DE102014116250A1 - Method and device for treating a mixture - Google Patents

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Abstract

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Behandlung eines Gemisches (2) aus wenigstens einer flüssigen Phase und wenigstens einem Feststoff, insbesondere Gülle oder Klärschlamm, mit den Schritten: a) Erzeugen eines Ultraschallfelds (5.1b–5.nb); b) Fördern des Gemisches (2) in oder durch den Bereich des Ultraschallfelds (5.1b–5.nb); c) Behandlung des Gemisches (2) mit Ultraschall in dem Bereich; und d) Trennung des Gemisches (2) in die flüssige Phase und die feste Phase nach der Ultraschall-Behandlung. Weiterhin vorgeschlagen werden eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung (1) sowie eine Verwendung der mittels des Verfahrens bzw. der Vorrichtung (1) erzeugten festen Phase.A process is proposed for the treatment of a mixture (2) of at least one liquid phase and at least one solid, in particular liquid manure or sewage sludge, comprising the steps of: a) generating an ultrasonic field (5.1b-5.nb); b) conveying the mixture (2) into or through the region of the ultrasonic field (5.1b-5.nb); c) treating the mixture (2) with ultrasound in the area; and d) separating the mixture (2) into the liquid phase and the solid phase after the ultrasonic treatment. Also proposed are a device (1) suitable for carrying out the method and a use of the solid phase produced by means of the method or the device (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung eines Gemisches aus wenigstens einer flüssigen Phase und wenigstens einem Feststoff, insbesondere Gülle oder Klärschlamm. Außerdem betrifft die Erfindung eine geeignete Vorrichtung zur Ultraschall-Behandlung eines solchen Gemisches. The invention relates to a process for the treatment of a mixture of at least one liquid phase and at least one solid, in particular manure or sewage sludge. Moreover, the invention relates to a suitable device for the ultrasonic treatment of such a mixture.

Gemische der genannten Art werden in der heutigen (industriellen) Praxis regelmäßig einer Fest-Flüssig-Trennung unterzogen, um die flüssige Phase und den Feststoff (feste Phase) getrennten Verwendungen zuführen zu können. Beispielsweise wird bei der Verarbeitung von Gülle anschließend das Zentrifugat (die flüssige Phase) unmittelbar wieder als Düngemittel auf dem Acker ausgebracht, während die feste Phase einer weiteren Behandlung unterzogen wird, um sie in geeigneter Weise zu verwerten, beispielsweise zur Herstellung von Düngemitteln oder dergleichen. Mixtures of the type mentioned are regularly subjected to a solid-liquid separation in current (industrial) practice in order to be able to supply the liquid phase and the solid (solid phase) to separate uses. For example, in the processing of manure, the centrifugate (the liquid phase) is then directly returned as fertilizer in the field, while the solid phase is subjected to further treatment to suitably utilize it, for example, for producing fertilizers or the like.

Im Zuge der heutigen Viehhaltungswirtschaft fallen aufgrund der großen Anzahl an Tieren enorme Mengen an Gülle an. Für diesen flüssigen Abfallstrom existiert eine Düngeverordnung, die die zulässigen Ausbringungsmengen auf Äckern in Abhängigkeit von der Stickstoffkonzentration vorschreibt. Aus diesem Grund wird Gülle regelmäßig der bereits angesprochenen Phasentrennung (Fest-/Flüssigtrennung) unterzogen, um die relevanten Stoffgehalte in der Flüssigphase zu minimieren. Die flüssige Restgülle wird unter Beachtung der zulässigen Grenzwerte auf die Äcker ausgebracht. Überschüssige Nährstofffrachten, das heißt überschüssiges Güllevolumen müssen bzw. muss kostenintensiv abgegeben und anderweitig entsorgt werden. In diesem Zusammenhang besteht also Bedarf an einem Verfahren bzw. an einer Vorrichtung, die geeignet ist, den Gehalt an (Ammonium-)Stickstoff in der flüssigen Phase zu reduzieren, um der angesprochenen Überdüngungsproblematik zu begegnen und den Stickstoff über die feste Phase einer anderweitigen Verwertung zuzuführen. In the course of today's livestock industry, huge quantities of manure accumulate due to the large number of animals. For this liquid waste stream, there is a Fertilizer Ordinance, which prescribes the permissible application rates on fields as a function of the nitrogen concentration. For this reason, manure is regularly subjected to the already mentioned phase separation (solid / liquid separation) in order to minimize the relevant substance contents in the liquid phase. The liquid residual slurry is applied to the fields in compliance with the permissible limits. Excess nutrient loads, ie excess manure volume, must or must be disposed of cost-intensive and otherwise disposed of. In this context, there is therefore a need for a method or device which is suitable for reducing the content of (ammonium) nitrogen in the liquid phase in order to counteract the above-mentioned over-fertilization problem and the nitrogen via the solid phase of another utilization supply.

Bei der Behandlung von Klärschlämmen dient die genannte Trennung dazu, eine feste Phase mit möglichst geringem Restwassergehalt zu gewinnen, welche anschließend ebenfalls weiter verwertet werden kann, beispielsweise zur Herstellung von Düngemitteln, oder durch Verbrennung. Bezogen auf Klärschlämme erfolgt eine Vergütung des Erzeugers abhängig von der Menge an Trockensubstanz (TS) pro Tonne Klärschlamm in der genannten festen Phase, sodass ein Bedarf besteht, den Restwassergehalt in der festen Phase möglichst stark zu reduzieren. In the treatment of sewage sludge said separation serves to win a solid phase with the lowest possible residual water content, which can then also be further utilized, for example, for the production of fertilizers, or by combustion. With regard to sewage sludge, the producer is compensated depending on the amount of dry matter (TS) per ton of sewage sludge in the stated solid phase, so that there is a need to reduce the residual water content in the solid phase as much as possible.

Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass sich die vorstehend angesprochenen Aufgaben mit ein und demselben erfindungsgemäßen Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 lösen lassen. Surprisingly, it has been found that the above-mentioned objects can be achieved with one and the same inventive method having the features of claim 1 and by means of a device according to the invention having the features of claim 10.

Besonders vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand von Unteransprüchen. Particularly advantageous developments of the method and the device according to the invention are the subject of dependent claims.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Behandlung eines Gemisches aus wenigstens einer flüssigen Phase und wenigstens einem Feststoff, insbesondere Gülle oder Klärschlamm, umfasst folgende Schritte: Erzeugen eines Ultraschallfelds; Fördern des Gemisches in oder durch den Bereich des Ultraschallfelds; Behandlung des Gemisches mit Ultraschall in dem Bereich; und Trennung des Gemisches in die flüssige Phase und die feste Phase nach der Ultraschall-Behandlung. A method according to the invention for treating a mixture of at least one liquid phase and at least one solid, in particular liquid manure or sewage sludge, comprises the following steps: generating an ultrasonic field; Conveying the mixture into or through the region of the ultrasound field; Treating the mixture with ultrasound in the area; and separating the mixture into the liquid phase and the solid phase after the ultrasonic treatment.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ultraschall-Behandlung eines Gemisches aus wenigstens einer flüssigen Phase und wenigstens einem Feststoff, insbesondere Gülle oder Klärschlamm, umfasst: wenigstens einen Ultraschallreaktor zum Erzeugen eines Ultraschallfelds; Fördermittel zum Fördern des Gemisches in oder durch den Bereich des Ultraschallfelds; und Separiermittel zum Trennen des Gemisches in die flüssige Phase und die feste Phase, welche Separiermittel in Förderrichtung des Gemisches hinter dem Ultraschallreaktor angeordnet sind. A device according to the invention for the ultrasonic treatment of a mixture of at least one liquid phase and at least one solid, in particular liquid manure or sewage sludge, comprises: at least one ultrasonic reactor for generating an ultrasonic field; Conveying means for conveying the mixture into or through the area of the ultrasonic field; and separating means for separating the mixture into the liquid phase and the solid phase, which separating means are arranged in the conveying direction of the mixture behind the ultrasonic reactor.

Bekanntermaßen löst Ultraschall in Flüssigkeiten innerhalb eines Frequenzbereichs von etwa 20 kHz bis etwa 500 kHz bei entsprechenden Schalldrücken (ab etwa 10 W/m2) Kavitation aus. Hierbei entstehen auf Mikrometerebene infolge sehr hoher Geschwindigkeitsgradienten und einer Unterschreitung des entsprechenden Dampfdruckes Dampfbläschen. Diese implodieren schlagartig und setzen lokal sehr hohe Drücke, Scherraten und Temperaturen frei. Ultraschall vermag somit Gemische zu homogenisieren, gelöste Gase auszutreiben, Agglomerate sowie Zellen aufzubrechen und chemische Reaktionen zu beschleunigen bzw. Radikale zu bilden, welche anschließend oxidativ wirken. Diese Umstände macht sich die vorliegende Erfindung in neuartiger Weise zur Behandlung eines Gemisches aus wenigstens einer flüssigen Phase und wenigstens einem Feststoff (festen Phase) zunutze und erreicht auf diese Weise einen Übergang der vormals in der Flüssigphase befindlichen Ammoniummoleküle (Stickstoff) in die feste Matrix (feste Phase) bei der Behandlung von Gülle. Auf die gleiche Weise erreicht die vorliegende Erfindung bei der Behandlung von Klärschlamm eine signifikante Reduzierung des Restwassergehalts in der festen Phase um etwa 1,8 bis 3 Prozentpunkte, was einer entsprechenden ökonomischen Aufwertung der festen Phase entspricht. As is known, ultrasound in liquids triggers cavitation within a frequency range of about 20 kHz to about 500 kHz at corresponding sound pressures (from about 10 W / m 2 ). At the micrometer level, as a result of very high velocity gradients and below the corresponding vapor pressure, vapor bubbles are produced. These implode abruptly and release locally very high pressures, shear rates and temperatures. Ultrasound can thus homogenize mixtures, expel dissolved gases, break up agglomerates and cells and accelerate chemical reactions or form radicals, which subsequently have an oxidative effect. These circumstances make use of the present invention in a novel manner for the treatment of a mixture of at least one liquid phase and at least one solid (solid phase) and thus achieve a transition of the previously liquid phase ammonium (nitrogen) into the solid matrix ( solid phase) in the treatment of manure. In the same way, in the treatment of sewage sludge, the present invention achieves a significant reduction of the residual water content in the solid phase by about 1.8 to 3 percentage points, corresponding to a corresponding economic appreciation of the solid phase.

Die weiter oben beschriebenen physikalischen Prinzipien finden auch bei der Behandlung des vorliegend betroffenen Gemisches (insbesondere Gülle oder Klärschlamm) statt. Das heißt, das Gemisch wird intensiv homogenisiert, und suspendierte Partikelstrukturen werden aufgebrochen. Hierbei wird ein Teil der in der Flüssigphase gelösten Ammoniumstickstoff-Kationen in ihrer Phase verschoben, und sie lagern sich elektrostatisch an die bereits vorhandenen Feststoff-Partikel an. In einem angeschlossenen Verfahrensschritt, während der hier ablaufenden Separation, erfolgt die Fest-Flüssig-Trennung, wobei ein Teil der vormals in der Flüssigphase befindlichen Ammoniummoleküle in die feste Phase übergegangen ist. Auf diese Weise ist die am Ende des Prozesses gewonnene flüssige Phase (das Zentrifugat) in ihrer Konzentration an grenzwertrelevanten Ammoniumstickstoffverbindungen reduziert, sodass eine vermehrte Menge an Gülle auf die Äcker ausgebracht werden kann. Zum anderen ist der feste Überstand (die verbleibende feste Phase) gehaltvoller in seiner Stickstoffkonzentration und dadurch noch interessanter für eine anschließende Verwertung, worauf bereits hingewiesen wurde. Entsprechende Vorteile ergeben sich in Bezug auf den Restwassergehalt der festen Phase bei zu behandelnden Klärschlämmen, welcher gegenüber unbehandeltem Schlamm deutlich abgesenkt ist. The physical principles described above also take place in the treatment of the presently concerned mixture (in particular manure or sewage sludge). That is, the mixture is intensively homogenized and suspended particle structures are broken up. In this case, a portion of the dissolved in the liquid phase ammonium nitrogen cations are shifted in phase, and they are electrostatically attached to the already existing solid particles. In a connected process step, during the separation taking place here, the solid-liquid separation takes place, wherein a part of the ammonium molecules formerly in the liquid phase has been converted into the solid phase. In this way, the liquid phase (the centrifugate) obtained at the end of the process is reduced in its concentration of borderline relevant ammonium nitrogen compounds, so that an increased amount of liquid manure can be applied to the fields. On the other hand, the solid supernatant (the remaining solid phase) is more rich in its nitrogen concentration and thus more interesting for subsequent recovery, as already indicated. Corresponding advantages arise in relation to the residual water content of the solid phase in sewage sludge to be treated, which is significantly lowered compared to untreated sludge.

Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich bei entsprechender Weiterbildung der grundlegenden erfinderischen Idee entweder kontinuierlich oder semi-kontinuierlich realisieren, wobei im letzteren Falle ein geeigneter Zwischenablagebehälter zum Einsatz kommen kann. In jedem Fall durchströmt das vorhandene Gemisch (insbesondere Gülle oder Klärschlamm) ein Ultraschallfeld, welches mit einer vorgegebenen Frequenz und Ultraschallleistung innerhalb wenigstens eines Ultraschallreaktors bereitgestellt wird. The inventive method can be implemented either continuously or semi-continuously with appropriate development of the basic inventive idea, in the latter case, a suitable Zwischenablagebehälter can be used. In any case, the mixture present (in particular liquid manure or sewage sludge) flows through an ultrasonic field which is provided with a predetermined frequency and ultrasonic power within at least one ultrasonic reactor.

Bei der Erzeugung des Ultraschallfeldes in den Ultraschallreaktoren ist zu berücksichtigen, dass das behandelte Gemisch selbst Bestandteil des Ultraschall-Schwingkreises ist und somit auch die Resonanzfrequenz desselben beeinflusst. Die in den Ultraschallreaktoren enthaltenen Ultraschallgeneratoren decken dabei in der Regel ein gewisses Frequenzspektrum ab, in welchem sie sich über die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung oder Resonanzfrequenz annähern. Dies entspricht einem weiter oben erwähnten Ultraschall-Frequenzbereich des Ultraschallfelds bzw. den Ultraschallfeldern. When generating the ultrasonic field in the ultrasonic reactors, it should be taken into consideration that the treated mixture itself is a component of the ultrasonic resonant circuit and thus also influences the resonant frequency of the same. The ultrasonic generators contained in the ultrasonic reactors usually cover a certain frequency spectrum in which they approximate via the phase shift between current and voltage or resonance frequency. This corresponds to an above-mentioned ultrasonic frequency range of the ultrasonic field or the ultrasonic fields.

Vorzugsweise wird der wenigstens eine Ultraschallreaktor innerhalb eines Frequenzbereichs von etwa 20 kHz bis etwa 500 kHz betrieben. Besonders vorteilhaft ist ein Betrieb zwischen etwa 20 kHz und etwa 28 kHz, höchst vorzugsweise etwa 23 kHz bis etwa 25 kHz. Preferably, the at least one ultrasonic reactor is operated within a frequency range of about 20 kHz to about 500 kHz. Particularly advantageous is an operation between about 20 kHz and about 28 kHz, most preferably about 23 kHz to about 25 kHz.

Der wenigstens eine Ultraschallreaktor kann – ohne Beschränkung – gemäß der Beschreibung in der DE 10 2013 203 043 A1 ausgebildet sein, worauf vorliegend ausdrücklich Bezug genommen wird. The at least one ultrasound reactor may, without limitation, be as described in US Pat DE 10 2013 203 043 A1 be formed, to which reference is expressly made in the present case.

Zur Erzeugung des Ultraschallfelds können auch mehrere Ultraschallreaktoren in Reihe geschaltet und entsprechend kontinuierlich oder diskontinuierlich bzw. semi-kontinuierlich von dem Gemisch durchströmt werden. Vorzugsweise ist dabei wenigstens ein Ultraschallreaktor gemäß DE 10 2013 203 043 A1 ausgebildet. To generate the ultrasonic field, several ultrasonic reactors can also be connected in series and the mixture can be flowed through correspondingly continuously or discontinuously or semi-continuously. Preferably, at least one ultrasonic reactor is according to DE 10 2013 203 043 A1 educated.

Eine andere Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass ein spezifischer Ultraschall-Energieeintrag in das Gemisch in Abhängigkeit von einem Trockensubstanz-Gehalt des Gemisches bestimmt wird, wobei vorzugsweise eine Behandlungsdauer des Gemisches in dem Ultraschallfeld mit dem Trockensubstanz-Gehalt des Gemisches zunimmt. Vorteilhafterweise wird die genannte Behandlungsdauer und damit der spezifische Ultraschall-Energieeintrag in das Gemisch über eine Förderleistung von Fördermitteln zum Fördern des Gemisches gesteuert oder geregelt. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der spezifische Ultraschall-Energieeintrag in das Gemisch zwischen etwa 0,2 kWh/m3 und etwa 4 kWh/m3 beträgt. Another development of the method according to the invention is characterized in that a specific ultrasound energy input into the mixture is determined as a function of a dry substance content of the mixture, preferably a treatment duration of the mixture in the ultrasonic field increases with the dry matter content of the mixture. Advantageously, said treatment time and thus the specific ultrasound energy input into the mixture is controlled or regulated via a delivery rate of conveying means for conveying the mixture. It has proved to be particularly advantageous if the specific ultrasonic energy input into the mixture is between about 0.2 kWh / m 3 and about 4 kWh / m 3 .

Im Rahmen einer wieder anderen Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein Volumenstrom des Gemisches durch den Ultraschallbereich oder durch einen entsprechend vorgesehenen Ultraschallreaktor bestimmt wird und dass anhand des Ergebnisses dieser Bestimmung die Ultraschallfrequenz und/oder die Behandlungsdauer des Gemisches im Bereich des Ultraschallfelds und/oder die Förderleistung von Fördermitteln zum Fördern des Gemisches und/oder eine Leistung des Ultraschallfeldes gesteuert oder geregelt wird. Auf diese Weise lässt sich der spezifische Ultraschall-Energieeintrag in das Gemisch in geeigneter Weise einstellen. Within the scope of another development of the invention, it can be provided that a volume flow of the mixture is determined by the ultrasound range or by a correspondingly provided ultrasound reactor and that the ultrasound frequency and / or the duration of treatment of the mixture in the range of the ultrasound field and / or the duration of this determination are determined by the result of this determination. or the conveying capacity of conveying means for conveying the mixture and / or a power of the ultrasonic field is controlled or regulated. In this way, the specific ultrasonic energy input into the mixture can be adjusted in a suitable manner.

Im Zuge noch einer anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass wenigstens ein Gehalt eines Bestandteils, vorzugsweise eines elementaren oder molekularen Bestandteils, des Gemisches und/oder dessen fester Phase und/oder dessen flüssiger Phase bestimmt wird. Bei dem zu bestimmenden Gehalt kann es sich insbesondere um den Stickstoffgehalt, Ammoniumgehalt oder Wassergehalt handeln. Anschließend kann anhand des Ergebnisses dieser Bestimmung wenigstens ein Verfahrensparameter gesteuert oder geregelt werden. Bei diesem Parameter handelt es sich insbesondere wiederum um die Ultraschallfrequenz, die Behandlungsdauer, die Förderleistung oder die Leistung des Ultraschallfeldes, worauf bereits hingewiesen wurde. Beispielsweise kann die Förderleistung reduziert werden, wenn sich anhand des Bestimmungsergebnisses zeigt, dass der Restwassergehalt in der festen Phase bei der Behandlung von Klärschlamm noch zu hoch ist, um auf diese Weise den spezifischen Ultraschall-Energieeintrag für das Gemisch zu erhöhen und entsprechend den Restwassergehalt zu senken. Within the scope of yet another development of the method according to the invention, it is provided that at least one content of a constituent, preferably an elementary or molecular constituent, of the mixture and / or its solid phase and / or its liquid phase is determined. The content to be determined may in particular be the nitrogen content, ammonium content or water content. Subsequently, on the basis of the result of this determination, at least one process parameter can be controlled or regulated. At this parameter In turn, in particular, it is the ultrasound frequency, the duration of treatment, the delivery rate or the power of the ultrasound field, which have already been pointed out. For example, if the determination result shows that the residual water content in the solid phase in the treatment of sewage sludge is still too high, the delivery rate can be reduced, thereby increasing the specific ultrasound energy input for the mixture and correspondingly the residual water content reduce.

Im Rahmen einer anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das Verfahren bei einer Temperatur des Gemisches von etwa 15 °C bis etwa 95 °C abläuft. Alternativ kann als Obergrenze für die Temperatur auch eine Temperatur von etwa 73 °C gewählt werden, was etwa der Stocktemperatur von Eiweiß entspricht. Alternativ kann die Temperaturobergrenze auch bei etwa 50 °C oder sogar nur bei etwa 35 °C gewählt werden. Als Temperaturuntergrenze kann alternativ vorzugsweise auch eine Temperatur von etwa 18 °C oder von etwa 20 °C gewählt werden. Besonders bevorzugt ist allerdings, wenn das Verfahren im Wesentlichen bei Umgebungstemperatur abläuft. Within the scope of another development of the method according to the invention, it can be provided that the method proceeds at a temperature of the mixture of about 15 ° C. to about 95 ° C. Alternatively, a temperature of about 73 ° C can be selected as the upper limit for the temperature, which corresponds approximately to the stick temperature of protein. Alternatively, the upper temperature limit can also be selected at about 50 ° C or even only at about 35 ° C. Alternatively, a temperature of about 18 ° C or about 20 ° C may alternatively be selected as the lower temperature limit. However, it is particularly preferred if the process proceeds essentially at ambient temperature.

Eine erste Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ultraschall-Behandlung eines Gemisches sieht vor, dass der darin zum Einsatz kommende wenigstens eine Ultraschallreaktor gemäß der DE 10 2013 203 043 A1 ausgebildet ist, worauf weiter oben bereits hingewiesen wurde. Weiterhin kann der wenigstens eine Ultraschallreaktor dazu ausgebildet sein, ein Ultraschallfeld mit einer Ultraschallfrequenz von etwa 20 kHz bis etwa 500 kHz, vorzugsweise etwa 20 kHz bis 100 kHz, vorzugsweise etwa 23 kHz bis 28 kHz, zu erzeugen. Auch hierauf wurde weiter oben bereits hingewiesen. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn mehrere, vorzugsweise im Wesentlichen gleiche, Ultraschallreaktoren in Reihe hintereinandergeschaltet sind. A first development of the device according to the invention for the ultrasonic treatment of a mixture provides that the at least one ultrasonic reactor used therein is used in accordance with the DE 10 2013 203 043 A1 is formed, as previously indicated above. Furthermore, the at least one ultrasonic reactor may be configured to generate an ultrasonic field having an ultrasonic frequency of about 20 kHz to about 500 kHz, preferably about 20 kHz to 100 kHz, preferably about 23 kHz to 28 kHz. This has already been pointed out above. It has proven to be particularly advantageous if several, preferably substantially identical, ultrasonic reactors are connected in series one behind the other.

Eine wieder andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass eine Behandlungsdauer des Gemisches in dem wenigstens einen Ultraschallreaktor einstellbar ist, vorzugsweise in Abhängigkeit von einem Trockensubstanz-Gehalt des Gemisches. Die entsprechende Einstellung kann über eine Förderleistung des Fördermittels erfolgen. Yet another development of the device according to the invention is characterized in that a treatment time of the mixture in the at least one ultrasonic reactor is adjustable, preferably as a function of a dry matter content of the mixture. The appropriate setting can be done via a capacity of the conveyor.

Außerdem kann eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung noch vorgesehen sein, dass diese eine erste Messeinrichtung aufweist zum Bestimmen eines Volumenstroms des Gemisches in der Vorrichtung. Diese erste Messeinrichtung kann stromabwärts des wenigstens einen Ultraschallreaktors angeordnet sein. Vorzugsweise ist die Vorrichtung dazu ausgebildet, anhand des Bestimmungsergebnisses die Ultraschallfrequenz und/oder die Behandlungsdauer und/oder die Förderleistung der Fördermittel und/oder die Leistung des Ultraschallfelds zu steuern oder zu regeln. Auch hierauf wurde weiter oben unter Bezugnahme auf das Verfahren bereits grundsätzlich hingewiesen. In addition, a further development of the device according to the invention can still be provided that it has a first measuring device for determining a volume flow of the mixture in the device. This first measuring device can be arranged downstream of the at least one ultrasonic reactor. The device is preferably designed to control or regulate the ultrasound frequency and / or the treatment duration and / or the delivery rate of the delivery means and / or the power of the ultrasound field on the basis of the determination result. This has already been pointed out in principle above with reference to the method.

Außerdem kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung bei entsprechender Weiterbildung auch eine zweite Messeinrichtung aufweisen zum Bestimmen wenigstens eines Gehalts eines Bestandteils des Gemisches und/oder dessen fester Phase und/oder dessen flüssiger Phase. Bei dem genannten Bestandteil kann es sich um einen elementaren oder einen molekularen Bestandteil des Gemisches, der festen Phase oder der flüssigen Phase handeln. Insbesondere kommt eine Messeinrichtung zur Bestimmung des Stickstoffgehalts, des Ammoniumgehalts oder des Wassergehalts in Betracht. Dabei kann die Vorrichtung entsprechend weiterhin dazu ausgebildet sein, anhand des Ergebnisses dieser Bestimmung die Ultraschallfrequenz und/oder die Behandlungsdauer und/oder die Förderleistung der Fördermittel und/oder die Leistung des Ultraschallfeldes zu steuern oder zu regeln. In addition, a device according to the invention may, with a corresponding development, also have a second measuring device for determining at least one content of a constituent of the mixture and / or its solid phase and / or its liquid phase. The said constituent may be an elemental or a molecular constituent of the mixture, the solid phase or the liquid phase. In particular, a measuring device for determining the nitrogen content, the ammonium content or the water content comes into consideration. In this case, the device may be further designed to control or regulate the ultrasound frequency and / or the treatment duration and / or the delivery rate of the delivery means and / or the power of the ultrasound field on the basis of the result of this determination.

Im Zuge einer wieder anderen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung können die Separiermittel als Dekantiermittel in an sich bekannter Art ausgebildet sein und können in diesem Zusammenhang – ohne Beschränkung – eine Dekanterschnecke und eine Dekantertrommel aufweisen. In the course of yet another development of the device according to the invention, the separating means may be designed as decanting means in a manner known per se and in this context may comprise, without limitation, a decanter screw and a decanter drum.

Im Zuge einer entsprechenden Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann weiterhin vorgesehen, dass die Dekantiermittel Messmittel aufweisen, welche Messmittel ausgebildet sind zum Bestimmen eines Drehmoments der Dekanterschnecke (Schneckenmoment); und/oder zum Bestimmen eines Feststoffgehalts in der flüssigen Phase, vorzugsweise mittels Streulichtmessung, Durchlichtmessung oder dgl.; und/oder zum Bestimmen eines Wassergehalts der festen Phase. So lassen sich anhand des Schneckenmoments bzw. anhand der beispielhaft erwähnten Messungen am Zentrifugat Rückschlüsse auf den Restwassergehalt in der festen Phase ziehen, was insbesondere bei der Reinigung von Klärschlämmen von Vorteil ist. In the course of a corresponding development of the device according to the invention can further provided that the decanting means comprise measuring means, which measuring means are adapted to determine a torque of the decanter screw (screw moment); and / or for determining a solids content in the liquid phase, preferably by means of scattered light measurement, transmitted light measurement or the like; and / or for determining a water content of the solid phase. For example, conclusions about the residual water content in the solid phase can be drawn on the basis of the screw moment or on the centrifugal measurements mentioned by way of example, which is particularly advantageous in the purification of sewage sludge.

Zwischen den Fördermitteln und den Separiermitteln, vorzugsweise zwischen dem wenigstens einen Ultraschallreaktor und den Separiermitteln, kann bei entsprechender Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wenigstens ein (Zwischen-)Ablagebehälter angeordnet sein, aus dem das Gemisch, vorzugsweise nach erfolgter Ultraschall-Behandlung, diskontinuierlich durch den stromabwärts liegenden Teil der Vorrichtung leitbar ist. Between the conveying means and the separating means, preferably between the at least one ultrasonic reactor and the separating means, with appropriate development of the device according to the invention at least one (intermediate) storage container can be arranged, from which the mixture, preferably after the ultrasonic treatment, discontinuously through the downstream lying part of the device is conductive.

Zusätzlich oder alternativ können auch die Fördermittel selbst zum kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Fördern des Gemisches durch den wenigstens einen Ultraschallreaktor bzw. den stromabwärts liegenden Rest der Vorrichtung ausgebildet sein. Additionally or alternatively, the conveying means may themselves be designed for continuous or discontinuous conveying of the mixture through the at least one ultrasonic reactor or the downstream rest of the apparatus.

Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn die Fördermittel wenigstens eine Exzenterschneckenpumpe umfassen. It has proved to be particularly advantageous if the conveying means comprise at least one eccentric screw pump.

Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst die Erfindung auch noch eine Verwendung der mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugten festen Phase als Düngemittel oder zur Herstellung von Düngemittel für die Landwirtschaft bzw. als Brennmaterial. According to a further aspect, the invention also comprises a use of the solid phase produced by means of the method or the device according to the invention as fertilizer or for the production of fertilizers for agriculture or as fuel.

Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments with reference to the drawing.

1 zeigt schematisch eine erste Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und 1 schematically shows a first embodiment of the device according to the invention; and

2 zeigt schematisch eine zweite Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. 2 schematically shows a second embodiment of the device according to the invention.

In 1 ist eine Vorrichtung zur Ultraschall-Behandlung eines Gemisches insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Das Gemisch, welches bei Bezugszeichen 2 dargestellt ist, weist wenigstens eine flüssige Phase und wenigstens einen Feststoff (feste Phase oder Festphase) auf – in 1, nach erfolgter Trennung, worauf weiter unten noch genauer eingegangen wird, auch als Zentrifugat (Flüssigphase) und feste Phase bezeichnet. Im Rahmen der nachfolgenden Figurenbeschreibung handelt es sich bei dem Gemisch – ohne Beschränkung – um Gülle, wie sie beispielsweise bei der Nutztierhaltung massenhaft anfällt. In 1 is a device for ultrasonic treatment of a mixture as a whole by the reference numeral 1 designated. The mixture, which at reference numerals 2 has at least one liquid phase and at least one solid (solid phase or solid phase) 1 , after separation, which will be discussed in more detail below, also referred to as centrifugate (liquid phase) and solid phase. In the context of the ensuing description of the figures, the mixture is, without limitation, liquid manure, as is obtained in large quantities in livestock farming, for example.

Bei der gezeigten Vorrichtung 1 wird die Gülle 2 in einem Behälter 3 bevorratet, welcher Behälter 3 entsprechend auch als Güllevorratsbehälter bezeichnet ist. Der Behälter 3 weist vorliegend eine Abdeckung 3a auf, um insbesondere eine Geruchsbelästigung zu vermeiden. In dem Behälter 3 ist ein Füllstandssensor 3b angeordnet, der dazu ausgebildet ist, den Gülle-Füllstand im Behälter 3 zu überwachen. In the device shown 1 becomes the manure 2 in a container 3 stored, which container 3 is also referred to as slurry tank. The container 3 has a cover here 3a in order to avoid in particular an odor nuisance. In the container 3 is a level sensor 3b arranged, which is adapted to the liquid manure level in the container 3 to monitor.

Der Behälter 3 steht in strömungstechnisch-leitender Verbindung mit Fördermitteln 4, die vorliegend eine Exzenterschneckenpumpe 4a sowie entsprechende Motormittel 4b zu deren Betrieb umfassen. Die Motormittel 4b sind dazu ausgebildet und bestimmt, die Exzenterschneckenpumpe 4a zwecks Realisierung einer bestimmten Gemisch-Förderleistung anzutreiben. The container 3 is in fluidic-conductive connection with funding 4 , Which in this case an eccentric screw pump 4a as well as corresponding engine means 4b to their operation. The engine means 4b are designed and determined, the eccentric screw pump 4a for the purpose of realizing a certain mixture flow rate.

In strömungstechnisch-leitender Verbindung mit den Fördermitteln 4 sind eine Anzahl von Ultraschallreaktoren 5.15.n vorgesehen, die in Reihe hintereinandergeschaltet sind, wie dargestellt. Jeder der Ultraschallreaktoren 5.15.n ist dazu ausgebildet, in seinem Reaktorinnenraum 5.1a5.na ein entsprechendes Ultraschallfeld 5.1b5.nb zu erzeugen, wie symbolisch dargestellt. Vorliegend sind die Ultraschallreaktoren 5.15.n zueinander baugleich ausgebildet, ohne dass die Erfindung jedoch hierauf beschränkt wäre. In fluidic-conductive connection with the conveyor 4 are a number of ultrasonic reactors 5.1 - 5.n provided in series, as shown. Each of the ultrasonic reactors 5.1 - 5.n is designed to be in its reactor interior 5.1a - 5.na a corresponding ultrasonic field 5.1b - 5.nb to produce as symbolically represented. In the present case are the ultrasonic reactors 5.1 - 5.n formed identical to each other, but without the invention would be limited thereto.

Stromabwärts der Ultraschallreaktoren 5.15.n und strömungstechnisch-leitend mit diesen verbunden sind Separiermittel 6 angeordnet, die zum Trennen des Gemisches 2 in die flüssige Phase (Zentrifugat) und die feste Phase bestimmt und ausgebildet sind. Vorliegend und ohne Beschränkung sind diese Separiermittel 6 als Dekanter- oder Dekantiermittel 6a ausgebildet und umfassen weiterhin geeignete Motormittel 6b zum Betreiben des Dekanters bzw. der Dekantiermittel 6a. Downstream of the ultrasonic reactors 5.1 - 5.n and flow-conductively connected to these are separating agents 6 arranged to separate the mixture 2 in the liquid phase (centrifugate) and the solid phase are determined and formed. Present and without limitation, these separating agents 6 as a decanter or decanter 6a formed and further comprise suitable motor means 6b for operating the decanter or the decanting agent 6a ,

Weiterhin umfasst die in 1 gezeigte Vorrichtung 1 eine Steuerungs-/Regelungseinrichtung 7 (kurz: Einrichtung), die zum Steuern/Regeln des Betriebs der Vorrichtung 1 ausgebildet und eingerichtet ist. Beispielsweise handelt es sich bei der Einrichtung 7 um eine Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS). Die Einrichtung 7 steht in signaltechnischer Wirkverbindung mit den Fördermitteln 4 und den Separiermitteln 6 bzw. den jeweiligen Motormitteln 4b, 6b. Darüber hinaus steht die Einrichtung 7 in signaltechnischer Wirkverbindung mit den Ultraschallreaktoren 5.15.n, wobei in 1 aus Gründen die Übersichtlichkeit nur die Verbindung zum ersten Ultraschallreaktor 5.1 explizit gezeigt ist. Auf diese Weise ist die Einrichtung 7 in der Lage, über geeignete Steuersignale Einfluss auf den Betrieb der Fördermittel 4, der Ultraschallreaktoren 5.15.n und der Separiermittel 6 zu nehmen, indem beispielsweise eine Motorleistung der Motormittel 4b, 6b geeignet angepasst wird. Hierauf wird weiter unten noch genauer eingegangen. Furthermore, the in 1 shown device 1 a control / regulation device 7 (short: device), which is used to control the operation of the device 1 is designed and furnished. For example, it is the device 7 to a programmable logic controller (PLC). The device 7 is in signal communication with the funding 4 and the separating agents 6 or the respective engine means 4b . 6b , In addition, the device is available 7 in signaling connection with the ultrasonic reactors 5.1 - 5.n , where in 1 for reasons of clarity only the connection to the first ultrasonic reactor 5.1 is shown explicitly. This is the device 7 able to influence the operation of the conveyors via suitable control signals 4 , the ultrasonic reactors 5.1 - 5.n and the separating agent 6 take, for example, an engine power of the engine means 4b . 6b adapted appropriately. This will be discussed in more detail below.

Zwecks Steuerung/Regelung des Betriebs der Vorrichtung 1 steht die Einrichtung 7 weiterhin n signaltechnischer Wirkverbindung mit einer Anzahl von Sensoren oder Messstellen, welche den Zustand bestimmter Betriebsparameter der Vorrichtung 1 an die Einrichtung 7 übermitteln. Einerseits steht die Einrichtung 7 in entsprechender Wirkverbindung mit dem Füllstandssensor 3b, um gegebenenfalls den Betrieb der Vorrichtung 1 zu unterbrechen, wenn der Füllstand der Gülle 2 im Behälter 3 unter ein vorbestimmtes Niveau fällt. Des Weiteren ist zwischen den Fördermitteln 4 und dem ersten Ultraschallreaktor 5.1 eine Messstelle zur Funktionsvalidierung vorgesehen, sodass ebenfalls ein Betrieb der Vorrichtung 1 gezielt beeinflusst werden kann, falls im Bereich der Fördermittel 4 besondere Umstände auftreten, zum Beispiel ein Verstopfen der Fördermittel 4 oder eine Entleerung des Behälters 3. Eine Messstelle zur Funktionsvalidierung ist auch an einem Zentrifugat-Auslass 6c der Separiermittel 6 bzw. des Dekanters 6a vorgesehen, um einen ordnungsgemäßen Betrieb der Separiermittel 6 zu überwachen. In diesem Zusammenhang kann jedoch auch vorgesehen sein, die genannten Messstellen zur Funktionsvalidierung bei entsprechender Ausgestaltung dazu zu nutzen, den Gehalt wenigstens eines Bestandsteils des Gemisches zu bestimmen. Bei diesem Bestandteil kann es sich um einen elementaren bzw. molekularen Bestandteil des Gemisches handeln, beispielsweise Stickstoff oder Ammonium im konkret vorliegenden Fall. Durch die Ultraschall-Behandlung der Gülle 2 mittels der Ultraschallreaktoren 5.15.n lässt sich nämlich erreichen, dass ein Teil der vormals in der flüssigen Phase befindlichen Ammoniummoleküle in die feste Phase übergeht. Durch geeignete Ausgestaltung der genannten Messstellen lässt sich dieser Übergang überwachen und gegebenenfalls der Betrieb der Vorrichtung 1 in geeigneter Weise beeinflussen, beispielsweise durch Einwirken auf die Motormittel 4b der Fördermittel 4 und/oder durch Veränderung von Betriebsparametern im Bereich der Ultraschallreaktoren 5.15.n. For the purpose of controlling the operation of the device 1 stands the device 7 Furthermore, a signal-related active connection with a number of sensors or measuring points, which determine the state of certain operating parameters of the device 1 to the institution 7 to transfer. On the one hand stands the device 7 in appropriate operative connection with the level sensor 3b if necessary, the operation of the device 1 to interrupt when the level of manure 2 in the container 3 falls below a predetermined level. Furthermore, between the funding 4 and the first ultrasonic reactor 5.1 a measuring point for function validation provided, so also an operation of the device 1 can be specifically influenced, if in Range of subsidies 4 Special circumstances occur, for example, a clogging of funding 4 or emptying the container 3 , A measuring point for function validation is also at a centrifugal outlet 6c the separating agent 6 or the decanter 6a provided to ensure proper operation of the separating agent 6 to monitor. In this context, however, it can also be provided to use the named measuring points for function validation with a corresponding configuration to determine the content of at least one constituent part of the mixture. This constituent may be an elementary or molecular constituent of the mixture, for example nitrogen or ammonium in the actual case. Through the ultrasound treatment of manure 2 by means of ultrasonic reactors 5.1 - 5.n namely, it is possible to achieve that part of the ammonium molecules previously in the liquid phase is converted into the solid phase. By suitable design of said measuring points, this transition can be monitored and, where appropriate, the operation of the device 1 influence in a suitable manner, for example by acting on the engine means 4b the funding 4 and / or by changing operating parameters in the field of ultrasonic reactors 5.1 - 5.n ,

In 1 sind die angesprochenen Messstellen mit Bezugszeichen MS1 und MS2 bezeichnet. In 1 the addressed measuring points are designated by reference symbols MS1 and MS2.

Gemäß der Ausführung in 1 umfasst die Vorrichtung eine Anzahl weiterer Messeinrichtungen zur Bestimmung einer Gemischtemperatur T, eines Gemischdrucks T und eines Gemischdurchflusses (Volumenstrom) F. Diese Messeinrichtungen sind in 1 in der genannten Reihenfolge als ME1 bis ME3 bezeichnet. Sie stehen ebenfalls in signaltechnischer Wirkverbindung mit der Einrichtung 7, um die gemessenen Größen T, P, F zur Steuerung/Regelung des Betriebs der Vorrichtung 1 verwenden zu können. According to the execution in 1 The device comprises a number of further measuring devices for determining a mixture temperature T, a mixture pressure T and a mixture flow (volume flow) F. These measuring devices are in 1 in the order named ME1 to ME3. They are also in signal communication with the device 7 to determine the measured quantities T, P, F for controlling the operation of the device 1 to be able to use.

Die Ausgestaltungen der Vorrichtung 1 gemäß 2 entsprechen weitestgehend derjenigen aus 1. Der einzige Unterschied findet sich im Bereich zwischen dem letzten Ultraschallreaktor 5.n und den Separiermitteln 6; hier ist gemäß 2 ein Zwischenablagebehälter 8 für das mit Ultraschall behandelte Gemisch 2 vorgesehen, in welchem Zwischenablagebehälter 8 das Gemisch 2 zwischengelagert wird, um für eine gewisse Zeit zwischen einigen Minuten und einigen Stunden zu „reifen“, bevor es zu den Separiermitteln 6 gelangt. Der Zwischenablagebehälter 8 umfasst einen Füllstandssensor 8b, der in geeigneter Weise mit der Steuerungs-/Regelungseinrichtung 7 signaltechnisch zusammenwirkt. Auf diese Weise ist mit der Vorrichtung 1 gemäß 2 ein semi-kontinuierlicher bzw. diskontinuierlicher Betrieb möglich, während die Vorrichtung 1 gemäß 1 im Wesentlichen kontinuierlich arbeitet. The embodiments of the device 1 according to 2 largely correspond to those from 1 , The only difference is in the area between the last ultrasonic reactor 5.n and the separating agents 6 ; here is according to 2 a clipboard container 8th for the sonicated mixture 2 provided in which clipboard container 8th the mixture 2 is stored to "mature" for a period of time between a few minutes and a few hours before it reaches the separating agents 6 arrives. The clipboard container 8th includes a level sensor 8b in a suitable way with the control / regulation device 7 by signal technology. This way is with the device 1 according to 2 a semi-continuous or discontinuous operation possible while the device 1 according to 1 works essentially continuously.

Der (ordnungsgemäße) Betrieb der gezeigten Vorrichtung 1 gestaltet sich wie folgt: Aus dem Behälter 3 gelangt das zu behandelnde Gemisch 2, hier Gülle, zu den Fördermitteln 4 und wird von dort unter Druck durch die Ultraschallreaktoren 5.15.n gefördert, in welchen jeweils eine Ultraschall-Behandlung des Gemisches 2 im Bereich der Ultraschallfelder 5.1b bis 5.nb stattfindet. Die Ultraschall-Behandlungsdauer hängt dabei insbesondere von der Art und Anzahl der Ultraschallreaktoren sowie von der Förderleistung der Fördermittel 4 ab, wobei letztere mittels der Einrichtung 7 an bestimmte Erfordernisse der Behandlung, beispielsweise einen (maximalen) Ammonium-Gehalt im Zentrifugat veränderbar ist. Gleiches gilt auch für bestimmte Betriebsparameter der Ultraschallreaktoren 5.15.n, beispielsweise eine Frequenz der jeweiligen Ultraschallfelder 5.1b5.nb und/oder eine Ultraschallleistung. Auf diese Weise lässt sich – auch im Zusammenspiel mit den Fördermitteln 4 – ein spezifischer Ultraschall-Energieeintrag in das Gemisch 2 steuern bzw. regeln. Auch die an die Einrichtung 7 gemeldeten Messergebnisse T, B, F können in diesem Zusammenhang Verwendung finden. Insbesondere kann der gemessene Wert F dazu verwendet werden, eine Förderleistung der Fördermittel 4 in geeigneter Weise anzupassen. Das mit Ultraschall behandelte Gemisch wird anschließend durch die Separiermittel 6 in die flüssige Phase (Zentrifugat) und die feste Phase getrennt. Im Fall von Gülle kann die flüssige Phase (mit verringertem Stickstoffgehalt) anschließend in an sich bekannter Weise auf Äckern ausgebracht werden, während die feste Phase einer weiteren Verwertung zugeführt wird. Wie bereits angesprochen wurde, gelingt es durch die Ultraschall-Behandlung, die Stickstoffkonzentration im Bereich der festen Phase gegenüber einem unbehandelten Gemisch signifikant zu erhöhen, sodass die feste Phase anschließend aus betriebswirtschaftlicher Sicht noch interessanter für eine anschließende Verwertung, beispielsweise zur Herstellung von Düngemitteln, wird. The (proper) operation of the device shown 1 turns out as follows: From the container 3 enters the mixture to be treated 2 , here slurry, to the funding 4 and from there is pressurized by the ultrasonic reactors 5.1 - 5.n promoted, in each of which an ultrasound treatment of the mixture 2 in the field of ultrasound fields 5.1b to 5.nb takes place. The ultrasound treatment time depends in particular on the type and number of ultrasonic reactors and on the delivery rate of the funding 4 from the latter, by means of the device 7 to certain requirements of the treatment, for example, a (maximum) ammonium content in the centrifugate is changeable. The same applies to certain operating parameters of the ultrasonic reactors 5.1 - 5.n , For example, a frequency of the respective ultrasonic fields 5.1b - 5.nb and / or an ultrasonic power. In this way you can - also in interaction with the funding 4 - A specific ultrasonic energy input into the mixture 2 control or regulate. Also to the device 7 reported measurement results T, B, F can be used in this context. In particular, the measured value F can be used to determine a conveying capacity of the conveying means 4 suitably adapted. The sonicated mixture is then passed through the separation means 6 separated into the liquid phase (centrifugate) and the solid phase. In the case of manure, the liquid phase (with reduced nitrogen content) can then be applied to fields in a manner known per se, while the solid phase is sent for further recovery. As already mentioned, the ultrasonic treatment makes it possible to significantly increase the nitrogen concentration in the solid phase compared with an untreated mixture, so that the solid phase subsequently becomes even more interesting from a business point of view for subsequent utilization, for example for the production of fertilizers ,

Im Falle einer ebenfalls möglichen Behandlung von Klärschlämmen als Gemisch in der gezeigten Vorrichtung 1 hat sich darüber hinaus gezeigt, dass sich durch die vorgeschlagene Ultraschall-Behandlung der Restwassergehalt in der festen Phase signifikant um bis zu drei Prozentpunkte gegenüber unbehandelten Klärschlämmen senken lässt. Dadurch werden auch Klärschlämme bzw. deren feste Phase noch interessanter für eine anschließende Verwertung, beispielsweise zur Herstellung von Düngemitteln. Außerdem eignet sich die in ihrem Wassergrad reduzierte feste Phase auch besser zur thermischen Verwertung (Verbrennung) als im Falle ohne Ultraschall-Behandlung. In the case of an equally possible treatment of sewage sludge as a mixture in the device shown 1 In addition, it has been shown that the residual water content in the solid phase can be significantly reduced by up to three percentage points compared to untreated sewage sludge due to the proposed ultrasound treatment. As a result, sewage sludge or its solid phase become even more interesting for subsequent recovery, for example for the production of fertilizers. In addition, the reduced in their water solid phase is also better for thermal utilization (combustion) than in the case without ultrasonic treatment.

Als geeignete Temperaturuntergrenze für den Betrieb der Vorrichtung 1 hat sich ein Wert von etwa 15 °C als günstig erwiesen. Noch günstiger ist möglicherweise ein Betrieb mit einer Temperaturuntergrenze im Bereich von etwa 18 °C oder etwa 20 °C bzw. bei Umgebungstemperatur. Als Temperaturobergrenze für einen Betrieb der Vorrichtung 1 hat sich ein Wert von weniger als 100 °C, beispielsweise 95 °C als günstig erwiesen. Noch günstiger kann es sein, die Vorrichtung bei einer Temperatur ≤ 73 °C (Stocktemperatur von Eiweiß) zu betreiben. Besonders vorteilhaft kann ein Betrieb bei maximal etwa 50 °C oder sogar nur maximal 35 °C sein. As a suitable lower temperature limit for the operation of the device 1 a value of about 15 ° C has proved to be favorable. Even cheaper possibly an operation with a lower temperature limit in the range of about 18 ° C or about 20 ° C or at ambient temperature. As upper temperature limit for operation of the device 1 has a value of less than 100 ° C, for example, 95 ° C proved to be favorable. It may be even cheaper to operate the device at a temperature ≤ 73 ° C (stick temperature of protein). Operation can be particularly advantageous at a maximum of about 50 ° C or even a maximum of 35 ° C.

Exemplarisch kann ein maximaler Förderdruck der Fördermittel 4 bis zu 6 bar betragen. Von hier aus wird das Gemisch nach Art eines sogenannten Freistrahls gefördert, sodass der Enddruck im Bereich der Separiermittel 6 im Wesentlichen noch 0 bar beträgt. As an example, a maximum delivery pressure of the subsidies 4 up to 6 be bar. From here, the mixture is conveyed in the manner of a so-called free jet, so that the final pressure in the region of the separating agent 6 is essentially still 0 bar.

Eine Ultraschallfrequenz im Bereich der Ultraschallfelder 5.1b5.nb kann etwa 28 kHz, vorzugsweise etwa 23 kHz bis etwa 25 kHz betragen. Es wurden seitens der Anmelderin jedoch auch erfolgreiche Versuche durchgeführt, bei denen eine Ultraschallfrequenz von bis zu etwa 100 kHz oder sogar von bis zu etwa 500 kHz verwendet wurde. An ultrasonic frequency in the range of the ultrasonic fields 5.1b - 5.nb may be about 28 kHz, preferably about 23 kHz to about 25 kHz. However, the Applicant has also carried out successful experiments using an ultrasonic frequency of up to about 100 kHz or even up to about 500 kHz.

Je nach Volumenstrahl des Gemisches sowie Art, Anzahl und Betrieb der Ultraschallreaktoren wurde mit einem spezifischen Ultraschall-Energieeintrag in das Gemisch im Bereich von etwa 0,2 kWh/m3 bis etwa 4 kWh/m3 gearbeitet. Depending on the volume of the mixture and the type, number and operation of the ultrasonic reactors was worked with a specific ultrasonic energy input into the mixture in the range of about 0.2 kWh / m 3 to about 4 kWh / m 3 .

Im Betrieb der Vorrichtung 1 lässt sich – bei entsprechender Ausgestaltung ser Separiermittel 6 – auch eine Differenzdrehzahl von Dekanterschnecke und Dekantertrommel zu Steuerungszwecken nutzen. Beispielsweise kann über eine Messung des Schneckenmoments auf den Feststoffgehalt in der festen Phase rückgeschlossen werden. Zu demselben Zweck können an dem Zentrifugat Trübungsmessungen (Durchlicht- oder Streulichtmessungen) oder dergleichen durchgeführt werden, um insbesondere einen Rest-Feststoffgehalt im Zentrifugat zu bestimmen. In operation of the device 1 can be - with appropriate design ser Separiermittel 6 - Also use a differential speed of decanter screw and decanter drum for control purposes. For example, it is possible to deduce the solids content in the solid phase by measuring the screw moment. For the same purpose turbidity measurements (transmitted light or scattered light measurements) or the like can be carried out on the centrifugate in order in particular to determine a residual solids content in the centrifugate.

Bei der Behandlung von Klärschlamm wurde durch die vorgeschlagene Ultraschall-Behandlung ein um 1,8 % bis 3 % geringerer Wasseranteil in der festen Phase erreicht. In the treatment of sewage sludge by the proposed ultrasonic treatment, a 1.8% to 3% lower water content in the solid phase has been achieved.

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Claims (22)

Verfahren zur Behandlung eines Gemisches (2) aus wenigstens einer flüssigen Phase und wenigstens einem Feststoff, insbesondere Gülle oder Klärschlamm, mit den Schritten: a) Erzeugen eines Ultraschallfelds (5.1b5.nb); b) Fördern des Gemisches (2) in oder durch den Bereich des Ultraschallfelds (5.1b5.nb); c) Behandlung des Gemisches (2) mit Ultraschall in dem Bereich; und d) Trennung des Gemisches (2) in die flüssige Phase und die feste Phase nach der Ultraschallbehandlung. Process for the treatment of a mixture ( 2 ) of at least one liquid phase and at least one solid, in particular liquid manure or sewage sludge, comprising the steps of: a) generating an ultrasonic field ( 5.1b - 5.nb ); b) conveying the mixture ( 2 ) in or through the region of the ultrasonic field ( 5.1b - 5.nb ); c) Treatment of the mixture ( 2 with ultrasound in the area; and d) separation of the mixture ( 2 ) into the liquid phase and the solid phase after the sonication. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des Ultraschallfelds (5.1b5.nb) wenigstens ein Ultraschallreaktor (5.15.n) verwendet wird, den durch das Gemisch (2) kontinuierlich oder diskontinuierlich hindurchgeleitet wird, wobei vorzugsweise ein Ultraschallreaktor (5.15.n) gemäß DE 10 2013 203 043 A1 verwendet wird. Method according to claim 1, characterized in that for generating the ultrasonic field ( 5.1b - 5.nb ) at least one ultrasonic reactor ( 5.1 - 5.n ) used by the mixture ( 2 ) is passed continuously or discontinuously, preferably an ultrasonic reactor ( 5.1 - 5.n ) is used according to DE 10 2013 203 043 A1. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des Ultraschallfelds (5.1b5.nb) mehrere Ultraschallreaktoren (5.15.n) in Reihe geschaltet und kontinuierlich oder diskontinuierlich von dem Gemisch (2) durchströmt werden, wobei vorzugsweise wenigstens ein Ultraschallreaktor (5.15.n) gemäß DE 10 2013 203 043 A1 verwendet wird. A method according to claim 1 or 2, characterized in that for generating the ultrasonic field ( 5.1b - 5.nb ) several ultrasonic reactors ( 5.1 - 5.n ) in series and continuously or discontinuously from the mixture ( 2 ), wherein preferably at least one ultrasonic reactor ( 5.1 - 5.n ) is used according to DE 10 2013 203 043 A1. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ultraschallfeld (5.1b5.nb) mit einer Ultraschallfrequenz von etwa 20 kHz bis etwa 500 kHz, vorzugsweise etwa 20 kHz bis etwa 100 kHz, höchst vorzugsweise etwa 23 kHz bis 28 kHz, erzeugt wird. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the ultrasonic field ( 5.1b - 5.nb ) at an ultrasonic frequency of about 20 kHz to about 500 kHz, preferably about 20 kHz to about 100 kHz, most preferably about 23 kHz to 28 kHz. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein spezifischer Ultraschall-Energieeintrag in das Gemisch (2) in Abhängigkeit von einem Trockensubstanz-Gehalt des Gemisches bestimmt wird, wobei vorzugsweise eine Behandlungsdauer des Gemisches in dem Ultraschallfeld (5.1b5.nb) mit dem Trockensubstanz-Gehalt des Gemisches zunimmt. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that a specific ultrasonic energy input into the mixture ( 2 ) is determined as a function of a dry substance content of the mixture, preferably a treatment duration of the mixture in the ultrasonic field ( 5.1b - 5.nb ) increases with the dry matter content of the mixture. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein spezifischer Ultraschall-Energieeintrag in das Gemisch (2) über eine Förderleistung von Fördermitteln (4) zum Fördern des Gemisches gesteuert oder geregelt wird, welcher spezifische Ultraschall-Energieeintrag vorzugsweise zwischen etwa 0,2 kWh/m3 und etwa 4 kWh/m3 beträgt. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that a specific ultrasonic energy input into the mixture ( 2 ) on a subsidy of subsidies ( 4 ) for conveying the mixture, which specific ultrasonic energy input is preferably between about 0.2 kWh / m 3 and about 4 kWh / m 3 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Volumenstrom (F) des Gemisches (2) durch den Ultraschallbereich oder durch einen entsprechend vorgesehenen Ultraschallreaktor (5.15.n), vorzugsweise den Ultraschallreaktor oder die Ultraschallreaktoren gemäß Anspruch 2 oder 3, bestimmt wird, und dass anhand des Ergebnisses dieser Bestimmung die Ultraschallfrequenz gemäß Anspruch 4 und/oder die Behandlungsdauer gemäß Anspruch 5 und/oder die Förderleistung gemäß Anspruch 6 und/oder eine Leistung des Ultraschallfeldes (5.1b5.nb) gesteuert oder geregelt wird. Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that a volume flow (F) of the mixture ( 2 ) through the ultrasonic range or through a correspondingly provided ultrasonic reactor ( 5.1 - 5.n ), preferably the ultrasonic reactor or the ultrasonic reactors according to claim 2 or 3, is determined, and that based on the result of this determination, the ultrasonic frequency according to claim 4 and / or the treatment time according to claim 5 and / or the delivery rate according to claim 6 and / or power of the ultrasound field ( 5.1b - 5.nb ) is controlled or regulated. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Gehalt eines Bestandteils, vorzugsweise eines elementaren Bestandteils, des Gemisches (2) und/oder dessen fester Phase und/oder dessen flüssiger Phase bestimmt wird, höchst vorzugsweise der Gehalt an Stickstoff oder Wasser, und dass anhand des Ergebnisses dieser Bestimmung wenigstens ein Verfahrensparameter gesteuert oder geregelt wird, insbesondere die Ultraschallfrequenz gemäß Anspruch 4 und/oder die Behandlungsdauer gemäß Anspruch 5 und/oder die Förderleistung gemäß Anspruch 6 und/oder eine Leistung des Ultraschallfeldes (5.1b5.nb). Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that at least a content of a component, preferably an elementary constituent, of the mixture ( 2 ) and / or its solid phase and / or its liquid phase is determined, most preferably the content of nitrogen or water, and that based on the result of this determination at least one process parameter is controlled or regulated, in particular the ultrasonic frequency according to claim 4 and / or Treatment duration according to claim 5 and / or the delivery rate according to claim 6 and / or a power of the ultrasonic field ( 5.1b - 5.nb ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren bei einer Temperatur (T) des Gemisches von etwa 15 °C bis etwa 95 °C oder bis etwa 73 °C, vorzugsweise etwa 18 °C bis etwa 50 °C, höchst vorzugsweise etwa 20 °C bis etwa 35 °C, insbesondere im Wesentlichen bei Umgebungstemperatur, abläuft. Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the method at a temperature (T) of the mixture of about 15 ° C to about 95 ° C or to about 73 ° C, preferably about 18 ° C to about 50 ° C. , most preferably about 20 ° C to about 35 ° C, in particular substantially at ambient temperature. Vorrichtung (1) zur Ultraschall-Behandlung eines Gemisches (2) aus wenigstens einer flüssigen Phase und wenigstens einem Feststoff, insbesondere Gülle oder Klärschlamm, mit: a) wenigstens einem Ultraschallreaktor (5.15.n) zum Erzeugen eines Ultraschallfelds (5.1b5.nb); b) Fördermitteln (4) zum Fördern des Gemisches (2) in oder durch den Bereich des Ultraschallfelds (5.1b5.nb); und c) Separiermitteln (6) zum Trennen des Gemisches (2) in die flüssige Phase und die feste Phase, welche Separiermittel (6) in Förderrichtung des Gemisches (2) hinter dem Ultraschallreaktor (5.15.n) angeordnet sind. Contraption ( 1 ) for the ultrasonic treatment of a mixture ( 2 ) of at least one liquid phase and at least one solid, in particular liquid manure or sewage sludge, comprising: a) at least one ultrasonic reactor ( 5.1 - 5.n ) for generating an ultrasonic field ( 5.1b - 5.nb ); b) subsidies ( 4 ) for conveying the mixture ( 2 ) in or through the region of the ultrasonic field ( 5.1b - 5.nb ); and c) separating agents ( 6 ) for separating the mixture ( 2 ) into the liquid phase and the solid phase, which separating agent ( 6 ) in the conveying direction of the mixture ( 2 ) behind the ultrasonic reactor ( 5.1 - 5.n ) are arranged. Vorrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Ultraschallreaktor (5.15.n) gemäß DE 10 2013 203 043 A1 ausgebildet ist. Contraption ( 1 ) according to claim 10, characterized in that the at least one ultrasonic reactor ( 5.1 - 5.n ) is designed according to DE 10 2013 203 043 A1. Vorrichtung (1) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Ultraschallreaktor (5.15.n) dazu ausgebildet ist, ein Ultraschallfeld (5.1b5.nb) mit einer Ultraschallfrequenz von etwa 20 kHz bis etwa 500 kHz, vorzugsweise etwa 20 kHz bis etwa 100 kHz, höchst vorzugsweise etwa 23 kHz bis 28 kHz, zu erzeugen. Contraption ( 1 ) according to claim 10 or 11, characterized in that the at least one ultrasonic reactor ( 5.1 - 5.n ) is adapted to an ultrasonic field ( 5.1b - 5.nb ) at an ultrasonic frequency of about 20 kHz to about 500 kHz, preferably about 20 kHz to about 100 kHz, most preferably about 23 kHz to 28 kHz. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, vorzugsweise im Wesentlichen gleiche Ultraschallreaktoren (5.15.n) in Reihe geschaltet sind. Contraption ( 1 ) according to any one of claims 10 to 12, characterized in that a plurality, preferably substantially the same ultrasonic reactors ( 5.1 - 5.n ) are connected in series. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Behandlungsdauer des Gemisches (2) in dem wenigstens einen Ultraschallreaktor (5.15.n) einstellbar ist, insbesondere in Abhängigkeit von einem Trockensubstanz-Gehalt des Gemisches (2), vorzugsweise über eine Förderleistung der Fördermittel (4). Contraption ( 1 ) according to any one of claims 10 to 13, characterized in that a treatment time of the mixture ( 2 ) in the at least one ultrasonic reactor ( 5.1 - 5.n ) is adjustable, in particular as a function of a dry matter content of the mixture ( 2 ), preferably via a conveying capacity of the conveying means ( 4 ). Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, gekennzeichnet durch eine erste Messeinrichtung (ME3) zum Bestimmen eines Volumenstroms (F) des Gemisches (2) in der Vorrichtung (1), vorzugsweise stromabwärts des wenigstens einen Ultraschallreaktors (5.15.n), wobei die Vorrichtung (1) weiter dazu ausgebildet ist, anhand des Ergebnisses dieser Bestimmung die Ultraschallfrequenz gemäß Anspruch 12 und/oder die Behandlungsdauer gemäß Anspruch 14 und/oder eine Förderleistung der Fördermittel (4) und/oder eine Leistung des Ultraschallfeldes (5.1b5.nb) zu steuern oder zu regeln. Contraption ( 1 ) according to one of claims 10 to 14, characterized by a first measuring device (ME3) for determining a volume flow (F) of the mixture ( 2 ) in the device ( 1 ), preferably downstream of the at least one ultrasonic reactor ( 5.1 - 5.n ), the device ( 1 ) is further adapted, based on the result of this determination, the ultrasonic frequency according to claim 12 and / or the duration of treatment according to claim 14 and / or a delivery rate of the conveyor ( 4 ) and / or a power of the ultrasonic field ( 5.1b - 5.nb ) or to regulate. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 15, gekennzeichnet durch zweite Messeinrichtung zum Bestimmen wenigstens eines Gehalts eines Bestandteils, vorzugsweise eines elementaren Bestandteils, des Gemisches (2) und/oder dessen fester Phase und/oder dessen flüssiger Phase, höchst vorzugsweise des Gehalts an Stickstoff oder Wasser, wobei die Vorrichtung (1) weiter dazu ausgebildet ist, anhand des Ergebnisses dieser Bestimmung die Ultraschallfrequenz gemäß Anspruch 12 und/oder die Behandlungsdauer gemäß Anspruch 14 und/oder eine Förderleistung der Fördermittel (4) und/oder eine Leistung des Ultraschallfeldes (5.1b5.nb) zu steuern oder zu regeln. Contraption ( 1 ) according to any one of claims 10 to 15, characterized by second measuring means for determining at least a content of a constituent, preferably an elementary constituent, of the mixture ( 2 ) and / or its solid phase and / or its liquid phase, most preferably the content of nitrogen or water, the device ( 1 ) is further adapted, based on the result of this determination, the ultrasonic frequency according to claim 12 and / or the duration of treatment according to claim 14 and / or a delivery rate of the conveyor ( 4 ) and / or a power of the ultrasonic field ( 5.1b - 5.nb ) or to regulate. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Separiermittel (6) als Dekantiermittel ausgebildet sind. Contraption ( 1 ) according to any one of claims 10 to 16, characterized in that the separating means ( 6 ) are designed as decanting. Vorrichtung (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Dekantiermittel Messmittel aufweisen, welche Messmittel ausgebildet sind zum a) Bestimmen eines Drehmoments einer Dekanterschnecke; und/oder b) Bestimmen eines Feststoffgehalts der flüssigen Phase, vorzugsweise mittels Streulichtmessung, Durchlichtmessung oder dgl.; und/oder c) Bestimmen eines Wassergehalts der festen Phase. Contraption ( 1 ) according to claim 17, characterized in that the decanting means comprise measuring means, which measuring means are designed for a) determining a torque of a decanter screw; and / or b) determining a solids content of the liquid phase, preferably by means of scattered light measurement, transmitted light measurement or the like; and / or c) determining a water content of the solid phase. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Fördermitteln (4) und den Separiermitteln (6), vorzugsweise zwischen dem wenigstens einen Ultraschallreaktor (5.15.n) und den Separiermitteln (6), wenigstens ein Ablagebehälter (8) angeordnet ist, aus dem das Gemisch (2) diskontinuierlich durch den stromabwärts liegenden Teil der Vorrichtung leitbar ist. Contraption ( 1 ) according to one of claims 10 to 18, characterized in that between the conveying means ( 4 ) and the separating agents ( 6 ), preferably between the at least one ultrasonic reactor ( 5.1 - 5.n ) and the separating agents ( 6 ), at least one storage container ( 8th ) from which the mixture ( 2 ) is discontinuously conductable through the downstream part of the device. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördermittel (4) zum kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Fördern des Gemisches (2) durch den wenigstens einen Ultraschallreaktor (5.15.n) ausgebildet ist. Contraption ( 1 ) according to one of claims 10 to 19, characterized in that the conveying means ( 4 ) for the continuous or discontinuous conveying of the mixture ( 2 ) by the at least one ultrasonic reactor ( 5.1 - 5.n ) is trained. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördermittel (4) wenigstens eine Exzenterschneckenpumpe (4a) umfassen. Contraption ( 1 ) according to one of claims 10 to 20, characterized in that the conveying means ( 4 ) at least one eccentric screw pump ( 4a ). Verwendung der mittels des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 oder der Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 21 erzeugten festen Phase als Düngemittel oder zur Herstellung von Düngemittel für die Landwirtschaft oder als Brennmaterial. Use of the method according to one of claims 1 to 9 or the device ( 1 ) according to any one of claims 10 to 21 produced as a fertilizer or for the production of fertilizers for agriculture or as fuel.
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