Biokaasulaitoksen mädätysjäännöksen käsittely : Rakeistaminen ja kemiallinen separointi

Abstract

Maataloudessa syntyvät lantamäärät lisääntyvät tilakokojen kasvun myötä. Lannan sisältämät ravinteet tulisi hyödyntää lannoitteena entistä tehokkaammin. Lannassa on kierrätyspotentiaalia, jonka tarjoamia mahdollisuuksia tulisi hyödyntää. Työssä tutkittiin mädätysjäännös-tuhkaseoksen rakeistamista sekä mädätysjäännöksen kemiallista separointia vaihtoehtoina lannan käytön tehostamisessa. Lisäksi tarkasteltiin, miten kyseisillä menetelmillä saadaan lannan ravinteet hyötykäyttöön ja missä suhteissa separoiduissa jakeissa ravinteet ovat jakaantuneet. Rakeistamisessa ja kemiallisessa separoinnissa tarkasteltiin jakeiden ravinnepitoisuuksia sekä rakeistamisessa tuhkan vaikutusta ravinteiden osalta.

Työssä separoitiin naudan lietelannasta peräisin olevaa mädätysjäännöstä Luonnonvarakeskus Maaningan toimipaikassa. Rakeistamisessa tuhanteen litraan mädätysjäännöstä lisättiin 50 kilogrammaa tuhkaa, joka separoitiin, ja kuivajae rakeistettiin. Kemiallisessa separoinnissa mädätysjäännökseen ja siitä separoituun nestejakeeseen lisättiin rautasulfaattia ja polymeerejä. Separoinnit tehtiin ruuviseparaattorilla ja dekantterilingolla pienessä mittakaavassa.

Rakeissa typpipitoisuus jäi vähäiseksi ja fosforia oli keskinkertaisesti. Rakeiden kaliumpitoisuus oli korkea. Tuhkan raja-arvot ylittävän arseenipitoisuuden vuoksi rakeita ei voida käyttää maataloudessa lannoitteena. Kemiallisessa separoinnissa saatiin lingon ja polymeerilisän avulla erotettua kuiva-ainetta kuivajakeeseen prosentuaalisesti enemmän kuin ilman polymeeriä. Linko erotteli jakeet ruuviseparaattoria paremmin typpipitoiseen nestejakeeseen ja fosforipitoiseen kuivajakeeseen.

Tutkimuksella saatiin arvokasta kokemusta kyseisten menetelmien haasteista ja mahdollisuuksista. Lantalogistiikka -hankkeessa jatketaan kemiallisen separoinnin koeajoja tutkimustuloksia hyödyntäen. Käytännön toteutus lietelannan jatkojalostamisessa on vielä haastavaa ja osin kallistakin. Kuitenkin fosforin erottaminen kuivajakeeseen on lannoituksen tarkentamisen ja lannan ravinteiden täysimääräisen hyödyntämisen kannalta tärkeää.

The volume of manure produced in agriculture is increasing because of the growth of farm size. The nutrients of manure should be used more efficiently as fertilazers. There are recycling possibilities in manure which we can develop further. This thesis studies the possibility to granulate biogas digestate-ash – mixture and the chemical separation as an option of imroving manure management efficiency. In addition it was studied how we can get more benefit from nutrients in manure with these methods and how nutrients are divided in separation fractions. The nutrient content of separated fractions were reviewed in both studies. Also the nutrient effect of ash addition in granulation research was in consideration.

The biogas digestate that was used in the research was from the biogas plant of the Natural Research Institute of Finland in Maaninka. Cattle slurry is the basic feed of the biogas plant. In granulation research one thousand litres of digestate were mixed with fifty kilograms of ash and separated and solid fractions were granulated. In the chemical separation experiement the digestate and liquid fractions of the digestate were mixed with ferrous sulfate and polymeres. A skrew separator and a decanter centrifuge were used in these small scale experiements.

The nitrogen content stayed low and the phosphorus amount was moderate in grains. The potassium content of grains was high. There were too much arsenic in ash for agricultural use and because of that it is also forbidden to use grains as fertilizers. With the decanter centrifuge and the polymere the solid fraction included more solids than without using the polymere. The decanter centrifuge sepated better fractions in nitrogen-rich liquid fraction and phosphorus-rich solid fraction than the skrew separator.

These researches were valuable practical experiences about the challenges and possibilities of these methods. Lantalogistiikka – project will continue testing chemical separation and uses these results as one starting point. In practice it is challenging and a bit expensive to process manure further as a better fertilizer. However it is important to try to find ways to get phosphorus in solid fraction easily so it is possible to use manure and its nutrients efficiently and completely.