DE102014212196A1

DE102014212196A1 - Verfahren und Vorrichtung zur aeroben mikrobiologischen Erwärmung schüttfähiger feuchter organischer Feststoffe

Info

Publication number: DE102014212196A1
Application number: DE102014212196.5A
Authority: DE
Inventors: Otto Roiss; Dietrich Eichler
Original assignee: Roehren und Pumpenwerk Bauer GmbH
Current assignee: Roehren und Pumpenwerk Bauer GmbH
Priority date: 2014-06-25
Filing date: 2014-06-25
Publication date: 2016-01-14

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur aeroben mikrobiologischen Erwärmung schüttfähiger feuchter organischer Feststoffe, vorzugsweise von teilweise entwässerter Gülle, umfassend die folgenden Schritte:
– Eintragen des Feststoffes in eine Trommel (2),
– Drehen der Trommel (2) um eine Drehachse (3) und gleichzeitiges Fördern des Feststoffes in der Trommel (2), und
– Einbringen von Sauerstoff, insbesondere Luftsauerstoff, in den Feststoff über zumindest ein perforiertes Rohr (15), wobei sich das Rohr (15) in der Trommel (2) erstreckt und mit der Trommel (2) dreht,
– wobei bei jeder Umdrehung der Trommel (2) das Rohr (15) in den Feststoff eintaucht und wieder aus dem Feststoff herausbefördert wird,
– wobei in das Rohr (15) Luft eingeblasen wird und die Luft aus der Trommel (2) abgesaugt wird, und
– wobei mittels einer Steuerungsvorrichtung (35) die eingeblasene Luftmenge und/oder die abgesaugte Luftmenge in Abhängigkeit der Drehposition der Trommel (2) und/oder des Drucks in der Trommel (2) und/oder der geförderten Luftmenge verändert wird.

Description

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur aeroben mikrobiologischen Erwärmung schüttfähiger feuchter organischer Feststoffe sowie eine entsprechende Vorrichtung. Insbesondere wird mittels dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung teilweise entwässerte Gülle, vorzugsweise Rindergülle, behandelt, um hygienisiertes Einstreu zu erhalten.
Der Stand der Technik, beispielsweise EP 1 817 532 , beschreibt, dass Rindergülle mit Separatoren teilweise entwässert wird und anschließend in Drehtrommeln hygienisiert wird. Dadurch kann aus der Gülle Einstreu recycelt werden. Entsprechende Vorschriften (beispielsweise die Verordnung EG 1774/202 des Europäischen Parlaments) schreiben zur Nutzung eines solchen Stoffes eine Hygienisierung bei 70°C und bei einer Verweildauer von 1 Stunde vor. Die Nutzung externer Wärmequellen ist dabei aus betriebswirtschaftlichen Gründen nicht akzeptabel. Nachteilig bei vorbekannten Lösungen ist, dass der einzubringende Feststoff einen Gehalt an Trockensubstanz aufzuweisen hat, der kontinuierlich über 38% liegen muss, um die geforderten Werte von 70°C über 1 Stunde zu erreichen. Der vorgeschaltete Pressschneckenseparator kommt dabei mechanisch an seine Grenzen. Die Schwankungsbreite der angelieferten Gülle erfordert weiterhin besondere Maßnahmen bei der Regulierung des gesamten Prozesses.
Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, ein Verfahren zur aeroben mikrobiologischen Erwärmung schüttfähiger feuchter organischer Feststoffe und eine entsprechende Vorrichtung bereitzustellen, die bei kostengünstiger Durchführung bzw. Herstellung eine sichere und energieeffiziente Erwärmung des Feststoffes, insbesondere zum Hygienisieren von Einstreu, ermöglichen. Insbesondere müssen das Verfahren und die Vorrichtung für die thermophilen Organismen in dem Feststoff entsprechende Lebensbedingungen schaffen, so dass eine maximale Ausnutzung der hohen Temperaturerzeugung durch diese Organismen möglich wird.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die unabhängigen Ansprüche. Die abhängigen Ansprüche haben jeweils vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zum Gegenstand.
Somit wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur aeroben mikrobiologischen Erwärmung schüttfähiger feuchter organischer Feststoffe, vorzugsweise von teilweise entwässerter Gülle. Insbesondere wird durch das Verfahren Einstreu für Rinder, vorzugsweise für Milchviehanlagen, aus der anfallenden Gülle erzeugt. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte: (i) Eintragen des Feststoffes in eine Trommel. (ii) Drehen der Trommel um eine Drehachse und gleichzeitiges Fördern des Feststoffes in der Trommel. Die Drehachse der Trommel ist dabei insbesondere in etwa horizontal ausgerichtet und verläuft durch die beiden Stirnseiten der Trommel. Das Fördern des Feststoffes erfolgt dabei insbesondere von einer Stirnseite zur anderen Stirnseite. (iii) Als weiterer Schritt erfolgt ein Einbringen von Sauerstoff in den Feststoff über zumindest ein perforiertes Rohr (Belüftungsrohr). Dieses Rohr erstreckt sich dabei in der Trommel von der Austrags- zur Eintragsseite und dreht zusammen mit der Trommel. Bevorzugt wird Luftsauerstoff verwendet, sodass über das Rohr Umgebungsluft in den Feststoff eingebracht werden kann. Das Fördern des Feststoffes in der Trommel erfolgt bevorzugt durch das Drehen der Trommel und etwaige Leitschaufeln in der Trommel. Das Rohr ist innerhalb der Trommel exzentrisch angeordnet, so dass bei jeder Umdrehung der Trommel das Rohr in den Feststoff eintaucht und wieder aus dem Feststoff herausbefördert wird. Dadurch erfolgen zum einen durch das Rohr ein Durchmischen des Feststoffes und zum anderen ein direktes Einblasen von Luft über das perforierte Rohr in den Feststoff.
Bei dem Betrieb des Verfahrens muss beachtet werden, dass nicht mehr Luft eingeblasen wird, als abgesaugt wird. Ansonsten kann es zu einem Überdruck in der Trommel kommen. Dieser Überdruck hätte zur Folge, dass die Luft über die Eintragsvorrichtung oder die Austragsvorrichtung des Feststoffes ausströmt. Dies wiederum hat zur Folge, dass das Verfahren zur aeroben mikrobiologischen Erwärmung schwer steuerbar ist und dass die ausströmende Luft so nicht weiter genutzt werden kann. Die aus der Trommel abgesaugte Luft kann nämlich beispielsweise in einem Wärmetauscher weiter genutzt werden. Insbesondere bei den Drehpositionen der Trommel, in denen das perforierte Rohr nicht in den Feststoff eingetaucht ist, kann es zum Einblasen einer zu großen Luftmenge kommen. Während das Rohr im Feststoff ist, wird ein gewisser Druck, beispielsweise von 1,5 kPa, zum Einblasen der Luft benötigt. Sobald das Rohr jedoch durch die Drehung der Trommel wieder den Feststoff verlässt, sinkt dieser Druck auf nahe Null und die Fördermenge steigt entsprechend an. Dadurch kann es zu dem beschriebenen Überdruck in der Trommel kommen.
Andererseits ist auch ein zu großer Unterdruck in der Trommel zu vermeiden, da ansonsten Luft nicht nur eingeblasen wird, sondern auch über andere Öffnungen angesaugt werden kann. Die eingeblasene Luft wird vorteilhafterweise vorerwärmt. Deshalb ist es ausschlaggebend, dass im Wesentlichen die vorgewärmte Luft eingeblasen wird und nicht etwa über andere Öffnungen Luft durch einen Unterdruck angesaugt wird.
Um den gewünschten Innendruck in der Trommel zu erreichen, ist erfindungsgemäß eine Steuerungsvorrichtung vorgesehen. Die Steuerungsvorrichtung kann sowohl mechanisch, elektronisch als auch elektro-mechanisch arbeiten. Entscheidend ist dabei, dass die eingeblasene Luftmenge und/oder die abgesaugte Luftmenge in Abhängigkeit der Drehposition der Trommel und/oder des Drucks in der Trommel und/oder der geförderten Luftmenge verändert wird. Sobald das Rohr den Feststoff verlässt, ändert sich der durch den Feststoff auf die Löcher im Rohr wirkende Gegendruck erheblich. Deshalb wird mit der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung die eingeblasene Luftmenge und/oder die abgesaugte Luftmenge bevorzugt in Abhängigkeit der Drehposition der Trommel und somit auch in Abhängigkeit der Position des Rohrs bezüglich des Feststoffes verändert. Insbesondere wird die abgesaugte Luftmenge erhöht, sobald das Rohr den Feststoff verlässt und/oder es wird die eingeblasene Luftmenge vermindert, sobald das Rohr den Feststoff verlässt.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass mittels eines Wärmetauschers Wärme aus der abgesaugten Luft an die eingeblasene Luft abgegeben wird. Dadurch ist ein sehr energieeffizienter Betrieb vor allem bei kalten Umgebungstemperaturen möglich. Alternativ dazu kann die abgesaugte Luft über einen Wärmetauscher auch zur Erwärmung beispielsweise einer Stallung genutzt werden. Die eingeblasene Luft kann alternativ auch durch andere Mittel erwärmt werden. Der bevorzugt zu verwendende Wärmetauscher, der die Wärme aus der abgesaugten Luft an die einzublasende Luft abgibt, ist jedoch die energetisch vorteilhafte Variante.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Eintrag des Feststoffes und/oder der Austrag des Feststoffes kontinuierlich erfolgt, und die Trommel während dessen kontinuierlich gedreht wird. Der Austrag kann dabei so gestaltet werden, dass eine an der Stirnseite der Trommel seitlich angeordnete Austragsschütte die Einstellung des Füllgrades von 65 bis 75% ermöglicht.
An der Eintragsseite kann der Feststoff beispielsweise über eine Förderschnecke in das Innere der Trommel befördert werden. Ferner kann über ein Klappensystem der Feststoff eingeschleust werden. In beiden Fällen spricht man hier von einem kontinuierlichen Eintragen bzw. Austragen des Feststoffes.
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass bei jeder Umdrehung der Trommel eine Mischphase und eine Ruhephase entstehen. In der Mischphase taucht das Rohr in den Feststoff ein, durchmischt den Feststoff und versetzt gleichzeitig den Feststoff mit Sauerstoff bzw. Luft. Nach der Mischphase wird das Rohr durch Drehen der Trommel wieder aus dem Feststoff herausbefördert. In der Ruhephase befindet sich das Rohr außerhalb des Feststoffes. In dieser Ruhephase erfolgt keine Durchmischung des Feststoffes bzw. eine Durchmischung in einem oberflächlichen Maße als in der Mischphase. Um die Mischphase und die Ruhephase auf einfache Weise zu erzeugen, erstreckt sich das perforierte Rohr innerhalb der Trommel bevorzugt parallel zur Drehachse und beabstandet von der Drehachse. Insbesondere ist das perforierte Rohr in einem geringen Abstand von der Innenseite der Mantelfläche der Trommel angeordnet. Dadurch wird gewährleistet, dass durch einfaches Drehen der Trommel das perforierte Rohr bei jeder Umdrehung in den Feststoff eintaucht und wieder aus dem Feststoff herausbefördert wird.
In der Mischphase erfolgt ein aktives Durchmischen des Feststoffes mit dem Rohr und optional angeordneten Leitschaufeln. Bei diesem Durchmischen erfolgt ein Eintrag von Sauerstoff in den Feststoff. Insbesondere wird dabei Luft eingetragen, so dass eine Anreicherung mit dem Luftsauerstoff erfolgt. In der Ruhephase befindet sich der Feststoff in innerlicher Ruhe. Dadurch können die aeroben Organismen wachsen, wodurch sich gleichzeitig die mikrobiologische Erwärmung einstellt. Dadurch, dass vor den Ruhephasen jeweils eine aktive Durchmischung und dabei ein Eintrag von Sauerstoff erfolgt, haben die aeroben Organismen in den Ruhephasen ausreichend Sauerstoff für die Vermehrung und somit für die mikrobiologische Erwärmung. Während der Ruhephase erfolgt kein Durchmischen oder zumindest nur ein oberflächliches Durchmischen als in den Mischphasen. Vorteilhafterweise wird der Feststoff in einem kontinuierlichen Prozess entlang der Förderrichtung bewegt. Dadurch erfolgt auch während der Ruhephasen eine Bewegung des Feststoffes. Dabei kann es zu einem minimalen Durchmischen kommen. Vorteilhafterweise befindet sich jedoch der Feststoff während den Ruhephasen so weit als möglich in einer innerlichen Ruhe und bewegt sich lediglich relativ zu seiner Umgebung.
Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass die hohe Temperatur von zumindest 70°C über einen längeren Zeitraum insbesondere dann erreicht werden kann, wenn optimale Lebensbedingungen für thermophile Mikroorganismen geschaffen werden. So vermehren sich Archaeen sogar noch bei einer Temperatur von beispielsweise 110°C. Insbesondere stellen das erfindungsgemäße Verfahren und auch die erfindungsgemäße Vorrichtung optimale Lebensbedingungen für die Vermehrung von aeroben thermophilen Mikroorganismen dar. Dies ist insbesondere wichtig, da aerobe Organismen, die für ihren Stoffwechsel Sauerstoff benötigen, eine weit schnellere Vermehrungsrate und damit also auch eine höhere Leistung bei der Temperaturerzeugung haben als anaerobe Organismen. Insbesondere fördert das erfindungsgemäße Verfahren das Wachstum von Archaeen, die meist aerob-chemoorganotroph sind und ihre Energie aus chemischen Umsetzungen von organischen Verbindungen gewinnen.
Die Erfindung umfasst des Weiteren eine Vorrichtung zum Durchführen des soeben beschrieben Verfahrens. Die Vorrichtung umfasst hierzu eine drehbar angeordnete Trommel, eine Eintragsvorrichtung an der Trommel und eine Austragsvorrichtung an der Trommel. Die Eintragsvorrichtung ist zum Eintragen des Feststoffes ausgebildet. Die Austragsvorrichtung ist zum Austragen des Feststoffes aus der Trommel ausgebildet. Des Weiteren ist zumindest ein perforiertes Rohr zum Einbringen von Sauerstoff, insbesondere Luftsauerstoff, in den Feststoff vorgesehen. Das Rohr erstreckt sich dabei in der Trommel und ist mit der Trommel drehfest verbunden. Ferner ist eine Steuerungsvorrichtung vorgesehen. Die Steuerungsvorrichtung ist zum Verändern der eingeblasenen Luftmenge und/oder der abgesaugten Luftmenge in Abhängigkeit der Drehposition der Trommel und/oder des Drucks in der Trommel und/oder der geförderten Luftmenge ausgebildet. Die Steuerungsvorrichtung kann dabei auf mechanischem, elektronischem oder elektro-mechanischem Wege die eingeblasene Luftmenge und/oder die abgesaugte Luftmenge verändern.
Insbesondere ist vorgesehen, dass das Rohr parallel zur Drehachse der Trommel und beabstandet von der Drehachse angeordnet ist. Durch eine Anordnung des Rohres möglichst nahe an der Innenwandung der Trommel wird sichergestellt, dass das Rohr bei jeder Umdrehung der Trommel stets aus dem Feststoff austritt und wieder in den Feststoff eintritt und somit die Mischphase und die Ruhephase gewährleistet sind.
Vorteilhafterweise umfasst die Vorrichtung einen Wärmetauscher. In den Wärmetauscher wird die abgesaugte Luft eingeleitet und erwärmt dort die einzublasende Luft.
Vorteilhafterweise umfasst die Vorrichtung zumindest einen Zuluftanschluss an der Trommel zur Einleitung der einzublasenden Luft in das perforierte Rohr. Der Zuluftanschluss befindet sich insbesondere an seiner Stirnseite der Trommel. Diese Stirnseite steht gegenüber der rotierenden Trommel fest. Über eine Drehkupplung wird das perforierte Rohr mit dem Zuluftanschluss verbunden. Der Zuluftanschluss ist insbesondere an der Austragsstirnseite ausgebildet. Dementsprechend erfolgt das Absaugen der Luft an der Eintragsstirnseite.
Die Drehkupplung wird vorteilhafterweise als Steuerungsvorrichtung ausgebildet. Hierzu umfasst die Drehkupplung einen ersten Rohrabschnitt. Dieser erste Rohrabschnitt geht über in das perforierte Rohr. Der erste Rohrabschnitt weist an seiner Mantelfläche eine seitliche erste Öffnung auf. Des Weiteren umfasst die Drehkupplung einen zweiten Rohrabschnitt. Der zweite Rohrabschnitt umgibt den ersten Rohrabschnitt. Der erste Rohrabschnitt steckt also im zweiten Rohrabschnitt. Der zweite Rohrabschnitt weist an seiner Mantelfläche eine seitliche zweite Öffnung auf. Der erste Rohrabschnitt rotiert mit dem perforierten Rohr und somit mit der Trommel. Der zweite Rohrabschnitt ist mit der feststehenden Stirnseite verbunden. Der Zuluftanschluss mündet von außen an die zweite Öffnung des zweiten Rohrabschnitts.
Beim Drehen der Trommel und somit beim Drehen des perforierten Rohres dreht sich der erste Rohrabschnitt mit. Dadurch kommt es zu einer unterschiedlichen Überdeckung der ersten Öffnung mit der zweiten Öffnung. Die beiden Öffnungen sind so angeordnet, dass, wenn sich das perforierte Rohr unten, also im Feststoff befindet, die beiden Öffnungen vollständig überlappen. Wenn das Rohr aus dem Feststoff heraus befördert wird, verringert sich auch die Überlappung der beiden Öffnungen bis hin zu einer minimalen Überlappung oder keiner Überlappung. Je nach Ausbildung der beiden Öffnungen kann somit in Abhängigkeit der Drehposition der Trommel die eingeblasene Luftmenge gesteuert werden. Die beiden Öffnungen sind vorteilhafterweise elliptisch ausgebildet, um einen ausreichend großen Querschnitt für die Luftströmung bereitzustellen.
Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, dass der zweite Rohrabschnitt Bestandteil eines Lagerelementes ist. Die Drehkupplung umfasst hierbei eine rohrförmige Basis. Diese rohrförmige Basis wird fest mit der feststehenden Stirnseite verbunden. An der Basis mündet, beispielsweise seitlich, der Zuluftanschluss. In der rohrförmigen Basis steckt das Lagerelement, welches die zweite Öffnung aufweist. In dem Lagerelement wiederum steckt der erste Rohrabschnitt, welcher die erste Öffnung aufweist.
Das Lagerelement wird vorteilhafterweise aus Kunststoff gefertigt. In dem Lagerelement ist der erste Rohrabschnitt drehbeweglich gelagert. Das Lagerelement wird gegenüber der Basis der Drehkupplung drehfest angeordnet.
Vorteilhafterweise strömt die Luft aus dem Zuluftanschluss nicht nur über die zweite und erste Öffnung in das perforierte Rohr, sondern auch auf einen auf der Oberfläche des Lagerelements gebildeten Ringraum. Von diesem Ringraum kann die Luft über kleine Öffnungen direkt in das Trommelinnere strömen. Wenn also im Trommelinneren ein gewisser Unterdruck vorherrscht, der nicht über die eingeblasene Luft über das perforierte Rohr ausgeglichen werden kann, so strömt Luft über diese kleine Öffnung in das Trommelinnere ein und ein etwaiger Unterdruck kann ausgeglichen werden. Vorteilhaft ist dabei, dass nicht über andere Öffnungen Umgebungsluft in das Trommelinnere strömt, sondern die vorgeheizte Luft aus dem Zuluftanschluss.
Zum Absaugen der Luft aus der Trommel wird vorzugsweise ein erster Lüfter verwendet. Um die Luft bzw. den Sauerstoff in das Trommelinnere zu befördern wird bevorzugt zumindest ein zweiter Lüfter verwendet. Der zweite Lüfter ist an den Zuluftanschluss und somit an das Rohr angeschlossen. Die Abluft und die Zuluft werden vorzugsweise über den Wärmetauscher gekoppelt.
Vorteilhafterweise ist die Leistung des ersten Lüfters etwas größer als die Leistung des zweiten Lüfters. So bleibt in der Trommel ein geringer Unterdruck und der Luftstrom aus dem perforierten Rohr in den Feststoff ist sichergestellt. Ferner muss der erste Lüfter zusätzlich die verdampfte Wassermenge mit abführen. Wie eingangs beschrieben, wird mit der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung sichergestellt, dass sich der Über- oder Unterdruck im Trommelinneren innerhalb eines gewissen Rahmens bewegt. Dies wird mittels der Steuerungsvorrichtung insbesondere dadurch erreicht, dass die eingeblasene und/oder abgesaugte Luft in Abhängigkeit der Drehposition der Trommel reguliert wird.
Zusätzlich oder alternativ zur Ausbildung der Drehkupplung als Steuerungsvorrichtung kann die Steuerungsvorrichtung auch durch elektrische, elektronische oder elektro-mechanische Mittel erfolgen: Hierzu ist bevorzugt vorgesehen, dass die Steuerungsvorrichtung eine Erfassungseinheit umfasst. Die Erfassungseinheit dient zum Erfassen einer Drehposition der Trommel. Dies ist beispielsweise mittels eines Positionsgebers an der Mantelfläche der Trommel möglich. Ferner umfasst die Steuerungsvorrichtung eine Ansteuereinheit. Diese Ansteuereinheit ist zum Verändern der Leistung des ersten Lüfters und/oder des zweiten Lüfters ausgebildet. Dabei verändert die Ansteuereinheit die Leistung des zumindest einen Lüfters in Abhängigkeit der erfassten Drehposition.
Zusätzlich oder alternativ zur Erfassung der Drehposition der Trommel ist es auch möglich, mittels einer Messeinheit der Steuerungsvorrichtung die eingeblasene Luftmenge und/oder die abgesaugte Luftmenge und/oder den Luftdruck in der Trommel zu messen. Basierend auf diesen Daten kann auch errechnet werden, ob der Druck in der Trommel zu hoch oder zu niedrig ist. So kann die Ansteuereinheit sowohl, basierend auf der erfassten Drehposition, als auch basierend auf den gemessenen Daten, den zumindest einen Lüfter entsprechend ansteuern.
Die Unteransprüche und die vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens finden entsprechend vorteilhafte Anwendung für die erfindungsgemäße Vorrichtung. Dementsprechend finden auch die Unteransprüche und vorteilhaften Ausgestaltungen, wie sie im Rahmen der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben werden, vorteilhafte Anwendung für das erfindungsgemäße Verfahren.
Durch ein entsprechend langsames Drehen der Trommel von beispielsweise einer Umdrehung pro Minute haben die Mikroorganismen ausreichend Zeit, um aus der Umsetzung von organischen Verbindungen eine entsprechende Menge an Energie für die erforderliche Erhöhung der Temperatur gewinnen zu können. Im Ergebnis wird auch eine höhere Wasserverdampfung erreicht. Der Gehalt an Trockenmasse in dem einzubringenden Feststoff kann somit wirksam verringert werden. Dementsprechend wird ein vorgeschalteter Pressschneckenseparator weniger belastet.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der begleitenden Zeichnung im Detail beschrieben. Dabei zeigen:
1 eine erste isometrische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel,
2 eine Innenansicht der Trommel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem Ausführungsbeispiel,
3 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Wärmetauscher zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem Ausführungsbeispiel,
4 eine als Steuerungsvorrichtung ausgebildete Drehkupplung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und
5 und 6 Details zur 4.
Die Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1 zum aeroben mikrobiologischen Erwärmen schüttfähiger feuchter organischer Feststoffe. Mittels dieser Vorrichtung 1 wird das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt.
Die Vorrichtung 1 umfasst eine Trommel 2. Diese Trommel 2 ist um eine Drehachse 3 drehbeweglich gelagert. Zur Lagerung der Trommel 2 sind mehrere Lager 4 vorgesehen. Diese Lager 4 stützen die Außenseite der Mantelfläche der Trommel 2. Des Weiteren ist ein Antrieb 5 vorgesehen, um die Trommel 2 in Rotation zu versetzen.
An der Trommel 2 sind eine Eintragsstirnseite 6 und eine Austragsstirnseite 7 definiert. In die Eintragsstirnseite 6 ist eine Eintragsvorrichtung 8 integriert. In die Austragsstirnseite 7 ist eine Austragsvorrichtung 9 integriert. Die Eintragsvorrichtung 8 dient zum kontinuierlichen Eintragen des Feststoffes in das Trommelinnere. Über die Austragsvorrichtung 9 wird kontinuierlich Feststoff ausgetragen.
Wie die 1 und 2 aus verschiedenen Perspektiven zeigen, befindet sich vor der Eintragsvorrichtung 8 ein Pressschneckenseparator 10. Über diesen Pressschneckenseparator 10 wird beispielsweise Gülle zunächst teilentwässert und dann über einen Trichter auf eine Förderschnecke 11 der Eintragsvorrichtung 8 gefördert. Über diese Förderschnecke 11 und einen feststehenden Teil der Eintragsstirnseite 6 wird der teilentwässerte Feststoff in die Trommel 2 gefördert.
An der Austragsvorrichtung 9 ist ein nicht rotierender, feststehender Anteil der Austragsstirnseite 7 vorgesehen. Des Weiteren befindet sich hier eine Austragsschütte 13. Durch die Anordnung der Austragsschütte 13 in der Austragsstirnseite 7 fällt ständig der gleiche Anteil des Feststoffes in die Austragsschütte 13 und somit nach außen, wie er auf der Eintragsseite eingetragen wird. Die eingestellte Höhe Austragsschütte 13 ist für den Füllgrad in der Trommel, von 65 bis 75% verantwortlich.
Wie 2 zeigt, befindet sich im Inneren der Trommel 2 ein perforiertes Rohr 15. Dieses perforierte Rohr 15 weist beispielsweise eine gelochte Mantelfläche auf. Diese Mantelfläche ist wiederum mit einem Gewebe umwickelt, sodass das perforierte Rohr 15 entsteht.
Das perforierte Rohr 15 erstreckt sich parallel zur Drehachse 3 und verläuft innen an der Mantelfläche der Trommel 2. Das Rohr 15 ist drehfest mit der Trommel 2 verbunden, sodass das Rohr 15 mit der Trommel 2 mitdreht. An der Austragsstirnseite 7 ist das Rohr 15 über eine Drehkupplung 21 mit einem Zuluftanschluss 22 verbunden. Das Rohrende 16 an der Eintragsstirnseite 6 ist verschlossen.
An festen Rohrstücken 18 ist das Rohr 15 fest mit der Trommel 2 verbunden. Insbesondere sind die Rohrstücke 18 fest mit Leitschaufeln 17 verbunden, wobei die Leitschaufeln 17 wiederrum mit der Trommel 2 fest verbunden sind. Zwischen den Rohrstücken 18 ist das Rohr 15 durch Zwischenstücke 19 gebildet. Insbesondere diese Zwischenstücke 19 sind perforiert. Zwischen dem Zuluftanschluss 22 und dem horizontalen Anteil des Rohrs 15 ist ein flexibles Rohrstück 20, z. B. ein Schlauch, eingesetzt.
Insbesondere 3 zeigt die Anordnung eines ersten Lüfters 12 an der Eintragsstirnseite 6. Über diesen ersten Lüfter 12 wird Luft aus der Trommel 2 angesaugt, sodass ein Unterdruck in der Trommel 2 entsteht. Am Zuluftanschluss 22 wird ein zweiter Lüfter 24 angeordnet. In Abhängigkeit der Umgebungstemperatur empfiehlt sich der Einsatz eines Wärmetauschers 25 gemäß 3. Im Wärmetauscher 25 wird die Frischluft 26 für den zweiten Lüfter 24 durch die Abluft 27 erwärmt. Der Abluftanschluss 23 des ersten Lüfters 12 ist hier folglich mit dem Wärmetauscher 25 verbunden. Ferner entsteht im Wärmetauscher 25 ein Kondensat 28 aus der feuchten Abluft 27.
4 bis 6 zeigen im Detail die Drehkupplung 21, ausgebildet als Steuerungsvorrichtung 35. Die Drehkupplung 21 umfasst einen ersten Rohrabschnitt 36. Der erste Rohrabschnitt 36 geht in das Rohr 15 über. Der wesentliche Bestandteil des ersten Rohrabschnitts 36 erstreckt sich entlang der Längsachse 3. In dem ersten Rohrabschnitt 36 ist eine erste seitliche Öffnung 47 vorgesehen.
Die Drehkupplung 21 umfasst ferner eine rohrförmige Basis 37. An der rohrförmigen Basis 37 mündet seitlich der Zuluftanschluss 22. Die Basis 37 ist über einen ersten Flansch 38 fest mit der Austragsstirnseite 7 verbunden.
In der Basis 37 steckt das in 5 dargestellte Lagerelement 44. Wesentlicher Bestandteil des Lagerelements 44 ist ein zweiter Rohrabschnitt 42. In der Mantelfläche des zweiten Rohrabschnitts 42 ist eine zweite Öffnung 48 ausgebildet. Das Lagerelement 44 weist einen zweiten Flansch 43 auf. Über diesen zweiten Flansch 43 ist das Lagerelement 44 drehfest in der Basis 37 aufgenommen. Dies erfolgt durch ein Aufsetzen eines Deckels 39 und somit ein Einklemmen des zweiten Flansches 43. Der Deckel 39 ist dabei über Verschraubungen 41 mit der Basis 37 verbunden.
Das Lagerelement 44 steckt in der Basis 37. Der erste Rohrabschnitt 36 wiederum steckt im Lagerelement 44. Der erste Rohrabschnitt 36 ist über die in den 4 und 6 gezeigte Halterung 40 befestigt.
Das Lagerelement 44 wird vorteilhafterweise aus abriebfestem Kunststoff gefertigt.
Die beiden Öffnungen 47, 48 sind vorteilhafterweise gleich groß und elliptisch ausgebildet. Die Höhe der Ellipse ist dabei an den Füllgrad des Feststoffes in der Trommel 2 angepasst. Dadurch wird die Luftzufuhr beim Ein- und Austritt des Rohrs 15 in oder aus dem Feststoff geöffnet und verschlossen. 6 zeigt einen Zustand, bei dem die erste und zweite Öffnung 47, 48 nur noch teilweise überlappen. Das Rohr 15 ist in diesem Zustand gerade beim Austritt aus dem Feststoff.
Wie insbesondere die 5 und 6 zeigen, ist am Lagerelement 44 zwischen den beiden Flächen 45 ein Ringraum ausgebildet. In diesen Ringraum strömt stets Luft aus dem Zuluftanschluss 22. Über zumindest eine Durchgangsöffnung 46 in der entsprechenden Fläche 45 kann diese Luft stets in das Innere der Trommel 2 strömen. Dadurch wird verhindert, dass bei einem entsprechenden Unterdruck in der Trommel 2 Umgebungsluft über andere Öffnungen angesaugt werden. Über die Durchgangsöffnung 46 wird stets die vorgewärmte Luft vom Wärmetauscher 25 angesaugt.
Der zweite Flansch 43 des Lagerelements 44 ist zwischen der Basis 37 und dem Deckel 39 fest verklemmt. Allerdings ist hier durch ein Lösen der entsprechenden Verschraubungen 41 ein Verdrehen des Lagerelementes 44 gegenüber der Basis 37 möglich, so dass die beiden Öffnungen 47, 48 zueinander entsprechend eingestellt werden können. Solch eine Einstellung erfolgt beispielsweise in Abhängigkeit des Schüttwinkels des Feststoffes oder des Füllgrades. Des Weiteren ermöglicht diese Befestigung des Lagerelementes 44 auch einen leichten Ausbau des Lagerelementes 44 zu Kontrollen oder gegebenenfalls zur Korrektur der Größe der zweiten Durchgangsöffnung 48.
3 zeigt als Zusatz oder als Alternative zu der Ausbildung der Drehkupplung 21 als Steuerungsvorrichtung 35 eine weitere Steuerungsvorrichtung 35 mit einer Erfassungseinheit 49, einer Ansteuereinheit 50 und einer Messeinheit 51.
Demgemäß wird mittels der Erfassungseinheit 49 eine Drehposition der Trommel 2 erfasst. Mittels der Messeinheit 51 erfolgt ein Messen der zuströmenden Luftmenge. Zusätzlich oder alternativ kann auch der Druck in der Trommel 2 oder die abgesaugte Luftmenge gemessen werden. Sowohl die Erfassungseinheit 49 als auch die Messeinheit 51 sind zur Datenübertragung mit der Ansteuereinheit 50 verbunden. Die Ansteuereinheit 50 wiederum ist zur Veränderung der Leistung des zweiten Lüfters 24 ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ kann mittels der Ansteuereinheit 50 auch die Leistung des ersten Lüfters 12 verändert werden.
So kann also nicht nur auf mechanischem Wege mit der entsprechenden Ausbildung der Drehkupplung 21, sondern auch mit entsprechenden Detektoren und Messeinheiten die Steuerungsvorrichtung 35 ausgebildet werden.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Trommel
3: Drehachse
4: Lager
5: Antrieb
6: Eintragsstirnseite
7: Austragsstirnseite
8: Eintragsvorrichtung
9: Austragsvorrichtung
10: Pressschneckenseparator
11: Förderschnecke
12: erster Lüfter
13: Austragsschütte
15: perforiertes Rohr
16: Rohrende
17: Leitschaufeln
18: Rohrstücke
19: Zwischenstücke
20: flexible Rohrstücke
21: Drehkupplung
22: Zuluftanschluss
23: Abluftanschluss
24: zweiter Lüfter
25: Wärmetauscher
26: Frischluft
27: Abluft
28: Kondensat
35: Steuerungsvorrichtung
36: erster Rohrabschnitt
37: Basis
38: erster Flansch
39: Deckel
40: Halterung
41: Verschraubung
42: zweiter Rohrabschnitt
43: zweiter Flansch
44: Lagerelement
45: Fläche
46: Durchgangsöffnung in die Trommel
47: erste Öffnung
48: zweite Öffnung
49: Erfassungseinheit
50: Ansteuereinheit
51: Messeinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1817532 [0002]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Verordnung EG 1774/202 des Europäischen Parlaments [0002]

Claims

Verfahren zur aeroben mikrobiologischen Erwärmung schüttfähiger feuchter organischer Feststoffe, vorzugsweise von teilweise entwässerter Gülle, umfassend die folgenden Schritte: – Eintragen des Feststoffes in eine Trommel (2), – Drehen der Trommel (2) um eine Drehachse (3) und gleichzeitiges Fördern des Feststoffes in der Trommel (2), und – Einbringen von Sauerstoff, insbesondere Luftsauerstoff, in den Feststoff über zumindest ein perforiertes Rohr (15), wobei sich das Rohr (15) in der Trommel (2) erstreckt und mit der Trommel (2) dreht, – wobei bei jeder Umdrehung der Trommel (2) das Rohr (15) in den Feststoff eintaucht und wieder aus dem Feststoff herausbefördert wird, – wobei in das Rohr (15) Luft eingeblasen wird und die Luft aus der Trommel (2) abgesaugt wird, und – wobei mittels einer Steuerungsvorrichtung (35) die eingeblasene Luftmenge und/oder die abgesaugte Luftmenge in Abhängigkeit der Drehposition der Trommel (2) und/oder des Drucks in der Trommel (2) und/oder der geförderten Luftmenge verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Wärmetauschers (25) Wärme aus der abgesaugten Luft an die eingeblasene Luft abgegeben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während dem Drehen der Trommel (2) ein Eintrag des Feststoffes in die Trommel (2) und/oder ein Austrag des Feststoffes aus der Trommel (2) erfolgen, wobei vorzugsweise der Eintrag des Feststoffes und/oder der Austrag des Feststoffes kontinuierlich erfolgen.
Vorrichtung (1) zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorhergehende Ansprüche, umfassend – eine drehbar angeordnete Trommel (2), – eine Eintragsvorrichtung (8) an der Trommel (2) zum Eintragen des Feststoffes, – eine Austragsvorrichtung (9) an der Trommel (2) zum Austragen des Feststoffes, – zumindest ein perforiertes Rohr (15) zum Einbringen von Sauerstoff, insbesondere Luftsauerstoff, in den Feststoff, wobei sich das Rohr (15) in der Trommel (2) erstreckt und mit der Trommel (2) drehfest verbunden ist, und – eine Steuerungsvorrichtung (35) zum Verändern der eingeblasenen Luftmenge und/oder der abgesaugten Luftmenge in Abhängigkeit der Drehposition der Trommel (2) und/oder des Drucks in der Trommel (2) und/oder der geförderten Luftmenge.
Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Wärmetauscher (25) zum Übertragen der Wärme aus der abgesaugten Luft an die eingeblasene Luft.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, gekennzeichnet, durch einen Zuluftanschluss (22) an einer feststehenden Stirnseite der Trommel (2), und eine als Steuerungsvorrichtung (35) ausgebildete Drehkupplung (21) zum Verbinden des Zuluftanschlusses (22) mit dem Rohr (15), wobei die Drehkupplung (21) umfasst: • einen in das Rohr (15) mündenden und mit dem Rohr (15) drehenden ersten Rohrabschnitt (36) mit einer seitlichen ersten Öffnung (47), und • einen feststehenden, den ersten Rohrabschnitt (36) umgebenden zweiten Rohrabschnitt (42) mit einer seitlichen zweiten Öffnung (48), • wobei der Zuluftanschluss (22) von außen in die zweite Öffnung (48) mündet, und • wobei die erste Öffnung (47) mit der zweiten Öffnung (48) je nach Drehposition der Trommel (2) überlappt.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Rohrabschnitt (42) Bestandteil eines Lagerelementes (44) ist, • wobei die Drehkupplung (21) eine rohrförmige Basis (37) umfasst, an der der Zuluftanschluss (22) ausgebildet ist, • wobei das Lagerelement (44) in der rohrförmigen Basis (37) steckt, und • wobei der erste Rohrabschnitt (36) in dem Lagerelement (44) steckt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, gekennzeichnet durch einen ersten Lüfter (12) zum Absaugen der Luft aus der Trommel (2) und einen zweiten Lüfter (24) zum Einblasen der Luft in das Rohr (15).
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung (35) umfasst: • eine Erfassungseinheit (49) zum Erfassen einer Drehposition der Trommel (2), und • eine Ansteuereinheit (50) zum Verändern der Leistung des ersten Lüfters (12) und/oder des zweiten Lüfters (24) in Abhängigkeit der erfassten Drehposition.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung (35) eine Messeinheit (51) zum Messen der eingeblasenen Luftmenge und/oder der abgesaugten Luftmenge und/oder des Luftdrucks in der Trommel umfasst, wobei die Ansteuereinheit (50) zum Verändern der Leistung des ersten Lüfters (12) und/oder des zweiten Lüfters (24) in Abhängigkeit der gemessenen Werte der Messeinheit (51) ausgebildet ist.