DD159768A1

DD159768A1 - CONTAINERS FOR THE PREPARATION OF WASTEWATERS, ESPECIALLY GUELLE AND FAECALIA

Info

Publication number: DD159768A1
Application number: DD23088681A
Authority: DD
Inventors: Bernd Oppermann; Peter Ratzka
Original assignee: Bernd Oppermann; Peter Ratzka
Priority date: 1981-06-17
Filing date: 1981-06-17
Publication date: 1983-04-06

Abstract

Der Anwendungsbereich der Erfindung betrifft die Landwirtschaft, Tierzuchtanlagen und Betriebe, in denen tierische und pflanzliche Abfaelle beseitigt werden muessen. Die Aufbereitung von Abwaessern erfolgt in Behaeltern, in denen die Abwaesser und ihre Feststoffbeimengungen einen anaeroben und/oder aeroben mikrobiellen Prozess durchlaufen.Zur Reduzierung des Energieaufwandes fuer den Ablauf des mikrobiellen Prozesses und zur Erzeugung eines eiweisshaltigen Produktes zur Verwertung als Futtermittel in der Tierproduktion sowie zur umweltfreundlichen Abwasserbeseitigung wird ein Reaktionsbehaelter vorgeschlagen, in dem die anaerobe und die aerobe Reaktion gemeinsam ablaeuft.Durch die Anordnung eines schmalen Reaktionskanals im Behaelter werden grosse Waermeuebertragungsflaechen geschaffen, die es ermoeglichen, aus dem aeroben Prozess genuegend Waerme fuer den anaeroben Prozess zu uebertragen.The scope of the invention relates to agriculture, animal husbandry and farms where animal and vegetable waste must be eliminated. The treatment of waste water takes place in containers, where the wastewater and its Feststoffbeimengungen undergo an anaerobic and / or aerobic microbial process.To reduce the energy expenditure for the course of the microbial process and to produce a proteinaceous product for use as feed in animal production and Environmentally friendly wastewater disposal a reaction vessel is proposed in which the anaerobic and the aerobic reaction proceeds together. The arrangement of a narrow reaction channel in the container large heat transfer surfaces are created, which make it possible to transfer from the aerobic process sufficient heat for the anaerobic process.

Description

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Behälter zur Aufbereitung von Abwässern, insbesondere Gülle und Fäkalien .Containers for the treatment of waste water, in particular manure and faeces.

Anwendungsgebiet:Field of use:

Die Erfindung betrifft einen Behälter zur Aufbereitung von Abwässern, insbesondere Gülle und Fäkalien.The invention relates to a container for the treatment of waste water, in particular manure and feces.

Der Anwendungsbereich umfaßt vorwiegend die Landwirtschaft, Tierzuchtaniagen und Betriebe, in denen tierische und pflanzliche Abfälle beseitigt werden müssen.The scope of application mainly includes agriculture, livestock farms and farms where animal and vegetable waste must be disposed of.

Bekannte technische Lösungen:Known technical solutions:

Die Aufbereitung von Abwässern erfolgt in Behältern, in denen die Abwässer und ihre Feststoffbeimengungen einen anaeroben und/oder einen aeroben mikrobiellen Prozeß durchlaufen, in dessen Folge gereinigte Abwässer, Sedimente zur Weiterverwendung als Dünger oder eiweißhaltige Gemenge zur Futteraufbereitung entstehen©The treatment of wastewater takes place in containers in which the wastewater and its Feststoffbeimengungen undergo an anaerobic and / or an aerobic microbial process, as a result, purified wastewater, sediment for further use as fertilizer or protein-containing mixture for feed processing arise ©

Die bekannten Verfahren nutzen dazu einerseits die anaerobe Reaktion zur Erzeugung von Biogas mit hohen Methananteilen und andererseits zur weiteren Verwendung der Abprodukte die aerobe Reaktion zur Erzeugung von Eiweißstoffen, die zu Futtermitteln weiterverarbeitet werden, wobei das Hauptziel dieser Verfahren die Reinigung der in großen Mengen anfallenden Abwasser ist, um sie geruchsneutral und umweltschonend wieder in den natürlichen Wasserkreislauf einfließen zu lassen.The known processes use on the one hand the anaerobic reaction for the production of biogas with high methane contents and on the other hand for the further use of the waste products the aerobic reaction for the production of proteins, which are further processed into animal feed, the main objective of these processes being the purification of wastewater accumulating in large quantities is, in order to make it odorless and environmentally friendly again into the natural water cycle.

Es ist weiter bekannt, die bei dem exothermen aeroben Aufbereitungsprozeß anfallende Wärme zum Aufheizen und. BetreibenIt is also known that the resulting in the exothermic aerobic treatment process heat for heating and. Operate

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des endothermen anaeroben Aufbereitungsprozesses zu nutzen» Dazu sind Anlagen entwickelt worden, bei denen die erforderlichen Reaktionsbehälter voneinander getrennt, durch Rohrleitungen verbunden und mit entsprechenden Wärmetauschern ausgerüstet sind. Eine solche Anlage wird in der DE-OS 2800666 vorgeschlagen. Bedingt durch die unterschiedlichen Verweilzeiten der Abwässer in den Reaktionsbehältern hat eine solche Lösung Vorteile, jedoch ist die Nutzung der Abwässer aus dem exothermen aeroben Prozeß nur mit sehr geringem Wirkungsgrad möglich, weshalb auch die zusätzliche Nutzung des im anaeroben Prozeß gewonnenen Biogases zur Aufheizung des anaeroben Prozesses erforderlich ist.of the endothermic anaerobic treatment process "For this purpose, systems have been developed in which the required reaction vessels are separated from each other, connected by pipes and equipped with appropriate heat exchangers. Such a system is proposed in DE-OS 2800666. Due to the different residence times of the effluents in the reaction vessels such a solution has advantages, however, the use of wastewater from the exothermic aerobic process is possible only with very low efficiency, which is why the additional use of biogas obtained in the anaerobic process to heat the anaerobic process is required.

Eine direkte Nutzung der Wärme aus dem aeroben Prozeß wird mit aer Anlage gemäß DE-OS 2808790 erreicht. Hierbei ist der Behälter zur aeroben Behandlung des Abwassers in den Behälter zur anaeroben Behandlung direkt hineingesetzt, so daß eine unmittelbare Wärmeübertragung vom inneren in den äußeren Behälter stattfindet.A direct use of heat from the aerobic process is achieved with aer plant according to DE-OS 2808790. Here, the container for aerobic treatment of the waste water is placed directly into the container for anaerobic treatment, so that a direct heat transfer takes place from the inner to the outer container.

Diese Anlage ist jedoch nur für die Verarbeitung von Industrieabwässern geeignet nicht aber für die Aufbereitung von Gülle und Fäkalien aus der landwirtschaftlichen Tierproduktion. Hier fallen wesentlich höher mit Feststoffen belastete Abwässer an und die Verarbeitung von Gülle und Fäkalien bedarf auch einer erheblichen längeren Zeit im gesamten Prozeßverlauf, so daß die Anlage gemäß DE-Os 2808790 für die Vorbereitung von Gülle und Fäkalien nicht geeignet ist. Insbesondere reicht die V/ärmeübertragungskapazität des inneren Behälters nicht aus, die großen Mengen Abwasser im äußeren Behälter aufzuheizen.However, this plant is only suitable for the processing of industrial wastewater and not for the treatment of manure and feces from agricultural animal production. Here fall significantly higher with solids polluted wastewater and the processing of liquid manure and faeces also requires a considerable longer time throughout the process, so that the system according to DE-OS 2808790 for the preparation of liquid manure and faeces is not suitable. In particular, the vapor transfer capacity of the inner container is insufficient to heat the large quantities of waste water in the outer container.

Ziel der Erfindung:Object of the invention:

Ziel der Erfindung ist die energiesparende Aufbereitung von Abwässern aus der Landwirtschaft, insbesondere Gülle und Fäkalien zur umweltverträglichen Produktion, wobei in einer aeroben Reaktion des mikrobiellen Prozesses die Erzeugung von eiweißhaltigen Produkten zur Verwertung als Futtermittel in der.landwirtschaftlichen Tierproduktion erfolgen soll.The aim of the invention is the energy-saving treatment of waste water from agriculture, especially manure and fecal matter for environmentally sound production, in an aerobic reaction of the microbial process, the production of protein-containing products for utilization as feed in der.landwirtschaftlichen animal production should take place.

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Wesen der Erfindung:Essence of the invention:

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die für die kombinierte anaerobe und aerobene Reaktion erforderlichen Behälter so zu gestalten und anzuordnen, daß die in der aeroben Reaktion entstehende Wärme in ausreichendem Maße an die in der änaeroben Reaktion stehenden Abwasser direkt abgegeben werden, ohne das zusätzliche Energie für den Ablauf der anaeroben Reaktion erforderlich ist.The object of the invention is to design and arrange the containers required for the combined anaerobic and aerobic reaction in such a way that the heat produced in the aerobic reaction is sufficiently dissipated directly to the effluent in the anaerobic reaction without the additional energy is necessary for the course of the anaerobic reaction.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß im Außenbehälte für die anaerobe, endotherme Reaktion des mikrobiellen Prozesses ein Innenbehälter für die aerobe, exotherme Reaktion in Form eines schmalen Reaktionskanals in der Länge seiner größte Ausdehnung angeordnet ist. Der Reaktionskanal ist mit großflächigen Seitenwänden ausgestattet, die senkrecht oder leicht geneigt zum Kanalboden abfallen. Der Kanalboden ist leicht geneigt zu einem Schlammfang angeordnet. Außerhalb oder innerhalb des Außenbehälters ist ein Volumen des Reaktionskanals entsprechender Oberlaufbehälter angeordnet dessen Seitenwände sich trichterartig nach unten verengen und der mit einem Oberlauf mit dem Außenbehälter vorhanden ist» Der Reaktionskanal überragt den Außenbehälter, so daß er oberhalb der Wasserfläche genügend Raum zur Aufnahme des Schaumes aus der aeroben Reaktion bietet. Der Außenbehälter wird durch eine gasdichte Haube verschlossen unter der sich das Biogas aus der anaeroben Reaktion sammelt.According to the invention this is achieved in that the outer container for the anaerobic, endothermic reaction of the microbial process, an inner container for the aerobic, exothermic reaction is arranged in the form of a narrow reaction channel in the length of its greatest extent. The reaction channel is equipped with large side walls, which fall perpendicular or slightly inclined to the channel bottom. The channel bottom is slightly inclined to a mud trap. Outside or inside the outer container, a volume of the reaction channel corresponding upper runner is arranged whose side walls constrict funnel down and which is present with an upper run with the outer container »The reaction channel surmounted the outer container, so that he above the water surface enough space for receiving the foam offers the aerobic reaction. The outer container is closed by a gas-tight hood under which the biogas from the anaerobic reaction collects.

Die Sauerstoffeintragevorrichtung, beispielsweise, ein Tauchstrahlrohr, ist am obereb Ende des Reaktionskanals angeordnet, der Schlammfang am unteren Ende* Zur weiteren Vergrößerung der Wärmeübertragungsfläche können die Seitenwände des Reaktionskanals gewellt ausgeführt sein.The oxygen introduction device, for example, a submerged jet tube, is arranged at the upper end of the reaction channel, the bottom side sludge trap *. For further enlargement of the heat transfer surface, the side walls of the reaction channel can be corrugated.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung und Gestaltung des Innenbehälters wird eine ausreichende Wärmeübertragung erzielt, um die mikrobiellen Prozesse der Aufbereitung von Gülle und Fäkalien ohne Zuführung von zusätzlicher Energie oder Energie aus dem erzeugten Biogas aufrechtzuerhalten. Dabei werden Produkte mit einem hohem Eiweißgehalt erzeugt, die der Futter-With the arrangement and design of the inner container according to the invention sufficient heat transfer is achieved in order to maintain the microbial processes of the treatment of liquid manure and faeces without supplying additional energy or energy from the biogas produced. This produces products with a high protein content, which

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- 4 mittelproduktion unmittelbar zugeführt werden können.- 4 medium production can be supplied directly.

AusfÖhrungsbeispiel:AusfÖhrungsbeispiel:

Die Erfindung soll an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment.

In der zugehörigen Zeichnung zeigen:In the accompanying drawing show:

Fig. 1: Die Draufsicht auf die Behälter Fig. 2: einen QuerschnittFig. 1: The top view of the container Fig. 2: a cross section

Fig. 3: Die Behälteranordnung bei rundem AußenbehälterFig. 3: The container arrangement with a round outer container

In einem rechtigen Außenbehälter 1 ist ein schmaler Reaktionskanal 2 angeordnet. Die großflächigen, gegebenenfalls auch gewellten Seitenwände 3 und 4 sind dabei senkrecht oder leicht geneigt auf einem leicht abfallenden Boden 5 angeordnet. Am unteren Ende des Reaktionskanals 2 ist der Schlammfang 6 angeordnet. In der Höhe überragt der Reaktionskanal 2 den Außenbehälter 1. Zwischen beiden ist eine Haube 7 angeordnet, die die Oberfläche des Außenbehälters 1 gasdicht abschließt.In a right outer container 1, a narrow reaction channel 2 is arranged. The large, possibly also corrugated side walls 3 and 4 are arranged vertically or slightly inclined on a slightly sloping bottom 5. At the lower end of the reaction channel 2, the sludge trap 6 is arranged. In the height of the reaction channel 2 dominates the outer container 1. Between the two a hood 7 is arranged, which closes the surface of the outer container 1 gas-tight.

Am oberen Ende des Reaktionskanals 2 ist die Sauerstoffeintragevorrichtung 8 angebracht,At the upper end of the reaction channel 2, the oxygen introduction device 8 is attached,

An den Außenbehälter 1 schließt sich der Oberlaufbehälter 9 an, dessen schräge Seitenwände sich trichterförmig nach unten verengen. Der Oberlaufbehälter 9 ist mit dem Oberlauf IO mit dem Außenbehälter i verbunden und sein Inhalt hat das gleiche Volumen wie der Reaktionskanal 2. Statt eines rechteckigen Außenbehälters 1 kann auch jede andere Behälterform angewendet werden, beispielsweise in der Fig, 3 dargestellte runde Außenbehälter 1-. Der Oberlauf behälter 9 ist in dieser Variante ebenfalls als Rundbehälterausgeführt und mit dem Oberlauf IO am Außenbehälter 1 angeschlossen. Der Reaktionskanal 2 ist entsprechend in der Durchmesserebene des runden Außenbehälters angeordnet.To the outer container 1, the upper-level tank 9 connects, the oblique side walls narrow in a funnel shape down. The upper run-tank 9 is connected to the upper run IO with the outer container i and its contents have the same volume as the reaction channel 2. Instead of a rectangular outer container 1, any other container shape can be applied, for example in the round outer container 1- shown in FIG. The upper reaches container 9 is also executed in this variant as a round container and connected to the upper reaches IO on the outer container 1. The reaction channel 2 is arranged correspondingly in the diameter plane of the round outer container.

Die Funktionsweise der Behälter in der Anlage ist folgende:The functioning of the containers in the system is as follows:

Das unbehandelte Abwasser wird über.Leitung 11 gegenüber der Abflußseite gleichmäßig auf beide Seiten des Außenbehälters 1 verteilt. Die Abflußmenge aus dem Außenbehälter 1 über denThe untreated waste water is evenly distributed over both sides of the outer container 1 via the line 11 opposite the outflow side. The outflow from the outer container 1 via the

Überlauf 10 in den Überlaufbehälter 9 entspricht der Zuflußmenge aus der Zuleitung 11» Damit wandert die Zuflußmenge kontinuierlich je nach gewählter anaerober Reaktionszeit in 10 - 20 Tagen der Abflußseite zu. Die notwendige Reaktionstemperatur beträgt 30 - 35⁰C und wird durch den im gleichen Mengenverhältnis stehenden Inhalt des Reaktionskanals 2 mit. seiner Endtemperatur von 55 - 65⁰C an die Zuflußmenge aus der Zuleitung 11 mit einer Anfangstemperatur von 5 - 15⁰C übertragen. Die dem Überlaufbehälter 9 zufließende Abwassermenge ist anaerob behandelt und hat eine Temperatur von 30 - 33°C» Während der Reaktionszeit des aeroben Prozesses wird über den Reaktionskanal 2 die Verlustwärme des Außenbehälters 1 durch die entstehende Prozeßwärme im Reaktionskanal 2 ständig ergänzt. Zur Übertragung der Wärmeenergie dienen insbesondere die glatten oder gewellten Seitenwände 3;4 des Reaktionskanals 2.Overflow 10 in the overflow tank 9 corresponds to the inflow from the supply line 11 »Thus, the inflow continuously increases depending on the chosen anaerobic reaction time in 10 - 20 days to the outflow side. The necessary reaction temperature is 30-35 ^° C. and is accompanied by the content of the reaction channel 2 in the same quantitative ratio. its end temperature of 55 - 65 ⁰ C to the inflow from the supply line 11 with an initial temperature of 5 - 15 ⁰ C transferred. The effluent to the overflow tank 9 wastewater is treated anaerobically and has a temperature of 30 - 33 ° C »During the reaction time of the aerobic process via the reaction channel 2, the heat loss of the outer container 1 is constantly supplemented by the resulting process heat in the reaction channel 2. In particular, the smooth or corrugated side walls 3, 4 of the reaction channel 2 serve to transmit the heat energy.

Das entstehende Biogas sammelt sich unter der Haube 7 und wird durch die Gasleitung 12 der weiteren Nutzung zugeführt oder zu Homogenisierungszwecken über die Verteilleitung 13 in einem vorgeschalteten Kreislauf ohne Gasverluste am Behälterboden dem Außenbehälter 1 beiderseitig zugeführt» Das Biogas unter der Haube 7 wirkt wärmeisolierend zum Inhalt des Außenbehälters 1.The resulting biogas collects under the hood 7 and is supplied through the gas line 12 for further use or homogenization purposes via the distribution line 13 in an upstream circuit without gas losses at the bottom of the container to the outer container 1 fed to each other »The biogas under the hood 7 acts heat-insulating content of the outer container 1.

Aus dem Überlaufbehälter 9 wird diskontinuierlich das anaerob behandelte Abwasser über die Pumpleitung 14 in den Reaktionskanal 2 umgepumpt,From the overflow tank 9, the anaerobically treated wastewater is pumped over the pumping line 14 into the reaction channel 2 discontinuously,

Die Befüllung und Entleerung des Reaktionskanals 2 erfolgt zyklisch im Verhältnis gleicher Mengen des Zu- und Ablaufes zum Außenbehälter 1«The filling and emptying of the reaction channel 2 takes place cyclically in the ratio of equal amounts of the inlet and outlet to the outer container 1 «

Die Zeitdauer eines Zyklus entspricht dem umgekehrt proportionalen Wert der Reaktionszeit des anaeroben Prozesses.The duration of a cycle corresponds to the inversely proportional value of the reaction time of the anaerobic process.

Über die Saugleitung 15 wird im oberen Bereich des Schlammfanges 6 das Abwasser abgesaugt und über die Leitungen 16 zur zusätzlichen'Wärmeübertragung durch den Außenbehälter 1 geführt und in die Sauerstoffeint.ragevorrichtung 8 gefördert. Durch die Sauerstoffeintragung erwärmt sich das aerob zu be-Via the suction line 15, the waste water is sucked off in the upper region of the sludge trap 6 and passed through the lines 16 for additional heat transfer through the outer container 1 and conveyed into the oxygen intaking device 8. The introduction of oxygen heats up the aerobic

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handelnde Abwasser sehr schnell von 30 - 35°C auf £ 65°C in den termopilen aeroben Bereich, wobei 68 C infolge der drohenden Eiweißgerinnung nicht überschritten werden dürfen, Die Höhe der Temperatur wird über die Menge des eingetragenen Sauerstoffes gesteuert. " . : _acting wastewater very quickly from 30-35 ° C to 65 ° C in the termopilen aerobic range, with 68 C may not be exceeded due to the threat of protein coagulation, the height of the temperature is controlled by the amount of the registered oxygen. ".: _

Der aerobe mikrobielle Prozeß wird beendet, wenn der BSB_C-Gehalt des über dem Schlammfang 6 stehenden Abwassers nach einer Absetzzeit 20 - 40 mg/1 beträgt. Der nach der Absetzzeit mit der Fördereinrichtung 17 entfernte Schlamm aus dem Schlammfang 6 wird infolge seines hohen Eiweißgehaltes zur weiteren Verwertung in der Tierernährung eingesetzt, Die geklärte Abwasserphase wird über Leitung 15 einer weiteren Verwertung zugeführt oder dem Vorfluter zugeleitet. De nach Beschaffenheit der aerob behandelten Abwasser werden Fermentationshilfsmittel in Form von anorganischen Säuren und Laugen oder organischen Säuren und Kohlevvasserstofft rager aus Abwässern insbesondere der landwirtschaftlichen Produktion und kultivierten Hefestämme über die Zuführung 18 zugesetzt.The aerobic microbial process is terminated when the BOD _C content of the effluent above the sludge trap 6 is 20-40 mg / l after a settling time. The after the settling time with the conveyor 17 removed sludge from the sludge trap 6 is used due to its high protein content for further utilization in animal nutrition, The clarified wastewater phase is fed via line 15 to a further recovery or forwarded to the receiving water. Depending on the nature of the aerobically treated wastewater fermentation aids in the form of inorganic acids and alkalis or organic acids and Kohlenvwasserstofft rager from waste water in particular the agricultural production and cultured yeast strains via the feed 18 are added.

Eine Bekämpfung des entstehenden Schaumes im Reaktionskanal 2 entfällt, da dieser ausreichend Platz infolge der hochgezogenen Seitenwände 3;4 gegenüber dem Außenbehälter 1 besitzt und wärmeisolierende Wirkung hat.A fight of the resulting foam in the reaction channel 2 is omitted, since this has sufficient space due to the raised side walls 3, 4 with respect to the outer container 1 and has heat-insulating effect.

Claims

, S3.08 86> 5 "

Invention claims:

1. container for the treatment of waste water, especially manure and fecal matter, wherein in an "outer container for the anaerobic endothermic reaction of the microbial process, an inner container for the aerobic, exothermic reaction is arranged, characterized in that in the outer container (1) in the Longest extending extending, narrow reaction channel (2) with large, vertical or slightly inclined side walls (3; 4) and to a sludge trap (6) sloping bottom (5) is arranged *

2. Container according to item 1, characterized

a volume corresponding to the reaction channel (2) .the overflow container (9) is arranged inside 'or outside of the outer container (1), whose side walls constrict downwards in a funnel-like manner and which has an overflow (10) with the outer container (10). 1) is connected ..

3. Container according to item 1 and 2, characterized in that the reaction channel (2) projects beyond the outer container (1) and between outer container (1) and reaction channel (2) a gas-tight hood (7) is arranged.

4. Container according to item 1 to 3, characterized

that at the upper end of the reaction channel (2), the Sauerstoffeintragsvorrichtung (.8) and at the lower end of the sludge trap (6) is arranged. ·

5. Container according to item 1 to 4, characterized in that the side walls (3; 4) of the reaction channel (2) are provided with a »corrugated surface.

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