Проект Refarm (Rethinking Farming and Manure Management) — это официальная инициатива ЕС (программа Interreg Deutschland-Nederland). В консорциум входят институты и фермеры из обеих стран (например, голландский центр водных технологий Wetsus и Оснабрюкский университет из Германии).
Суть технологии, разработанной инженерами Refarm и реализуемой на пилотной площадке семейной фермы Брукролофс, заключается в двухэтапном химическом осаждении минералов из жидких стоков.
На первом этапе жидкая фракция сепарированного коровьего навоза подвергается контролируемому закислению. Снижение уровня pH разрушает сложные органические соединения и полностью высвобождает связанный в них фосфор, переводя его в растворимую форму. Затем в подготовленный раствор дозированно вводится кальций. Он вступает в реакцию с освобожденным фосфором, в результате чего тот выпадает в осадок в виде чистого фосфата кальция — ценного минерального сырья, готового к внесению на поля в качестве высокоэффективного удобрения.
Первоначальная технологическая схема пилотного комплекса состояла из последовательно соединенных метантенка (биореактора) и классических отстойников. Инженеры предполагали, что после добавления реагентов скоагулировавшие частицы фосфата кальция будут под действием силы тяжести оседать на дно отстойных резервуаров, откуда их можно легко удалить для последующей сушки и грануляции.
Практика показала, что если первый этап — закисление жидкой фракции — отработал правильно, то система разделения фаз оказалась несовершенной. Существующие бродильные чаны и традиционные гравитационные отстойники не смогли эффективно удерживать фосфорсодержащие микрочастицы. Из-за слишком малого веса и размера значительная часть образовавшегося твердого осадка не выпадала на дно, а выносилась из системы вместе с отработанным жидким потоком.
Чтобы устранить вынос ценного минерального сырья, авторы проекта Refarm пересмотрели конфигурацию очистных сооружений. Химический алгоритм подкисления стоков остался неизменным, однако метод анаэробного сбраживания и удержания твердой фазы претерпел коренную модернизацию.
В обновленной модификации установки классические отстойники заменили на высокоэффективный UASB-реактор (анаэробный биореактор с восходящим потоком стоков через слой взвешенного ила). Конструкция новой системы базируется на технологических решениях Европейского центра передовых водных технологий Wetsus (Нидерланды), где эта схема ранее показала отличные результаты в ходе лабораторных тестов.
В UASB-реакторе восходящий поток жидкости проходит сквозь плотный слой гранулированного активного ила, который работает как естественный самовосстанавливающийся фильтр. Это позволяет надежно улавливать даже самые мелкие частицы фосфата кальция, гарантируя максимальную степень извлечения фосфора из навозных стоков.
Принципиальное отличие модернизированной установки от прототипа первого поколения заключается в переходе к совмещенным (гибридным) процессам. В старой схеме анаэробное сбраживание (ферментация) и осаждение фосфорсодержащих микрочастиц были разнесены по разным технологическим емкостям — метантенку и внешним отстойникам.
В обновленной конструкции UASB-реактора оба этих процесса протекают одновременно в едином рабочем контуре. Кроме того, инженеры существенно модернизировали встроенный трехфазный сепаратор, расположенный в верхней части биореактора. Данный узел оптимизировали специально под улавливание мелкодисперсных соединений. Усовершенствованная конструкция сепаратора обеспечивает максимальное удержание гранул фосфата кальция внутри рабочей системы и полностью блокирует их вынос с потоком очищенной жидкой фракции.
Источник: Refarm.
