest. Rapport TNO Milieu- en Energietechnologie nr. R95-218, Apeldoorn, Nederland

VITO

37

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________

6.

Indampen

Zie techniekblad 5.3, bijlage 4/2, paragraaf 4.5.2.

VITO

38

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________

7.

Kalkbehandeling

Zie techniekbladen 16 en 27, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1.

VITO

39

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________

8.

Mechanische scheiding

8.1 Doel Het splitsen van mest in twee fracties, dun en dik, ten behoeve van de verdere verwerking en/of afzet. Denk b.v. aan het indampen van de dunne fractie en het composteren van de dikke fractie. 8.2 Procesbeschrijving In onderstaande tabel zijn de beschikbare technieken en de mestsoort waarop ze bij voorkeur worden toegepast samengevat. Tabel 1

Scheidingstechniek in relatie tot de mestsoort

Scheidingstechniek

Mestsoort

Bezinking

dunne zeugenmest < 6% ds

Filtratie # 1) # 2)

vijzelpers dikkere varkensmest, rundermest strofilter varkensmest

# zeefbandpers

varkensmest

Centrifugatie

varkensmest, rundermest

Directe scheiding in de stal # schuiven

varkensmest, rundermest

# banden

varkensmest

1) in gebruik zijnde vijzelpersen: FAN (Duitsland) en Reime (Noorwegen) 2) praktijksystemen: Aveve (België) (zie techniekblad 1, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1), Helerbo (Nederland)

Bij bezinking vindt afscheiding van niet-opgeloste delen plaats onder invloed van de zwaartekracht. Deze scheiding treedt onder andere op bij opslag van dunne zeugenmest in een silo of mestkelder. De werking kan worden verbeterd door het gebruik van vlokmiddelen. Mestscheiders maken meestal gebruik van filtratie. Met behulp van een geperforeerde trommel, een laag stro of een geweven doek worden niet-opgeloste bestanddelen uit de mest verwijderd, meestal in combinatie met het uitpersen van de afgescheiden delen (vijzelpers, zeefbandpers). Bij de scheiding met een zeefbandpers is een vlokmiddel vereist. De pers heeft enkele nadelen ten VITO

40

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________ opzichte van de centrifuge te weten gebruik van spoelwater en vlokmiddel, emissie door open uitvoering en meer toezicht. Bij centrifugatie vindt afscheiding van niet-opgeloste delen plaats onder invloed van de centrifugaal kracht. De afscheiding kan worden verbeterd door het gebruik van een vlokmiddel (poly-elektroliet). De hogere afscheidingsgraad gaat evenwel gepaard met een nattere koek. Ook kan bruinkool worden gebruikt om de scheiding te verbeteren (Felgener et al., 1993). Door toepassing van schuiven of banden kan varkensmest in de stal (onder de roosters) worden gescheiden in vaste mest en urine. Deze scheiding kan onderdeel uitmaken van een compleet boerderijverwerkingssysteem met verdamping van vocht en compostering van de vaste mest (Ten Have et al., 1994; Feenstra et al., 1992). 8.3 Stand van de techniek Met uitzondering van de zeefbandpers worden de genoemde mestscheidingssystemen in de praktijk toegepast. Directe scheiding van mest in de stal verkeert nog in het ontwikkelingsstadium en wordt nog op beperkte schaal toegepast. Voor strofiltratie geldt hetzelfde. 8.4 Grondstoffen en eindproducten De grondstof mest wordt gescheiden in een dunne en een dikke fractie. Door scheiding van vloeistof en vaste (= niet opgeloste) stof vindt er tevens scheiding van mestcomponenten (o.a. N, P, en K) plaats. Tabel 2 geeft een overzicht van de (gemiddelde) resultaten die met de diverse scheidingssystemen behaald zijn.

VITO

41

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________ Tabel 2 Resultaten van enkele scheidingstechnieken, uitgedrukt als percentage van de ruwe mest die in de dikke fractie terechtkomt Techniek

Mestsoort

Referentie

Percentage in dikke fractie Massa

ds

N

P2O5

K2O

Bezinken*

zeugen

28

68

44

98

28

1)

Vijzelpers* *

varkens

13

35

15

15

13

2)

Strofilter** *

zeugen

11

79

23

>90

5

3)

Centrifuge

varkens

13

47

21

70

13

1)

Centrifuge*

varkens

24

71

35

85

24

1)

Banden

varkens

33

83

47

90

30

4)

Legende *

met vlokmiddel

**

Reime-pers

***

Helerbo-strofilter

1) 2) 3) 4)

Ten Have et al., 1994 Neukermans et al., 1995 Brochure Hendrix, Boxmeer, Nederland Dobbelaere, 1988

Bij scheiding van mest is er geen sprake van een echt eindproduct. Indien de dikke fractie wordt gecomposteerd ( b.v. bij toepassing van strofiltratie) vormt compost het eindproduct. 8.5 Emissies Bij strofiltratie verdampt water (circa 12 % van de mestvloeistof). Bovendien wordt 45% van de stikstof in de mest geëmitteerd in de vorm van ammoniak (Hanegreefs, 1995). Van de andere mestscheidingssystemen zijn geen emissiegegevens bekend. Aangezien de scheiding meestal in een gesloten apparaat of in de stal plaatsvindt, zal de eventuele extra emissie naar verwachting gering zijn. 8.6 Energiegebruik Het energiegebruik van de diverse (mechanische) scheidingssystemen is laag. Het gebruik aan elektrische energie bedraagt ongeveer 0,5 (bezinken, strofiltratie) tot 3 à 4 kWh/m3 mest voor centrifugeren. 8.7 Kosten In tabel 3 is een overzicht gegeven van investerings- en verwerkingskosten van mestscheidingsapparatuur. VITO

42

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________ Tabel 3

Investerings- en verwerkingskosten

Techniek

Investering

Verwerkingskosten

Opmerking

Referentie

3

BEF

BEF/m

Bezinker

gering

55

a)

1)

Vijzelpers

530.000

118-24

b)

2)

Strofilter

3.600.000

170

c)

3)

Centrifuge

7.300.000

145

d)

4)

Bandscheider

3.100.000

131

e)

5)

Legende a) met vlokmiddel, 2.000 m3/jaar b) excl. prijs aanvoerpomp, 1.000 respectievelijk 5.000 m3/jaar c) capaciteit 4.500 m3/jaar d) doorzet 10 m3/h; 10.000 m3/jaar e) op basis van een volledige bedrijfsinvestering 1) Ten Have et al., 1994 2) Verdoes et al., 1992 3) Hanegreefs, 1995 4) Hügle, 1994 5) Dobbelaere, 1988

8.8 Technische problemen Bij mestscheidingssystemen op basis van filtratie kan verstopping en/of beschadiging van het filtermedium optreden. Het centrifugeren van mest kan gepaard gaan met luchtinslag waardoor de mest overmatig kan gaan schuimen. 8.9 Capaciteit De scheidingsapparaten zijn in diverse capaciteiten verkrijgbaar, maar meestal is de minimumcapaciteit in de orde van 1 m3/h. Bij hele grote capaciteiten verdient het aanbeveling om meerdere apparaten parallel te schakelen. Met uitzondering van centrifugeren (in verband met kosten) zijn de andere scheidingsapparaten geschikt voor kleinschalige toepassing op de boerderij. Filters en centrifuges zijn bovendien in mobiele vorm beschikbaar en kunnen derhalve op meerdere plaatsen worden ingezet. 8.10 Toepasbaarheid in Vlaanderen De hiergenoemde scheidingstechnieken kunnen in Vlaanderen worden toegepast. Bij gebruik van een strofilter dient rekening te worden gehouden met de hoge ammoniak emissie.

VITO

43

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________

8.11 Vergelijkbare technieken Scheiding door middel van filtratie is enigszins vergelijkbaar met membraanscheiding, zij het dat de scheiding veel scherper is en er naast onopgeloste deeltjes ook opgeloste stoffen kunnen worden verwijderd (denk aan omgekeerde osmose). Bij de hier beschreven technieken gaat het derhalve primair om een grove (voor-)scheiding. 8.12 Informatiepunt Zie bijlage 1/1, paragraaf 1.9.1 voor de algemene lijst van informatiebronnen onder het trefwoord "Scheiden". 8.13 Referenties 1. Anoniem (1996) Helerbo-strofilter. Brochure Hendrix, Boxmeer (NL) 2. Dobbelaere, A. (1988) Mestscheiding onder de roosters van een slachtvarkensstal. Landbouwtijdschrift 4, nr. 1 3. Feenstra, L. & F. van Voorneburg (1992) Mestscheiding bij centrale mestverwerking, basisdocument.Rapport ICM Wageningen, Nederland, ISBN 90-800913-4-0 4. Felgener, G., W. Faber & W. Kemmerling (1993) Güllereinigung mit Braunkohle schließt Stoffkreisläufe. In: "Umweltverträgliche Gülleaufbereitung", uitgave Dr. Eberhard Kuhn Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e. V. (KTBL) Bartningstraße 49, 64289 Darmstadt, Duitsland 5. Hanegreefs, P. (1995) Strofiltratie: één der mogelijkheden van mengmestbehandeling op bedrijfsniveau. Voordracht voor studienamiddag "Mestverwerking: mogelijkheden en haalbaarheid" 6 december 1995 Hoger Instituut der Kempen te Geel 6. Have, P.J.W. ten & J.J.M. Schellekens (1994) Een verkenning van de mogelijke gevolgen van de introductie van nieuwe stalsystemen en van mestbewerking op bedrijfsniveau voor de fabrieksmatige verwerking van varkensmest. Rapport ICM, Wageningen, Nederland, ISBN: 90-74926-05-3 7. Hügle, T. (1994) Gülle separieren und kompostieren. Rapport Rationalisierungs-Kuratorium für Landwirtschaft (RKL) Oktober 1994, Am Kamp 13, 24783 Rendsburg/Osterrönfeld, Duitsland 8. Neukermans, G., M. Colanbeen & L. van de Velde (1995) Verslag van de onderzoekingen ondernomen tijdens de periode 1 januari 1993 tot en met 31 december 1994 9. Comite voor onderzoek van mestverwerkingstechnieken (I.W.O.N.L.) Gent, januari 1995. Overeenkomst D 1/4-10998/5530 A van 17 december 1992 10.Verdoes, N., G.M. den Brok & J.H.M. van Cuyck (1992) Mechanische mestscheiders als mogelijke schakel in de mestbewerking op bedrijfsniveau. Praktijkonderzoek Varkenshouderij, Rosmalen, Nederland, Proefverslag nummer P 1.77, maart 1992

VITO

44

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________

9.

Membraanfiltratie

9.1 Doel Het afscheiden van een schone waterfractie om het mestvolume te reduceren of het nareinigen van voorbehandelde mestvloeistof. 9.2 Procesbeschrijving Bij membraanscheiding wordt onderscheid gemaakt tussen microfiltratie (0,1 µm), ultrafiltratie, nanofiltratie en hyperfiltratie, beter bekend als omgekeerde osmose (0,00025 µm). Dit is een indeling van grof naar fijn. Membraantechnieken die in het kader van mestbewerking worden toegepast zijn microfiltratie voor het afscheiden van deeltjes (“suspended solids”) en omgekeerde osmose voor het verwijderen van opgeloste stoffen (vooral zouten). Microfiltatie dient veelal als een voorscheidingsstap voor omgekeerde osmose. Belangrijke aspecten bij membraanscheiding zijn membraankeuze (keramisch, polymeer) en membraanconfiguratie (buisvormig, holle vezel) in verband met vervuiling en kosten (Anoniem, 1995 en Van Gastel 1995). Voor het gebruik van keramische membranen bij mestscheiding wordt tevens verwezen naar (Van Gastel, 1995). Door toepassing van microfiltratie als voorbehandelingsstap kan omgekeerde osmose goedkoper (andere uitvoering b.v. vlakke plaat, spiraalgewonden; met als gevolg het bekomen van een hogere flux) worden. 9.3 Stand van de techniek Membraantechnieken voor scheiding van dunne mest (en mestcondensaat) zijn inmiddels zo ver ontwikkeld dat kleinschalige toepassing in de praktijk mogelijk is. In Surwold (Duitsland, zie techniekblad 12, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1) wordt omgekeerde osmose (systeem Haflo) toegepast op een demonstratie-installatie voor varkensmest (Hüttner et al., 1996). MVH (zie techniekblad 20, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1) past omgekeerde osmose toe voor de nareiniging van condensaat van een indamper. De Nederlandse firma Eucomaat werkt op dit moment aan de ontwikkeling van een combinatie van een indamper en een membraaninstallatie voor het concentreren van mestvloeistoffen op boerderijninveau; het apparaat heeft de naam Giero-maat. 9.4 Grondstoffen en eindproducten De grondstof is dunne mest of condensaat afkomstig van indampen of drogen. Ook is nazuivering van biologisch gezuiverd effluent mogelijk. Het belangrijkste eindproduct is schoon water (permeaat) dat over het algemeen zonder milieubezwaar op de riolering kan worden geloosd, of over het land kan worden verspreid. Daarnaast ontstaat een geconcentreerde fractie (retentaat), waarvoor een verantwoorde afzet moet worden gevonden.

VITO

45

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________ Bij membraanscheiding vindt geen omzetting van stof plaats, maar is uitsluitend sprake van concentrering. De maximale concentreringsgraad wordt bij omgekeerde osmose theoretisch begrensd door de osmotische druk van de te zuiveren vloeistof en de daaruit voortvloeiende drijvende kracht (drukverschil). In de praktijk bevat het concentraat van omgekeerde osmose maximaal circa 6% droge stof. Bij microfiltratie kan mest tot maximaal 20% droge stof worden geconcentreerd zonder dat verstopping optreedt. Uit onderzoek van Van Tongeren & Ten Have (1991) is gebleken dat relatief dunne zeugenmest, waaruit de meeste deeltjes zijn verwijderd, 2,5 tot 3,5 maal kan worden geconcentreerd; dus uit 1 m3 mestvloeistof ontstaat 0,285 tot 0,4 m3 concentraat en 0,715 tot 0,6 m3 permeaat. 9.5 Emissies Omdat het een gesloten proces betreft treedt gasvormige emissie niet op. De kwaliteit van het permeaat is afhankelijk van de mestsoort en de voorbehandeling. Door aanzuren verbetert de kwaliteit, vooral ten aanzien van N en CZV (Van Tongeren & Ten Have, 1991; Van Gastel & Thelosen, 1995). Vergisting heeft een positieve invloed op CZV en BZV door de afbraak van lagere vetzuren (Poels et al., 1988). De beste permeaatkwaliteit wordt bereikt als vooraf een combinatie van technieken wordt toegepast zoals vergisten, indampen en biologische zuivering. Tabel 1 geeft een overzicht van de kwaliteit van het permeaat onder een aantal verschillende omstandigheden.

VITO

46

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________ Tabel 1

Samenstelling van permeaat onder verschillende omstandigheden en bij verschillende influenten in mg/l

Component

Referentie

CZV

1

2

2a

3

3a

4

5

6

7

200

320 0

460

280

32

500

50

20

15

10

5

BZV N

100

128 0

760

294

53

22

300

P

0,6

400

500

1,4

1,6

2

2

K

100

120 0

420 0

126

30

5

Cl

75

165 50

SO4 Droge stof

Referenties:

100 0

490 0

5 10

0,2

0,2

100

29

20

100

7

25

380 0

10

1

Van Tongeren & Ten Have, 1991 (zeugenmest na aanzuren);

2

Poels et al., 1988 (dunne varkensmest);

2a

Poels et al., 1988 (dunne varkensmest, na vergisting);

3

Van Gastel & Thelosen, 1995 (zeugenmest);

3a

Van Gastel & Thelosen, 1995 (zeugenmest, na aanzuren);

4

Anoniem, 1995 (dunne varkensmest na beluchting, 2-traps omgekeerde osmose);

5

Hüttner et al., 1996. Demo Surwold (dunne mest na vergisting en ammoniak strippen, zie techniekblad 12, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1);

6

Anoniem, 1996 MVH (dunne mest na aanzuren, beluchten en indampen,zie techniekblad 20, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1);

7

Ten Have et al., 1991 (kalvergier, na biologische zuivering).

Opvallend is de relatief slechte kwaliteit van het permeaat bij het onderzoek van Poels et al.; wellicht een gevolg van een minder goede membraankwaliteit.

VITO

47

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________

9.6 Energiegebruik Bij toepassing van membraanfiltratie wordt uitsluitend elektrische energie voor de aandrijving van pompen gebruikt. Het energieverbruik bedraagt circa 28 kWh per m3 ingaande mest bij microfiltratie met keramische membranen en circa 6,5 kWh/m3 ingaande vloeistof voor de daarop aansluitende omgekeerde osmose (Anoniem, 1995). Door Van Tongeren (1991) wordt gerekend met een stroomverbruik van 7 tot 15 kWh/m3 voeding voor omgekeerde osmose. Poels et al. Berekenden het energieverbruik voor een grootschalige toepassing met een combinatie van ultrafiltratie en omgekeerde osmose op 28 kWh/m3 ingaande mestvloeistof (centrifugaat) en 42 kWh/m3 permeaat. Van Gastel mat een verbruik van 23-25 kWh/m3 bezonken zeugenmest. 9.7 Kosten Volgens een kostenberekening van het comité voor onderzoek van mestverwerkingstechnieken bedraagt de investering van een membraanfiltratie-installatie voor 4.800 m3 zeugenmest per jaar, bestaande uit microfiltratie en omgekeerde osmose, 4,8 miljoen BEF. De totale kosten per m3 bedragen bij deze capaciteit 256 BEF (Anoniem, 1995). Van Gastel begrootte de kosten van microfiltratie met keramische membranen voor zeugen- en vleesvarkensmest op respectievelijk 300 BEF (bij 350 zeugen) en 360 BEF (bij 3.600 vleesvarkens). Poels et al. Raamden de investering voor een membraaninstallatie (Ultrafiltratie + Omgekeerde osmose) voor 100.000 m3/j op 63 miljoen BEF en de verwerkingskosten per m3 ruwe mest (vóór centrifuge) op 380 BEF (UF 180 BEF en omgekeerde osmose 200 BEF). 9.8 Technische problemen Technische problemen hebben vooral betrekking op slijtage (membraanbeschadiging door harde deeltjes, b.v. zand) en vervuiling van de membranen. Daardoor blijft de levensduur van de membranen een onzekere (kosten)factor. Regelmatig reinigen van de membranen is noodzakelijk. Een goede voorscheiding is vereist. 9.9 Capaciteit Membraanfiltratie-installaties kunnen in diverse capaciteiten worden geleverd, waardoor toepassing zowel op boerderijschaal als op industriële schaal mogelijk is. Aangezien een membraaninstallatie modulair is opgebouwd kan deze in principe eenvoudig worden uitgebreid. 9.10 Toepasbaarheid in Vlaanderen Afhankelijk van de lozingseisen voor het permeaat kan membraanfiltratie milieuhygiënisch gezien in Vlaanderen worden toegepast. Lozing op de riolering zal waarschijnlijk worden toegestaan. Bij lozing op oppervlaktewater kan het stikstofgehalte mogelijk nog een probleem zijn. Andere mogelijkheden van permeaatafvoer zijn verspreiden over het land of hergebruik voor reiniging van de stallen.

VITO

48

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________

9.11 Vergelijkbare technieken Aangezien bij omgekeerde osmose concentrering en zoutverwijdering plaatsvindt kan deze techniek het beste worden vergeleken met indampen (MVH; Demo Lingen; Demo Bakum, zie techniekbladen 20, 10 en 5, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1). Bij concentrering met behulp van omgekeerde osmose kan het gehalte aan opgeloste droge stof (voornamelijk zout) van het concentraat vanwege de osmotische druk niet veel hoger worden dan circa 6%. Dit betekent dat het proces weinig vocht kan afscheiden uit dikkere mest dan ongeveer 5-6% ds (circa 2% ds in deeltjesvrije mestvloeistof, overeenkomend met 5-6% ds in de ruwe mest). Bij indampen daarentegen kan de mest verder worden geconcentreerd (tot 20-30% ds). 9.12 Informatiepunt Eucomaat bv Economiestraat 39 6433 KC Hoensbroek Nederland tel.: +31-455-237230 fax: +31-455-237328 Drs. P. Walthie Haflo Milieutechniek B.V. Postbus 90 7630 AB Ootmarsum Nederland tel.: +31-546-629699 fax: +31-546-629695 De heer B. Kuipers Universiteit van Gent Fac. Landbouwkundige & Toegepaste biol. Wetenschappen Dienst Landbouwtechniek Coupure Links 653 B-9000 Gent tel.: 09-2646201 fax: 09-2646235 Ir. G. Neukermans Praktijkonderzoek voor de Varkenshouderij Postbus 83 5240 AB Rosmalen Nederland tel.: +31-73-5286555 fax. +31-73-5218214 Ing. J.P.B.F. van Gastel

VITO

49

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________ 9.13 Referenties 1. Anoniem (1995) Verslag van de onderzoekingen ondernomen tijdens de periode 1 januari 1993 tot en met 31 december 1994. Comité voor onderzoek van mestverwerkingstechnieken (I.W.O.N.L.), Gent, januari 1995 2. Anoniem (1996) Milieu-effectrapport Mestbewerkingsinrichtingen. Locale bewerking van dunne mest door middel van energiezuinige indamping te Uden, Gemert, Baarle-Nassau, Bergeijk en Helvoirt. Rapport Raadgevend Ingenieursburro Van Aspert BV Uden NL 3. Gastel, J. van (1995) Microfiltratie met behulp van keramische membranen: goed maar kostbaar. Praktijkonderzoek nr. 5 pp 15-17 4. Gastel, J.P.B.F. van & J.G.M.Thelosen (1995) Vermindering van het volume van zeugenmest door middel van omgekeerde osmose. Praktijkonderzoek Varkenshouderij Proefverslag nummer P 1.129, ISSN 0922-8586, mei 1995 5. Have, P.J.W. ten, H.C. Willers & W.G.J.M. van Tongeren (1991) Purification of veal calf manure. In: New Trends in veal calf production. Eds. J.H.M. Metz en C.M. Groenestein. Pudoc Wageningen NL. ISBN 90-220-1016-3 6. Hüttner, A., G. Karle & P. Weiland (1996) Verfahren zur umweltverträglichen Gülleaufarbeitung mit Nährstoffrückgewinnung. Voordracht 3. GVC-congres, Würzburg, Duitsland, 14-16 oktober 1996 7. Poels, J., K. Van Rompu & W. Verstraete (1988) Het koncentreren van varkensmest met membraanscheidingstechnieken. Landbouwtijdschrift 41, pp 929-945 8. Tongeren, W.G.J.M. van & P.J.W. ten Have (1991) Toepassing van omgekeerde osmose bij mestverwerking. Proces Technologie, december 1991, pp 21-25

VITO

50

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________

10.

(Natte) oxidatie

10.1 Doel Het primaire doel is het verbranden van organische stof ten einde energie te winnen en organische stof te vernietigen. Een secundair doel kan zijn het verbeteren van de scheidings- en ontwateringseigenschappen van de niet-opgeloste stof. 10.2 Procesbeschrijving Vloeibare mest wordt samen met zuurstof (lucht of zuivere zuurstof) onder hoge temperatuur en druk aan een oxidatieproces bloot gesteld. Er dient onderscheid te worden gemaakt tussen sub- en superkritische oxidatie. Subkritische oxidatie speelt zich af in het temperatuurgebied van 240-320 °C en drukken van 40100 bar. Onder deze omstandigheden is een vrij vergaande oxidatie (maximaal circa 75%) van organische stof mogelijk. Superkritische oxidatie speelt zich af bij >374 °C en >221 bar. Bij superkritische omstandigheden is de oplosbaarheid van organische verbindingen en zuurstof in water hoog, terwijl de oplosbaarheid van anorganische stoffen laag is. Van deze eigenschappen wordt gebruik gemaakt om zouten af te scheiden. Er vindt een vrijwel volledige omzetting van organische stof in koolzuur en water plaats en gereduceerde stikstofverbindingen worden eveneens vrijwel geheel in stikstofgas omgezet. Door de oxidatie van organische stof (natte oxidatie) treedt een exotherme reactie op. De vrijkomende warmte kan in de rest van de installatie worden gebruikt; met name voor verdamping en droging van mestvocht. 10.3 Stand van de techniek Het subkritische natte-oxidatie proces wordt al vele jaren voor de behandeling van afvalstromen zoals zuiveringsslib gebruikt. Diverse firma's die op dit terrein werkzaam zijn hebben in de jaren 80 en 90 ook testen met mest uitgevoerd. Genoemd kunnen worden: a) De Japanse firma Osaka Gas die met een katalysator werkt waardoor ook een deel van de ammoniakale stikstof wordt geoxideerd; deze firma heeft labtesten uitgevoerd; b) het VerTech proces. Hierbij bestaat de reactor uit een U-vormige buis die verticaal 1.300 m in de grond wordt aangebracht. De hydrostatische druk onderin de reactor is voldoende hoog voor het oxidatieproces. Aan de in- en uitvoerzijde is de reactor drukloos. Op labschaal is vrij uitgebreid onderzoek verricht. c) het Nederlandse Scarabee Waste Treatment proces. Het oxidatieproces is "conventioneel", maar gekoppeld aan een indampen droogsysteem. In Sevenum staat een proefinstallatie voor 25.000 ton mest per jaar. d) De Duitse firma Lurgi die de afgelopen jaren onderzoek heeft gedaan met mest (geen literatuurinformatie bekend). Scarabee is, voor zover bekend, het verst met de ontwikkeling van een compleet systeem (zie techniekblad 24, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1). VITO

51

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________ In 1986 heeft de Amerikaanse firma Modar in Natick, Massachusetts met Nederlandse varkensmest op labschaal de superkritische oxidatie verkend. De resultaten ten aanzien van de oxidatiegraad voor organische stof en stikstofverbindingen toonden de mogelijkheden aan, maar een complete, continu werkende installatie kon nog niet worden gebouwd. Zo was er nog geen techniek voor de verwijdering van zout uit de reactor. In 1991 bleek ABB Lummus Crest de activiteiten en het ontwikkelingswerk van Modar te hebben overgenomen. Er werd gewerkt aan een installatie voor de vernietiging van organisch afval, maar niet specifiek aan mest. De indruk bestond dat superkritische oxidatie perspectieven heeft voor de verbranding van mest, maar dat er nog een lange ontwikkelingsweg te gaan is voor dit soort processen voor afval in het algemeen (en pas daarna voor mest) beschikbaar is. 10.4 Grondstoffen en eindproducten Voor subkritische oxidatie geldt het volgende. In plaats van lucht kan zuivere zuurstof nodig zijn. De organische stof in de mest wordt voor maximaal 80% geoxideerd. De organische stikstof is vrijwel geheel in ammoniakale stikstof omgezet. Tabel 1 geeft de samenstelling weer van varkensmest na subkritische oxidatie bij experimenten die VerTech met varkensmest heeft uitgevoerd. Hierbij werd, door de hoeveelheid zuurstof te beperken, een oxidatiepercentage van 40% ingesteld. Uitgaande van mest met 8% droge stof kwam 66 kg product vrij (De Bekker, 1988). Tabel 1.

Samenstelling van varkensmest na oxidatie in een VerTech reactor in %

Component

Gehalte

Organische stof

41,7

N organisch

2,0

NH4-N

9,3

NO3-N

2,4

N totaal

13,7

P2O5

7,4

K2O

10,9

CaO

7,5

VITO

52

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________

10.5 Emissies Op dit punt is geen kwantitatieve informatie beschikbaar. De emissies uit het natte-oxidatieproces zullen voornamelijk bestaan uit koolzuur en water en stikstofgas bij superkritische oxidatie. De afwezigheid van gassen met stof, stikstof- en zwavelverbindingen is een belangrijk voordeel ten opzichte van droge verbranding. 10.6 Energiegebruik Er is geen kwantitatieve informatie beschikbaar. Elektrische pompenergie is nodig om de druk te overwinnen die in de reactor heerst. Door het oxidatieproces komt warmte vrij. 10.7 Kosten De Bekker raamde in 1988 de verwerkingskosten voor een verwerkingsproces, waarbij natte oxidatie in een VerTech reactor werd gevolgd door indampen en drogen plus biologische nazuivering van het condensaat, op 450-720 BEF per m3 varkensmest. 10.8 Technische problemen Corrosie van de reactorwand als gevolg van het hoge zoutgehalte van mest. 10.9 Capaciteit Vanwege de complexiteit en het werken bij hoge temperatuur en druk gelden voor het proces strenge veiligheidseisen. Mede hierdoor is het proces met name geschikt voor centrale toepassing >100.000 t/j. 10.10 Vergelijkbare technieken Bij het Hypecos systeem (zie techniekblad 15, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1) vindt chemische oxidatie met zwavelzuur plaats in combinatie met een elektrochemisch proces waarbij waterstof vrijkomt. Voorts kan gewezen worden op de superkritische behandeling bij ongeveer 600 °C zonder de toevoeging van zuurstof. Het Nederlandse bedrijf Procede Twente is bezig met de ontwikkeling van een proces dat gebruik maakt van deze procesomstandigheden; zij noemt dit hydrothermolyse. Hierbij wordt organische stof omgezet in koolzuur, methaan en waterstofgas. Het proces wordt mede voor mest ontwikkeld. Een tegenhanger van natte oxidatie is droge oxidatie ofwel verbranding. In tegenstelling tot de sub- en superkritische processen die hiervoor zijn beschreven kan verbranding van mest wel als bewezen technologie worden beschouwd (zie techniekblad 13, bijlage 4/2, paragraaf 4.5.2).

VITO

53

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________

10.11 Informatiepunt ABB Lummus Crest Inc. Postbus 79570 Houston, Texas USA tel.: +1-713-531-2733 fax: +1-713-531-2720 Mr. B. G. Evans Dierick & Partners CVBA (vertegenwoordigt Hypecos) Vossestraat 1 B-9881 Aalter tel.: 09-3745497 fax: 09-3745497 De heer A. Claeys Lurgi-Umwelt GmbH Lurgi-Allee 5 6000 Frankfurt 11/ Hessen Duitsland tel.: +49-69-58081051 fax: Dipl.-Ing. M. Wellhausen Osaka Gas Co., Ltd. 6-19-9 Torishima Konohana-Ku Osaka 554 Japan tel.: +81-6-462-3231 Procede Twente bv Singravenlaan 9 7531 JB Enschede Nederland tel.: +31-53-4331625 fax: +31-53-4332543 Dr. Ir. A.B.M. Heesink Scarabee Waste Conversion B.V. Kennedylaan 2 6029 RE Sterksel Nederland tel.:+31-40-2265088 fax:+31-40-2265074 Ir. F.H.J. Bukkems VITO

54

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________ Veluwse Afval Recycling bv (huidige eigenaar VerTech-proces) Sluinerweg 12 7384 SC Wilp Nederland tel.: +31-55-3012121 fax: +31-55-3011680 10.12 Referenties 1. Bekker, P.H.A.M.J. de (1988) Natte oxidatie van drijfmest op 1500 m diepte. PT/procestechniek (Nederland) 43, nr. 4, pp 38-41

VITO

55

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________

11.

Precipitatie (van ammoniak met magnesium)

11.1 Doel Verwijdering van ammoniak uit mest in de vorm van magnesiumammoniumfosfaat (MAP). 11.2 Procesbeschrijving Door het toepassen van een geschikte voorbehandeling (b.v. flocculatie bij verhoogde pH en bezinking) worden bezinkbare en zwevende stoffen uit de mestvloeistof verwijderd om verontreiniging van het neerslag (MAP-slib) te voorkomen. Daarna worden magnesium en fosfaat toegevoegd, waarna met loog de juiste pH-waarde (8,5 - 10) wordt ingesteld. In een kristallisatiereactor slaat vervolgens het onoplosbare magnesiumammoniumfosfaat (afgekort MAP; chemische formule MgNH4PO4.6H2O) in de vorm van kristallen neer. Deze kristallen kunnen door bezinking uit de vloeistof worden afgescheiden (Lehmkuhl, 1990). Een variant van het MAP-proces is het CAFR- proces dat staat voor Chemische Ammonium Fällung und Rezyklierung. Hierbij wordt het MAP-slib opgewerkt (op pH brengen, verwarmen en strippen) waarbij het magnesiumammoniumfosfaat uiteen valt in magnesiumhydrofosfaat en ammoniak. Het magnesiumhydrofosfaat kan eventueel na aanzuren opnieuw worden gebruikt, waardoor op chemicaliënkosten kan worden bespaard. De gestripte ammoniak kan als ammoniakale oplossing of als ammoniumzout worden afgevoerd.

VITO

56

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________

11.3

VITO

Blokschema

57

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________

11.4 Stand van de techniek Voor zover bekend zijn er nog geen praktijkinstallaties volgens het MAP-proces in bedrijf. Experimenten op pilot-schaal zijn verricht voor de verwijdering van ammoniak uit rejectiewater van de slibgisting (rwzi Stuttgart-Mühlhausen), industrieel afvalwater van een cokesfabriek en galvanische bedrijven en percolatiewater van een vuilstort (Anoniem, 1995). De behandeling van vloeibare mest is eveneens onderzocht (Schulze-Rettmer et al., 1993 en Schuiling, 1991). 11.5 Grondstoffen en eindproducten Naast ammoniakhoudende mestvloeistof (grondstof) wordt bij het MAP-proces een aantal hulpstoffen gebruikt. Dit zijn loog voor pH-instelling en MgO of MgCl2 en H3PO4 als reagentia voor de precipitatiereactie. In plaats van deze chemicaliën kan ook een product als Magphos-30 van de firma Nalco worden gebruikt. In zuur milieu bevat dit product Mg2+- en P3O43--ionen (verhouding P:Mg = 1:1,1). Het gebruik van dit product of MgCl2 heeft de voorkeur boven het gebruik van MgO, omdat dit laatste zeer langzaam oplost. Als eindproduct ontstaat MAP-slib, dat in de landbouw moet worden afgezet. MAP is een langzaamwerkende fosfaatmeststof. In het CAFR-proces (zie verder) wordt het MAP-slib opgewerkt om te kunnen worden hergebruikt. Behalve het MAP-slib, dat goede ontwateringseigenschappen heeft, ontstaat er slib in de voorbehandeling. Uit de chemische reactievergelijking Mg2+ + NH4+ + PO43- + 6H2O → MgNH4PO4.6H2O kan worden berekend dat per kg verwijderde N 17,5 kg MAP worden gevormd. Uit deze vergelijking volgt tevens dat de molaire verhouding Mg:N:P = 1:1:1 is. Gegeven de samenstelling van de mestvloeistof kan hiermee het chemicaliënverbruik worden berekend. Het verwijderingsrendement voor NH4 bedraagt 90% of meer. De reactievergelijking laat zien dat met het MAP-proces niet alleen stikstof, maar ook opgelost fosfaat wordt verwijderd. Er is dus tevens sprake van defosfatering van de mestvloeistof. 11.6 Emissies Van het MAP-proces zijn geen emissiegegevens bekend. Omdat de reactie zich geheel in de vloeistoffase afspeelt en er geen gasvormige reactieproducten ontstaan, wordt aangenomen dat de emissies zich beperken tot de specifieke mestgeur. Bij (te) hoge pH-waarden is het niet uitgesloten dat er ammoniak vrijkomt. Aangezien de vloeistoffase nog opgeloste organische stoffen en zouten bevat zal deze waarschijnlijk zonder verdere behandeling niet mogen worden geloosd. 11.7 Energiegebruik Over het energieverbruik zijn specifieke gegevens bekend. Het verbruik aan elektrische energie is waarschijnlijk gering, omdat het te installeren vermogen in de vorm van pompen en menger van de reactor niet groot is. Er is geen verbruik aan thermische energie. VITO 58 BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________ 11.8 Kosten De investeringskosten van een MAP-installatie, waarin 50 m3 stikstofrijk slibwater (NH4-N 4501.800 mg/l) van een rioolwaterzuiveringsinrichting per dag worden behandeld, is begroot op 73 miljoen BEF De bijbehorende exploitatiekosten zijn geraamd op circa 530 BEF per kg verwijderde N(kj) (Anoniem, 1995). Voor de toepassing op mest zijn geen gegevens over kosten beschikbaar. Er kan eenvoudig worden berekend dat de chemicaliënkosten hoog zijn, mede door de aankoop van duur fosforzuur. Voor een mestvloeistof met 3.500 mg/l NH4-N bedragen deze kosten circa 270 BEF per kg verwijderde N. Een deel hiervan (80 BEF) is mogelijk terug te verdienen uit de verkoop van het MAP-mestproduct. 11.9 Technische problemen Een probleem dat zich bij het MAP-proces kan voordoen is scaling (kalkafzetting in de vorm van calciumcarbonaat), waardoor o.a. de pH-regeling kan worden gestoord. Regelmatig spoelen met zuur kan noodzakelijk zijn. Wisselende NH4-N concentraties stellen bij een doorstroomsysteem hoge eisen aan de regeling van de chemicaliëndosering. Bij gebruik van stalen procesapparatuur is corrosie geconstateerd (Anoniem, 1995). 11.10 Capaciteit Het proces kan zowel in batch als continu (doorstroomsysteem) in diverse capaciteiten worden uitgevoerd. Tot een capaciteit van 30 m3/d kan het proces in een mobiele installatie plaats vinden. 11.11 Toepasbaarheid in Vlaanderen Het proces kan in Vlaanderen worden toegepast, mits de deelstromen (slib uit de voorbehandeling, MAP-slib en waterfase) op een milieuhygiënisch verantwoorde wijze kunnen worden afgezet. Het MAP-slib moet worden ontwaterd en gedroogd en als een langzaamwerkende fosfaatmeststof in de landbouw worden afgezet. Er moet worden nagegaan wat hiervan de mogelijkheden zijn. 11.12 Vergelijkbare technieken Technieken die eveneens voor de verwijdering van ammoniak uit mestvloeistoffen in aanmerking komen zijn membraanscheiding (omgekeerde osmose, TMCS) en strippen met stoom of met lucht. Ook biologische verwijdering door middel van nitrificatie/denitrificatie behoort tot de mogelijkheden.

VITO

59

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________

11.13 Informatiepunt Rijksuniversiteit Utrecht (Geochem Research bv) Faculteit Aardwetenschappen, Vakgroep Geochemie Postbus 80021 3508 TA Utrecht Nederland tel.: +31-30-2535006 fax: +31-30-2535005 Prof. Dr. R.D. Schuiling UAT Umwelt-Abwasser-Technologie GmbH Burgbergstraße 1 5165 Hürtgenwald Duitsland tel.: +49-2429-2088 fax: +49-2429-1588 Dipl.-Ing. T. Yawari Nalva Umwelttechnik GmbH Schnaberweg 23 Postfach 2011 D-6380 Bad Homburg Duitsland tel.: +49-6172-22069 fax: +49-6172-26271 Chem.-Ing. J. Lehmkuhl 11.14 Referenties 1. Lehmkuhl, J. (1990) Verfahren für die Ammonium-Elimination. Wasser, Luft und Boden, nummer 11-12, pp 46-48 2. Anoniem (1995) Behandeling van stikstofrijke retourstromen op rioolwaterzuiveringsinrichtingen. Praktijkonderzoek aan het MAP/CAFR-proces bij de RWZI Utrecht, 3. Rapport 95-13 STOWA Nederland, ISBN nr. 90.74476.29.5 4. Schulze-Rettmer, R., E. Schülingkamp & R. Blank (1993) Mit dem MAP-Verfahren zur kompletten Aufarbeitung der Gülle. In: "Umweltverträgliche Gülleaufbereitung", uitgave Dr. Eberhard Kuhn Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e. V. (KTBL) Bartningstraße 49, 64289 Darmstadt, Duitsland 5. Schuiling, R.D. (1991) Defosfatering van aëroob behandelde kalvergier m.b.v. het KMPproces. Rapport Geochem Research B.V., Utrecht, Nederland

VITO

60

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________

12.

Productvormgeving

Onder productvormgeving bij mestverwerking verstaat men voornamelijk het granuleren of pelletiseren van gedroogde mest. Bij diverse initiatieven (zie tabel 15, hoofdstuk 4, paragraaf 4.3.4) worden deze procédés toegepast.

VITO

61

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________

13.

Verbranden

13.1 Doel Het winnen van energie en/of het vernietigen van de organische stof in mest. 13.2 Procesbeschrijving Bij verbranding wordt droog materiaal bij een temperatuur van ongeveer 800°C met zuurstof omgezet in koolzuur en water. Er zijn diverse uitvoeringsvormen, met name: a) Roosteroven; de brandstof rust op een luchtdoorlatend rooster; b) Wervelbedoven; verbranding vindt plaats in een zandbed dat door middel van het doorblazen van lucht in turbulentie verkeert; c) Pyrolyseproces; het materiaal wordt zonder zuurstoftoevoeging blootgesteld aan een temperatuur van 400-1.000 °C. Er vindt dan ontleding plaats van de organische stof in gas, olie, teer, koolachtig materiaal en water. Vervolgens worden de gasvormige componenten verbrand (Van Doorn, 1993). 13.3 Stand van de techniek In de jaren 80 heeft het Nederlandse TNO verbrandingsproeven uitgevoerd met dikke fractie van gescheiden varkensmest in een wervelbed (Kiers et al., 1986). De Nederlandse firma VandenBroek heeft in die tijd gewerkt aan de ontwikkeling van een combinatie van een droger en een verbrandingsoven voor dezelfde mestfractie (Anoniem, 1987). Er werd geconstateerd dat verbranding volgens deze methodieken mogelijk was, maar er was vanuit het landbouwbedrijfsleven geen belangstelling voor toepassing. In dezelfde periode waren in Duitsland, Vlaanderen (De Groote, 1985) en Nederland op boerderijniveau bij vleeskuikenmesters verbrandingsovens aanwezig waarin droge mest werd verstookt ter verwarming van de hokken. Deze ovens zijn gesloten vanwege ontoelaatbare emissies van geur en stof. Voor zover bekend is thans alleen nog in het Duitse Bösel een verbrandingsoven voor vleeskuikenmest in bedrijf (zie techniekblad 3, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1). De belangrijkste toepassing van mestverbranding is in Engeland te vinden. De firma Fibropower heeft twee grootschalige energiecentrales gebouwd voor stapelbare pluimveemest waarmee elektriciteit wordt opgewekt voor het openbare net; de as wordt als een basismeststof in de landbouw afgezet (zie techniekblad 14, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1). Voor de verbranding wordt gebruik gemaakt van roosterovens die ook voor de verbranding van huisvuil gemeengoed zijn. Er is dus geen sprake van nieuwe technologie. Ten behoeve van een Nederlands project voor een dergelijke energiecentrale heeft in 1994 een praktijkproef plaatsgevonden in een wervelbedinstallatie, gebouwd door Aalborg Boilers voor een energiebedrijf in het Deense Aarhus. De aanleiding was de veronderstelling van Aarhus Boilers dat een complete installatie met rookgasreiniging, die aan Nederlandse normen voor rookgas voldoet, goedkoper als wervelbed- dan als roosteroven kan worden uitgevoerd. Doordat de as smeltverschijnselen vertoonde en als gevolg daarvan het proces tot stilstand kwam, bleek wervelbedverbranding van pluimveemest bij de gekozen omstandigheden niet uitvoerbaar. Het is overigens merkwaardig dat bij de smeltverschijnselen zich niet hebben voorgedaan bij het hiervoor VITO

62

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________ genoemde TNO-onderzoek aan wervelbedverbranding van dikke fractie van varkensmest. Wellicht is dit een specifiek probleem voor pluimveemest. In Nederland werkt thans de firma WEET aan de toepassing van een wervelbedoven van Russisch ontwerp bij de verbranding van ingedikte varkensmest. Door het gebruik van katalysatoren in het wervelbed zou de rookgasreiniging eenvoudiger en goedkoper zijn. In Vlaanderen is in de systemen van Danis, SDCE en Skarabee (SEGHERS WATER) (zie techniekbladen 4, 25 en 27, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1) een verbrandingsoven opgenomen waarin mestfracties worden verbrand. Het systeem van MVK (zie techniekblad 21, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1) past ook verbranding toe, maar dan van plastic-afval, waarbij de verbrandingsgassen bij het drogen van mest en slib worden ingezet. Bij Danis is, volgens de vergunning, sprake van een "pyrolyse-proces met katalytische omzetting van de ontbindingsgassen en vluchtige producten", waarbij samen met varkensmest ook bleekaarde en papierafval wordt verbrand. Deze installatie wordt thans opgestart. De verbrandingsinstallatie van SDCE wordt in de ter beschikking gestelde informatie niet gespecificeerd (zie ook systeemblad SDCE). Skarabee (SEGHERS WATER) maakt bij de verbranding van de dikke mestfractie gebruik van een wervelbedoven (zie ook systeemblad Skarabee). De verbrandingsoven van MVK werkt net als die van Danis op basis van pyrolyse (zie ook systeemblad MVK). Ten aanzien van de verbranding van mest(fracties) zijn dus de nodige ontwikkelingen gaande. 13.4 Grondstoffen en eindproducten Voor de eigenlijke verbranding zijn geen hulpstoffen nodig. Bij de rookgasreiniging kunnen toeslagstoffen zoals kool, kalk en ammoniak nodig zijn, afhankelijk van het reinigingssysteem en de rookgaseisen. Deze toeslagstoffen kunnen leiden tot het vrijkomen van assen die als chemisch afval moeten worden bestempeld. De verbrandingsassen bestaat uit de oorspronkelijke mest droge stof minus de organische stof en de stikstof en zijn dus rijk aan P en K. Er zijn indicaties dat de fosfaat door het verbrandingsproces minder goed opneembaar is, hetgeen bij direct gebruik als meststof een nadeel kan zijn; wellicht geldt dit niet of minder voor pyrolyse-as. Er lijkt belangstelling te bestaan bij de kunstmest- en de cementindustrie voor gebruik van mestas als grondstof. Langs deze wegen kan mogelijk een zekere afzet kunnen worden gevonden voor de mestmineralen. 13.5 Emissies In tabel 1 is de samenstelling van het rookgas van de verbrandingsinstallatie van Fibropower in Eye opgenomen tezamen met de maximaal in de vergunning toegestane waarden (zie techniekblad 14, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1). Van de emissies van andere verbrandingsinstallaties is weinig bekend. Voor het SDCE-systeem wordt opgegeven dat het zal voldoen aan de in tabel 2 gegeven emissienormen (zie techniekblad 25, bijlage 4/1, paragraaf 4.5.1). Deze emissie is evenwel niet alleen afkomstig van de verbranding maar ook van de droging. Tabel 1

VITO

Samenstelling rookgas na reiniging van de installatie in Eye en de toegestane limiet (Dagnall, 1994) in mg/Nm3 1) 63

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________ 2)

Component

Gemeten waarde

Limiet

Stof

340 (155)

200

HCl

181

250

SOx als SO2

109

300

NOx

172

435

3)

Zware metalen 28 (4) (Cd+Hg+As+Pb+Cr+Ni+Cu+M n)

Geen

Organische verbindingen als C

ND (0,3-3,2)

20

CO

31

250

Dioxinen/furanen (ng TEQ/Nm3)

<0,17

Geen

Legende:

1)

273 °K; 101,3 kPa; 11% O2; droog gas

2)

opnieuw gemeten waarden tussen haakjes

3)

huidige limiet; Fibropower werkt toe naar limiet 100 mg/Nm3

Tabel 2

Maximale waarden voor gasvormige emissies van het SDCE-systeem in mg/Nm3

Component

Gehalte

Vliegassen

30

Organische (TOC)

stof 20

HCl

50

SO2

300

NO2

400

NH3

geen

Geur

geen

Voor het MVK-systeem wordt over de gasvormige emissie gemeld dat het stofgehalte kleiner is dan 50 mg/Nm3. De verbrandingsoven voor vleeskuikenmest op de boerderij van P. Höffman in het Duitse Bösel zou een stofuitworp hebben van <30 mg/m3.

VITO

64

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________ Tabel 3 toont de maximaal waarden die in een Nederlandse richtlijn voor mestverbranding worden gehanteerd. Tabel 3

Maximaal toegestane waarden volgens de Nederlandse Emissie Richtlijn voor mestverbrandingsinstallaties in mg/m30

Component

Gehalte

Totaal stof

5

Waterstofchloride

10

Fluoriden

1

Koolmonoxide

50

Organische stoffen (als C)

10

Stikstofoxiden (als NO2)

70

Zwaveloxiden (als SO2)

40

1)

Giftige metalen: 1,0 Sb+Pb+Cr+Cu+Mn+V+Sn+As+Co+Ni+Se+Te Cd

0,05

Hg

0,05

Dioxinen en furanen

0,1

2) 3)

1)

Betrokken op droog afgas onder normaalcondities bij 11% zuurstof (v/v)

2)

Indien deze waarde niet wordt gehaald dan reinigingsrendement min. 90%

3)

Als ng TEQ/m30

13.6 Energiegebruik Er is een hoeveelheid elektrische energie nodig, met name voor de ventilatoren die de verbrandingslucht aanvoeren. Voor het overige is er een overschot aan energie. Tabel 4 geeft een overzicht van de verbrandingswaarde voor de droge stof van mest afhankelijk van de diersoort.

VITO

65

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________

Tabel 4

Verbrandingswaarde van droge stof in mest per diersoort in MJ/kg droge stof

Mestsoort

Verbrandingswaarde

Referentie

Varkens

15-19

1

Runderen

16-19

1

Pluimvee

14-16

2,3

1 Derikx et al., 1995 2 Baader, 1976 3 De Groote, 1985 Bij de verbranding van stapelbare pluimveemest zoals in de centrale Engelse verbrandingsinstallaties van Fibropower kan netto ongeveer 500 kWh elektrische energie worden gewonnen uit een ton kippenmest met circa 60% ds. 13.7 Kosten De brutokosten (dus zonder inkomsten uit verkoop/gebruik van energie en as) voor de grootschalige verbranding van pluimveemest in een roosteroven met uitgebreide rookgasreiniging die voldoet aan Nederlandse emissie-eisen werden kort geleden geraamd op ongeveer 2.000 BEF/t pluimveemest met circa 60% ds. De investering voor een installatie voor 200.000 t/j werd geraamd op ongeveer 2 miljard BEF. Voor de installatie op boerderijniveau van P. Höffmann te Bösel, met een capaciteit van 0,5 ton mest/h met 55% ds, wordt een investering opgegeven van 12-14 miljoen BEF; de exploitatiekosten bedragen 1,85 miljoen BEF/j. Wanneer er wordt uitgegaan van 5.000 productieuren per jaar wordt jaarlijks 2.500 t mest verbrand tegen een prijs van 740 BEF/t. Ter vergelijking zij opgemerkt dat voor de verbranding van huisvuil in Nederland met een bedrag van rond de 3.500 BEF/t wordt gerekend, waarbij een belangrijk deel voor rekening van de rookgasreiniging komt. In het algemeen kan worden gesteld dat de eisen aan de rookgaskwaliteit een grote invloed op de totale kosten hebben. 13.8 Technische problemen Bij de verbranding van pluimveemest in een wervelbed is ernstige vervuiling door smeltende as geconstateerd.

VITO

66

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________

13.9 Capaciteit Verbranding is technisch op boerdrijschaal mogelijk wanneer niet al te hoge eisen aan de rookgasreiniging worden gesteld. Aangezien mag worden aangenomen dat de eisen wél streng zullen zijn en vanwege de kosten zal in de toekomst vrijwel alleen gecentraliseerde verbranding voorkomen. 13.10 Vergelijkbare technieken Vergelijkbaar zijn de natte oxidatie, het Hypecos-systeem (zie systeemblad Hypecos) en de superkritische behandeling met of zonder zuurstof (zie systeembladen natte oxidatie en Scarabee NL). 13.11 Informatiepunt P. Höffmann (oven op boerderij) Bösel Duitsland Projectmanagementbureau Agri Nova (oven Höffmann Bögel) Vechta Duitsland Ing. R. Cordes Ir. H. van Ool Fibropower Ltd 38 Clarendon Road Londen W11 3AD Engeland tel.: +44-71-2299252 fax: +44-71-2218671 Aalborg Boilers (ovenbouwer) Postbus 845 DK-9100 Aalborg Denemarken tel: +45-99304500 fax: +45-98101330 John Hatcher and Company Ltd (verkoop as Fibropower) Walton House High Road West Felixstowe IP11 9BG Engeland fax: +44-394-278600

VITO

67

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________ TNO-MEP Postbus 342 Laan van Westenenk 501 7300 AH Apeldoorn Nederland Tel.: +31-55-5493493 Fax: +31-55-5419837 Dr. Ir. G. Brem Ir. J. de Koning Vandenbroek International bv Nijendal 30 3972 KC Driebergen Nederland Tel.: +31-343-530930 Fax: +31-343-513754 Ir. R. A. Ponsen WEET bv Lange Voren 19 5521 DC Eersel Nederland tel.: +31-497-518360 fax: +31-497-517817 Ir. J.B.M. Wouters 13.12 Referenties 1. Anoniem (1987) Proefnemingen Dry Burn Thermal Kinetic mestdroog- en verbrandingsinstallatie. Rapport Adviesbureau Witteveen+bos, Deventer, Nederland, ref. Db.2.1 2. Baader, W. (1976) Freisetzung von Wärme aus organischen Reststoffen Landwirtschaftliche Produktion. Landbauforschung Völkenrode 3, pp 171-176

der

3. Dagnall, S.P. (1994) Environmental benefits of poultry litter combustion. Proc. 9th European Poultry Conf, vol II 4. Derikx, P.J.L, P.J.W. ten Have, F. van Voorneburg & T.E. Hoogerwerf (1995) Technische haalbaarheid van centrale verwerking van rundermengmest. Rapport IMAG-DLO, Wageningen, Nedereland, ref. 95-22 5. Doorn, J. van (1993) Pyrolyse van kippemest. Literatuurstudie. Rapport Energieonderzoek Centrum Nederland, Petten, ref. ECN-C-93-084 6. Groote, A. de (1985) Warmterecuperatie uit verbranding. Landbouwtijdschrift 38, nr. 5, pp 1.267-1.274 7. Kiers, A., J.P.A. van Heteren & J.A. de Jong (1986) Verbranding van ontwaterde varkensdrijfmest in een wervelbedoven. Rapport TNO, Apeldoorn, Nederland, ref. 86-021 VITO

68

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________ 8. Koning, J. de (1996) Municipal solid waste combustion in the Netherlands. Voordracht voor Intern. EEWC Seminar on Municipal Solid Waste - A vital energy source. Stockholm, Zweden, maart 1996.

VITO

69

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________

14.

Vergisten (biogasproductie)

14.1 Doel Primair doel: a) Biogaswinning b) Secundaire doelen: c) Verlaging gehalte aan ziektekiemen en onkruidzaden, met name bij thermofiele vergis-ting, d) Afbraak vluchtige organische stof. Dit is van belang wanneer bij de verdere behandeling indampen/of droogprocessen worden toegepast waarbij vluchtige organische stof in gas of effluent terecht komt, e) Vermindering mestgeur door afbraak geurstoffen, f) Omzetting organische N in NH3. Dit is van belang bij afscheiding van N via ammoniakstripping en bij gebruik van mest als snelwerkende stikstof gewenst is, g) Verbetering van de scheidings- en ontwateringseigenschappen, h) Verbetering stromingseigenschappen, i) Vermindering emissie broeikasgassen, j) Hergebruik organisch afval (bij cofermentatie). 14.2 Procesbeschrijving Er kan onderscheid worden gemaakt tussen vergisting van vloeibare en vaste mest. Vergisting van vloeibare mest is het meest gangbaar. Bij vloeibare mest wordt de mest in één of meer porties per dag in de vergistingstank gepompt. Hierdoor wordt een gelijke hoeveelheid vergiste mest verdrongen en verlaat de reactor via een overloop. De inhoud van de reactor wordt gemengd voor een goed contact tussen microorganismen en voedingsstoffen. De menging vindt meestal plaats door middel van intermitterend draaiende propellers of roerwerken; bij het BIMA-systeem door middel van het plotseling laten ontsnappen van gevormd biogas, waardoor in een aparte ruimte opgestuwde mest met kracht terugstroomt in de hoofdruimte. Meestal is er sprake van een compleet gemengd proces, maar, vooral bij kleinere installaties, komen ook propstroomprocessen voor in horizontale cylinders. Deze laatste reactoren hebben theoretisch een iets hogere uitnutting van de voedingsstoffen en dus een iets hogere gasopbrengst. Enkele installaties zijn uitgerust met vullichamen om de hoeveelheid actieve biomassa te vergroten. Zeer gangbaar is vergisting bij een temperatuur van ongeveer 35°C (mesofiel) en een verblijftijd van circa 20 dagen. Sommige installaties werken bij circa 55°C (thermofiel), voornamelijk omdat dan een verdergaande kiemdoding plaats vindt; volgens Bendixen (1996) ongeveer 4 log10 eenheden tegenover 1-2 log10 eenheden onder mesofiele omstandigheden. Bij thermofiele vergisting treedt evenwel remming op door ongedissocieerd ammonia (Van Velsen, 1981), een verschijnsel dat ook onder mesofiele omstandigheden kan optreden wanneer het ammoniagehalte in de mest hoger wordt dan circa 8 g N/l (Koster et al., 1988). Bij vergisting op boerderijniveau wordt soms, ter vereenvoudiging van de installatie, afgezien van verwarming; de benodigde verblijftijd is dan beduidend groter. Vanuit Zwitserland wordt door Baserga et al. (1994) gewezen op de ontwikkeling van de vergisting van vaste mest (strorijke stierenmest). Hierbij wordt een verblijftijd van on-geveer 30 dagen aangehouden. VITO

70

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________ Het gevormde biogas wordt vrijwel altijd in een gasbuffer opgeslagen alvorens het in een verwarmings- of stoomketel of een gasmotor wordt verstookt. Een (tijdelijke) overmaat kan met behulp van een gasfakkel worden weggewerkt. Om corrosie te voorkomen is het nodig om het gehalte aan zwavelwaterstof drastisch te verminderen. Hiertoe staan diverse technieken ter beschikking zoals verwijdering m.b.v. ijzerkrullen, dosering van een geringe hoeveelheid lucht aan het gas, absorptie aan actieve kool of toevoeging van ijzerchloride aan de mest. In grote installaties wordt wel wassing met loog ingezet. Bij mesofiele en thermofiele vergisting wordt een klein deel van het biogas gebruikt om de mest, met behulp van warmtewisselaars binnen of buiten de reactor, op temperatuur te brengen en te houden. Vaak wordt hiervoor het koelwater van gasmotoren aangewend. In toenemende mate wordt mest gezamenlijk met goed afbreekbaar organische afval vergist, met name zuiveringsslib van slachterijen en visverwerkende bedrijven en keukenafval. Het afval en de mest worden meestal separaat opgeslagen en in een dagtank gemengd alvorens in de reactor te worden gebracht. 14.3 Stand van de techniek Biogasproductie uit mest wordt al vele jaren wereldwijd toegepast. Onderzoek gericht op de optimalisatie van het proces en de toepassing zelf hebben een belangrijke impuls gekregen tijdens de energiecrisis in de jaren zeventig. In een aantal landen is vergisting van mest sindsdien door de lage energieprijzen wat uit de belangstelling geraakt. Andere landen, met name Denemarken en in mindere mate ook Duitsland, hebben gekozen voor financiële prikkels om het opwekken van deze duurzame energie te bevorderen. Bij mestverwerkingsprocessen is vergisting vaak een bouwsteen van het systeem, met name omdat het vluchtige organische stof afbreekt dat anders bij indampen of drogen in het afgas of het effluent terecht komt. Daarnaast spelen de hierboven onder "Doel" genoemde aspecten een rol. In Denemarken zijn voornamelijk centrale biogasinstallaties gebouwd voor de gezamenlijke vergisting van mest en organisch afval, zonder verdere verwerking van de vergiste mest. De vergiste mest gaat weer terug naar de mestproducenten. In 1996 waren 18 installaties aanwezig met een capaciteit voor 50-500 t/d. De aanvoer bestaat voor ongeveer 75% uit mest (afkomstig van van 600 bedrijven) en 25% uit organisch afval, vooral slib van slachterijen en visverwerkende bedrijven. In totaal wordt jaarlijks 1,2 miljoen ton biomassa vergist. De gasproductie is ongeveer 35 m3/t aangevoerd mengsel (Tafdrup, 1996), maar kan oplopen tot 100 m3/t bij mengsels met een hoog gehalte aan afbreekbaar organisch materiaal (Lindboe et al., 1995). In Duitsland waren in 1995 ongeveer 187 installaties in bedrijf, merendeels op Zuidduitse boerenbedrijven. Daarnaast is vergisting als onderdeel van een verwerkingsproces toegepast op 7 demonstratie-installaties met een capaciteit van 10.000 tot 50.000 t mest per jaar. (Zie ook de betreffende techniekbladen van deze systemen.) Voor co-vergisting van mest met afval is de bouw van een aantal drietal installaties gepland met capaciteiten van 110-350 ton biomassa per dag (Weiland, 1995). Zwitserland telde in 1992 ongeveer 140 vergistingsinstallaties op boerderijen. Voorts is van belang dat daar een vergistingssysteem voor vaste mest in ontwikkeling is (Baserga et al., 1994). In Nederland is recent vergisting toegepast bij het verwerkingsproces van Promest in Helmond (500.000 t/j). Zie ook het techniekblad van Promest. Vanwege de lage energieprijzen is er nog slechts een enkele installatie (op boerderijniveau) in bedrijf. VITO 71 BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________ 14.4 Grondstoffen en eindproducten Soms wordt ijzerchloride of ijzerhoudend drinkwaterslib zwavelwaterstofgehalte van het biogas omlaag te brengen.

toegevoegd

om

het

Als kenmerkend voor de prestaties van een biogasinstallatie in de regio Vlaanderen-Nederland die met varkensmest wordt gevoed mogen de resultaten van onderzoek uit 1986 aan een regionale installatie in Nistelrode (NL) worden opgevat (Goossens, 1988). Het betrof een vergistingsinstallatie van het type BIMA met een nettoinhoud van 840 m3. Deze werd gevoed met vleesvarkensmest van 24 geselecteerde bedrijven. Er werd vergist bij 32 °C. De verblijftijd werd gevarieerd tussen15 en 21 dagen. Aan de mest werd ijzerhoudend drinkwaterslib toegevoegd om het gehalte aan zwavelwaterstof laag te houden. de installatie werd intensief bemonsterd. Tabel 1 geeft de samenstelling weer van de in- en de uitgaande mest over een periode van een half jaar waarbij een verblijftijd van 21 dagen werd aangehouden. Tabel 1

Samenstelling in- en uitgaande varkensmest bij onderzoek in Nistelrode

Component

IN

UIT

Droge stof

9,1

7,4

Org. stof

6,2

4,8

CZV

9,7

7,1

VVZ 1)

1,1

0,20

Nkj

0,94

0,94

NH4-N

0,55

0,57

P2O5

0,39

0,36

K2O

0,85

0,84

CaO

0,32

0,34

1)

VVZ = vluchtige vetzuren

VITO

72

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________ Een relatief klein deel van de organische stof is afgebroken, getuige de gehalten aan droge stof, organische stof, CVZ en VVZ. Een deel van de organische N is omgezet in NH3. De specifieke gasproductie bedroeg 0,31 m3 per kg ingaande organische stof. Per m3 ingaande mest werd 19 m3 biogas geproduceerd. De samenstelling van het biogas over de hele periode van onderzoek is in tabel 2 vermeld. Wanneer geen zwavelwaterstofbindende stoffen worden toegevoegd kan het gehalte aan zwavelwaterstof oplopen tot boven 10.000 ppm (Anoniem, 1995). Tabel 2

Samenstelling biogas bij onderzoek in Nistelrode

Component

Eenheid

Gehalte

CH4

%

66

CO2

%

32

N2

%

2

NH3

ppm

30

H2S

ppm

600

De verbrandingswaarde is ongeveer 22 MJ/m3 biogas. Er is enige verschil in de afbreekbaarheid van de organische stof in mest van diverse diersoorten. Tabel 3 geeft een globale indruk van deze verschillen. Tabel 3

Specifieke gasproductie van enkele mestsoorten in m3 biogas/kg organische stof

Mest van

Gasproductie

Bron

Melkkoeien

0,2

Zeeman, 1991

Varkens

0,3-0,5

Van Velsen, 1981

Leghennen

0,7

Hoeksma, 1986

Tabel 4 geeft de globale gasproducties aan die bij gebruik van afvalstoffen kunnen worden bereikt (Anoniem, 1995).

VITO

73

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________

Tabel 4

Biogasproductie uit een aantal organische afvalstoffen in m3/m3

Additief

Biogasproductie

GFT

100

Flotatieslib

150

Bleekaarde

550

Visolie

800

* Emissies Emissies treden op bij de verbranding van het biogas in branders of motoren. Samenstellingen van rook- en afgassen zijn niet bekend. 14.5 Energiegebruik Het proces levert energie. Er is een geringe eigen behoefte in de vorm van warmte om mesofiele of thermofiele omstandigheden te realiseren en in de vorm van elektrische energie ten behoeve van mengers en toevoerpompen; te denken valt aan 10-20% van de brutoproductie. De behoefte aan warmte kan bij centrale installaties vaak uit verlieswarmte van andere installatieonderdelen worden gedekt. 14.6 Kosten Op basis van Deense informatie heeft het Nederlandse studiebureau Haskoning onlangs een raming gemaakt voor een centrale installatie waar dagelijks 300 m3 biomassa (80% varkensmest en 20% energierijk afval) mesofiel wordt vergist (Anoniem, 1995). Vooraf wordt gepasteuriseerd. Er wordt 35 m3 biogas (67% CH4) per m3 biomassa geproduceerd. Na aftrek van 10% voor dekking van de eigen behoefte wordt het overschot verkocht. De investering voor een dergelijke installatie bedraagt 160 miljoen BEF. De brutokosten worden geraamd op 220 BEF/m3 biomassa (exclusief aan- en afvoer) en 6,3 BEF/m3 biogas. Er zijn inkomsten uit verkoop van biogas of daarmee geproduceerde stroom en warmte en uit afname van afvalstoffen. Stabo raamde de investering voor de vergistingsinstallatie voor Sagron op 190 miljoen BEF. Hiermee kan dagelijks 250 m3 biomassa (mest en organisch afval) worden behandeld met een geschatte gasproductie van 30 m3/m3 biomassa (Anoniem, 1996). Volgens Ørtenblad van de Deense gemeente Herning die een tweetal biogasinstallaties exploiteert bedragen de investeringskosten voor een installatie die jaarlijks 100.000 m3 mest plus afval vergist en daarbij ongeveer 3 miljoen m3 biogas produceert gemiddeld ongeveer 25.000 BEF per m3 reactorruimte. De firma Schwarting-Uhde, die de demo-installaties in Göritz en Finsterwalde heeft gebouwd, raamde in 1992 de investering voor een biogasinstallatie voor de bewerking van een mengsel van mest en organisch afval bij een capaciteit van 100 m3/d op 100 miljoen BEF en van 250 m3/d op 205 miljoen BEF (Vom Baur, 1992). Dit is dus wat hoger dan de hiervoor genoemde ramingen. In tabel 5 zijn de verwerkingskosten berekend, gebaseerd op informatie van Vom Baur (1992). VITO

74

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________ Tabel 5

Raming exploitatiekosten biogasinstallatie voor 91.250 m3/j in BEF/t biomassa

Post

Grondslag

Kapitaal

10 jaar, 7%

Kosten 1)

300

Onderhoud Personeel

46 3 pers. aan BEF 1,5 miljoen/j

54

Hulpstoffen

22

Ontzwavelen

30

Totaal

452

1)

Eigen keuze

Bij een relatief hoge gasproductie van 35 m3/t bedragen de kosten 13 BEF/m3 biogas; bij de relatief lage productie van 15 m3/t zijn de kosten 30 BEF/m3, exclusief aan - en afvoer van biomassa en eventuele inkomsten uit afname van afval. Deze kosten liggen nogal wat hoger dan die volgens de hierboven genoemde raming van Haskoning. 14.7 Technische problemen Bij een in constructief opzicht degelijke uitvoering zijn er geen problemen te duchten. Wel dient men rekening te houden met de noodzaak van een periodieke verwijdering van bezonken materiaal, ondanks een goede menging. Afzetting van snel-bezinkbaar materiaal speelt vooral bij kippemest (grit) een rol. Bij warmteterugwinning kan afzetting van struviet in warmtewisselaars optreden. Bij koppeling aan mestverwerking kan de traagheid van een dergelijk systeem als gevolg van de grote verblijftijd een probleem vormen, met name bij het opstarten. 14.8 Capaciteit Het proces is in principe op iedere schaal toe te passen, zowel op boerderijniveau als ook centraal. Bij grote capaciteiten kunnen meerdere gistingstanks naast elkaar worden gebouwd. Bij Promest bestond de basiseenheid uit een tank met een inhoud van 5.600 m3. 14.9 Toepasbaarheid in Vlaanderen Diverse processen van Vlaamse initiatieven omvatten vergisting van mest samen met andere grondstoffen (Sagron, MAV). Er dient te worden gewaakt voor eventuele ontoelaatbare verontreiniging van het eindproduct door het gebruik van afvalstoffen bij de cofermentatie. 14.10 Vergelijkbare technieken Composteren (verdampen van vocht) en verbranden (inbegrepen natte oxidatie en pyrolyse) zijn alternatieve methoden om gelijktijdig de in organische stof opgeslagen energie vrij te maken, ontgeuring en kiemdoding te realiseren. VITO

75

BBT-kenniscentrum

Bijlage 4/2 _____________________________________________________________________________ 14.11 Informatiepunt Zie algemene lijst met informatiebronnen onder trefwoord "Vergisten". 14.12 Referenties 1. Anoniem (1995) Centrale mestvergisting. Selectie van locaties en raming van kosten bij toepassing van grootschalige mestopslagen. Rapport Haskoning, Nijmegen, Nederland 2. Anoniem (1996) Mestverwerking (gedeeltelijk), STABO Leuven

Sagron

Haalbaarheidsstudie

Versie

31-01-1996

3. Baserga, U., K. Egger & A. Wellinger (1994) Biogas aus Festmist. In: FAT-Berichte Tänikon nr. 451 Zwitserland 4. Baur, M. vom (1992) Biogasanlagen nach dem Uhde/Schwarting-Verfahren. Verfahrenstechnik und Ökonomie. Voordracht tijdens KTBL/UBA-Fachgespräch 25-26 november 1992, Nordhausen, Duitsland 5. Bendixen, H.J. (1996) Hygiene and sanitation requirements in Danish biogas plants. Voordracht gehouden op de 9th European Bioenergy Conference, 24-27 juni, Kopenhagen, Denemarken 6. Goossens, W. (1988) Anaërobe vergisting varkensdrijfmest onderzoek Bima-vergister te Nistelrode. Rapport Stuurgroep Mestproblematiek Noord-Brabant/ IMAG-nota nr. 398 (HAB), Nederland 7. Hoeksma, P. (1986) Anaerobic digestion of a pig and poultry manure mixture. Results of a semi-technical experiment. Voordracht gehouden op the Intern. Conf. AG ENG, Noordwijkerhout, Nederland 8. Koster, I., A.T.F. Helmink & T.J.M. Vens (1988) Vergisting van dikke mest en mestmengsels. Rapport Vakgroep Waterzuivering Landbouwuniversiteit Wageningen, Nederland 9. Lindboe, H.H., K.H. Gregersen, S. Tafdrup, O.G. Jacobsen & J.G. Christensen (1995) Progress report on the economy of centralized biogas plants. Rapport Danish Energy Agency, Kopenhagen, Denemarken 10.Ørtenblad, H. (1997) Persoonlijke mededeling 21-03-1997 11.Tafdrup, S. (1996) Expanding centralized biogas plants in Denmark for purposes of energy production, reducing greenhouse gas emissions, waste recycling, and other environmental and agricultural benefits. Poster gepresenteerd op de 9th European Bioenergy Conference, 24-27 juni 1996, Falconer Center, Kopenhagen, Denemarken 12.Velsen, A.F.M. van (1981) Anaerobic digestion Landbouwhogeschool Wageningen, Nederland

of

piggery

waste.

Dissertatie

13.Weiland, P. (1995) Erfahrungen mit der Verwertung biogener Abfälle zur Biogaserzeugung in Deutschland. Internationale Erfahrungen mit der Verwertung biogener Abfälle zur Biogasproduktion. Umweltbundesamt Wien, Oostenrijk, 1995, im Druck 14.Zeeman, G. (1991) Mesophilic and psychrophylic digestion of liquid manure. Dissertatie Landbouwhogeschool Wageningen, Nederland VITO

76

BBT-kenniscentrum

2 INHOUDSOPGAVE 1. ALGENKWEEK

Recommend Documents