104
Biokaasuteknologia
Strippaus perustuu veden ja ammoniakin erilaiseen haihtuvuuteen sekä erotustekijään eli useimmiten ilmaan. Kun pH ja/tai lämpötila ovat riittävän korkeat, ammoniakki helpommin haihtuvana yhdisteenä haihtuu kaasufaasiin. Ammoniakin osapaineet kaasu- ja nestefaaseissa pyrkivät saavuttamaan tasapainon, jonka vuoksi ilmamäärällä voidaan vaikuttaa ammoniakin kaasufaasiin siirtymisen tehokkuuteen. Suurempi ilmamäärä alentaa ammoniakin pitoisuutta ja siten osapainetta kaasufaasissa edistäen siten ammoniakin haihtumista nesteestä. Mädätysjäännöksestä erotetun nestejakeen pH on yleensä 7,5 – 8,0. Nestejakeen lämpötila taas voi vaihdella paljonkin riippuen siitä, mikä on biokaasuprosessin lämpötila ja tehdäänkö mekaaninen erotus heti biokaasuprosessin jälkeen vai johdetaanko mädätysjäännös ensin jälkikaasualtaaseen. Jälkimmäisessä tapauksessa myös viipymä jälkikaasualtaassa voi vaikuttaa mädätysjäännöksen lämpötilaan. Käytännössä käsiteltävän nesteen pH:ta ja/tai lämpötilaa säädetään ennen varsinaista strippausprosessia ammoniakin erotuksen tehostamiseksi. pH:n säädössä käytetään yleensä lipeää eli natriumhydroksidia (NaOH). pH:ta voidaan nostaa myös poistamalla hiilidioksidia ennen strippausprosessia (Kuva 6.4). Mitä korkeammassa lämpötilassa strippausprosessia ajetaan, sitä vähemmän tarvitaan lipeää. Typen lisäksi strippausprosessissa kaasufaasiin siirtyy pieniä määriä orgaanisia happoja. Käsiteltävä nestejae syötetään strippauskolonniin ylhäältä ja poistetaan kolonnin pohjalta. Ilmavirtaus on vastakkaiseen suuntaan eli alhaalta ylöspäin. Strippauskolonneissa käytetään yleensä täytekappaleita (Kuva 6.5) tai reikälevyjä lisäämään kontaktipinta-alaa ja -aikaa. Täytekappaleilta edellytetään hyvää kemiallista ja lämmön kestävyyttä sekä alhaista puhallusvastusta. Ammoniakin strippaukseen kuuluu myös talteenottoyksikkö (Kuva 6.4). Useimmiten talteenottoyksikkö on pesuri, joka on rakenteeltaan samanlainen kuin strippauskolonni. Pesurissa kaasufaasiin haihtunut ammoniakki sidotaan pesuliuokseen. Myös pesurissa käytetään täytekappaleita. Ammoniakkia sisältävä ilma johdetaan pesurin alaosaan ja pesuneste yläosaan. Ammoniakista puhdistunut ilma johdetaan takaisin strippausyksikköön. Pesuri toimii pH-alueella neutraalista happamaan, jolloin ammoniakki saadaan jälleen ei-haihtuvaan ammoniummuotoon. Pesunesteenä voidaan käyttää vettä, mutta useimmiten jotain happoa, kuten rikki- (H2SO4) tai typpihappoa (HNO3). Muodostuneen tuotteen ominaisuudet riippuvat käytetystä haposta, rikkihapon tuottaessa ammoniumsulfaattia ((NH4)2SO4) ja typpihapon ammoniumnitraattia (NH4NO3). Ammoniumsulfaattiliuoksen typpipitoisuus voi olla enimmillään lähes 10 % ja vähemmän käytetyn ammoniumnitraattiliuoksen teoriassa selvästi tätä enemmän. Käytännössä toteutunut typpipitoisuus riippuu strippaus- ja talteenottoprosessin toiminnasta, eikä teoreettisiin maksimipitoisuuksiin aina päästä. Parhaimmillaan strippausprosessilla on raportoitu päästävän