LIETELANNAN HAJUNPOISTO JA FRAKTIOINTI Erkki Aura. Tiivistelmä

Transkriptio

1 1 LIETELANNAN HAJUNPOISTO JA FRAKTIOINTI Erkki Aura Tiivistelmä Lietelanta sisältää noin 95 % painosta vettä. Levityksessä konetyö on lähinnä veden käsittelyä, mikä vaikeuttaa tehokkaan ja typen haihtumista estävän tekniikan kehittämistä. Lietelannan fraktioiminen eri osiin, vedeksi, ravinteiksi ja orgaanisiksi komponenteiksi on uusi tapa ratkoa lietelannan säilytys- ja levitysongelmia. MTT:n maaperä- ja ympäristöalalla on kokeiltu kolmen vuoden ajan sian lietelannan fraktiointimenetelmää, joka ei vaadi kalliita laitteita. Menetelmässä estetään typen haihtuminen ilmaan. Lopputuloksena on hajuton humus, puhdas vesi ja epäorgaaninen ammoniumlannoite. Myös fosfori voidaan erottaa omaksi lannoitteeksi. Tuotekehittelyn päämääränä on suurentaa systeemiä vastaamaan käytäntöä siten, että fraktiointi on teknisesti ja taloudellisesti käyttökelpoinen. TAUSTA Suomen maataloudessa kotieläimet tuottavat noin 18 miljoonaa kuutiometriä lantaa laskettuna nykyisen lietelantatekniikan mukaisesti (Vakolan tutkimusseloste 68, 1994). Käytännössä kuitenkin noin puolet lannasta on kuivalantaa ja puolet lietelantaa. Rationalisoidussa kotieläintaloudessa on lietelantatekniikka jatkuvasti vallannut alaa. Näin on kotieläinten hoitotyötä pystytty vähentämään, mutta lietelannan säilytys ja käyttö peltoviljelyssä tuottaa pahoja ongelmia. Lietelanta sisältää kuiva-ainetta vain noin 5 %, minkä vuoksi lietelannan kuljetus ja levitys pellolle on suureksi osaksi veden käsittelyä. Lietelannan ravinnesisältö on pieni, esimerkiksi typpeä on vain 1,5 4,5 kg kuutiossa. Lietelanta on toisin sanoen promillelannoite. Tästä johtuen säilytys- ja levityskustannukset kasvavat helposti suuriksi ja lisäksi haittana on paha haju. Kuljetuskustannusten vuoksi joudutaan tuotantorakennuksia lähellä olevia peltoja lannoittamaan liiaksi. Lisäksi raskas vesilasti levityskoneessa tiivistää maata haitallisesti. Vaikka levitystekniikkaa kehitetään, ei nykyisillä tavoilla voida poistaa perusongelmaa säilytyksessä ja kuljetuksessa eli lietelannan korkeaa vesipitoisuutta. Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskuksessa on vuodesta 2000 alkaen kehitetty uudenlaista lietelannan käsittelytekniikkaa. Perusajatuksena on, että raakaa lietelantaa ei pyritä väkisin fraktioimaan, vaan lietelannan orgaaniset molekyylit muokataan sopiviksi fraktiointia ajatellen. Laboratoriomittakaavassa on kokeiltu kolme vuotta sian lietelannan fraktiointimenetelmää, joka ei vaadi kalliita laitteita ja on varteenotettava menetelmä ratkottaessa lietelannan aiheuttamia ongelmia. Vuonna 2005 on menetelmää alettu siirtää käytännön sikalaan. Menetelmän kuvaus Lietelannan kiinteän aineen erottaminen vedestä on vaikeaa monien vesiliukoisten, mutta huonosti saostuvien orgaanisten yhdisteiden vuoksi. Tilanne kuitenkin muuttuu, kun maaperästä on kerätty sopiva mikrobipopulaatio, joka muuttaa lietelannan humuksen tapaisiksi suurimolekyylisiksi yhdisteiksi. Käsittelyn jälkeen lietelanta on täysin hajutonta. Hajunpoistomenetelmän soveltaminen käy selville oheisesta kuvasta 1. Kuvassa olevat letkuilla toisiinsa liitetyt säiliöt on täytetty mikrobiviljelmällä. Sian lietelantaa valutetaan hitaasti ensimmäiseen säiliöön, jota ilmastetaan heikosti kuplituksella. Ensimmäisestä säiliöstä lietelantaa valuu hiljalleen toiseen säiliöön. Lietelanta virtaa hiljalleen säiliöiden läpi ja ulos tullut lietelanta on hajutonta ja väri on

2 2 muuttunut tumman ruskeaksi. Läpimenoaika 1-2 vrk. Ulos tullutta lietelantaa on säilytetty kylmässä (noin +6 O C) ja lämpimässä (+30 O C) useita kuukausia, mutta lietelanta on pysynyt täysin hajuttomana. Koska ulosvirtaavan lietelannan orgaaninen aines saostuu huomattavasti herkemmin alumiini- ja ferrirautasuoloilla ja on paljon helpompi erottaa vedestä kuin käsittelemättömän lannan orgaaninen aines, ovat orgaaniset molekyylit ilmeisesti muuttuneet huomattavasti mikrobikäsittelyn aikana. Alustavien kokeiden mukaan sian lietelannan hajunpoisto sujuu parhaiten asteen lämpötilassa. Alhainen lämpötila hidastaa reaktiota ja korkeassa lämpötilassa laitteesta ulostuleva lietelanta ei ole täysin hajutonta. Kokeiden mukaan menetelmä pystyy vuorokaudessa poistamaan hajun lietelantamäärästä, joka suunnilleen vastaa säiliöiden yhteen laskettua tilavuutta. Uudessa menetelmässä ammoniumtyppi otetaan talteen ja fosfori ja orgaaninen aines saostetaan ferrisuolaa käyttäen. Ammoniumin poiston periaate käy esille kuvasta 2. Lietteeseen lisätään noin 2 kg /m 3 kalsiumhydroksidia (sammutettua muurauskalkkia). Tällöin veden ph-arvo nousee 9:n ja 10:n välille. Ammoniumtyppi muuttuu vedessä ammoniakkikaasuksi. Lantavesi valuu hiljalleen tornissa alaspäin, jota samanaikaisesti ilmastoidaan alhaalta ylöspäin. Ammoniakki haihtuu vedestä ilmaan. Ilma johdetaan tornin yläosasta rikkihappoliuokseen, jossa ammoniakki sitoutuu ammoniumsulffaattina. Ammoniakin haihduttamisen jälkeen lisätään lietteeseen hiukan ferrisulfaattia. Tällöin veden ph alenee noin kahdeksaan. Samalla erottuu vedestä kiinteä aines ja vesiliukoinen fosfori. Puhdas vesi erotetaan patorakenteen (tai säiliön) avulla lisäämällä hiukan alumiinisulfaattiliuosta, joka alentaa ph-arvon neljän ja viiden välille. Tällöin poistuu vedestä loppuosa fosforista. Tämän jälkeen lopullinen puhdistaminen tehdään lisäämällä hiukan liitukalkkia. Veden ph nousee tällöin noin kuuteen. Alustavien mittausten mukaan veden typpipitoisuus on tällöin alle 25 mg/l ja fosforipitoisuus alle 0,1 mg/l. Vedestä erotettu kiinteä humusaines voidaan kuivattaa. Ammoniumliuosta käytetään lannoitteena. Forfori on mahdollisuus erottaa omaksi lannoitteeksi. Erotus tapahtuu nostettaessa lietteen pharvoa ammoniakin poistamiseksi. Kalsiumhydroksidin lisäksi sekoitetaan lietteeseen 1 kg/m 3 magnesiumoksidia, jolloin fosfori erottuu lietteestä säiliön pohjalle magnesiumkalsiumfosfaatteina. Nämä fosfaatit ovat käyttökelpoisia lannoitteita happamissa maissa.

3 3 Kaavio 1. Lietelannan osittamismenetelmän vaiheet Raakalietesäiliö Lietteen biologinen käsittely Ammoniumtypen poisto lietteestä Veden erottaminen lietteestä Puhdas ammoniumliuos Typpilannoite Märkä humus Puhdas vesi ojastoon Aumassa kuivunut humus

4 4 Kuva 1. Biologinen käsittely Kuva 2. Ammoniumin erotus lannoitteeksi

5 5 Kuva 3. Ammoniumliuoslannoite Kuva 4. Puhtaan veden erotus

6 Kuva 6. Kalkittu humus 6