DE102011120504A1 - Solid-liquid treatment of liquid starting substrate, preferably e.g. slurry or fermentation residue, comprises pre-compressing starting substrate with filter aid to a pourable material, separating liquid phase and pressing the bulk goods - Google Patents

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Abstract

Solid-liquid treatment of a liquid starting substrate, preferably slurry, fermentation residues or sewage sludge, comprises providing at least one filter aid from pulped, cellulosic material, adding the filter aid of the starting substrate depending on the total dry weight of the starting substrate in a predetermined dry matter ratio, pre-compressing the starting substrate with the filter aid to a pourable material, where at least one liquid phase is separated, and the bulk goods are further pressed in the downstream. An independent claim is also included for a device for solid-liquid treatment of the liquid starting substrate, comprising a cylindrical housing (1) in which a worm shaft (2) is mounted, which forms liquid sealed mantel inner wall in the housing, where the housing has a substrate inlet (3) at a first end region and a substrate outlet (4) at a second end region. A substrate conveyance direction is predetermined from substrate inlet to the substrate outlet by the worm shaft. The housing has at least one mantel inner wall formed as a filter surface (7). The filter surface has greater passage diameters towards substrate outlet, and a press-screw separator is at least downstream to the substrate outlet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fest-Flüssig-Aufbereitung eines flüssigen Ausgangssubstrats, insbesondere von Gülle, Gärresten oder Klärschlämmen, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a process for the solid-liquid preparation of a liquid starting substrate, in particular of manure, digestate or sewage sludge, and an apparatus for carrying out the method.

In der Fest-Flüssig-Aufbereitung von Gärresten, Güllen und Klärschlämmen werden zumeist Schraubenpressen, die auch als Pressschneckenseparatoren bezeichnet werden, eingesetzt. Diese zeichnen sich zumeist durch eine robuste Bauweise sowie geringe Betriebskosten aus und sind daher verbreitet eingesetzt. Für eine Aufbereitung mittels Schraubenpressen werden jedoch ausreichend Großflocken in dem Ausgangssubstrat benötigt, die den im Ausgangssubstrat enthaltenen Feintrub bei der Pressung zurückhalten und an denen sich dann ein Filterkuchen ausbilden kann. Fehlen die Großflocken, kann der Feintrub nicht gehalten werden und wird mit der abzutrennenden Flüssigphase abgeführt.In the solid-liquid processing of digestate, slurry and sewage sludge, screw presses, which are also known as press screw separators, are mostly used. These are usually characterized by a robust design and low operating costs and are therefore widely used. For preparation by means of screw presses, however, sufficient large flakes are required in the starting substrate, which retain the fine rubble contained in the starting substrate during the pressing and on which a filter cake can then form. If the large flakes are missing, the fine rubble can not be held and is removed with the liquid phase to be separated off.

Vor allem gut ausgegorene Gärreste und abgelagerte Güllen zeichnen sich durch einen hohen Anteil an besonders fein verteiltem Feststoff bzw. Feintrub aus, der sich überwiegend aus Mikroflocken und kolloidallöslichen Bestandteilen zusammensetzt. Mit den bisher bei der Fest-Flüssig-Aufbereitung eingesetzten Pressschneckenseparatoren können zumeist nur geringe Mengen des in den jeweiligen Ausgangssubstraten enthaltenen Feststoffs abgetrennt werden. Der Feststoffaustrag mittels Pressschneckenseparator beträgt dabei zwischen 15% und 25% bezogen auf die Gesamt-Trockenmasse. Dieser kann auch durch einen höheren Anteil an zu fermentierender Mais- oder Grassilage bzw. anderem pflanzlichen Material in einem Fermentationsprozess nur geringfügig auf ca. 30% bis 35% der Gesamt-Trockenmasse erhöht werden. Für eine wirtschaftlich sinnvolle Fest-Flüssig-Aufbereitung sind die dabei erzielten Feststoffausbeuten jedoch noch zu gering.Above all, well-fermented digestate and deposited slurry are characterized by a high proportion of particularly finely divided solid or fine rubble, which mainly consists of microflakes and colloidal-soluble constituents. With the press screw separators previously used in the solid-liquid processing usually only small amounts of the solids contained in the respective starting substrates can be separated. The solids discharge by means of press screw separator is between 15% and 25% based on the total dry matter. This can be increased by a higher proportion of maize or grass silage to be fermented or other plant material in a fermentation process only slightly to about 30% to 35% of the total dry matter. However, for an economically viable solid-liquid treatment, the resulting solid yields are still too low.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Feststoffausbeute bei der Fest-Flüssig-Aufbereitung zu erhöhen und die Wirtschaftlichkeit derartiger Verfahren zu verbessern.The object of the invention is therefore to increase the solids yield in the solid-liquid treatment and to improve the efficiency of such processes.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt verfahrensmäßig mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorrichtungsmäßig wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.The solution of this object is procedurally with the features of claim 1. In terms of apparatus, the object is achieved with the features of claim 10. Further developments and advantageous embodiments of the invention are specified in the respective subclaims.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Fest-Flüssig-Aufbereitung eines flüssigen Ausgangssubstrats, insbesondere von Gülle, Gärresten oder Klärschlämmen, wird wenigstens ein Filterhilfsstoff aus aufgeschlossenem, cellulosehaltigem Material eingesetzt, der Filterhilfsstoff dem Ausgangssubstrat in Abhängigkeit von der vorliegenden Gesamt-Trockenmasse des Ausgangssubstrats in einem vorbestimmten Trockenmasse-Mengenverhältnis zugegeben, das Ausgangssubstrat mit dem Filterhilfsstoff zu einem schüttfähigen Gut vorverdichtet, wobei wenigstens eine Flüssigphase abgetrennt wird, und das schüttfähige Gut einer nachgeschalteten, weiteren Pressung zugeführt. Mit dem als Filterhilfsstoff eingesetzten cellulosehaltigen Material können die bisher mit der Flüssigphase ausgetragenen Mikroflocken und kolloidallöslichen Bestandteile zurückgehalten werden. Diese setzen sich beim Vorverdichten an den Filterhilfsstoff an, der eine Basis für einen zu bildenden Filterkuchen darstellt. Das cellulosehaltige Material, aus dem der Filterhilfsstoff hergestellt wird, wird für diesen Zweck aufgeschlossen, das heißt, dessen Strukturen werden aufgebrochen, und mechanisch zerkleinert, insbesondere zermahlen, bis dieses eine Körnung von zum Beispiel ca. 2 mm aufweist. Mit der Ausbildung eines mehrstufigen Verfahrens aus Vorverdichtung und Pressung ist zudem gewährleistet, dass jeweils optimale Prozessbedingungen bei der Aufbereitung bereitgestellt werden können, die an die Feuchtigkeit und das Ausgangssubstrat angepasst sind.In the inventive method for solid-liquid processing of a liquid starting substrate, in particular liquid manure, digestate or sewage sludge, at least one filter aid of digested, cellulose-containing material is used, the filter aid the starting substrate in dependence on the total dry mass of the starting substrate in a predetermined Dry mass ratio added, the starting substrate with the filter aid precompressed to a pourable material, wherein at least one liquid phase is separated, and the bulk material fed to a downstream, further pressing. With the cellulosic material used as a filter aid, the microflakes and colloidal components previously removed with the liquid phase can be retained. During the pre-compaction process, they begin with the filter aid, which forms a basis for a filter cake to be formed. The cellulose-containing material from which the filter aid is prepared is digested for this purpose, that is, its structures are broken up, and mechanically comminuted, in particular ground, until it has a grain size of, for example, about 2 mm. With the formation of a multi-stage process of pre-compaction and pressing, it is also ensured that optimal process conditions can be provided during the treatment, which are adapted to the moisture and the starting substrate.

Durch ein weiteres Aufbrechen der Pflanzenstrukturen kann einerseits die Menge des einzusetzenden, cellulosehaltigen Materials reduziert werden und andererseits die Bindung der Mikroflocken und kolloidallöslichen Bestandteile an den Filterhilfsstoff erhöht werden. Dazu wird das cellulosehaltige Material beim Herstellen des Filterhilfsstoffs in einem kombiniertem Verfahrensschritt extrudiert und gepufft. Das so aufgeschlossene, cellulosehaltige Material weist eine deutliche Volumen- und damit auch Oberflächenvergrößerung gegenüber nicht aufgeschlossenem, cellulosehaltigem Material auf. Hierbei ist es entscheidend, dass die zumeist stark miteinander vernetzten Cellulosestrukturen des cellulosehaltigen Materials weder durch alleiniges Extrudieren noch durch alleiniges Puffen derart aufgebrochen werden, dass ein geeigneter Filterhilfsstoff entsteht.By further breaking up of the plant structures, on the one hand, the amount of cellulose-containing material to be used can be reduced and, on the other hand, the binding of the microflakes and colloidal-soluble constituents to the filter aid can be increased. For this purpose, the cellulose-containing material is extruded and puffed in the manufacture of the filter aid in a combined process step. The so-digested, cellulose-containing material has a significant volume and thus also surface enlargement compared to undigested, cellulose-containing material. It is crucial here that the cellulosic material, which is usually strongly crosslinked with one another, is broken up neither by extrusion alone nor by merely puffing in such a way that a suitable filter aid is formed.

Die Oberflächen- und Volumenvergrößerung führt dabei vor allem auch zu einer größeren inneren Oberflächenstruktur des cellulosehaltigen Materials, an der sich kolloidallösliche Bestandteile während der Vorverdichtung zuerst festsetzen. Für eine effektive Funktionsweise des zugegebenen Filterstoffes aus cellulosehaltigem Material ist das Extrudieren und Puffen somit von hoher Wichtigkeit. Das Puffen des cellulosehaltigen Materials ist dabei beispielsweise dem Prozess der Popcorn- oder Puffreisherstellung ähnlich und wird an die speziellen Eigenschaften des cellulosehaltigen Materials angepasst. Wichtige Parameter für das Puffen sind vor allem die Festigkeit des cellulosehaltigen Materials bzw. dessen äußerer Strukturen und im cellulosehaltigen Material enthaltenes Wasser.The increase in surface area and volume leads, above all, to a larger internal surface structure of the cellulose-containing material at which colloidal-soluble constituents first settle during precompression. For an effective functioning of the added filter material of cellulose-containing material, the extrusion and puffing is therefore of great importance. The puffing of the cellulose-containing material is similar, for example, to the process of popcorn or puffed ice cream production and is adapted to the specific properties of the cellulose-containing material. Important parameters for the puffing are above all the strength of the cellulose-containing material or its outer Structures and water contained in the cellulosic material.

Um den bei der Herstellung des Filterhilfsstoffs mindestens benötigten Wassergehalt gewährleisten zu können, ist daher vorgesehen, dass dem cellulosehaltigen Material beim Herstellen des Filterhilfsstoffs Wasser zugegeben wird. Die Menge des benötigten Wassers entspricht dabei ca. 20% bis 30% bezogen auf die Gesamtmasse, insbesondere ca. 25% bezogen auf die Gesamtmasse des cellulosehaltigen Ausgangsmaterials. Beim Puffen wird durch einen Mindestwassergehalt gewährleistet, dass genügend Druck aufgebaut werden kann, um das cellulosehaltige Material zum Puffen zu bringen.In order to be able to ensure the minimum required water content in the production of the filter aid, it is therefore provided that water is added to the cellulose-containing material during the production of the filter aid. The amount of water required corresponds to about 20% to 30% based on the total mass, in particular about 25% based on the total mass of the cellulose-containing starting material. When puffing is ensured by a minimum water content that enough pressure can be built to puff the cellulose-containing material.

Als cellulosehaltiges Material eignen sich vorteilhafterweise Stroh, Holzhäcksel, Getreide- und/oder Ölsaatenspelzen. Daneben sind aber auch andere, in land- und forstwirtschaftlicher Nutzung anfallende, Abfall- und Reststoffe verwendbar.As a cellulosic material are advantageously straw, wood chaff, cereal and / or Ölsaatenspelzen. In addition, however, other, in agricultural and forestry use accumulating, waste and residues are used.

Für die Herstellung eines hochwertigen Filterhilfsstoffs wird zudem eine besonders homogene Struktur des cellulosehaltigen Materials benötigt. Diese homogene Struktur wird einerseits dadurch erreicht, dass das cellulosehaltige Material, beispielsweise Stroh, in sich einheitlicher und auch feiner gehäckselt, geschnitten bzw. zermahlen wird. Andererseits dadurch, dass das cellulosehaltige Material mittels selektiver transformierter Infrarot-Strahlung vorbehandelt wird. Dieser Trocknungsprozess erfolgt zumeist in speziellen Biomassetrocknern und wird als STIR-Verfahren bezeichnet. Das mit selektiver transformierter Infrarot-Strahlung behandelte cellulosehaltige Material, weist bei gleichem Gewicht gegenüber mit anderen Trocknungsprozessen behandeltem Material 10% bis 30% mehr Volumen auf. Beim fertigen Filterhilfsstoff führt das nochmals zu einer Volumen- und Oberflächenzunahme, wodurch wieder eine einfachere Filterkuchenbildung an dem Filterhilfsstoff im Ausgangssubstrat erreicht ist.In addition, a particularly homogeneous structure of the cellulose-containing material is required for the production of a high-quality filter aid. On the one hand, this homogeneous structure is achieved by chopping, cutting or grinding the cellulose-containing material, for example straw, in a more uniform manner and also finer. On the other hand, that the cellulose-containing material is pretreated by means of selective transformed infrared radiation. This drying process is usually carried out in special biomass dryers and is referred to as STIR process. The cellulosic material treated with selective transformed infrared radiation has 10% to 30% more volume with equal weight to material treated with other drying processes. In the case of the finished filter aid, this again leads to an increase in volume and surface area, as a result of which easier filter cake formation on the filter aid in the starting substrate is achieved again.

Der aufbereitete Filterhilfsstoff wird dann in Abhängigkeit vom jeweiligen Ausgangssubstrat in einem Trockenmasse-Mengenverhältnis von 10% bis 20% zu der Gesamt-Trockenmasse des Ausgangssubstrats in dieses eingebracht. Je nachdem, ob der Filterhilfsstoff als aufgeschlossenes Feuchtmaterial oder mit speziellen Trocknungsverfahren, beispielsweise nach dem STIR-Verfahren, behandelt wurde, werden in Abhängigkeit vom Ausgangssubstrat verschiedene cellulosehaltige Materialien zu einem Filterhilfsstoff vermischt und als gemischter Voransatz dem Ausgangssubstrat zugegeben. Insbesondere bei getrockneten Filterhilfsstoffen sind auch Voransatzkonzentrate bereitzustellen, um zu verhindern, dass der trockene Filterhilfsstoff in dem Ausgangssubstrat aufschwimmt. Feuchter Filterhilfsstoff mit einem Wassergehalt von ca. 22% bis 25% und mehr kann dagegen direkt, das heißt ohne Voransatzkonzentrat, in das Ausgangssubstrat gegeben werden, wobei dann insgesamt mehr Filterhilfsstoff hinzugegeben werden muss. Um eine möglichst gleichmäßige und schonende Verteilung des Filterhilfsstoffs in dem jeweiligen Ausgangssubstrat zu erreichen, kann das Ausgangssubstrat bei bzw. nach Zugabe des Filterhilfsstoff zudem gerührt werden, bevor es vorverdichtet wird.The treated filter aid is then introduced into the starting material in a dry matter ratio of 10% to 20% of the total starting material, depending on the particular starting substrate. Depending on whether the filter aid was treated as digested wet material or with special drying methods, for example according to the STIR method, depending on the starting substrate, various cellulose-containing materials are mixed to a filter aid and added as a mixed pre-mixture to the starting substrate. Especially with dried filter aids, pre-batch concentrates are also to be provided to prevent the dry filter aid from floating in the starting substrate. On the other hand, moist filter aid with a water content of about 22% to 25% and more can be added directly, that is to say without a preconcentrate concentrate, into the starting substrate, in which case more filter aid must be added overall. In order to achieve the most uniform and gentle distribution of the filter aid in the respective starting substrate, the starting substrate can also be stirred during or after the addition of the filter aid before it is precompressed.

Auf die drucklose Vorverdichtung des Ausgangssubstrats zu einem schüttfähigen Gut mit einem Feuchtegehalt von ca. 80% bis 85% folgt in dem zweistufig ausgelegten Verfahren die Pressung des schüttfähigen Gutes zu einem Filterkuchen mit ca. 70% bis 73% Restwasser. Dieser, bei der nachgeschalteten Pressung erzeugte Filterkuchen, wird bevorzugt getrocknet und der getrocknete Filterkuchen wird dann zu Düngerpellets oder Heizpellets gepresst. Diese können dann je nach Verwendungszweck entsprechend verheizt bzw. als Dünger ausgebracht werden, wobei insbesondere bei der Verwendung als Dünger eine besonders effektive Nahrstoffversorgung von so gedüngten Pflanzen erreicht ist. Die zu Düngerpellets gepressten Nährstoffe werden nur langsam an die Umgebung, das heißt die Pflanzen, abgegeben. Weiterhin ist durch eine Kombination der vorgenannten Verfahrensschritte eine besonders vorteilhafte, einheitliche Struktur von aufgeschlossenem Filterhilfsstoff und bakteriell aufgeschlossenen Gärresten mit mindestens Rottegrad 3 erreicht, so dass eine hohe Qualität der Düngerpellets gewährleistet werden kann. Zudem wird insbesondere durch Stroh als Filterhilfsstoff eine vorteilhafte Organik auf einem gedüngten Acker ergänzt.In the pressureless pre-compression of the starting substrate to a bulk material with a moisture content of about 80% to 85% follows in the two-stage process, the pressure of the pourable material to a filter cake with about 70% to 73% residual water. This filter cake produced in the downstream pressing is preferably dried and the dried filter cake is then pressed into fertilizer pellets or heating pellets. These can then be burned according to their intended use or applied as fertilizer, especially when used as fertilizer, a particularly effective nutrient supply is achieved by so fertilized plants. The nutrients pressed into fertilizer pellets are released only slowly to the environment, ie the plants. Furthermore, a particularly advantageous, uniform structure of digested filter aid and bacterially digested fermentation residues having at least degree of rotting 3 is achieved by a combination of the aforementioned process steps, so that a high quality of the fertilizer pellets can be ensured. In addition, a beneficial organics on a fertilized field is supplemented in particular by straw as a filter aid.

Eine Weiterentwicklung des Verfahrens besteht darin, dass der abgetrennten Flüssigphase wenigstens ein Flockungsmittel und/oder der Filterhilfsstoff zugegeben wird, und dass die Flüssigphase ein weiteres Mal der Vorverdichtung zugeführt wird, wobei wieder ein schüttfähiges Gut zur weiteren Pressung und eine Flüssigphase anfallen. Durch die mehrmalige Pressung des Ausgangssubstrats bzw. dessen Flüssigphase ist eine besonders gute Abtrennung der in dem Ausgangssubstrat enthaltenen Feststoffe möglich. Je nach Feststoffkonzentration und -Verteilung im Ausgangssubstrat wird dabei entweder nur Flockungsmittel oder nur Filterhilfsstoff oder eine Kombination aus beidem zugegeben. Auch kann eine der Vorverdichtung nachgeschaltete Zugabe von Filterhilfsstoff erfolgen, um die Verarbeitbarkeit des schüttfähigen Gutes zu verbessern. Eine weitere Variante besteht darin, dass verschiedene Flüssigphasen, beispielsweise aus Vorverdichtung und Pressung, zusammengeführt werden und gemeinsam der nochmaligen Vorverdichtung zugeführt werden. Ebenso können mehrere Feststoffphasen des schüttfähigen Gutes für die nachfolgende Pressung zusammengefasst werden.A further development of the method consists in adding at least one flocculant and / or the filter aid to the separated liquid phase, and in that the liquid phase is fed once more to the precompression, again resulting in a pourable material for further pressing and a liquid phase. Due to the repeated pressing of the starting substrate or its liquid phase, a particularly good separation of the solids contained in the starting substrate is possible. Depending on the solids concentration and distribution in the starting substrate, either only flocculant or only filter aid or a combination of both is added. It is also possible to add filter aid downstream of the pre-compression in order to improve the processability of the bulk material. Another variant is that different liquid phases, for example, from pre-compression and compression, are brought together and fed together to the repeated pre-compression. Likewise, several solid phases of the bulk material can be summarized for the subsequent pressing.

Die Durchführung des Verfahrens erfolgt vorteilhafterweise mit einer Vorrichtung zur Fest-Flüssig-Aufbereitung eines flüssigen Ausgangssubstrats mit einem zylindrischen Gehäuse, in dem eine Schneckenwelle gelagert ist, die in dem Gehäuse flüssigkeitsabdichtend zu dessen Mantelinnenwandung ausgebildet ist, das Gehäuse einen Substratzulauf an einem ersten Endbereich und einen Substratauslass an einem zweiten Endbereich aufweist, wobei durch die Schneckenwelle eine Substratförderrichtung von dem Substratzulauf zu dem Substratauslass vorgegeben ist, das Gehäuse wenigstens abschnittsweise eine als Filterfläche ausgebildete Mantelinnenwandung aufweist, wobei die Filterfläche zum Substratauslass hin größere Durchlassweiten aufweist, und dem Substratauslass wenigstens ein Pressschneckenseparator nachgeschaltet ist. Durch die zum Substratauslass hin zunehmend größeren Durchlassweiten der Filterfläche kann mit zunehmender Verdichtung des Ausgangssubstrats mehr Flüssigkeit aus dem Gehäuse abgeführt werden. Während der Vorverdichtung ist dadurch zusammen mit einer angepassten, auf die jeweiligen Durchlassweiten abgestimmten Wendelanordnung der Schneckenwelle eine möglichst schonende und vor allem zu Beginn der Vorderdichtung langsamere Verdichtung des Ausgangssubstrats umgesetzt. Die schonende Verdichtung bzw. Pressung wird weiterhin durch einen zweistufigen Aufbau der Vorrichtung mit voneinander getrennter Vorverdichtung auf ca. 80% bis 85% Wassergehalt und weiterer Pressung auf ca. 70% bis 73% Wassergehalt erreicht, da unter anderem auch die Drehzahlen der Schneckenwellen auf den jeweiligen Wassergehalt abgestimmt werden können. Bevorzugt beträgt die Drehzahl der Schneckenwelle bei der Vorverdichtung zwei Sekunden und mehr je Umdrehung. The method is advantageously carried out with a device for solid-liquid preparation of a liquid starting substrate with a cylindrical housing in which a worm shaft is mounted, which is formed in the housing liquid-tight to the Mantelinnenwandung, the housing has a substrate inlet at a first end portion and a Substratauslass at a second end region, wherein the substrate shaft is predefined by the screw shaft, the housing at least partially has a Mantelinnenwandung formed as a filter surface, wherein the filter surface to the Substratauslass out larger Durchlassweiten, and the Substratauslass at least one Pressschneckenseparator is downstream. By increasingly larger passage widths of the filter surface towards the substrate outlet, more liquid can be removed from the housing with increasing compression of the starting substrate. During pre-compression, this results in a compaction of the starting substrate that is as gentle as possible and, above all, at the beginning of the front seal, together with an adapted spiral arrangement of the worm shaft, which is adapted to the respective passage widths. The gentle compaction or pressing is further achieved by a two-stage construction of the device with separate pre-compaction to about 80% to 85% water content and further pressure to about 70% to 73% water content, among other things, the rotational speeds of the screw shafts can be adjusted to the respective water content. Preferably, the speed of the screw shaft in the pre-compression is two seconds and more per revolution.

Die Filterfläche beträgt vorteilhafterweise mindestens 45% der Gesamtfläche der Mantelinnenwandung, um die Vorrichtung bzw. deren Abmessungen möglichst kompakt gestalten zu können. Die Vorverdichtung wird dabei drucklos und als Schwerkraftfiltration durchgeführt, so dass die Filterfläche in einem einer Aufstellfläche des Vorverdichters zugewandten Mantelbereich der Mantelinnenwandung des Gehäuses angeordnet ist.The filter surface is advantageously at least 45% of the total surface of the Mantelinnenwandung to make the device or its dimensions as compact as possible. The pre-compression is carried out without pressure and as gravity filtration, so that the filter surface is arranged in a housing surface of the supercharger facing a jacket region of the casing inner wall of the housing.

Dabei ist die Filterfläche vorteilhafterweise als Kantenspaltfilter ausgebildet und weist Spaltbreiten von 35 μm bis 100 μm auf. In Substratförderrichtung sind dann zuerst die Spaltbreiten von 35 μm vorzusehen und nahe dem Substratauslass Spaltbreiten von 100 μm. Die Spaltbreiten können dabei abgestuft zueinander, in aufeinander abgestimmten Größenstufen angeordnet sein oder fließend von 35 μm zu 100 μm ineinander übergehen. Zudem ist die Filterfläche austauschbar am Gehäuse befestigt, um diese gegebenenfalls ersetzen zu können und in Abhängigkeit vom jeweiligen Ausgangssubstrat auch andere Filterflächen mit zum Beispiel Loch-, insbesondere Rundlochsieben und anderen Sieb-Strukturen einsetzen zu können. insbesondere kann die Filterfläche auch eine Kombination aus wenigstens zwei unterschiedlichen Siebstrukturen, beispielsweise einem Kantenspaltfilter und einem Lochsieb, aufweisen. Auch können in Abhängigkeit vom Ausgangssubstrat andere Spaltbreiten bzw. Durchlassweiten verwendet werden. Bei der nachgeschalteten Pressung werden bevorzugt Spaltbreiten von ca. 150 μm eingesetzt.The filter surface is advantageously designed as an edge gap filter and has gap widths of 35 .mu.m to 100 .mu.m. In the substrate conveying direction, the gap widths of 35 μm must first be provided and gap widths of 100 μm close to the substrate outlet. In this case, the gap widths can be arranged in a stepped manner with respect to one another, in coordinated size steps, or can merge into each other fluently from 35 .mu.m to 100 .mu.m. In addition, the filter surface is interchangeably attached to the housing in order to replace it if necessary and depending on the respective starting substrate and other filter surfaces with, for example, perforated, in particular Rundlochsieben and other sieve structures to use. In particular, the filter surface can also have a combination of at least two different screen structures, for example an edge gap filter and a perforated screen. It is also possible to use other gap widths or passage widths depending on the starting substrate. In the downstream pressing gap widths of about 150 microns are preferably used.

Für eine weiter optimierte Abtrennung und einen günstigen Flüssigphasenablauf ist die Schneckenwelle mit dem zylindrischen Gehäuse zum Substratauslass in einem Winkel zwischen ca. 30% bis ca. 50% ansteigend schräg gestellt, wobei die Zylinderröhre bzw. das Gehäuse insbesondere beweglich gelagert ist, um eine Anpassung der Schrägstellung an unterschiedliche Feststoffgehalte in dem Ausgangssubstrat zu gewährleisten. Diese bewegliche Lagerung wird dadurch erreicht, dass dem Gehäuse in einer bevorzugten Ausgestaltung beispielsweise Aufstellstützen zugeordnet sind, von denen wenigstens eine in ihrer Höhe verstellbar ausgeführt ist.For a further optimized separation and a favorable liquid phase sequence, the worm shaft with the cylindrical housing to the substrate outlet is inclined at an angle of between about 30% to about 50%, wherein the cylinder tube or the housing is in particular movably mounted to an adaptation to ensure the inclination to different solids contents in the starting substrate. This movable storage is achieved in that the housing are assigned in a preferred embodiment, for example, parking supports, of which at least one is designed to be adjustable in height.

Die für die Vorverdichtung nötige Festigkeit des Gehäuses wird dadurch erreicht, dass das zylindrische Gehäuse der Vorrichtung eine Gerüststruktur aufweist, so dass auch die feinmaschige Filterfläche hinreichend versteift ist. Auch können direkt an der Filterfläche Stabilisierungsstrukturen vorgesehen werden. Eine hohe Betriebssicherheit kann weiterhin dadurch gewährleistet werden, dass die Vorrichtung an der Filterfläche innen durch die Schneckenwelle und/oder außen durch mechanische Abstreifbürsten selbstreinigend ausgeführt ist. Wartungsund/oder Reinigungsarbeiten können so in größeren zeitlichen Abständen durchgeführt werden, wodurch besonders niedrige Betriebskosten erreicht sind.The necessary for the pre-compression strength of the housing is achieved in that the cylindrical housing of the device has a framework structure, so that the fine-meshed filter surface is sufficiently stiffened. Also, stabilizing structures can be provided directly on the filter surface. A high level of operational safety can furthermore be ensured by the fact that the device is designed to be self-cleaning on the inside of the filter surface by the worm shaft and / or on the outside by mechanical wiping brushes. Maintenance and / or cleaning work can be carried out at greater intervals, resulting in particularly low operating costs.

Zudem ist vorgesehen, dass der Filterfläche eine Sammelwanne zugeordnet ist. Diese dient dazu, die abgetrennte Flüssigphase aufzufangen und gegebenenfalls einer weiteren Verwendung, beispielsweise einer nochmaligen Vorverdichtung, zuzuführen. Die Sammelwanne ist dabei vorteilhafterweise als ein Teil des Gehäuses ausgebildet und in dieses integriert. Der Sammelwanne ist weiterhin ein Ablauf in einem tiefsten Bereich zuzuordnen, der vorteilhafterweise dem Endbereich des Gehäuses zugeordnet ist, der den Substratzulauf aufweist, so dass mit Vorteil keine Pumpen oder andere Fördereinrichtungen vorgesehen werden müssen, um die Flüssigphase abzuführen, insbesondere bei schräg angestellter Schneckenwelle.In addition, it is provided that the filter surface is associated with a collection trough. This serves to capture the separated liquid phase and, if appropriate, to feed it to another use, for example a repeated pre-compression. The sump is advantageously designed as a part of the housing and integrated into this. The sump is further to assign a drain in a deepest area, which is advantageously associated with the end of the housing having the substrate inlet, so that advantageously no pumps or other conveyors must be provided to dissipate the liquid phase, especially at angled worm shaft.

Ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:An embodiment of the device is shown in the drawing. Show it:

1: eine schematische Darstellung der Vorrichtung in einem Längsschnitt; 1 a schematic representation of the device in a longitudinal section;

2: einen Querschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus 1; und 2 a cross-section of the device according to the invention 1 ; and

3: ein Detail der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus 1 und 2. 3 : a detail of the device according to the invention 1 and 2 ,

In 1 ist eine in einem zylindrischen Gehäuse 1 angeordnete Schneckenwelle 2 dargestellt. Die Schneckenwelle 2 ist flüssigkeitsabdichtend an dem Gehäuse 1 anliegend ausgebildet. Das Gehäuse 1 weist einen Substratzulauf 3 an einem ersten Endbereich und einen Substratauslass 4 an einem zweiten Endbereich auf, wobei durch die Schneckenwelle 2 eine Substratförderrichtung in dem Gehäuse 1 vom Substratzulauf 3 zum Substratauslass 4 vorgegeben ist. Die Schneckenwelle 2 ist dabei zu einer Hufstellfläche 5 schräg angestellt, wobei die Schneckenwelle 2 in Substratförderrichtung vom Substratzulauf 3 zum Substratauslass 4 ansteigend angeordnet ist. Dem Gehäuse sind dazu zwei Aufstellstützen 6, 6' zugeordnet, von denen wenigstens eine Aufstellstütze 6 verstellbar ausgeführt ist.In 1 is one in a cylindrical housing 1 arranged worm shaft 2 shown. The worm shaft 2 is liquid-sealing on the housing 1 formed fitting. The housing 1 has a substrate feed 3 at a first end portion and a substrate outlet 4 at a second end portion, wherein by the worm shaft 2 a substrate conveying direction in the housing 1 from the substrate feed 3 to the substrate outlet 4 is predetermined. The worm shaft 2 is here to a Hufstellfläche 5 tilted, the worm shaft 2 in the substrate conveying direction from the substrate inlet 3 to the substrate outlet 4 is arranged rising. The housing are two Aufstellstützen 6 . 6 ' assigned, of which at least one erection support 6 is designed adjustable.

Das Gehäuse 1 für die Schneckenwelle 2 weist an seiner Mantelinnen-wandung weiterhin eine Filterfläche 7 auf und ist mit einer Gerüststruktur 8, 8', 8'', 8''' aus mehreren Ringelementen verstärkt. Die Filterfläche 7 ist dabei durch die Ringelemente der Gerüststruktur 8, 8', 8'', 8''' in drei Abschnitte 7', 7'', 7''' unterteilt, wobei ein erster Abschnitt 7 eine Durchlassweite von 35 μm bis 50 μm aufweist, ein zweiter Abschnitt 7'' eine Durchlassweite von 75 μm aufweist und ein dritter Abschnitt 7''' eine Durchlassweite von 100 μm aufweist. Der Filterfläche 7 ist weiterhin eine Sammelwanne 9 mit einem Ablauf 10 zugeordnet, der in einem tiefsten Bereich an dem Endbereich mit dem Substratzulauf 3 angeordnet ist. Die Sammelwanne 9 erstreckt sich dabei über die gesamte Filterfläche 7 und ist in das Gehäuse 1 integriert.The housing 1 for the worm shaft 2 has on its Mantelinnen- wall further a filter surface 7 on and is with a framework structure 8th . 8th' . 8th'' . 8th''' reinforced from several ring elements. The filter surface 7 is through the ring elements of the framework structure 8th . 8th' . 8th'' . 8th''' in three sections 7 ' . 7 '' . 7 ''' divided, with a first section 7 has a passage width of 35 microns to 50 microns, a second section 7 '' has a passage width of 75 microns and a third section 7 ''' has a passage width of 100 microns. The filter surface 7 is still a collection trough 9 with a drain 10 associated in the deepest region at the end region with the substrate inlet 3 is arranged. The collection tub 9 extends over the entire filter surface 7 and is in the case 1 integrated.

Wie insbesondere aus 2 zu entnehmen ist, umfasst die Filterfläche 7 ca. 45% der Fläche des gesamten Gehäuses 1 bzw. von dessen Mantelinnenwandung, in der die Schneckenwelle 2 aufgenommen ist. Aus 3 geht hervor, wie die Filterfläche 7 mit dem restlichen Gehäuse 1 verbunden ist. Die Filterfläche 7 wird dabei von außen mittels Schrauben 11 mit dem Gehäuse 1 verbunden, wobei Dichtungen 12 eine optimale, passgenaue Abdichtung und Anordnung der Filterfläche 7 zu dem Gehäuse 1 gewährleisten. Neben den Gerüststrukturen 8, 8', 8'', 8''' sind weitere Stabilisierungsstrukturen 13 auch direkt an der Filterfläche 7 vorgesehen.As in particular from 2 can be seen, includes the filter surface 7 about 45% of the area of the entire housing 1 or of the Mantelinnenwandung in which the worm shaft 2 is included. Out 3 goes out, like the filter surface 7 with the rest of the housing 1 connected is. The filter surface 7 is doing from the outside by means of screws 11 with the housing 1 connected, with seals 12 an optimal, accurate sealing and arrangement of the filter surface 7 to the housing 1 guarantee. In addition to the framework structures 8th . 8th' . 8th'' . 8th''' are further stabilizing structures 13 also directly on the filter surface 7 intended.

Das bereits mit Filterhilfsstoffen versetzte Ausgangssubstrat wird über den Substratzulauf 3 in das Gehäuse 1 geleitet. Die Schneckenwelle 2 wird dann über einen Antrieb in eine Drehbewegung versetzt, wodurch das eingefüllte Ausgangssubstrat vom Substratzulauf 3 zum Substratauslass 4 gefördert wird. Durch eine entsprechende Wendelanordnung der Schneckenwelle 2 wird das Ausgangssubstrat dabei verdichtet und eine Flüssigphase abgetrennt, die über die Filterfläche 7 abgeschieden wird und in der Sammelwanne 9 aufgefangen wird. Am Substratauslass 4 wird dann ein schüttfähiges Gut mit ca. 80% bis 85% Wassergehalt abgeführt, welches einer weiteren Pressung zugeführt werden kann.The starting substrate, which has already been mixed with filter aids, passes over the substrate feed 3 in the case 1 directed. The worm shaft 2 is then offset by a drive in a rotary motion, whereby the filled starting substrate from the substrate inlet 3 to the substrate outlet 4 is encouraged. By a corresponding spiral arrangement of the worm shaft 2 the starting substrate is compressed and separated a liquid phase, which over the filter surface 7 is deposited and in the sump 9 is caught. At the substrate outlet 4 is then discharged a pourable good with about 80% to 85% water content, which can be fed to a further pressure.

Claims (18)

Verfahren zur Fest-Flüssig-Aufbereitung eines flüssigen Ausgangssubstrats, insbesondere von Gülle, Gärresten oder Klärschlämmen, bei dem wenigstens ein Filterhilfsstoff aus aufgeschlossenem, cellulosehaltigem Material eingesetzt wird, der Filterhilfsstoff dem Ausgangssubstrat in Abhängigkeit von der vorliegenden Gesamt-Trockenmasse des Ausgangssubstrats in einem vorbestimmten Trockenmasse-Mengenverhältnis zugegeben wird, das Ausgangssubstrat mit dem Filterhilfsstoff zu einem schüttfähigen Gut vorverdichtet wird, wobei wenigstens eine Flüssigphase abgetrennt wird, und das schüttfähige Gut einer nachgeschalteten, weiteren Pressung zugeführt wird.Process for the solid-liquid preparation of a liquid starting substrate, in particular of manure, digestate or sewage sludge, in which at least one filter aid of digested, cellulose-containing material is used, the filter aid is added to the starting substrate as a function of the total dry mass of the starting substrate in a predetermined dry matter proportion, the starting substrate is precompressed with the filter aid to a pourable material, wherein at least one liquid phase is separated, and the free-flowing material is fed to a downstream, further pressing. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das cellulosehaltige Material beim Herstellen des Filterhilfsstoffs in einem kombinierten Verfahrensschritt extrudiert und gepufft wird.A method according to claim 1, characterized in that the cellulose-containing material is extruded and puffed in producing the filter aid in a combined process step. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem cellulosehaltigen Material beim Herstellen des Filterhilfsstoffs Wasser zugegeben wird.Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the cellulosic material is added during the production of the filter aid water. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als cellulosehaltiges Material Stroh, Holzhäcksel, Getreide- und/oder Ölsaatenspelzen eingesetzt werden.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that as cellulose-containing material straw, wood chaff, cereal and / or Ölsaatenspelzen be used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das cellulosehaltige Material mit selektiver transformierter Infrarot-Strahlung vorbehandelt wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cellulose-containing material is pretreated with selective transformed infrared radiation. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterhilfsstoff in einem Trockenmasse-Mengenverhältnis von 10% bis 20% der Gesamt-Trockenmasse des Ausgangssubstrats in dieses eingebracht wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the filter aid is introduced in a dry matter ratio of 10% to 20% of the total dry mass of the starting substrate in this. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene cellulosehaltige Materialien zu einem Filterhilfsstoff vermischt werden und als gemischter Voransatz dem Ausgangssubstrat zugegeben werden. Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that various cellulosic materials are mixed to a filter aid and added as a mixed pre-mix the starting substrate. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der bei der nachgeschalteten Pressung erzeugte Filterkuchen getrocknet wird und der getrocknete Filterkuchen zu Düngerpellets oder Heizpellets gepresst wird.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the filter cake produced in the subsequent pressing is dried and the dried filter cake is pressed into fertilizer pellets or heating pellets. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der abgetrennten Flüssigphase wenigstens ein Flockungsmittel und/oder der Filterhilfsstoff zugegeben wird, und dass die Flüssigphase einweiteres Mal der Vorverdichtung zugeführt wird, wobei wieder ein schüttfähiges Gut zur weiteren Pressung und eine Flüssigphase anfallen.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the liquid phase separated at least one flocculant and / or the filter aid is added, and that the liquid phase is fed a further time the pre-compression, wherein again a pourable material for further pressing and a liquid phase incurred , Vorrichtung zur Fest-Flüssig-Aufbereitung eines flüssigen Ausgangssubstrats, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit einem zylindrischen Gehäuse (1), in dem eine Schneckenwelle (2) gelagert ist, die in dem Gehäuse (1) flüssigkeitsabdichtend zu dessen Mantelinnenwandung ausgebildet ist, das Gehäuse (1) einen Substratzulauf (3) an einem ersten Endbereich und einen Substratauslass (4) an einem zweiten Endbereich aufweist, wobei durch die Schneckenwelle (2) eine Substratförderrichtung von dem Substratzulauf (3) zu dem Substratauslass (4) vorgegeben ist, das Gehäuse (1) wenigstens abschnittsweise eine als Filterfläche (7) ausgebildete Mantelinnenwandung aufweist, wobei die Filterfläche (7) zum Substratauslass (4) hin größere Durchlassweiten aufweist, und dem Substratauslass (4) wenigstens ein Pressschneckenseperator nachgeschaltet ist.Apparatus for the solid-liquid preparation of a liquid starting substrate, for carrying out the method according to one of claims 1 to 9, with a cylindrical housing ( 1 ), in which a worm shaft ( 2 ) stored in the housing ( 1 ) is formed liquid-tight to the Mantelinnenwandung, the housing ( 1 ) a substrate feed ( 3 ) at a first end region and a substrate outlet ( 4 ) at a second end portion, wherein by the worm shaft ( 2 ) a substrate conveying direction from the substrate inlet ( 3 ) to the substrate outlet ( 4 ), the housing ( 1 ) at least in sections as a filter surface ( 7 ) has trained Mantelinnenwandung, wherein the filter surface ( 7 ) to the substrate outlet ( 4 ) has larger passage widths, and the substrate outlet ( 4 ) at least one press screw separator is connected downstream. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterfläche (7) mindestens 45% der Gesamtfläche der Mantelinnenwandung beträgt.Apparatus according to claim 10, characterized in that the filter surface ( 7 ) is at least 45% of the total area of the Mantelinnenwandung. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterfläche (7) als Kantenspaltfilter ausgebildet ist und Spaltbreiten von 35 μm bis 100 μm aufweist.Device according to one of claims 10 or 11, characterized in that the filter surface ( 7 ) is designed as an edge gap filter and has gap widths of 35 .mu.m to 100 .mu.m. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterfläche (7) als Lochsieb mit Durchlassweiten von 35 μm bis 100 μm ausgebildet ist.Device according to one of claims 10 or 11, characterized in that the filter surface ( 7 ) is designed as a perforated screen with passage widths of 35 .mu.m to 100 .mu.m. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterfläche (7) eine Kombination aus wenigstens zwei unterschiedlichen Siebstrukturen aufweist.Device according to one of claims 10 to 13, characterized in that the filter surface ( 7 ) has a combination of at least two different screen structures. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneckenwelle (2) mit dem zylindrischen Gehäuse (1) zum Substratauslass (4) in einem Winkel zwischen ca. 30° bis ca. 50° ansteigend schräg gestellt ist.Device according to one of claims 10 to 14, characterized in that the worm shaft ( 2 ) with the cylindrical housing ( 1 ) to the substrate outlet ( 4 ) is inclined at an angle between about 30 ° to about 50 °. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das zylindrische Gehäuse (1) der Vorrichtung eine Gerüststruktur (8, 8', 8'', 8''') aufweist.Device according to one of claims 10 to 15, characterized in that the cylindrical housing ( 1 ) the device has a framework structure ( 8th . 8th' . 8th'' . 8th''' ) having. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung an der Filterfläche (7) innen durch die Schneckenwelle (2) und/oder außen durch mechanische Abstreifbürsten selbstreinigend ausgeführt ist.Device according to one of claims 10 to 16, characterized in that the device on the filter surface ( 7 ) inside through the worm shaft ( 2 ) and / or is designed to be self-cleaning on the outside by mechanical stripping brushes. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterfläche (7) eine Sammelwanne (9) zugeordnet ist.Device according to one of claims 10 to 17, characterized in that the filter surface ( 7 ) a collection trough ( 9 ) assigned.
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