DD288141A5 - Verfahren zur wirksamkeitssteigerung von absetzbecken fuer anaerob fermentierte schweineguelle - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wirksamkeitssteigerung von Absetzbecken fuer anaerob fermentierte Schweineguelle. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die durch biologisch bedingte Faulsubstratnachgasung hervorgerufene Flotation substratimmanenter Feststoffpartikel zu verhindern. Diese Aufgabe wird dadurch geloest, indem man aus dem Faulsubstrat vor dessen Zufuehrung zum Absetzbecken einen definierten Anteil methanogener Biomasse absiebt. Das Verfahren zeichnet sich durch einen geringen apparativen und energetischen Aufwand aus und kann optimal in bestehende Verfahren zur Guelleaufbereitung integriert werden.{Guelleaufbereitung; Schweineguelle; Biogas; Phasentrennung; Sedimentation; Klaerung; Flotation; Siebung; Biomasse; Kontaktfaulung}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wirksamkeitssteigerung von Absetzbecken für anaerob fermentierte Schweinegülle. Sie kann in Anlagen der Schweineproduktion, die zur Gülleaufbereitung eine anaerobe Fermentation mit nachfolgend natürlichsedimentativer Fest-Flüssig-Trennung des fermentierten Substrates durchführen, angewandt werden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Absetzbecken werden bei der anaerob-fermentativen Aufbereitung von Schweinegülle zur Klärung und Eindickung des Fermontationsproduktes genutzt. Sie dienen zur Abtrennung einer weitestgehen geklärten Flüssigphase (Faulwasser) sowie einer ausreichend eingedickten Schlammfr.iktion (Faulschlamm) und zeichnen sich durch einen sehr geringen spezifischen Energiebedarf aus.

DiesedimentativeFest-Flüssig-TrennungdesfermentiertenGüllesubstrateserfolgtinderRegeldirektimAnschlußandieanaerobe Fermentation, so daß diezu trennende Suspension aufgrund ihrer biologischen Aktivitätzur Nachgärung und damit zur Nachgasungneigt.DurchdieFaulsubstratnachgasungwirddermitAbsetzbeckenstattfindendepartikuläreSedimentationsprozeß empfindlich gestört. Infolge einer Flotation substratimmanenter Feststoffpartikel kommt es zur Ausbildung einer Schwimmdecke auf der Flüssigkeitsoberfläche bei gleichzeitiger Erhöhung der suspensiven Belastung des Faulwassers. Die Faulsubstratnachgasung kann zur völligen Funktionsunfähigkeit des Absetzbeckens führen,so daß das mit hohem apparativen und energetischen Aufwand angestrebte Ergebnis des Gesamtverfahrens der Gülleaufbereitung in Fragegestellt wird. Es ist Stand der Technik, in Absetzbecken entstehende Schwimmdecken durch Abstreifvorrichtungen (DD 256828), Förderschnecken (DD 227477), durch Beräumen mittels Rechenrad (DD 127416) oder Abpumpen (DE 2710256) zu entfernen bzw. mittels Tauchwand (DE Γ333057) zu fixieren. Diese technischen Lösungen erlauben zwar eine technologische Beherrschbarkeit einer Schwimmschlammentsorgung, sie wirken aber nicht hemmend auf die biologisch bedingte Substratnachgasung und die daraus resultierende suspensive Belastung der Flüssigphase. Außerdem ist im allgemeinen mit den beschriebenen mechanischen Vorrichtungen keine Beräumung der gesamten Klärfläche des Absetzbeckens möglich. Zur Verhinderung einer Schwimmdeckenbildung sind technische Lösungen bekannt, die einem Aufschwimmen substratimmanenter Partikel durch deren Separation vor der sedimentation Phasentrennung vorbeugen. Dazu werden Rechen (DE 2921922; DE 3245310), Kettenrechen (DE 3125065), Filterrechen (DE 3716274), Siebe-Filter-Trommiln (DE 3212982), Scheibendrehfilter (DE 3004226), Roste mit Förderschnecke (DE 3122131) u.a.m. eingesetzt. Hierbei trennt man in der Regel schwimmfähige Substratbestandteile, meist Grobstoffe, ab und beseitigt wiederum nicht die Ursachen für den biologischen Nachgasungsprozeß.

Zur Hemmung der mikrowellen Methagenese als Ursache der Faulsubstratnachgasung ist bekannt, daß eine Belüftung und/oder Abkühlung des gärenden Substrates zu einer entsprechenden Wirkung führt. Die Belüftung des Fermentationsproduktes (DD 236721) erfordert aber einen relativ hohen apparativen und energetischen Aufwand, womit die ökonomischen Vorteile des sedimentativen Trennprinzips aufgehoben werden. Gleiches gilt z.B. für Verfahren der Vakuumentgasung (DE 3714591) anaerob fermentierter Medien. Für eine Kühlung anaerob fermentierter Schweinegülle stehen bislang keine ausreichend funktionsfähige Wärmetauscher zur Verfügung. Außerdem würde sich eine Abkühlung des Faulsubstrates ungünstig auf nachfolgende Verfahrensstufen, wie z.B. eine biologische Stickstoffeleminierung, auswirken.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Wirksamkeitssteigerung von Absetzbecken für anaerob fermentierte Schweinegülle, welches bei einem geringen apparativen und energetischen Aufwand und einer flexiblen Anpaßbarkeit an jeweils bestehende Gesamtverfahren der anaeroben Gülleaufbereitung die auf der biologischen Nachgasung des Faulsubstrates beruhende Schwimmdeckenbildung und Erhöhung der suspensiven Faulwasserbelastung verhindert.

Wesen der Erfindung

Die Au.'gabo der Erfindung besteht darin, die Wirksamkeit von Absetzblechen für anaerob fermentierte Schweinegülle mittels eines Verfahrens zu steigern, indem die durch biologische Substratnachgasung hervorgerufene Schwimmdeckenbüdung und Erhöhung der suspensiven Faulwasserbelastung verhindert werden. Dabei soll das entsprechende Verfahren durch einen geringen apparativen und energetischen Aufwand sowie eine flexible Anpaßbarkeit an bestehende Verfahrenslösungen zur Gülleaufbereitung gekenr.zeichnet sein.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen der Verfahrensstufe Fermentation und der Verfahrensstufe sedimentative Faulsubstratnachklärung gezielt biogasbildende und damit flotationsauslösende Biomasse aus dem fermentierten Güllesubstrat abgetrennt wird. Dies wird dadurch erreicht, indem substratimmanente Feststoffpartikel mit einem Korndurchmesser > 1,0mm vor derZuführung der Suspensionzum Absetzbecken separiert werden. Die Phasentrennung erfolgt mittels Siebung, vorzugsweise durch Bogensieb oder Bürstensiebschnecke

Im Vergleich ϊυιη gegenwärtigen Stand der Technik weist die vorgelegte Erfindung die folgenden grundlegenden Vorteile auf:

- Aufgrüne der komplexen Wirkung des Verfahrens (Hemmung der Schwimmdeckenbildung, Reduzierung der suspension Faulwassorbelastung)sind die derzeitig für die Erzielung eines vergleichbaren Effektes notwendigen 2,„3 Verfahrensschritte bzw. Aggregateinheiten durch eine Verfahrensstufe bzw. Aggregateinheit ersetzbar.

- Das Verfahren erlaubt eine Verhinderung der Schwimmdeckenbildung auf der gesamten Klärflächo des Absetzbeckens, wobei nicht die insgesamt flotationsgefährdeten Feststoffpartikel, sondern nur ein definierter, bezogen auf das Gesamtsubstrat geringer massebezogener Feststoffanteil (5... 15%) abgetrennt wird.

- Zur Realisierung des Verfahrens ist ein geringer apparativer und energetischer (>0,2 kWh/m³ Faulsubstrat) Aufwand erforderlich. Die einzusetzenden Trennaggregate sind wartungsarm und funktionssicher.

- Das Verfahren ist technologisch problemlos in bestehende Verfahrenslösungen zur anaeroben Gülleaufbereitung integrierbar.-

- Der Einsatz des Verfahrens schafft die notwendigen Voraussetzungen für die Realisierung folgender Verfahrensvarianten der anaeroben Gülleaufbereitung:

• Kontakfaulung (Rückführung der abgetrennten, methanogenaktiven Biomasse in den Biogasreaktor)

• Biologische Stickstoffelemeninierung (Klärung des Faulwassers ohne Entzug der für den aeroben Fermentationsprozeß notwendigen Substratwärme)

• Wärmetausch Rohgülle-Faulsubstrat (Schaffung günstiger fluidrnechanischer Voraussetzungen zur funktionssicheren Nutzung bekannter Wärmeaustauscher)

Ausführungsbeispiel Die im Rahmen des Ausführungsbeispiels aufbereitete Gülle entstammt einer industriellen Schweinezuchtanlage. Die Gülle wird

in einer Biogasanlage bei mittleren Verweilzeiten von 15 bis 25 Tagen mesophil fermentiert. Nach der Fermentation erfolgt einesedimentative Phasentrennung (Nachklärung, Eindickung) des Faulsubstrates in einen Einkammereindicker mit Mittelwelle,

Krählwerk und Schwimmdeckenhbstreifer. Der Trockensubstanzgehalt (TS-Gehalt) des Faulsubstrates beträgt durchschnittlich

2,5%, der Anteil absetzbarer Stoffe 50...60% (Absetzzeit 1 Stunde). Das Faulsubstrat kühlt sich während der Phasentrennunggegenüber der Fermentationstemperatur nur um 2...3K ab, so daß im Eindicker eine permanente Nachgasung der Güllestattfindet, die eine Schwimmdeckenbildung bewirkt. Die mechanische Schwimmdeckenabstreifung erlaubt keine

Schwimmdeckenbeseitigunß zwischen der Behälterwand des Eindickers und seiner Überlaufrinne. Im Ergebnis der ursprünglichen Verfahrensgestaltung konnte deshalb nur eine Flüssigphase abgetrennt werden, deren Anteil

absetzbarer Stoffe 15...30% (Absetzzeit 1 Stunde) betrug.

Die erfindungsgemäße Verfahrenslösung wurrfe in Form einer technischen Einbindung von 2 parallel geschalteten Bürstensiebschnecken zwischen der Fermentationsstufe und der Faulsubstratnachklärung realisiert. Die Aggregate ermöglichen

die Abtrennung substratimmanenter Feststoffpartikel mit einem Korndurchmesser > 1,25mm.

Im Ergebnis dieser Verfahrenslösung wird die Schwimmdeckenbildung auf der gesamten Klärfläche des Eindicker.'; beseitigt. Die

im Faulwasser verbleibende suspensive Belastung von <5% absetzbare Stoffe (Absetzzeit 1 Stunde) entspricht den geforderten

Zielparametern der Gülleaufbereitung. Der spezifische Elektroenergieverbrauch beziffert sich auf 0,17 kWh/m³ Faulsubstrat, der TS-Gehalt des Siebrüclistandes auf

8... 10% und dessen Volumenanteil (bezogen auf das Gesamtsubstrat) auf 6. ..10%.

Claims (2)

1. Verfahren zur Wirksamkeitssteigerung von Absetzbecken für anaerob fermentierte Srhweinegülle durch Siebung mit bekannten Mechanisierungsmitteln, gekennzeichnet dadurch, daß aus dem Faulsubstrat vor dessen Zuführung zum Absetzbecken ein definierter Anteil methanogener Biomasse in Form suspendierter Feststoffpartikel, vorzugsweise mit einem Korndurchmesser > 1,0mm, abgetrennt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die als Siebrückstand separierte Biomasse in den anaeroben Fermentationsprozeß zurückgeführt wird.