Recovery of Industrial Water from Pig Liquid Manure by Means of Membrane Techniques

Liquid manure that is produced during high density livestock farming requires proper utilization methods. Nowadays, it is mainly used as a fertilizer or as a substrate for biogas or compost production. However, these methods are often very limited and do not allow to utilize the total amount of produced liquid manure, thus it is still treated as problematic waste. High water content in liquid manure leads to the assumption that it can be treated as a water source. This assumption is quite realistic if application of low and high pressure membrane techniques is considered. Such a solution would allow not only to recover water that could be further reused on farms, but also to obtain valuable concentrated nutrients solution which can be used as a fertilizer and easily transported to agricultural areas. The aim of the study was to determine the effectiveness of water recovery from pig liquid manure using integrated system: centrifugation/two step ultrafiltration/nanofiltration. The first step ultrafiltration was performed using PVDF membrane of cut off 100 kDa while the second step using PES membrane of cut off 10 kDa. During the polishing process ie nanofiltration hydrophilic composite membrane of cut off 200 Da was used. The effectiveness of the process was determined basing on the change of values of parameters like: BOD5 and COD, contents of TOC, IC, TC and Ntot, concentrations of NH4 +, Cl–, SO4 2–, PO43–, Mg2+, Ca2+ and K+, while the capacity of the treatment was determined using volumetric permeate streams. Obtained results allow to conclude that the proposed system can be used to recover water of an industrial quality.

Gnojowica powstająca podczas wielkoprzemysłowej hodowli zwierząt wymaga stosowania odpowiednich metod utylizacji. Obecnie jest ona wykorzystywana jako nawóz bądź też substrat do produkcji biogazu oraz kompostu. Jednakże metody te są często ograniczone i nie pozwalają na zagospodarowanie całkowitej ilości powstającej gnojowicy, stąd też wciąż jest ona traktowana jako uciążliwy odpad. Duża zawartość wody w gnojowicy pozwala założyć, iż może być ona traktowana jako źródło wody. To założenie jest całkiem realne w przypadku zastosowania nisko i wysokociśnieniowych procesów membranowych. Takie rozwiązanie pozwoliłoby nie tylko na odzysk wody, który mogłaby zostać ponownie wykorzystana na farmie, ae także na otrzymanie wartościowych, stężonych roztworów substancji odżywczych, które mogłyby zostać wykorzystane jako nawóz i łatwo transportowane na tereny rolnicze. Celem przeprowadzonych badań było określenie efektywności odzysku wody z gnojowicy trzody chlewnej, wykorzystując zintegrowany system: wirowanie/dwustopniowa ultrafiltracja/nanofiltracja. Pierwszy stopień ultrafiltracji prowadzono z użyciem membrany z PVDF o cut off 100 kDa, drugi zaś stopień wykorzystaniem membrany z PES o cut off 10 kDa. Podczas etapu doczyszczania, tj. nanofiltracji zastosowano kompozytową membranę hydrofilową o cut off 200 Da. Efektywność procesu określono, korzystając ze zmiany wartości parametrów procesu: BZT5, ChZT, zawartości OWO, WN, OW, Ncał stężenia jonów NH4+, Cl-, SO42-, PO43-, Mg2+, Ca2+ i K+, wydajność zaś wyznaczono na podstawie objętościowych strumieni permeatów. Przeprowadzane badania pokazują, że zaproponowany system może zostać wykorzystany do odzysku wody o jakości przemysłowej.