PatentDe  


Dokumentenidentifikation EP0235637 16.01.1992
EP-Veröffentlichungsnummer 0235637
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung von Abwasserschlämmen organischer Herkunft.
Anmelder Brösamle, Peter, Dipl.-Ing., 2054 Wiershop, DE
Erfinder Brösamle, Peter, Dipl.-Ing., 2054 Wiershop, DE
Vertreter Hemmerich, F., 4000 Düsseldorf; Müller, G., Dipl.-Ing.; Große, D., Dipl.-Ing., 5900 Siegen; Pollmeier, F., Dipl.-Ing., 4000 Düsseldorf; Mey, K., Dipl.-Ing.Dr.-Ing.Dipl.Wirtsch.-Ing., 5020 Frechen; Valentin, E., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 5900 Siegen
DE-Aktenzeichen 3774899
Vertragsstaaten BE, DE, FR, GB, IT, NL
Sprache des Dokument De
EP-Anmeldetag 12.02.1987
EP-Aktenzeichen 871019873
EP-Offenlegungsdatum 09.09.1987
EP date of grant 04.12.1991
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.01.1992
IPC-Hauptklasse C02F 11/16
IPC-Nebenklasse C05F 3/00   C05F 3/06   C05F 7/00   A01C 3/02   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Abwasserschlämmen organischer Herkunft, insbesondere von Gülle aus Betrieben mit Nutztierhaltung. Bei Gülle handelt es sich um ein Kot- Harngemisch, das teilweise vermischt mit Einstreu und /oder Futterresten ist. Es fällt zumeist bei modern gehaltenen landwirtschaftlichen Nutztieren an.

Arbeitswirtschaftliche Erfordernisse führten dazu, daß die Veredelungswirtschaft mit landwirtschaftlichen Nutztieren mit der Produktion von Gülle gekoppelt ist. Die Nutztierhaltung ist häufig auch auf dem verstärkten Einsatz zugekaufter Futtermittel aufgebaut, wodurch entsprechend dem Zukauf mehr Abwasserschlämme produziert werden, als auf den anzurechnenden landwirtschaftlichen Nutzflächen an Futtermitteln produziert wurde und demnach als Pflanzendüngung im Kreislauf der Natur zurückzuführen wäre. Diese Gülleüberproduktion ist sehr häufig auf ganze Regionen ausgedehnt. Der Ferntransport der Gülle in Regionen geringerer Belastung für eine flächendeckende Beseitigung bzw. Nutzung als Volldünger wäre zudem sehr teuer.

Vertiefte Erkenntnisse über die Zusammenhänge zwischen landwirtschaftlicher Nutzung und Nitratbelastung im Grundwasser zwingen ebenfalls dazu, nach umweltfreundlichen Aufbereitungsverfahren für die Gülle zu suchen. Geht man davon aus, daß Gülle ein guter Volldünger ist, mit dem Vorzug, daß ca. 50 % der Pflanzennährstoffe in gelöster und damit rasch pflanzenverfügbarer Form enthalten sind, so bietet sich die Aufbereitung dieses Düngers zur Ausnutzung dieser Nährstoffe an.

Neben den nutzbaren Eigenschaften weist Gülle auch problematische Eigenschaften auf. So neigt Gülle zu Geruchsemissionen und während der Speicherung zur Bildung von Schwimm- und /oder Sinkschichten, die vor dem Ausbringen homogenisiert werden müssen. Die Schwimm-/Sinkschichten führen beim Ausbringen zur Bildung von Futter-/Pflanzenverschmutzungen, Verschlämmungen des Bodens oder auch zur großflächigen Bodenbedeckung mit einem Filz. Speziell junge Pflanzen, bei denen die in der Gülle enthaltenen Pflanzennährstoffe für das Wachstum besonders interessant wären, neigen bei Begüllung zu Wachstumsstop, durch z. B. Verätzungen und auch durch den Filz, d. h. einen Luft- und/oder Lichtabschluß. Bei regelmäßiger Begüllung bildet sich eine typische Gülleflora, die durch die mit der Gülle ausgebrachten Samen ganz bestimmter Pflanzen gefördert wird. Ferner ist Gülle im unbehandelten Zustand für die Gare und die Kleinlebewesen des Oberbodens wenig förderlich, speziell wenn die Gülle in größeren Gaben ausgebracht wird.

Die in der Gülle enthaltenen Pflanzennährstoffe speziell die Stickstofffraktionen, aber auch Kalium und z. T. Calcium - unterliegen einer erhöhten Gefahr der Auswaschung, das gilt insbesondere dann, wenn Gülle auf Flächen ausgebracht wird, die keine wachsenden Pflanzen tragen, d. h. im Zeitraum vom Spätsommer bis zum Frühjahr. Durch die Auswaschung von Güllenährstoffen ist bei regelmäßiger Gülleausbringung in Zeiten der Vegetationsruhe auf Dauer mit Nitratanreicherungen im Grundwasser zu rechnen. Diese Problematik kann nur gelöst werden, wenn keinerlei Gülleausbringung und sonstige Stickstoffdüngung erfolgt, solange Pflanzen und Boden in Winterruhe sind. Weiterhin darf die Gülledüngung nur auf warmem Oberboden und in wachsende Pflanzenbestände hinein erfolgen und in pflanzenphysiologisch verträglicher Form aufgebracht werden. Unbearbeitete Rohgülle bereitet außerdem Schwierigkeiten bei der exakten Verteilung und Dosierung sowie bei der Verregnung.

In der deutschen Offenlegungsschrift 33 12 145 wird ein Verfahren zur Wiederverwertbarkeit von Schlämmen ursprünglicher Art oder in jeder Art geänderter Beschaffenheit, insbesondere von Klärschlammen industrieller und kommunaler Wasser- und Abwasseraufbereitungsanlagen aufgezeigt, wobei bei den kommunalen Wasser- und Abwasseraufbereitungsanlagen auch Industriewasser und -abwasseranteile in beliebigem Verhältnis enthalten sein können, und die Feststoffkonzentrationen der Schlämme vorher beliebig hoch sein können, wobei die Aufbereitung dieser Schlämme in einem zweistufigen Verfahren erfolgt, wobei die erste Stufe des Verfahrens - die erforderliche Teilentwässerung - ausschließlich mit mobilen Entwässerungsanlagen erfolgt, und die zweite Stufe des Verfahrens in einer Langzeitkompostierung besteht, die im Freien ohne die üblichen Überbauungen und gegebenenfalls Umbauungen erfolgt. Eine dauerhafte und konstante Produktqualität sowie eine gesicherte Verwertung aller Verfahrensprodukte, die insbesondere bei der Aufbereitung von Gülle aus Betrieben mit Nutztierhaltung anfallen, kann auf diese Weise nicht gewährleistet werden.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Aufbereitungsverfahren für Gülle, eine Vorrichtung sowie eine bevorzugte Verwendung der Aufbereitungsprodukte vorzustellen, mittels derer die genannten Nachteile vermieden und die bestehenden Schwierigkeiten ausgeräumt werden können. Die Aufbereitung muß dabei in der Weise erfolgen, daß die entzogenen Nährstoffe transportwürdig werden und auch in Bereichen außerhalb normaler landwirtschaftlicher Benutzung eingesetzt werden können. Eine weitere Teilaufgabe besteht darin, die Phosphatbelastung der Flüssigfraktion zu senken.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt erfindungsgemäß dadurch, daß in einer ersten Stufe die Gülle konditioniert und homogenisiert wird, wobei ein im Hinblick auf die spätere Verwerturg erforderliches C : N - Verhältnis eingestellt wird, und in einer zweiten Stufe eine Feststoff / Flüssigkeitstrennung der konditionierten und homogenisierten Gülle in zumindest zwei Fraktionen erfolgt, wobei die Feststofffraktion kompostiert und zu einem marktfähigen Produkt, dem Agrarkompost, weiterverarbeitet wird. Je nach eingesetzter Trenntechnik können hierbei auf einfache Weise Ausdünnungen der Flüssigkeit an Laststoffen um 15 % bis ca. 35 % erreicht werden. Die Restflüssigkeit, nach wie vor ein wertvoller Volldünger, ist weitgehend problemlos als Kopfdünger einsetzbar, Überdüngungen können durch die Nährstoffverdünnung vorteilhaft vermieden werden. Verstopfungen in Verregnungsanlagen sind ausgeschlossen. Die beim Separieren anfallenden Feststoffe, der sogenannte Güllekuchen, kann auf zwei Arten weiterverarbeitet werden. Der Landwirt setzt ihn selbst - wie Festmist - auf entfernten landwirtschaftlich genutzten Flächen zur Düngung ein oder gibt ihn an viehlos arbeitende Ackerbaubetriebe ab. Als Trennaggregate kommen nahezu alle bekannten Vorrichtungen in Betracht, vorzugsweise Zentrifugen. Hierdurch wird der Trenneffekt optimiert, so daß beim Separieren nahezu die gesamte nicht in Lösung gegangene Trockensubstanz einschließlich der feinsten Schwebepartikel abgetrennt werden kann.

Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen können die im landwirtschaftlichen Betrieb nicht direkt verwertbaren Feststoffe einer außerlandwirtschaftlichen Verwertung zugeführt werden, z. B. im Sonderkulturanbau, Weinbau, sowie im Garten- und Zierpflanzenbau, in Hobbygärten, im Haushalt für Topfpflanzen sowie beispielsweise auch in Ziergärten im Wohnbereich. Das industriell betriebene Kompostieren ist technisch problemlos, gut zu überwachen und wenn erforderlich, einfach zu steuern. Die Endverarbeitung zu verkaufsfertiger Ware ist unproblematisch. Durch den natürlichen Verrottungsprozeß des Kompostierens - hier eine im Hinblick auf das Endprodukt mit seinen hohen Hygiene-und Stabilitätsanforderungen temperaturoptimierte Intensivkompostierung - ist das Endprodukt stabilisiert und konzentriert, die hygienische Beschaffenheit ist unbedenklich. Dasselbe gilt auch für den Gehalt an Stoffen und Rückständen, die als toxisch angesehen werden. Der Agrarkompost erfüllt lückenlos die zu erbringenden Eigenschaften für Kompost. Eine typische Analyse dieses Wirtschaftsdüngers nach einer Kompostierzeit von mehreren Wochen zeigt einen Gehalt an Trockensubstanz in g/kg (in % TS) = 410 (-), org.TS = 265 (65), ges.N = 9,5 (2,3), P&sub2;O&sub5; = 13,5 (3,3), K&sub2;O = 9,5 (2,3), CaO = 13,0 (3,2), MgO = 6,0 (1,4).

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das C : N - Verhältnis im Hinblck auf die Verwertung der Flüssigkeit auf einen Wert kleiner als 50 : 1 eingestellt. Ein derartiges Gewichtsverhältnis (bezogen auf die Trockensubstanz) gestattet beispielsweise eine Verwertung der abgetrennten Flüssigkeit von Geflügelgülle in Biogasanlagen.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, daß das C : N - Verhältnis im Hinblick auf eine maximale Laststoffausdünnung der Flüssigkeit von 35 - 70 % entsprechend eingestellt wird. Auf diese Weise wird vorteilhaft eine Art Vorklärung der Flüssigkeit erzielt, indem auch bereits gelöste Verunreinigungen sowie feinste Schwebepartikel in die Feststoffphase überführt werden.

Ferner ist nach der Erfindung mit Vorteil vorgesehen, daß das C : N - Verhältnis im Hinblick auf die Verwertung der Feststoffe in einem Bereich zwischen 25 - 30 : 1 eingestellt wird. Zahlreiche Verwertungsmöglichkeiten - beispielsweise als Festmist oder für eine Weiterverarbeitung - werden durch diese Bereichsangabe optimal abgedeckt.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß zur Konditionierung der Gülle organische Kohlenstoffträger, vorzugsweise Strohmehl verwendet werden. Dabei kommen Kohlenstoffträger definierter Körnung zum Einsatz mit einem Körnungsbereich je nach Medium zwischen 1 - 10 mm. Die Einmischmenge orientiert sich am N- Gehalt des Rohgutes. Das für eine Kompostierung optimale C : N - Verhältnis liegt im Bereich von 25-30 : 1. Rindergülle weist im allgemeinen ein ausreichendes C : N - Verhältnis auf, während bei Schweine- und Geflügelgülle regelmäßig C-Träger zugemischt werden müssen. Durch Verwendung von Strohmehl wird der Feststoffanteil aufgelockert, wobei der Separierkuchen zwischen 25-35 % Trockensubstanz aufweisen sollte. Die Strohmehleinmischung führt auch zu einer höheren Ausdünnung der Restflüssigkeit, da das poröse Strohmehl Feinstpartikel anzulagern vermag.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß ein Teil der Flüssigkeit nach der Trennung zur ersten Stufe zurückgeführt wird. Auf diese Weise kann die Gülle bei geringstem Wasserverbrauch und nahezu konstantem C : N - Verhältnis konditioniert werden.

Vorteilhaft wird nach der Erfindung die Gülle bei der Konditionierung in der ersten Stufe belüftet, wodurch einerseits die Vermischung verbessert wird und andererseits sowohl die Feststoff- als auch die Flüssigfraktion nach der Separierung einen erhöhten Sauerstoffanteil mit Förderung der Bakterienflora aufweisen. Ferner wird auf diese Weise die Anlagerung von Feinstpartikeln beispielsweise an Strohmehl gefördert.

Mit großem Vorteil wird die Erfindung zur Verwertung von Schlämmen aus Hauskläranlagen verwendet. Fäkalienschlämme aus Drei-Kammer-Kleinkläranlagen sowie Schlämme aus Brauereien und Brennereien können auf diese Weise für eine Weiterverarbeitung in Großkläranlagen optimal aufbereitet werden, d. h. die Belastung der Großklärwerke mit Schlamm wird minimiert. Die Feststofffraktion wird vorteilhaft in ein marktfähiges Produkt umgewandelt.

Eine weitere Ausbildung des Aufbereitungsverfahrens nach der Erfindung sieht vor, daß der in der zweiten Stufe von der konditionierten und homogenisierten Gülle abgetrennte Flüssigkeitsaustrag zur Abtrennung der Phosphate elektrolytisch behandelt wird, wobei sich zumindest zwei übereinanderliegende Phasen bilden, nämlich eine nahezu phosphatfreie Flüssigkeit und eine phosphatangereicherte, relativ schwerere Schlammtrübe. Auf diese Weise wird eine erhöhte Phosphatbelastung im Flüssigkeitsaustrag vorteilhaft vermieden, gleichzeitig kann auch der Stickstoffgehalt gesenkt werden. Die phosphatarme Flüssigkeit kann nunmehr auch direkt dem Vorfluter einer örtlichen Kläranlage unter Vermeidung hoher Transportkosten (Ferntransport zur Flüssigdüngerverwertung) zugeführt werden. Da Kläranlagen zwar Stickstoff organisch abbauen können, bei Phosphaten aber große Probleme bestehen, wird durch die elektrolytische Behandlung erstmals ein Weg aufgezeigt, bei hohem Gülleanfall die Flüssigphase umweltverträglich zu entsorgen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Schlammtrübe im Kreislauf in den Konditionierbehälter und/oder zur nachgeschalteten Fest/Flüssigtrennung rückgeführt, wodurch eine einfache Regulierung verschiedener Prozeßparameter ermöglicht wird. Besonders vorteilhaft erfolgt die elektrolytische Behandlung mehrstufig, wobei jeweils nur die phosphatarme Phase in der nächsten Stufe weiterbehandelt wird. Mit dieser Maßnahme können relativ kleine Sammelbehälter mit geeigneter Elektrodenanordnung Verwendung finden, die bei gleicher Größe und gleichem Aufbau kostengünstig herstellbar sind. Je nach gewünschtem Grad der Entphosphorung können beliebig viele Behälter hintereinandergeschaltet werden. Ferner kann die elektrolytische Behandlung aber auch kontinuierlich in einem Durchlaufverfahren erfolgen. Vorteilhaft läßt sich mittels dieser Maßnahme der Prozeß automatisieren und optimal einem schwankenden Gülleanfall unter weitgehender Konstanthaltung der wesentlichen Prozeßparameter anpassen.

Für die Vorrichtung wird die erfindungsgemäße Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Konditionierbehälter zur Konditionierung der Gülle einer Vollmantelschnecken-Zentrifuge vorgeschaltet ist, wobei der Konditionierbehälter eine Tauchpumpe mit Schneidwerk aufweist, und in der Leitung zum Aufgaberohr der Zentrifuge eine Förderpumpe angeordnet ist.

Vorteilhaft ist der Konditionierungsbehälter in eine Aufgabekammer sowie eine durch eine Wand abgetrennte Mischkammer aufgeteilt, und die Tauchpumpe mit Schneidwerk ist im unteren Bereich der Trennwand angeordnet.

Von weiterem Vorteil ist es, wenn dem Flüssigkeitsaustrag der Zentrifuge ein Sammelbehälter nachgeschaltet ist, der über ein Leitungssystem mit dem Konditionierbehälter zur Flüssigkeitsrückführung verbunden ist. Ein derartiger Sammelbehälter ermöglicht je nach Größe eine Speicherung und diskontinuierliche Entnahme. Ferner werden Analyseschwankungen des Flüssigkeitsaustrags weitgehend ausgeglichen. Erfindungsgemäß ist der Behälter mit Elektroden versehen, die an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen sind, wobei vorteilhaft dann eine Anschaltung der Elektroden erfolgt, wenn hohe Phosphatgehalte die Entsorgung der Flüssigkeit in Klärwerken nicht erlauben. Ferner weist der Behälter einen Überlauf auf, über den die phosphatarme Flüssigkeit austragbar ist, während die Schlammtrübe über die Leitung mittels Förderpumpe in den Konditionierbehälter transportierbar ist. Hierbei handelt es sich um eine besonders einfache und kostengünstige Schaltungsmaßnahme bzw. konstruktive Ausgestaltung eines Sammelbehälters.

Es ist zweckmäßig, wenn Konditionierbehälter, Zentrifuge, Sammelbehälter, sowie deren Leitungsverbindungen, Pumpen und Antriebe als mobile Einheit ausgebildet sind. Eine einzelbetrieblich möglicherweise unwirtschaftliche Separierung der Gülle mit den zu fordernden hohen Abscheidegraben kann durch überbetrieblichen Maschineneinsatz gelöst werden. Auf diese Weise kann die Aufbereitung kostengünstig im Lohnauftrag durchgeführt und hohe Investitionskosten gespart werden.

Eine besonders vorteilhafte Anwendung der kompostierten Feststoffanteile, hergestellt nach dem Aufbereitungsverfahren, vorzugsweise unter Verwendung von Rindergülle als Ausgangsstoff sieht vor, daß der Agrarkompost als Naturheilmittel zur therapeutischen Behandlung des menschlichen oder tierischen Körpers äußerlich angewendet wird. Er eignet sich besonders zur Hautpflege, zur Behandlung von Gesichtsakne, von Abschürfungen und Wunden, zur Behandlung von Verspannungen im Rückenbereich sowie gegen Krampfaderbeschwerden.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachstehenden Erläuterungen des in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles.

Es zeigen:

  • Fig. 1 Verfahrensprinzip zur Erzeugung von Agrarkompost und einem feststofffreien Flüssigdünger
  • Fig. 2 schematische Darstellung des Verfahrensablaufes zur Aufbereitung von Gülle
  • Fig. 3 a Mischbehälter nach Fig. 2 in schematischer Draufsicht
  • Fig. 3 b Tauchpumpenanordnung gemäß Fig. 3 a in schematischer Draufsicht
  • Fig. 3 c Tauchpumpenanordnung gemäß Fig. 3 b in schematischer Seitenansicht
  • Fig. 4 schematische Darstellung des Verfahrensablaufes zur Aufbereitung von Gülle mit elektrolytischer Behandlung des Flüssigkeitsaustrages

Figur 1 zeigt das Verfahrensprinzip, wonach gesammelte Gülle zunächst homogenisiert und konditioniert wird. Zur Einstellung eines gewünschten Kohlenstoff zu Stickstoff - Verhältnisses werden gegebenenfalls organische Kohlenstoffträger, beispielsweise Strohmehl, sowie zur Verbesserung der nachfolgenden Trennung sonstige Zusätze oder Hilfsmittel (z.B. Polyelektrolyte) hinzugefügt. Nach Abtrennung der Flüssigkeitsfraktion in der Separierstufe kann diese als Flüssigdünger nach Transport im Nahbereich, wie bisher aber problemloser, landwirtschaftlich genutzt werden. Für die Feststoffe lohnt der Ferntransport zur Verwertung als Festmist, vorzugsweise aber zur Weiterverarbeitung in einer industriellen Kompostierungsanlage. Das fertige Endprodukt kann nunmehr einer außerlandwirtschaftlichen Nutzung zugeführt werden.

Die in Figur 2 dargestellte Aufbereitungsanlage mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht im wesentlichen aus einem Konditionierbehälter (1) und einer Trenneinrichtung (2). Ferner ist ein Sammelbehälter (3) für den Flüssigdünger vorgesehen. Die Aggregate (1 - 3) sind miteinander über die Leitungen (10 - 16) verbunden. In den Leitungen sind Förderpumpen (20, 21) und Regelventile (30 - 34) vorgesehen.

Der Konditionierungsbehälter (1) ist unterteilt in eine Aufgabekammer (40) sowie eine durch die Wand (41) abgetrennte Mischkammer (42), wobei in der Trennwand (41) im unteren Bereich eine Tauchpumpe mit Schneidwerk (43) angeordnet ist. Die Mischkammer (42) kann ferner vorteilhaft ein Rührwerk (nicht dargestellt) aufweisen. Die Trenneinrichtung (2) ist als Vollmantelschnecken- Zentrifuge mit dem Trommelmantel (50), der Förderschnecke (51), dem Aufgaberohr (52), dem Flüssigkeitsaustrag (53) und dem Rückstandsaustrag (54) dargestellt.

Bei Betrieb der Anlage gemäß Figur 2 wird Gülle (60) mittels einer Förderpumpe und Ansaugleitung (nicht dargestellt) in die Aufgabekammer (40) des Konditionierbehälters (1) geleitet, gegebenenfalls unter Zugabe von beispielsweise Strohmehl (61) oder auch anderen Zusätzen und Hilfsmitteln, wie beispielsweise Polyelektrolyten. Über die Tauchpumpe mit Schneidwerk (43) gelangt die zur Sedimentation neigende Gülle, die zudem mit Strohresten vermengt ist, in die Mischkammer (42), wo die Homogenisierung und Konditionierung abgeschlossen wird. Über die Leitungen (10, 11) bei geöffnetem Regelventil (30) wird die Gülle mittels der Förderpumpe (20) zum Aufgaberohr (52) der Zentrifuge (2) gefördert. Für eine genaue Kontrolle des in der Mischkammer einzustellenden C : N - Verhältnisses können Proben entnommen werden, und durch Absperrung des Ventils (31) kann die Gülle gegebenenfalls bei geöffnetem Regelventil (34) über die Leitung (15) zur Mischkammer (42) zurückgeführt werden, bei weiterer Zugabe von Strohmehl (61). Im allgemeinen ist jedoch das Regelventil (34) geschlossen und die Leitungen (10, 11) zum Aufgaberohr (52) frei. Zur besseren Trennung in der Zentrifuge (2) können gegebenenfalls Additive (62), beispielsweise Polyelektrolyte zugesetzt werden, sofern diese nicht schon bei (61) der Aufgabekammer (40) in ausreichender Menge zugeführt wurden und eine Fein- bzw. Nachdosierung erforderlich ist.

Die Betriebsparameter der Zentrifuge (2) müssen hinsichtlich der Differenzdrehzahl zwischen Schnecke (51) und Trommel (50), der Höhe des Flüssigkeitsstandes in der Trommel (50), sowie der Zufuhr an Gülle über die Leitung (11) eingestellt und geregelt werden. Die Differenzdrehzahl zwischen Schnecke (51) und der Trommel (50) ist bei sehr dünnen Güllen mit einer Trockensubstanzmenge von nur 2-4 % bei etwa 20 Upm und bei sehr dickflüssigen Güllen mit etwa 20 % Trockensubstanz zwischen 60-70 Upm einzustellen.

Der in der Zentrifuge (2) abgetrennte Feststoff wird über die Förderschnecke (51) zum Rückstandsaustrag (54) transportiert und verläßt die Zentrifuge (2) als krümeliger Güllekuchen (63) mit Feststoffteilen bis zu 1 µm. Der Güllekuchen (63) kann nun seiner weiteren Verwendung, vorzugsweise einer industriellen, temperaturoptimierten Intensiv- Kompostierung zur Erzeugung von Agrarkompost, zugeführt werden. Der von den Feststoffen befreite Flüssigdünger gelangt vom Flüssigkeitsaustrag (53) über die Leitung (12) zum Sammelbehälter (3), wo gegebenfalls bestimmte gebräuchliche Additive (64) zur Düngeroptimierung zugesetzt werden können. Nach verlassen des Sammelbehälters (3) gelangt der Flüssigdünger über die Leitung (13) zu einem Transportfahrzeug (65), das beispielsweise eine Verregnungsanlage versorgt. Ein Teil des Flüssigdüngers kann bei geöffnetem Regelventil (33) mittels der Förderpumpe (21) über die Leitungen (14, 15) bei Bedarf im Kreislauf geführt werden.

Die Figuren 3a bis 3c zeigen den Konditionierbehälter (1) sowie die Tauchpumpe mit Schneidwerk (43) in schematischer Darstellung. Nach Figur 3a ist die Tauchpumpe (43) in der Zwischenwand (41) zwischen Aufgabekammer (40) und Mischkammer (42) angeordnet. Die Eintrittsöffnung (44) ist in etwa radial in Bezug auf den Behälter (1) angeordnet, darüber sind ein oder mehrere Flüssigkeitszulaufrohre (45) - z. B. auch für den Rücklaufanteil - angebracht. Nach den Figuren 3b und 3c besitzt die Tauchpumpe (43) einen Antrieb (46) und weist im Bereich der Mischkammer (42) ein drehbares Umspülrohr (47) und ein Absaugrohr (48) auf, an das eine Förderpumpe (nicht dargestellt) zur Versorgung der Trenneinrichtung angeschlossen werden kann. Der Antrieb (46) kann dabei in beliebiger Weise elektrisch, ölhydraulisch oder auf sonstige Art erfolgen.

Figur 4 zeigt, daß der Behälter (4) mit Elektroden (70, 71) versehen sein kann, die an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen sind. Dabei weist der Behälter (4) einen Überlauf (72) auf, über den die phosphatarme Flüssigkeit (73) austragbar ist, während die Schlammtrübe (74) über die Leitung (17) mittels Förderpumpe (22) in den Konditionierbehälter (1) transportierbar ist.

Bei Betrieb der Anlage gemäß Figur 4 weist eine Probe des Flüssigkeitsaustrages (53) der Zentrifuge (2) beispielsweise an Trockensubstanz TS = 17 g/kg auf, an organischer Trockensubstanz OTS = 64,7 % TS, an P&sub2;O&sub5; = 1,3 g/kg und Gesamtstickstoff N = 2,42 g/kg. Nach einer elektrolytischen Behandlung bei 12 V Gleichstrom mit Eisenelektroden nach ca. 70 Stunden Behandlungszeit hatte die phosphatarme Phase folgende Analyse: TS = 12, OTS = 50, P&sub2;O&sub5; = 0,13, N = 1,57. Die phosphatarme, klare und etwas gelbliche Flüssigkeit (73) weist mit 0,13 g/kg nur noch 1/10 des ursprünglichen Gehaltes an Phosphat auf und kann deshalb problemlos direkt einer Kläranlage zugeführt werden. Auch der Stickstoffgehalt wurde hierbei auf etwa 65 % gesenkt. Die Gleichspannung kann bis zu 60 V erhöht werden. Als Elektrodenmaterial (70, 71) können beliebige handelsübliche Metalle oder sonstige Elektronendonatoren und -akzeptoren verwendet werden. Die jeweilige konstruktive Ausgestaltung der Elektrolysebehälter (4) und Elektrodenanordnungen (70, 71) sowie der Stromschaltungen (beispielsweise eine Spannungsumpolung nach vorbestimmter Zeit zur Verhinderung einer Passivierung) ist dem auf diesem Gebiet tätigen Fachmann anheimgestellt.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind nicht auf die in den Zeichnungsfiguren dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. So kann beispielsweise, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, das gezeigte Konditionierungssystem auch vor Biogasanlagen geschaltet werden.


Anspruch[de]
  • 1. Verfahren zur Aufbereitung von Abwasserschlämmen organischer Herkunft, insbesondere von Gülle aus Betrieben mit Nutztierhaltung,

    dadurch gekennzeichnet, daß
    • a) in einer ersten Stufe die Gülle konditioniert und homogenisiert wird, wobei ein im Hinblick auf die spätere Verwertung erforderliches C : N - Verhältnis eingestellt wird, und
    • b) in einer zweiten Stufe eine Feststoff /Flüssigkeitstrennung der kondtionierten und homogenisierten Gülle in zumindest zwei Fraktionen erfolgt,
    • c) wobei die Feststofffraktion kompostiert und zu einem marktfähigen Produkt, dem Agrarkompost, weiterverarbeitet wird.
  • 2. Aufbereitungsverfahren nach Anspruch 1,

    dadurch gekennzeichnet, daß das C : N - Verhältnis im Hinblick auf die Verwertung der Flüssigkeit auf einen Wert kleiner als 50 : 1 eingestellt wird.
  • 3. Aufbereitungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2,

    dadurch gekennzeichnet, daß das C : N - Verhältnis im Hinblick auf eine maximale Laststoffausdünnung der Flüssigkeit von 35 - 70 % entspreched eingestellt wird.
  • 4. Aufbereitungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3,

    dadurch gekennzeichnet, daß das C : N - Verhältnis im Hinblick auf die Verwertung der Feststoffe in einem Bereich zwischen 25 - 30 : 1 eingestellt wird.
  • 5. Aufbereitungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4,

    dadurch gekennzeichnet, daß zur Konditionierung der Gülle organische Kohlenstoffträger, vorzugsweise Strohmehl verwendet werden.
  • 6. Aufbereitungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5,

    dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Flüssigkeit nach der Trennung zur ersten Stufe zurückgeführt wird.
  • 7. Aufbereitungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6,

    dadurch gekennzeichnet, daß die Gülle bei der Konditionierung in der ersten Stufe belüftet wird.
  • 8. Aufbereitungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7,

    dadurch gekennzeichnet, daß es zur Verwertung von Schlämmen aus Hauskläranlagen verwendet wird.
  • 9. Aufbereitungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8,

    dadurch gekennzeichnet, daß der in der zweiten Stufe von der konditionierten und homogenisierten Gülle abgetrennte Flüssigkeitsaustrag zur Abtrennung der Phosphate elektrolytisch behandelt wird, wobei sich zumindest zwei übereinanderliegende Phasen bilden, nämlich eine nahezu phosphatfreie Flüssigkeit und eine phosphatangereicherte, relativ schwerere Schlammtrübe.
  • 10. Aufbereitungsverfahren nach Anspruch 9,

    dadurch gekennzeichnet, daß die Schlammtrübe im Kreislauf in den Konditionierbehälter und/oder zur nachgeschalteten Fest/Flüssigtrennung rückgeführt wird.
  • 11. Aufbereitungsverfahren nach Anspruch 9 oder 10,

    dadurch gekennzeichnet, daß die elektrolytische Behandlung mehrstufig erfolgt, wobei jeweils nur die phosphatarme Phase in der nächsten Stufe weiterbehandelt wird.
  • 12. Vorrichtung zur Aufbereitung von Abwasserschlämmen organischer Herkunft, insbesondere von Gülle aus Betrieben mit Nutztierhaltung, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

    dadurch gekennzeichnet, daß ein Konditionierbehälter (1) zur Konditionierung der Gülle (60) einer Vollmantel- Schneckenzentrifuge (2) vorgeschaltet ist, wobei der Konditionierbehälter (60) eine Tauchpumpe (43) mit Schneidwerk aufweist, und in der Leitung (10) zum Aufgaberohr (52) der Zentrifuge (2) eine Förderpumpe (20) angeordnet ist.
  • 13. Vorrichtung nach Anspruch 12,

    dadurch gekennzeichnet, daß der Konditionierungsbehälter (1) in eine Aufgabekammer (40) sowie eine durch eine Wand (41) abgetrennte Mischkammer (42) aufgeteilt und die Tauchpumpe mit Schneidwerk (43) in der Trennwand (42) im unteren Bereich angeordnet ist.
  • 14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13,

    dadurch gekennzeichnet, daß dem Flüssigkeitsaustrag (53) der Zentrifuge (2) ein Sammelbehälter (4) nachgeschaltet ist, der über ein Leitungssystem (13, 14, 15, 17) mit dem Konditionierbehälter (1) zur Flüssigkeitsrückführung verbunden ist, wobei der Behälter (4) mit Elektroden (70, 71) versehen ist, die an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen sind, und wobei der Behälter (4) einen Überlauf (72) aufweist, über den die phosphatarme Flüssigkeit (73) austragbar ist, während die Schlammtrübe (74) über die Leitung (17) mittels Förderpumpe (22) in den Konditionierbehälter (1) transportierbar ist.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com