DE102012100315A1

DE102012100315A1 - Reagensloses, energetisches Verfahren und dazugehörige Anlage zur Herstellung von huminhaltigen Suspensionen

Info

Publication number: DE102012100315A1
Application number: DE102012100315A
Authority: DE
Inventors: Uwe Werner; Mihail Ostrovskij; Wladimir Semenowitsch Anikin; Wladimir Wladimirowitsch Anikin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-01-15
Filing date: 2012-01-15
Publication date: 2013-07-18
Also published as: WO2013104359A3; WO2013104359A2

Abstract

Aufgabe der Erfindung ist es, ein reagensloses, energetisches Verfahren und eine dazugehörige Anlage zur Herstellung einer hoch-biologisch aktiven huminhaltigen Suspension basierend auf Faulschlamm, Torf und/oder organischen Abfällen, bevorzugt Hühnermist, als Basis für die Herstellung organisch-mineralischer Dünger bzw. Grunddünger für die ökologische und traditionelle Landwirtschaft zu schaffen. Das Verfahren zur Herstellung von huminhaltigen Suspensionen z, B, aus Torf (1) und/oder Faulschlamm (1) mit einer erhöhten biologische Wirksamkeit basiert auf einer Nutzung magnetischer Wirbel, Aktivierung durch Implosionen, einschließlich einer Ultraschall-Gas-Strahldispergierung der Stoffe (1) in einem Ultraschall-Kavitations-Reaktor (10). Die Anlage besteht in ihren Hauptbestandteilen aus einem Mischbehälter (5) mit speziellen Zugängen (2, 4) für die zu bearbeitenden Stoffe (1) unter Zugabe von Wasser (3) und einem anschließenden Kreislauf aus einem Behälter 9, einem akustischen Reaktor 10, einer verstellbaren Lavaldüse (7), einer Magnetrohranordnung (11) und einem Einlaufrohr (13) zurück zum Behälter (9).

Description

Reagensloses, energetisches Verfahren zur Herstellung einer hoch-biologisch aktiven huminhaltigen Suspension basierend auf Faulschlamm, Torf und organischen Abfällen, bevorzugt Hühnermist, als Basis für die Herstellung organischmineralischer Dünger bzw. Grunddünger für die ökologische und traditionelle Landwirtschaft zur Erhaltung und Wiederherstellung der Bodengüte und Erhöhung des Ertrages und Reinigung von Abwässern.
Industrielle Produktionstechniken huminhaltiger Produkte, welche bisher bekannt sind, basieren auf der alkalischen Extraktion von Huminstoffen vor allem von Torfmoosen, weicher Braunkohle, Lignin, weniger auf Faulschlamm, welche auf Erhitzung und anschließender Reinigung basieren.
Humin- Präparate, die durch diese Technik hergestellt werden, enhalten Salze von Huminsäuren, die natürliche polyphenolische Polymere mit hoher Polydispersität mit einer unregelmäßigen Struktur und ein Mangel an angemessenen Standards besitzen. Die Dispersität dieser Präparate liegt weit über der Größe der Partikel, die das Membran-System der Zellwände von Pflanzen, Tieren oder Menschen passieren können.
Der Stand der Technik bekannter Verfahren zur Herstellung von Humus-Konzentrat aus natürlichen Huminen basiert auf Hydratation der Huminsäuren mit darin enthaltenen Salzen von Huminsäuren und mineralischen Bestandteilen der Ausgangshumine und Kaustobiolithen der Kohlenstoffketten.
Ein Verfahren gemäß Patent RU 2125039 zur Herstellung eines Konzentrats der Huminstoffe enthält die Nutzung der Elektrolyse einer wässrigen Lösung von Salzen der Huminsäuren aus natürlichen alkalischen Reagenz der Humine in einem Bereich zwischen der Anode und der Kathode, wobei das elektrische Potential an der Anode ausreichend ist, um die Extrahierung der Anionen der Huminsäuren durchzuführen, aber niedriger als das Potential der Hydroxyl-Ionen. Dabei bildet sich auf der Anodenoberfläche ein festes Huminkonzentrat, welches kontinuierlich von der Oberfläche der Anode entfernt wird.
Das Verfahren nach der Schrift RU 2125039 hat folgende Nachteile:

– die Elektrolyse der wässrigen Lösung von Salzen der Huminsäuren erfordert eine sorgfältige Reinigung, welche durch Extraktion von Huminsäuren aus natürlichen alkalischen Reagenzien von Mineralstoffen, Kohlenstoff, organischen und mineralischen Teilchen des Ausgangsmaterials erreicht werden. Das erfolgt durch einen langfristigen Absetzprozess (mehrere Stunden bis mehrere Tage), mittels Filtration oder durch zentrifugieren.
– einige chemische Methoden der Trennung der Huminstoffe sind nicht ausreichend wirksam, weil dadurch die natürliche Struktur der durch chemische Extraktion gewonnenen Huminstoffe zerstört wird. Als Folge davon verringert sich drastisch die Leistung, es erschwert den Prozess und erhöht den Preis des gewünschten Produkts.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein reagensloses, energetisches Verfahren und eine dazugehörige Anlage zur Herstellung einer hoch-biologisch aktiven huminhaltigen Suspension basierend auf Faulschlamm, Torf und/oder organischen Abfällen, bevorzugt Hühnermist, als Basis für die Herstellung organisch-mineralischer Dünger bzw. Grunddünger für die ökologische und traditionelle Landwirtschaft zu schaffen.
Die erfindungsgemäße Technologie ermöglicht eine saubere Herstellung von huminhaltigen Suspensionen mit hoher physiologischer Aktivität unter Sicherung der nativen Struktur und Nutzung einer breiten Palette von biologisch aktiven organischen Substanzen, wie Aminosäuren, Pektinen, Aminozucker, Melanoide, Huminstoffe etc., Vitaminen, wie B1, B2, B3, B6, B12, C, D, und PP, und Carotin, Folsäuren, Hormonen, Chlorophyll und mineralische Substanzen und Elemente, wie Ca, K, P, Mg, Fe, Si, Mn, Cu, Zn, B, Mo, Co, Ni, Br, J, V etc. in einer ausgewogenen Zusammensetzung. Damit ist es möglich die Ernteerträge zu steigern, Trinkwasser mit Zusatzstoffen für Futtermittel bei Geflügel und Viehzucht herzustellen, in der Umwelttechnik die Wiederherstellung des natürlichen Mutterbodens zu gewährleisten, Rekultivierungen von verunreinigten und trockenen Böden durchzuführen, sowie in kommunalen Unternehmen Programme für die Abwasserbehandlung und Entsorgung von Sedimenten einzuführen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 4 aufgeführt. Nach Anspruch 2 können mineralische Zusatzstoffe zugesetzt werden. Dies richtet sich nach den gewünschten Forderungen an das Endprodukt. Bei der Weiterbildung nach Anspruch 3 erfolgt die Zufuhr der Grundstoffe und der Wasserzugabe zum Mischbehälter diskontinuierlich. Diese diskontinuierliche Arbeitsweise richtet sich nach der Größe des Mischbehälters und nach der zeitlichen Länge des Mischprozesses im Mischbehälter.
Vorteilhaft ist die Anordnung einer Pumpe am Behälter für die Endfertigung der Suspension nach Anspruch 5. Hierdurch kann z. B. die Suspension zu einem Mischbehälter für die Weiterverarbeitung und Mischung der Suspension mit Holzkohlengranulat oder Porenbetongranulat gepumpt werden.
Ein Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Anlage ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigt die schematische Anordnung der Anlagenteile in ihrer Reihefolge und im Zusammenwirken. Die Anlage zur Herstellung von biologisch aktiven huminhaltigen Suspensionen besitzt einen Mischbehälter 5 mit einem Motor mit Mischeinrichtung 6. Am Mischbehälter 5 ist jeweils mindestens eine Lavaldüse 2 als Zufuhr der Grundstoffe 1 und mindestens eine Lavaldüse 2 mit einem angeschlossenen magnetischen Wasseraktivator 4 als Zufuhr für Wasser 3 angeordnet. Der Mischbehälter 5 besitzt mindestens einen Ausgang über eine verstellbare Lavaldüse 7 und ein danach angeschlossenes Rohr mit turbulenter Strömung 8 zu einem Behälter 9 in dem die endgültige Herstellung der Suspension erfolgt. Am Behälter 9 ist eine Folge von Anlagenteilen 10 mit 12, 7 und 11 angeordnet, die mit dem Behälter 9 zusammen einen Kreislauf für die zu behandelnden Stoffe ermöglichen. Der Kreislauf ist über ein Ausgangsrohr am Behälter 9 beginnend zu einem akustischen Reaktor 10, der mit einem angeschlossenen Kompressor 12 zusammenarbeitet, weiter zu einer verstellbaren Lavaldüse 7, zu einer Magnetrohranordnung 11 und einem Einlaufrohr 13 zurück zum Behälter 9 realisiert. Am Behälter 9 kann eine Pumpe 14 fest angeschlossen sein.
Bei dem reagenslosen, energetischen Verfahren zur Herstellung von biologisch aktiven huminhaltigen Suspensionen, z. B. organisch-mineralischer Dünger oder Grunddünger, werden als Grundstoffe 1 Faulschlamm 1, Torf 1, Einstreu 1, Hühnermist 1 und/oder organische Abfälle 1 über eine Lavaldüse 2 einem Mischbehälter 5 mit einer Zwangsmischung zugeführt. Parallel dazu erfolgt eine Wasserzugabe 3 in den Mischbehälter 5 über eine Lavaldüse 2 und einen magnetischen Wasserreaktor 4 bei dem das Wasser mittels Magnetophoresis aktiviert wird. Im Mischbehälter 5 erfolgt eine Zwangsmischung vorteilhaft durch einen Motor mit einer Mischeinrichtung 6. Die Zuführung der Stoffe in den Mischbehälter 5 und die Mischung erfolgt diskontinuierlich.
Nach der Beendigung der Mischung wird das Stoffgemisch zwecks Verbesserung der Gemischeigenschaften über eine verstellbare Lavaldüse 7 mit einem einstellbaren Winkel des Düsenflügel oder einer Veränderung der Düsenform und im anschließenden Rohr 8 mittels eines Vortex-Wirbelsr einer turbulenten, kavitierenden Strömung und Aktivierung durch Implosionen unterzogen und das Stoffgemisch einem Behälter 9 zur endgültigen Herstellung einer Ultra-Dispersions-Poly-Suspension zugeführt.
Das Stoffgemisch wird anschließend vom Behälter 9 über ein Rohrsystem per Ejektorprinzip in einem Ultraschall-Gas-Jet-Reaktor 10 oder auch benannt als akustischer Reaktor 10 weiter bearbeitet. Dieser Reaktor 10 arbeitet mit einem Kompressor 12 zusammen und ermöglicht eine Ultraschall-Gas-Strahldispergierung bei einer akustischen Ultraschallkavitation.
Nach dem akustischen Reaktor 10 wird das Stoffgemisch über eine verstellbare Lavaldüse 7 mit einer angeschlossenen Magnetrohranordnung 11 zur Erzeugung einer Laminarströmung und einem anschließenden Einlaufrohr 13 zurück zu dem Behälter 9 geführt. Hierdurch ist ein Kreislaufprozess möglich. Dieser Kreislaufprozess wird nun mehrmalig absolviert, vorteilhaft vier- bis dreißigmall, und so ausgeführt, bis die gewünschte Feststoffgröße der Dispersion, z. B. 1 µm bis 60 µm, erreicht ist.
Gemäß den gewünschten Vorgaben für das Endprodukt können mineralische Zusatzstoffe gezielt zugegeben werden.
Die Ultra-Dispersions-Poly-Suspension kann vorteilhaft mit Holzkohlegranulat und/oder Porenbetongranulat zur Herstellung und Verwendung als Spezialdüngemittel eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste

1: Grundstoffe, Torf, Faulschlamm, organische Abfälle
2: Lavaldüse
3: Wasserzugabe
4: magnetischer Wasserreaktor
5: Mischbehälter
6: Motor mit Mischeinrichtung
7: verstellbare Lavaldüse
8: Rohr mit turbulenter, kavitierender Strömung
9: Behälter
10: akustischer Reaktor, Ultraschall-Gas-Jet-Reaktor
11: Magnetrohranordnung
12: Kompressor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

RU 2125039 [0005, 0006]

Claims

Reagensloses, energetisches Verfahren zur Herstellung von biologisch aktiven huminhaltigen Suspensionen, z. B. organisch-mineralischer Dünger oder Grunddünger, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – dass als Grundstoffe (1) für das Verfahren Faulschlamm (1), Torf (1) und/oder organische Abfälle (1) über eine Lavaldüse (2) einem Mischbehälter (5) mit einer Zwangsmischung zugeführt werden, parallel dazu erfolgt eine Wasserzugabe (3) in den Mischbehälter (5) über eine Lavaldüse (2) und einen magnetischen Wasserreaktor (4) bei dem das Wasser mittels Magnetophoresis aktiviert wird, – dass im Mischbehälter (5) eine Zwangsmischung vorteilhaft durch einen Motor mit einer Mischeinrichtung (6) erfolgt und nach der Beendigung der Mischung das Stoffgemisch zwecks Verbesserung der Gemischeigenschaften über eine verstellbare Lavaldüse (7) und im anschließenden Rohr (8) eine turbulente, kavitierende Strömung entsteht und das Stoffgemisch einem Behälter (9) zugeführt wird, – dass das Stoffgemisch vom Behälter (9) per Ejektorprinzip mit einem Kompressor (12) zu einem akustischen Reaktor (10) geführt und dort eine akustische Ultraschallkavitation erfährt und anschließend über eine verstellbare Lavaldüse (7) mit einer angeschlossenen Magnetrohranordnung (11) zur Erzeugung einer Laminarströmung und einem anschließenden Einlaufrohr (13) zu dem Behälter (9) zurückgeführt wird und nun ein mehrmaliger Kreislaufprozess über die Anlagenteile (10, 7, 11, 13 und 9) zur Herstellung einer Ultra-Dispersions-Poly-Suspension betrieben wird, wobei die Anzahl der Kreisläufe sich nach der gewünschten Endgröße der Festteilchen richtet.
Verfahren zur Herstellung von biologisch aktiven huminhaltigen Suspensionen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass neben den im Anspruch 1 aufgeführten Grundstoffen mineralische Zusatzstoffe zugesetzt werden,
Verfahren zur Herstellung von biologisch aktiven huminhaltigen Suspensionen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr der Grundstoffe (1) und der Wasserzugabe (3) zum Mischbehälter (5) diskontinuierlich erfolgt.
Anlage zur Herstellung von biologisch aktiven huminhaltigen Suspensionen, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Mischbehälter (5) mit einem Motor mit Mischeinrichtung (6) jeweils mindestens eine Lavaldüse (2) als Zufuhr der Grundstoffe (1) und mindestens eine Lavaldüse (2) mit einem angeschlossenen magnetischen Wasseraktivator (4) als Zufuhr für Wasser (3) angeordnet ist und der Mischbehälter (5) mindestens einen Ausgang über eine verstellbare Lavaldüse (7) und ein angeschlossenes Rohr mit turbulenter Strömung (8) zu einem Behälter (9) besitzt und am Behälter (9) eine Folge von Anlagenteilen (10 mit 12, 7, 11) mit dem Behälter (9) zusammen einen Kreislauf für die zu behandelnden Stoffe ermöglichen, wobei der Kreislauf über ein Ausgangsrohr zu einem akustischen Reaktor (10) mit einem angeschlossenen Kompressor (12), weiter zu einer verstellbaren Lavaldüse (7), zu einer Magnetrohranordnung (11) und einem Einlaufrohr (13) zurück zum Behälter (9) realisiert ist.
Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Behälter (9) eine Pumpe (14) angeschlossen ist.
Verwendung der mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Ultra-Dispersions-Poly-Suspension gemischt mit Holzkohlegranulat und/oder Porenbetongranulat als Düngemittel.