BIOFILTRATIE VAN AMMONIAK EN STALLUCHT

Transcriptie

1 BIOFILTRATIE VAN AMMONIAK EN STALLUCHT Studiedag luchtwassers & biobedden te Geel (4/3/08) en Bocholt (13/3/08) Erik Smet TREVI nv Dulle-Grietlaan 17/1 B-9050 Gentbrugge Tel Fax

2 Inhoudstabel 1. TREVI N.V. 2. AMMONIAK- EN GEUREMISSIE 3. BIOFILTRATIE ALGEMEEN 4. BIOFILTRATIE VAN AMMONIAK 5. BIOFILTRATIE VAN STALLUCHT 6. CONCLUSIE 2

3 1. TREVI N.V. Gespecialiseerd in geven van milieu-advies bouwen van milieutechnologie Disciplines LUCHT BODEM LEGIONELLA MEST WATER 3

4 Inhoudstabel 1. TREVI N.V. 2. AMMONIAK- EN GEUREMISSIE 3. BIOFILTRATIE ALGEMEEN 4. BIOFILTRATIE VAN AMMONIAK 5. BIOFILTRATIE VAN STALLUCHT 6. CONCLUSIE 4

5 2. AMMONIAK- EN GEUREMISSIE 2.1. EMISSIEFACTOREN PER VVP: - 30 m 3 /h 12.5 mg NH 3 /m mg NH 3 /h ou E /h 3048 ou E /m 3 5

6 2. AMMONIAK- EN GEUREMISSIE 2.2. EMISSIE VOOR STAL 2000 VVP: m 3 /h (zomer maximaal m 3 /h) g/h NH miljoen ou E /h 6

7 2. AMMONIAK- EN GEUREMISSIE 2.3. IMPACT GEUREMISSIE OP OMGEVING (methode 1): - afstand (m) = 100. zf (0 à 150 vvp) - afstand (m) = (4.75. vvp met: vvp ). zf (> 150 vvp) afstand = gemiddelde geurcontour van 1 se/m 3 (98P) zf = 1 voor meest geurhindergevoelige gebieden (Bron: ontwikkeling van een eenvoudige procedure voor de bepaling g van geur- en ammoniakemissies van agrarische constructies ten behoeve van een aangepaste milieureglementering g in Vlaanderen) - afstand (m) = 570 m (2000 vvp) 7

8 2. AMMONIAK- EN GEUREMISSIE 2.3. IMPACT GEUREMISSIE OP OMGEVING (methode 2): - hinderniveau = 1 ou E /m 3 (98-P) (Bron: Voorstellen van een geschikte methode om nuleffectniveaus van geurhinder te vertalen naar normen en toepassing op 5 pilootsectoren) - geuremissie = 183 miljoen ou E /h (2000 vvp) 366 miljoen ge/h (2000 vvp) - afstand tot hinderniveau: ± 1000 m (2000 vvp) 8

9 2. AMMONIAK- EN GEUREMISSIE 2.4. IMPACT ZURE OF BIOLOGISCHE WASSING OP GEUREMISSIE: - eigen metingen: - literatuur: 0-50% verwaarloosbaar - beperkt geurverwijderend effect vermoedelijk deels te wijten aan stofuitwassing 9

10 Inhoudstabel 1. TREVI N.V. 2. AMMONIAK- EN GEUREMISSIE 3. BIOFILTRATIE ALGEMEEN 4. BIOFILTRATIE VAN AMMONIAK 5. BIOFILTRATIE VAN STALLUCHT 6. CONCLUSIE 10

11 3. BIOFILTRATIE ALGEMEEN 3.1. PRINCIPE bevochtiging biofilter 11

12 3. BIOFILTRATIE ALGEMEEN 3.1. PRINCIPE effluent lucht Concentratie 12 influent lucht biofilm dragermateriaal waterfase gasfase

13 13 3. BIOFILTRATIE ALGEMEEN 3.1. PRINCIPE

14 3. BIOFILTRATIE ALGEMEEN 3.2. DIMENSIONERING - oppervlaktebelasting: 100 à 200 m 3 /m 2.h - gestapelde hoogte materiaal: 0.5 à 2 m hoog - contacttijd lucht in biofilter: - voor stal met 1000 VVP: - vereist biofilteroppervlak: 30 s of meer 600 m 2 - NH 3 -belasting biofilter (h = 1 m): 30 g NH 3 /m 3 r.d 14

15 15 3. BIOFILTRATIE ALGEMEEN 3.3. UITVOERING

16 3. BIOFILTRATIE ALGEMEEN 3.4. KOSTPRIJS - investeringskost sterk afhankelijk van ondermeer: - beton, hout,... - ondergrond - al dan niet overdekt - al dan niet gecombineerd met mestopslag Biofilter voor 2000 vvp (600 m 2 ): à EUR (volledig beton) 16 - Werkingskost: - periodieke (2-jaarlijkse) vervanging biofiltermateriaal - periodieke (vb. halfjaarlijkse) auditering - afvoer percolaatwater

17 3. BIOFILTRATIE ALGEMEEN 3.5. DRAGERMATERIAAL - wortelhout, schors, turf,... - impact geselecteerde type dragermateriaal op: - performantie - standtijd - drukval - kostprijs 10 à 40 EUR/m 3 17

18 3. BIOFILTRATIE ALGEMEEN 3.6. TOEPASSING - geurbestrijding bij ondermeer: - destructie - compostering - slachthuizen laag geconcentreerde solventhoudende dampen 18

19 Inhoudstabel 1. TREVI N.V. 2. AMMONIAK- EN GEUREMISSIE 3. BIOFILTRATIE ALGEMEEN 4. BIOFILTRATIE VAN AMMONIAK 5. BIOFILTRATIE VAN STALLUCHT 6. CONCLUSIE 19

20 4. BIOFILTRATIE VAN AMMONIAK 4.1. PRINCIPE - evenwicht tussen nitrificatie en chemisorptie: NH O 2 => H + + NO H 2 O (nitrificatie) NH 3 + H + => NH + 4 (chemisorptie) (ph ) (ph ) 2 NH O 2 => NH 4 NO 3 + H 2 O (ph = ) 20

21 4. BIOFILTRATIE VAN AMMONIAK RESULTATEN (NH 3 -houdende luchtstroom) LR & EC (g NH 3.m -3.d -1 ) time (days) ph

22 =/- 4. BIOFILTRATIE VAN AMMONIAK 4.2. RESULTATEN (NH 3 -houdende luchtstroom) Parameter ph NH 4 + -N (g.kg -1 ) (NO NO 3 - )-N (g/kg -1 ) NO x - /NH 4 + (mol/mol) Moisture content dag dag dag dag dag

23 4. BIOFILTRATIE VAN AMMONIAK 4.2. RESULTATEN (composteringslucht ± 50 ppmv NH 3 ) g/kg dragermateriaal 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 NH4-N NO3-N 0,5 0,0 jan '02 jan '03 jan '04 jan '05 jan '06 jan '07 jan '08 jan '09 tijd (d) 23

24 4. BIOFILTRATIE VAN AMMONIAK 4.2. RESULTATEN (composteringslucht ± 50 ppmv NH 3 ) NH4NO3-N (g/kg) NH3-verwijderingsefficiëntie (%) feb apr mei jul sep okt dec jan mrt mei jun aug okt nov jan mrt apr jun Tijd

25 4. BIOFILTRATIE VAN AMMONIAK 4.2. RESULTATEN (composteringslucht ± 50 ppmv NH 3 ) EC (µs/cm) ,0 7,0 6,0 ph (-) 0 5,0 jan '02 jan '03 jan '04 jan '05 jan '06 jan '07 jan '08 jan '09 tijd (d) 25

26 4. BIOFILTRATIE VAN AMMONIAK 4.3. CONCLUSIE - Proces gaat perfect door tot concentratie NH 4 NO 3 inhiberend wordt voor het nitrificatieproces - Periodieke beregening van de biofilter kan inhibitie door zoutaccumulatie wegwerken. - Alle NH 3 -N N komt uiteindelijk als NH 4 NO 3 terecht in het biofilter- materiaal of in het percolaatwater. 26

27 Inhoudstabel 1. TREVI N.V. 2. AMMONIAK- EN GEUREMISSIE 3. BIOFILTRATIE ALGEMEEN 4. BIOFILTRATIE VAN AMMONIAK 5. BIOFILTRATIE VAN STALLUCHT 6. CONCLUSIE 27

28 5. BIOFILTRATIE VAN STALLUCHT 5.1. VERWACHTE STANDTIJD VOORALEER NH 4 NO 3 -INHIBITIE - Bij normale dimensionering aan 100 m 3 /m 2.h (600 m 2 ): ± 60 dagen - Bij zeer krappe dimensionering aan 720 m 3 /m 2.h (= 20 cm/s) (80 m 2 ): ± 8 dagen 28

29 5. BIOFILTRATIE VAN STALLUCHT 5.1. VERWACHTE STANDTIJD VOORALEER NH 4 NO 3 -INHIBITIE - Lange standtijd biofilter enkel mogelijk indien: - voorafgaande NH 3 -verwijdering (vb. zure of biologische wasser) - periodieke en gecontroleerde beregening + beredeneerde afvoer van percolaatwater - normale dimensionering biofilter 29

30 5. BIOFILTRATIE VAN STALLUCHT 5.2. CRUCIALE RANDVOORWAARDEN (DRUKVAL) - drukval over biofilter ifv.. aanwezige ventilatoren 30

31 5. BIOFILTRATIE VAN STALLUCHT 5.2. CRUCIALE RANDVOORWAARDEN (LUCHTDOORSTROMING) - Homogene luchtdoorstroming, dwz: - goede dimensionering drukkamer - losse stapeling biofiltermateriaal - aandacht voor preferentiële wandstroming - geen exotische vormen of configuraties 31

32 5. BIOFILTRATIE VAN STALLUCHT 5.2. CRUCIALE RANDVOORWAARDEN (LUCHTDOORSTROMING) - Homogene luchtdoorstroming 32 Drukkamer te klein berekend

33 5. BIOFILTRATIE VAN STALLUCHT 5.2. CRUCIALE RANDVOORWAARDEN (LUCHTDOORSTROMING) - Homogene luchtdoorstroming fijn mengsel grof en fijn grof fijn 33 Drukkamer voldoende groot + goede keuze verdeling biofiltermateriaal

34 5. BIOFILTRATIE VAN STALLUCHT 5.2. CRUCIALE RANDVOORWAARDEN (VOCHTGEHALTE) - Optimale voorbevochtiging (100% RV) ) van de te behandelen lucht. - enkel beregening bovenop biofiltermaterial is veelal onvoldoende om vocht op niveau te houden. - Slechte vochthuishouding is in praktijk meest voorkomende oorzaak voor niet-optimale werking van een biofilter. 34

35 Inhoudstabel 1. TREVI N.V. 2. AMMONIAK- EN GEUREMISSIE 3. BIOFILTRATIE ALGEMEEN 4. BIOFILTRATIE VAN AMMONIAK 5. BIOFILTRATIE VAN STALLUCHT 6. CONCLUSIE 35

36 6. BESLUIT Biofiltratie is een wijdverspreide ontgeuringstechniek. In tegenstelling tot zure en biologische wassers zullen biofilters wel zorgen voor een optimale ontgeuring van stallucht. Tenzij de nodige voorkomingsmaatregelen worden getroffen zal de aanwezigheid van NH 3 in stallucht vrij snel resulteren in een inactivatie van de biofilter. In een biofilter verdwijnt geen stikstof. Alle NH 3 accumuleert uiteindelijk als ammoniumnitraat in biofiltermateriaal en percolaatwater. Naast een normale dimensionering en periodieke zoutafspoeling is een optimale voorbevochtiging een cruciale voorwaarde voor een goede lange-termijn stabiliteit van het biofiltratieproces op stallucht. 36