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DOI: http://dx.doi.org/10.7451/CBE.2014.56.6.13
Description:

Removal of phosphorus (P) from hog manure can be accomplished by struvite (MgNH4PO4) precipitation but the use of liquid hog manure in most reactors is hindered by manure total solids (TS), low soluble P concentration and interfering ions such as calcium (Ca). In addition, the cost of typical alkali and magnesium (Mg) additions adds significantly to reactor operational costs. Anaerobic fermentation can increase acidity of liquid manures by increasing both VFA and carbonic acid content. This pre-treatment increases soluble P by dissolving P solids in the acid environment and also enables pH increase by air stripping CO2 and carbonic acid. Manure solids separation technologies such as a centrifuge or rotary press produce a liquid stream with TS of

Keywords: Phosphorus, struvite, manure, hog, centrate, air stripping, fermentation.
Résumé:

L’extraction du phosphore (P) dans le lisier de porc peut être faite par une précipitation par struvite (MgNH4PO4). Toutefois, le traitement du lisier de porc dans la plupart des réacteurs est limité en raison de la teneur en solides totaux du lisier, de la faible concentration de P soluble et de la présence d’ions, tel le calcium (Ca), qui interfèrent. De plus, le coût d’ajout d’alcali standard et de magnésium (Mg) augmente de manière importante les coûts d’exploitation du réacteur. La fermentation anaérobie peut augmenter l’acidité des lisiers en augmentant tant les VFA que le contenu en acide carbonique. Ce prétraitement augmente le P soluble en dissolvant les solides de P dans un environnement acide et permet aussi une élévation du pH par un stripage à l’air du CO2 et de l’acide carbonique. Les technologies de séparation des solides des lisiers, telles les presses centrifuges ou rotatives, produisent un effluent liquide qui contient moins de 1 % de solides totaux, mais qui peut avoir un contenu en Ca élevé, générant un floc non sédimenté plutôt que des cristaux de struvite. Des essais d’extraction ont été réalisés dans une porcherie munie d’un système d’entreposage anaérobie du lisier. Une presse rotative fournissait un volume liquide de 230 L à un réacteur struvite à lavage à air à courant vertical (Crystaphos™). Le lavage à air dans le réacteur avait permis d’élever le pH du liquide de 6,59 à 6,81. Aucun composé chimique, alcali ou Mg, n’était ajouté dans les dix premiers essais réalisés. Le liquide à l’entrée du réacteur avait des concentrations en nutriants dissous de 202, 174 et 217 mg/L, de P soluble (PO4), Mg et Ca, respectivement. Les taux d’aération variaient pour différents essais. Ceci affectait l’augmentation du pH et l’extraction le phosphore total (TP) qui était en moyenne de 32 % pour le PO4 et 31 % pour le TP pour trois essais de 24 h chacun. Le lavage à l’air n’a pas élevé le pH autant que prévu, l’augmentation moyenne étant de 0,25 unités de pH (variant de 0,07 à 0,94 unités pH). Ceci a été attribué à l’effet tampon de l’alcalinité du lisier de 6 g/L et à la concentration en acides gras volatiles (VFA) de 8 g/L. Ces résultats sont notables à cause de la réduction significative du TP provenant d’une augmentation relativement faible du pH pour des conditions d’exploitation du réacteur à faible pH. Une comparaison des concentrations de nutriants dans les liquides d’entrée et de sortie indiquait une réduction molaire de 1 : 1 pour le Mg et le PO4-P, et le précipité séché était constitué à 85 % de struvite pure. Dû au bas point de précipitation, les impuretés du précipité étaient constituées de solides organiques et non de Ca. Les cristaux de struvite recueillis dans le réacteur avaient une taille de moins de 200 µm, et celle-ci n’augmentait pas avec une augmentation du temps de traitement. Bien que l’extraction du TP fût modérée, ce système pourrait être utilisé comme deuxième étape d’extraction du TP avant l’épandage aux champs. Même si le lisier à traiter est élevé en Ca, il est clair que la struvite peut se former dû au point de précipitation à bas pH. Des modifications mineures au système, tels les réservoirs de sédimentation et le tamisage des précipités secs, augmenteraient la récupération et la pureté de la struvite.

Mots-clés:

Phosphore, struvite, lisier, porc, centrifugat, lavage à l’air, fermentation

Citation: Ackerman, J., E. Jordaan, B. Rezania and N. Cicek. 2014. Phosphorus removal from solids separated hog manure by air stripping. Canadian Biosystems Engineering 56: 6.13-6.20.
Volume: 56
Issue: 1
Pages 6.13 - 6.2
Contributor: R. Sri Ranjan
Date: January 28, 2015
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Other information:
Type: Text.Article
Format: PDF
Publication type: Journal
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Language 1: en
Language 2: fr
Rights: Canadian Society for Bioengineering / Société Canadienne de Génie Agroalimentaire et de Bioingénierie
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