Gylleseparering med PCK separeringsanlæg

Transkript

1 Gylleseparering med PCK separeringsanlæg

2 Gylleseparering med PCK separeringsanlæg af Jørgen Hinge, Miljøteknologi, AgroTech A/S

3 Titel: Gylleseparering med PCK separeringsanlæg Forfatter: Specialkonsulent Jørgen Hinge, Miljøteknologi, AgroTech A/S Review: Landskonsulent Kjeld Vodder Nielsen, AgroTech A/S Layout: Lone E. Haargaard, AgroTech A/S Tryk: Dansk Landbrugsrådgivning Udgave: 1. udgave 2007 Oplag 50 stk. Udgiver: Dansk Landbrugsrådgivning Landscentret Udkærsvej 15, Skejby 8200 Århus N Telefon Fax farmtest@landscentret.dk ISSN

4 Forord Denne FarmTest omhandler undersøgelse af separering af forsuret og ubehandlet svinegylle i et PCK separeringsanlæg. Dansk Landbrugsrådgivning vil gerne takke Kristian Kjær, Torben Christensen og PCK Consulting ved Poul Knudsen for samarbejdet. Det Europæiske Fællesskab og Fødevareministeriet ved Direktoratet for FødevareErhverv har deltaget i finansieringen af denne publikation. Gylleseparering med PCK separeringsanlæg 2

5 Indholdsfortegnelse Forord Sammendrag og vurderinger Baggrund og formål med undersøgelsen Anlægsbeskrivelse Anlæggets funktion Specifikationer Gennemførelse af undersøgelsen Prøveperiode Kampagnemålinger og analyser Resultater, kommentarer og vurderinger Ubehandlet svinegylle Fordeling af mængder efter separering (væskefraktion, T1 og T2) samt behandlet mængde (kapacitet) Opkoncentrering af kvælstof Opkoncentrering af fosfor Kalium Tørstofindhold Strømforbrug Forsuret svinegylle Fordeling af mængder efter separeringen (væskefraktion, T1 og T2) samt behandlet mængde (kapacitet Opkoncentrering af kvælstof Opkoncentrering af fosfor Kalium Tørstofindhold Strømforbrug Erfaringer Anlægsproducentens kommentarer Anlægsværternes kommentarer Ubehandlet gylle Forsuret gylle Bilag Ubehandlet gylle Forsuret gylle Forsuret gylle Forsuret gylle Ubehandlet gylle Gylleseparering med PCK separeringsanlæg 3

6 1. Sammendrag og vurderinger Dansk Landbrugsrådgivning har i vinteren/foråret 2007 foretaget orienterende undersøgelser på to PCK gyllesepareringsanlæg. Separeringen sker rent mekanisk uden brug af hjælpestoffer i to trin: en skruepresse, der separerer rågyllen i en tørstoffraktion (T1) og en væskefraktion et rystefilter, der separerer væskefraktionen fra skruepressen i endnu en tørstoffraktion (T2) og en væskefraktion T1 og T2 blandes normalt sammen men kan i princippet håndteres separat. Ændring i separeringseffektiviteten kan ske ved ændring af skruepressens indstilling (modtryk) og ved udskiftning af ét eller begge filtre i rystefiltret. Følgende data og resultater er fremkommet i FarmTesten: Separering af ubehandlet gylle Separering af forsuret gylle Realiseret kapacitet 10,7 tons/time 12 tons/time Tørstoffraktionens andel i % af den behandlede gyllemængde 11 % 10 % Andel af total-n i tørstoffraktion (T1+T2) % % Andel af total-p i tørstoffraktion (T1+T2) % % Andel af kalium i tørstoffraktion (T1+T2) 0-21 % 1-10 % Tørstof-% i tørstoffraktion (vægtet gns af T1 og T2) % % Gylleseparering med PCK separeringsanlæg 4

7 Vurderinger: Opkoncentreringen af total-n i tørstoffet fra ubehandlet gylle er tilfredsstillende, hvorimod der stort set ingen opkoncentrering sker fra den forsurede gylle. Andelen af total-p i tørstoffraktionen vurderes normalt at udgøre % på ubehandlet gylle, mens det er noget lavere for forsuret gylle. Frasepareringen af fosfor kan i betydeligt omfang reguleres ved tilpasning af filterstørrelse. Efter at have fulgt anlæggene i prøveperioden vurderer Dansk Landbrugsrådgivning, Landscentret, at PCK anlægget er enkelt at drive og betjene. Anlægget har et meget lavt strømforbrug i størrelsesordenen 0,3-0,4 kwh/ton gylle behandlet. Heri er ikke inkluderet omrøring i fortanken. Frasepareringen af tørstof og næringsstoffer er meget afhængig af tørstof- og næringsstofindhold i udgangsmaterialet (rågyllen). Gylleseparering med PCK separeringsanlæg 5

8 2. Baggrund og formål med undersøgelsen Dansk Landbrugsrådgivning har i perioden fra december 2006 til april 2007 testet PCK Consulting s anlæg til separering af gylle. Undersøgelserne er sket på to anlæg etableret på svinebedrifter hos: Kristian Kjær Vrejlev Møllevej Vrå Kornum Østergaard v/ Torben Christensen Aalborgvej Løgstør Formålet med projektet har været: at indsamle og formidle driftsdata og erfaringer for anlæggene i en given periode at undersøge anlæggets separeringseffektivitet med hensyn til kvælstof og fosfor på de foreliggende gylletyper at bestemme anlæggets strømforbrug Det var ikke på forhånd forventet, at anlægget kan leve op til betegnelsen "lavteknologisk gyllesepareringsanlæg, jvf. Bekendtgørelse om husdyrhold og arealkrav mv. Gylleseparering med PCK separeringsanlæg 6

9 3. Anlægsbeskrivelse Figur 3.1. Skematisk fremstilling af anlægget; øverst ses buffertank, herefter skruepresse og rystefilter og nederst til højre transportbånd til tørstof. Anlægget består af følgende komponenter: buffertank (ca. 100 ltr.) skruepresse rystefilter med to membraner transportbånd til fraførsel af tørstof fra anlægget (kan erstattes af en snegl) Anlægget styres manuelt med on/off knapper for de enkelte komponenter, men kan leveres med automatisk styring Anlæggets funktion Gyllen pumpes fra gårdens fortank til buffertanken, som er placeret umiddelbart over skruepressen. Skruepressen separerer gyllen i en tørstoffraktion (T1) og en væskefraktion. Tørstoffraktionen falder ned på et transportbånd og føres til container eller oplagringsplads. Gylleseparering med PCK separeringsanlæg 7

10 Væskefraktionen fra skruepressen ledes til rystefiltret, der er placeret umiddelbart under skruepressen. Der er således ingen pumpning mellem anlæggets forskellige komponenter. I rystefiltret sker en yderligere fraseparering af tørstof (T2), der også ledes ud på transportbåndet. Rejektet fra rystefiltret ledes til lagertank evt. via en buffertank med pumpe. De to tørstoffraktioner T1 og T2 kan blandes sammen umiddelbart (som tilfældet er på de to anlæg i undersøgelsen), eller de kan holdes adskilt (dette vil kræve separate systemer til borttransport fra anlægget). Figur 3.2. Transportbånd med tørstoffraktionerne; nederst den fiberholdige del (T1) fra skruepressen og oven på denne den slamlignende fraktion (T2) fra rystefiltret Specifikationer PCK Consulting Aps har oplyst følgende om anlæggets ydeevne: Kapacitet: m 3 /time Fraseparering af tørstof: Mere end 80 % Tørstofindhold i tørstoffraktionen (sammenblandet T1 og T2): % Der anvendes ikke polymer eller andre tilsætningsstoffer i forbindelse med separeringen Gylleseparering med PCK separeringsanlæg 8

11 Endvidere har PCK Consulting Aps oplyst at: Anlægspris som opstillet på de to bedrifter har været ca kr. Det forventes, at de gennemsnitlige årlige omkostninger til reparation og vedligehold vil ligge i størrelsesordenen kr. Gylleseparering med PCK separeringsanlæg 9

12 4. Gennemførelse af undersøgelsen 4.1. Prøveperiode Prøveperioden har strakt sig fra primo december 2006 til ultimo april Anlæggene er i princippet blevet fulgt i hele perioden, men har dog ikke været i drift i hele perioden. På Kornum Østergaard (ubehandlet gylle) har driftstiden på anlægget været stærkt begrænset, når man undtager kampagnemålingen. 4.2 Kampagnemålinger og analyser På begge anlæg blev der gennemført en kampagnemåling, hvor anlægget blev fulgt intensivt og alle data registreret i en periode på 2 døgn. Disse registreringer har dannet udgangspunkt for de vigtigste beregninger, konklusioner og vurderinger i rapporten. Udover kampagnemålingerne er der gennemført yderligere prøveudtagninger og analyser på begge anlæg. Resultaterne herfra indgår naturligvis også i vurderingerne. Gylleseparering med PCK separeringsanlæg 10

13 5. Resultater, kommentarer og vurderinger 5.1. Ubehandlet svinegylle Fordeling af mængder efter separering (væskefraktion, T1 og T2) samt behandlet mængde (kapacitet) Ved kampagnemålingerne på den ubehandlede svinegylle blev der ved vejning, aflæsning af flowmålere samt registrering i beholder målt følgende fordeling mellem T1+ T2 og rejekt efter separering af rågylle: Rågylle: kg T1+T2: kg Rejekt: kg Det vil sige tørstoffraktionen udgør ca. 11,2 % af rågyllen. Endvidere blev fordelingen mellem de to tørstoffraktioner T1 og T2 bestemt ved vejning: T1: 36,3 kg T2: 18,3 kg Det vil sige fordelingen mellem T1 og T2 er 2:1. Disse fordelinger danner grundlag for beregning af fraseparering af kvælstof, fosfor og kalium. Den realiserede kapacitet under kampagnemålingen har været 10,7 tons gylle/time. Kapaciteten afgøres af indstillingen af skruepressen. På ubehandlet svinegylle udgør tørstoffraktionen ca. 11 % af den separerede gyllemængde. Vægtfordelingen mellem T1 og T2 er som 2:1 Den realiserede kapacitet under kampagnemålingen har været 10,7 tons gylle/time. Gylleseparering med PCK separeringsanlæg 11

14 Opkoncentrering af kvælstof Indholdet af total-n i prøverne er analyseret i henhold til Kjeldahl/Dumas, og indholdet af ammonium-n er analyseret i henhold til 71/393/EØF, enkeltb. Resultaterne er vist i tabel Prøvedato Total-N (se note 1) NH 4 -N (se note 1) På basis af indhold i tørstoffraktion På basis af indhold i rejekt På basis af indhold i tørstoffraktion På basis af indhold i rejekt % 16 % 13 % 11 % % 59 %* 12 % 47 %* Tabel Fraseparering af kvælstof (total-n og NH 4 -N) i tørstoffraktionen (T1+T2) * tallene fra den 23. april 2007 udregnet på basis af indholdet i rejektet vurderes at bero på fejlanalyse % af gyllens total-n frasepareres i tørstoffraktionen, der udgør ca. 11 % af den separerede gyllemængde. Note 1 Omfanget af analyser betyder, at der ikke er grundlag for at opstille en egentlig massebalance. For at opnå det bedst mulige grundlag for vurdering af fraseparering af næringsstoffer, er der derfor foretaget beregninger både "på basis af indhold i tørstoffraktion" og "på basis af indhold i rejekt". Ved beregning af fraseparering "på basis af tørstoffraktion" er der taget udgangspunkt i de to tørstoffraktioners (T1 og T2) indhold af det pågældende næringsstof. Analyserne af disse er vægtet i forhold til den konstaterede vægtmæssige fordeling mellem T1 og T2, og indholdet i den vægtede tørstofmængde er så sat i forhold til rågyllens indhold af det pågældende næringsstof. Tilsvarende er der ved beregning af fraseparering "på basis af rejekt" taget udgangspunkt i rejektets indhold af den pågældende næringsstofforbindelse i forhold til rågyllen Opkoncentrering af fosfor Indholdet af total-p i prøverne er analyseret i henhold til ICP-OES. Resultaterne er vist i tabel Gylleseparering med PCK separeringsanlæg 12

15 Prøvedato Total-P (se note 1) På basis af indhold i tørstoffraktion På basis af indhold i rejekt % 31 % % 31 % Tabel Fraseparering af total-p i tørstoffraktionen (T1+T2). Der er en betydelig variation i resultaterne for fraseparering af fosfor. Det vurderes, at % af gyllens fosfor frasepareres i tørstoffraktionen under normale omstændigheder Kalium Kalium-indholdet i prøverne er analyseret i henhold til ICP-OES. Resultaterne er vist i tabel Prøvedato Kalium (se note 1) På basis af indhold i tørstoffraktion På basis af indhold i rejekt % 6 % % 0 % Tabel Fraseparering af kalium i tørstoffraktionen (T1+T2). Også for kalium er der en betydelig variation i resultaterne. Det vil normalt forventes, at kalium hovedsageligt følger væskefraktionen (rejektet) ved fraseparering af tørstof. Men det kan ikke umiddelbart bekræftes at være tilfældet her Tørstofindhold Tørstofindholdet i fraktionerne er analyseret ved tørring i varmeskab ved 100 grader C i 20 timer. Resultaterne er vist i tabel Gylleseparering med PCK separeringsanlæg 13

16 Prøvedato Rågylle TS Rejekt TS Tørstoffraktion, TS T1 T2 Vægtet gennemsnit % 3,04 % 20,97 % 14,61 % 19 % ,48 % 2,18 % 31,87 % 16,97 % 27 % Tabel Målt tørstofindhold i ubehandlet rågylle, rejekt og tørstoffraktioner samt beregnet gennemsnit for T1 og T2. Tallene indikerer, at frasepareringen af tørstof er meget afhængig af tørstofindholdet i udgangsmaterialet Strømforbrug Det gennemsnitlige strømforbrug til anlægget på ubehandlet gylle blev i kampagneperioden målt til ca. 0,3 kwh pr. ton gylle behandlet. Dette forbrug inkluderer ikke omrøring i fortanken Forsuret svinegylle Fordeling af mængder efter separeringen (væskefraktion, T1 og T2) samt behandlet mængde (kapacitet) Ved kampagnemålingerne på den forsurede svinegylle blev der ved vejning, aflæsning af flowmålere samt registrering i beholder målt følgende fordeling mellem T1+ T2 og rejekt efter separering af rågylle: Rågylle: kg T1+T2: kg Det vil sige tørstoffraktionen udgør ca. 10 % af rågyllen. Endvidere blev fordelingen mellem de to tørstoffraktioner T1 og T2 bestemt ved vejning: T1: 49 kg T2: 13 kg Det vil sige fordelingen mellem T1 og T2 er som 3,75:1 Disse fordelinger danner grundlag for beregning af fraseparering af kvælstof, fosfor og kalium. Den realiserede kapacitet under kampagnemålingen har været 12 tons gylle/time. Kapaciteten afgøres af indstillingen af skruepressen. Gylleseparering med PCK separeringsanlæg 14

17 På ubehandlet svinegylle udgør tørstoffraktionen ca. 10 % af den separerede gyllemængde. Vægtfordelingen mellem T1 og T2 er 3,75:1. Den realiserede kapacitet under kampagnemålingen har været 12 tons gylle/time Opkoncentrering af kvælstof Indholdet af total-n i prøverne er analyseret i henhold til Kjeldahl/Dumas, og indholdet af ammonium-n er analyseret i henhold til 71/393/EØF,enkeltb. Resultaterne er vist i tabel Prøvedato Total-N (se note 1) NH 4 -N (se note 1) På basis af indhold i tørstoffraktion På basis af indhold i rejekt På basis af indhold i tørstoffraktion På basis af indhold i rejekt % 11 % 9 % 10 % % 11 % 9 % 10 % % 11 % 8 % 10 % Tabel Fraseparering af kvælstof (total-n og NH 4 -N) i tørstoffraktionen (T1+T2). Det ses af tabellen, at der kun sker en ganske lille opkoncentrering af total-n i tørstoffraktionen fra den forsurede gylle, således at 11 % af total-n ligger i tørstoffraktionen, der udgør ca. 10 % af den oprindelige gyllemængde. Tilsvarende ændres kun ganske lidt på koncentrationen af NH 4 -N, således at gennemsnitligt knapt 10 % af NH 4 -N ligger i tørstoffraktionen. Disse resultater betyder også sammenholdt med et fortsat relativt højt tørstofindhold i rejektet jf at der vil være en relativ stor andel af organisk bundet kvælstof tilbage i rejektet. Dette indikerer, at der ikke vil være nogen væsentlig forbedret kvælstofudnyttelse af rejektet sammenlignet med den useparerede, forsurede gylle. Dette kan dog kun endeligt konstateres ved nærmere analyser og/eller markforsøg med rejektet Opkoncentrering af fosfor Indholdet af total-p i prøverne er analyseret i henhold til ICP-OES. Resultaterne er vist i tabel Gylleseparering med PCK separeringsanlæg 15

18 Prøvedato Total-P (se note 1) På basis af indhold i tørstoffraktion På basis af indhold i rejekt % 10 % % 27 % % 11 % Tabel Fraseparering af total-p i tørstoffraktionen (T1+T2). Der ses en relativ lav fraseparering på % af fosfor i tørstoffraktionen fra forsuret gylle. Dette skyldes formentligt, at der fortsat er et relativt højt tørstofindhold i rejektet jf Forud for kampagnemålingerne den 14. marts blev det konstateret, at den ene membran var perforeret (se figur 6.1.). Denne blev udskiftet inden kampagnemålingerne startede, men det har tilsyneladende ikke ændret markant på separeringseffektiviteten Kalium Kalium-indholdet i prøverne er analyseret i henhold til ICP-OES. Resultaterne er vist i tabel Prøvedato Kalium (se note 1) På basis af indhold i tørstoffraktion På basis af indhold i rejekt % 1 % % 10 % % 6 % Tabel Fraseparering af kalium i tørstoffraktionen (T1+T2). Kalium vil hovedsagligt følge væskefraktionen(rejektet) ved fraseparering af tørstof. Der ses en begrænset tendens til, at dette også holder for den forsurede gylle, når det relativt høje tørstofindhold i rejektet tages i betragtning Tørstofindhold Tørstofindholdet i fraktionerne er analyseret ved tørring i varmeskab ved 100 grader C i 20 timer. Resultaterne er vist i tabel Prøvedato Rågylle TS Rejekt TS Tørstoffraktion, TS T1 T2 Vægtet gennemsnit ,21 % 4,02 % 28,70 % 14,10 % 26 % ,66 % 4,83 % 36,36 % 21,70 % 33 % ,31 % 4,20 % 29,89 % 16,32 % 27 % Tabel Målt tørstofindhold i forsuret rågylle, rejekt og tørstoffraktioner samt beregnet gennemsnit for T1 og T2. Gylleseparering med PCK separeringsanlæg 16

19 Resultaterne tyder på, at tørstofindholdet i rejektet ikke kan bringes under 4 % med de aktuelle filtre og indstillinger af udstyret. Tørstofprocenten i den sammenblandede faste fraktion lever dog fortsat op til producentens specifikationer på min. 20 %. Tallene indikerer endvidere, at frasepareringen af tørstof er meget afhængig af tørstofindholdet i udgangsmaterialet Strømforbrug Det gennemsnitlige strømforbrug til anlægget på forsuret gylle blev i kampagneperioden målt til 0,4 kwh pr. ton gylle behandlet. Dette forbrug inkluderer ikke omrøring i fortanken. Gylleseparering med PCK separeringsanlæg 17

20 6. Erfaringer Driftserfaringerne stammer hovedsageligt fra anlægget, der har kørt på forsuret gylle. Der har i forbindelse med driften været et mindre antal driftsstop. Årsager hertil har bl.a. været: Indløbsrør stoppet (er senere erstattet af et rør med større diameter, hvorefter dette problem er elimineret) Lejer i transportbånd til fraførsel af tørstof repareret Anlægsværten har derudover brugt tid på rengøring af filtersigte samt rengøring af anlægget og lokalet i almindelighed, når der har været udslip af gylle eller tørstof. Forud for kampagnemålingen på anlægget på forsuret gylle blev det konstateret, at den ene af membranerne var perforeret. Dette må i følge anlægsproducenten angiveligt være sket i forbindelse med montering. Figur 6.1. Den perforerede membran fra rystefiltret (radius af filtret er ca. 120 cm). Gylleseparering med PCK separeringsanlæg 18

21 7. Anlægsproducentens kommentarer Anlægget består af velafprøvede komponenter, er driftssikkert og meget enkelt at betjene. Anlægget er et rent mekanisk anlæg som tørstoffraktion og rejektvand på basis af partikelstørrelsen i rågyllen. Processen sker i to trin step 1 behandler gyllen fra µ og step 2 fra 150 ned til 32 µ. I begge step er det altså muligt at variere filterstørrelsen (i step 1 kan anvendes filtertyperne 750, 500, 250 og 150, og step 2 fra 150 µ og med til 32 µ) Det vil således i vid udstrækning være muligt at regulere indholdet i tørstoffraktionen på den enkle bedrift. Anlægget kan grundet opbygningen bruges til alle typer gylle samt eksempelvis spildevand og lignende. Kapaciteten afhænger af gylletype og tørstof i gyllen (kan variere fra ca. 10 til 30 m³ pr. time). Gyllens tørstofindhold har også betydning for effektiviteten mht. opkoncentrering af N og P. Det har vist sig, at med meget fine filtre har det været muligt at fjerne op til 70 % af fosforindholdet i rågyllen. Det har derimod været svært at opnå høj fraseparering i forsuret gylle. Dette skyldes, at partiklerne i forsuret gylle er langt mindre end i ubehandlet gylle. Konklusionen må her være, at forsuringen bør ske efter separering, hvilket også bevirker en besparelse på syreforbruget til forsuringen. Gylleseparering med PCK separeringsanlæg 19

22 8. Anlægsværternes kommentarer 8.1. Ubehandlet gylle Anlægsværten har ikke selv stået for opstart og nedlukning af anlæg. Men han vurderer, at anlægget er meget enkelt i opbygning og dermed også enkelt at betjene. Der vurderes ikke at være problemer med at lade anlægget køre "ubemandet" i dagtimerne, men anlægsværten vil ikke lade denne type teknik køre ubemandet om natten. Derfor er det positivt, at anlægget har en stor kapacitet, således at der ikke er behov for, at anlægget kører i døgndrift. Det er vigtigt, at der optimeres på fjernelse af næringsstoffer specielt kvælstof i tørstoffraktionen, således at der kan afsættes flest mulige dyreenheder på denne måde. Producenten bør fokusere på dette således, at anlægget på dette punkt i højere grad adskiller sig fra helt enkle teknikker (som f. eks. en skruepresse alene) Forsuret gylle Anlægsværten har selv kørt med anlægget. Opstart, nedlukning og drift af anlægget er enkelt og uproblematisk. Arbejdsforbruget ved normal drift vurderes at være ½-1 time dagligt inkl. opstart og nedlukning. Anlægget kører stabilt, og der har ikke været tekniske problemer med separeringen. Det har også i flere tilfælde kørt "natten over". Der bør dog findes en bedre løsning for borttransport af tørstoffraktionen end transportbåndet. På den forsurede gylle har der ikke været nogen betydelig opkoncentrering af kvælstof i tørstoffraktionen. Anlægsproducenten bør fokusere på at forbedre dette for at gøre anlægget mere interessant. Gylleseparering med PCK separeringsanlæg 20

23 9. Bilag 9.1. Ubehandlet gylle Gylleseparering med PCK separeringsanlæg 21

24 Gylleseparering med PCK separeringsanlæg 22

25 Gylleseparering med PCK separeringsanlæg 23

26 Gylleseparering med PCK separeringsanlæg 24

27 9.2. Forsuret gylle Gylleseparering med PCK separeringsanlæg 25

28 Gylleseparering med PCK separeringsanlæg 26

29 Gylleseparering med PCK separeringsanlæg 27

30 Gylleseparering med PCK separeringsanlæg 28

31 9.3. Forsuret gylle Gylleseparering med PCK separeringsanlæg 29

32 Gylleseparering med PCK separeringsanlæg 30

33 Gylleseparering med PCK separeringsanlæg 31

34 Gylleseparering med PCK separeringsanlæg 32

35 9.4. Forsuret gylle Gylleseparering med PCK separeringsanlæg 33

36 Gylleseparering med PCK separeringsanlæg 34

37 Gylleseparering med PCK separeringsanlæg 35

38 Gylleseparering med PCK separeringsanlæg 36

39 9.5. Ubehandlet gylle Gylleseparering med PCK separeringsanlæg 37

40 Gylleseparering med PCK separeringsanlæg 38

41 Gylleseparering med PCK separeringsanlæg 39

42 Gylleseparering med PCK separeringsanlæg 40