DE2201875B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Vermehrung von Algen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermehrung von Algen als Zusatzfutter für Nutzvieh, wobei Exkremente in Anwesenheit von Sauerstoff zersetzt und anschließend den Algen zugeführt werden, und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Aus der US-PS 35 46 812 ist ein derartiges Verfahren 5<> bekannt, bei dem Exkremente von einem Vorratsbehälter über ein Trommelsieb einem Belüfter zugeführt werden, wo bei einer Temperatur von 35 bis 39"C Luft unter Rühren der Exkremente eingeblasen wird. Anschließend wird der Inhalt dieses Behälters einem Sterilisierungstank, einem Ausfällapparat und einem Filter zugeführt; im Anschluß daran wird die verbleibende, teilweise zersetzte Flüssigkeit Behältern zur aeroben Zersetzung zugeführt. Dann werden die vermehrten aeroben Bakterien abgezogen und die Flüssigkeit einem offenen Algenvermehrungsbecken zugeführt. In einer nachgeschaltelen Zentrifuge werden Abwasser und die vermehrten Algen getrennt. Diese bekannte Großanlage weist den Nachteil auf, daß sie für einen Einsatz als Kleinanlage beim Tierhalter viel zu aufwendig ist.

Bei der Massenfütterung, insbesondere von Stallvieh, hat sich gezeigt, daß das verwendete Futter auf Grund oft langer Lager- bzw. Transportzeiten Veränderungen im mikrobiologischen Bereich aufweist, die dazu führen können, daß das Vieh unter Mangelerscheinungen leidet Des weiteren besteht seit längerer Zeit bereits das Bedürfnis, den Stallmist so aufzubereiten, daß er geruchfrei wird. Diesbezügliche Aufbereitungsverfahren sind schon bekanntgeworden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, daß es bei geringem baulichen Aufwand der zu seiner Durchführung bestimmten Anlage und geringem Energieaufwand auch in gemäßigten Zonen direkt beim Tierhalter eingesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Exkremente Schwemmist verwendet wird, der durch die aerobe Oxydation auf 60 bis 70⁰C erwärmt wird, und daß die erzeugte Wärmeenergie zur Temperierung des Algenmediums verwendet wird.

Mit der Erfindung wird daher ermöglicht, daß praktisch im Kreislauf die Exkremente der Tiere zu einem hochwertigen Zusalzfutler aufbereitet werden können. Es ist hiermit möglich, unmittelbar bei der Stallung den Schwemmist so aufzubereiten, daß er zum einen geruchfrei wird, wodurch die sonst auftretende Geruchbelästigung der Umwelt unterbunden wird, und daß zum andere;) Abtransportprobleme des aufbereiteten Scbwemmistes weitgehend entfallen, wobei gleichzeitig noch ein wertvolles Zusatzfutter entsteht, das den Tieren zum Ausgleich von Mangelerscheinungen und als hochwertiges Eiweißfutter zugeführt werden kann. F.s hat sich gezeigt, daß bei Verwendung von Schwemmist, der ständig eine weitgehend gleichartige Zusammen setzung hat, die nach der Vermehrung der Algen vorhandene Algentränke ohne weitere Aufbereitung direkt den Tieren wieder als Futter zugeführt werden kann. Durch die Erwärmung des Schwemmistes bei der aeroben Oxydation tritt außer einer optimalen Beschleunigung des Oxydationsprozesses, der zu einer minimalen Verweilzeit des Schwemmistes und damit einer minimalen Größe der erforderlichen Behälter führt, eine Abtötung praktisch aller pathogener Keime und Wurmeier ein, so daß eine nachfolgende Sterilisation nich* notwendig ist. Außerdem ist in den gemäßigten Zonen selbst im Winter im allgemeinen eine Zuführung von teuerer Heizenergie in den Kreislauf nicht notwendig.

Vorteilhafterweise wird bei der Zersetzung entstehendes CO2 den Algen gasförmig zugeführt, wodurch die Vermehrung der Algen erheblich angeregt wird.

Gemäß der Erfindung sind bei einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in oder an einem Behälter zur Zersetzung des Schwemmt stes und in oder an einem Algenvermehrungsbecken miteinander zu einem Wärmekreislcuf gekoppelte Wärmetauscher angeordnet, wobei zur Regelung der Temperatur im Algenvermehrungsbecken und damit zur Steuerung des Wärmeflusses vom Behälter zum Algenvermehrungsbecken ein Thermostat vorgesehen ist, und ist der Behälter mit einer Wärmeisolierung versehen. Diese Maßnahmen dienen zur Erzielung der oben angegebenen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Vorteilhafterweise ist auch das Algenvermehrungsbecken wärmeisoliert. Weiterhin ist es von Vorteil, wenn der Behälter abgedeckt ist und eine Leitung zur Überführung des bei der Zersetzung entstehenden CO2 zum Algenvermehrungsbecken vorgesehen ist.

Weiterhin kann es von Vorteil sein, wenn dem Al-

genvermehrungsbecken eine Einrichtung zum Austcheiden nicht von den Algen aufgenommener Stoffe aus der Algentränke nachgeschaltet ist, wozu beispielsweise ein Zentrifuge geeignet ist Wie Versuche gezeigt kaben, ist dies in der Regel aber nicht irforderlich.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung erget>en sich aus der Beschreibung dnes Ausführungsbeif piels an Hand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer vollstän digen Anlage zur Vermehrung von Algen und F i g. 2 eine aolche Anlaige im Längsschnitt

Aus einem Stall 1 werden die dort anfallenden Exkremente der Tiere unter Wasserzusatz durch ein oder mehrere Schwemmislkamäle 2 als Schwemmist einem Sammelbecken 3, das regelmäßig außerhalb des Stalles I angeordnet ist und im Boden versenkt sein kann, zugeführt. Die Stalluft wird aus dem Stall abgesaugt und in einer Abluftwäsche 4 ebenfalls mittels Wasser gereinigt, wobei die in der Stalluft enthaltenen Schwebestoffe vom Wasser aufgenommen werden. Die gereinigte Luft wird an die Atmosphäre entlassen und das Reinigungswasser kann über eine Leitung 5 ebenfalls dem Sammelbecken 3 zugeführt werden.

Aus dem geschlossenen Sammelbecken 3 wird der Schwemmist mittels einer Pumpe 6 über eine Leitung 7 zu einem Behälter 8 gepumpt. Dieser Behälter 8 ist im wesentlichen allseitig geschlossen und weist ein Rührwerk 9 auf, mittels dessen durch eine Belüftung 10 im Behälterdeckel angesaugte Luft in den Schwemmist eingerührt wird. Die Luftzufuhr erfolgt zweckmäßigerweise durch eine hohl ausgebildete Welle 11 des Rührwerks 9, so daß die angesaugte Luft direkt dem Schwemmist zugeführt wird, ohne daß sie zuvor in den freien Raum oberhalb des Schwemmistspiegels kommt.

Durch den Luftsauerstoff und die in der Luft enthaltenen aeroben Bakterien wird der Schwemmist zerset/t, wobei im wesentlichen COi, H2O, NOj, SO4 und PO4 entstehen. Außerdem wird Wärme erzeugt und es tritt eine Vermehrung der aeroben Bakterien ein.

Dem Behälter 8 ist ein Algenvermehrungsbecken 12 nachgeschaltet. In diesem Algenvermehrungsbecken wird die nach der aeroben Zersetzung des Schwemmistes entstehende praktisch geruchfreie Flüssigkeit über eine Leitung 13 zugeführt. Des weiteren wird das bei der Zersetzung entstehende CO2, das ;'asförmig in den Raum oberhalb des Schwemmistspic^ils im Behälter 8 sich sammelt, über eine Leitung 14 dem Algenvermehrungsbecken zugeführt, wobei diese Leitung 14 zweckmäßigerweise sich längs des Bodens des Algenvermehrungsbeckens erstreckt, so daß das CCh durch zahlreiehe Bohrungen in dieser Leitung sich gleichmäßig in dem im Algenvermehrungsbecken befindlichen Algenmedium verteilen kann.

Im Behälter 8 ist weiterhin innerhalb des mit zu zersetzendem Schwemmist gefüllten Raumes ein Wärmetauscher 15 angeordnet, in dem die bei der Zersetzung des Schwemmistes entstehende Wärme auf einen Wärmeträger, beispielsweise Wasser, übertragen wird. Im oder am Algenvermehrungsbecken ist ein zweiter, mit dem ersten Wärmetauscher 15 über ein Leitungspaar 16 gekoppelter Wärmetauscher 17 angeordnet, der die Flüssigkeit im Algenvermehrungsbecken auf einer für die Vermehrung der jeweiligen Algensorte optimalen Temperatur hält. Die Steuerung des Wärmekreislaufes erfolgt über einen im Algenvermehrungsbecken ange- <>5 brachten Thermostaten 18. Der Thermostat 18 wird zur Steuerung eines Dreiwegeventil 19 verwendet, durch das je nach der Temperatur im Algenvermehrungsbekken der Wärmetransport vom Behälter 8 zum Algenvermehrungsbecken 12 oder zu einem Bypaß 20 gesteuert wird.

Damit auch in der kalten Jahreszeit ein ausreichender Wärmetransport vom Behälter 8 zum Algenvermehrungsbecken 12 gewährleistet ist, sind der Behälter 8 und das Algenvermehrungsbecken 12 zweckmäßigerweise wärmeisoliert. Außerdem ist hierdurch gewährleistet, daß sich im Behälter 8 eine genügend hohe Temperatur einstellen kann, da die Aktivität der Bakterien bei Temperaturen von etwa bO bis 70° am höchsten ist, was gleichzeitig zur Folge hat, daß der Zersetzungsprozeß bei diesen Temperaturen am günstigsten verläuft.

In dem Algenvermehrungsbecken 12 befinden sich in dem flüssigen Algenmedium Algenstämme, wobei sich Grünalgen der Gattung Chlorella und Scenedesmus als besonders geeignet erwiesen haben, da sie besonders resistenl gegenüber den hiesigen klimatischen Bedingungen sind. Die Algen vermehren sich unter Aufnahme eines großen Teils der in dem aufbereiteten Schwemmist enthaltenen Stoffe, und zwar insbesondere der Mineralstoffe, wobei die zusätzliche Zufuhr des CO: zu einer erheblich verstärkten Vermehrung führt. Zusätzlich können Beleuchtungseinrichtungen im Dekkel des Algenvermehrungsbeckens vorgesehen sein, um an Tagen nicht ausreichender Lichtintensität eine ausreichende Beleuchtung vornehmen zu können. Unter normalen Verhältnissen wird es ausreichen, wenn das Algenvermehrungsbecken oben offen oder lichtdurchlässig abgedeckt ist. Der Betrieb des Algenvermehrungsbeckens 12 kann kontinuierlich erfolgen, wenn das Becken so groß ist, daß eine ausreichende Verweilzeit gewährleistet ist. Bei kleineren Becken ist ein semikontinuierlicher Betrieb empfehlenswert.

Im Anschluß an das Algenvermehrungsbecken kann eine nicht dargestellte Zentrifugieranlage vorgesehen sein, um eventuell von den Algen nicht aufgenommene Stoffe aus dem Algenmedium abzuzentrifugieren. Dies geschieht durch Abzentrifugieren eines Teiles des Wassers der Algentränke, in dem die nicht von den Algen aufgenommenen Stoffe gelöst sind. Bei diesen Stoffen handelt es sich im wesentlichen um Kaliumcarbonate, Sulfate und Phosphate. Die Zusammensetzung der nicht von den Algen aufgenommenen Stoffe hängt im wesentlichen ab von der Art des Schwemmistes — also von welchen Tieren der Mist kommt und mit welchem Futter diese Tiere gefüttert werden — und von dem Grad der Zersetzung im Behälter 8.

Des weiteren wird durch das Abzentrifugieren eines Teils des Wassers eine für die Verwendung als Futter wünschenswerte Verdickung der Algenlränke herbeigeführt.

Die Algentränke wird im übrigen anschließend mittels einer Pumpe 21 über eine Leitung 22 zum Stall 1 gepumpt und dort als hochwertiges Zusatzfutter in die Futterkrippen 23 eingeleitet.

Beispiel

Schweinegülle wurde mit 4 Teilen Wasser verdünnt und einem thermisch gut isolierten Oxydaiionsbchältcr zugeführt. Dort wurde die verdünnte Schweinegülle drei Tage lang unter ständigem Rühren mit 0,5 v/v/m Luft (Volumen Luft pro Volumengülle pro Minute) beaufschlagt. Um ein zu starkes Schäumen der Gülle zu verhindern, wurde gelegentlich als Antischaummittel eine Cm- bis Cie-Alcan-Lösung zugegeben. Es stellte

sich eine Temperatur von 65°C ein. Nachträgliche Proben ergaben, daß alle pathogenen Keime und Wurmeier abgetötet waren.

Das oxydierle Substrat wurde anschließend in ein Algenvermehrungsbecken geleitel, wo sich ein Chlorella-Schlamm befand. Die Vermehrungszeit der Algen betrug viei Tage. Anschließend wurde die durch die Vermehrung hinzugekommene Algenmasse zusammen mit Flüssigkeit ohne Zwischenseparation abgezogen und als Viehfutter in der Tränke verwertet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

"· Patentansprüche:

1. Verfahren zur Vermehrung von Algen als Zusälzfutter für Nutzvieh, wobei Exkremente in Anwesenheil von Sauerstoff zersetzt und anschließend den Algen zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß als Exkremente Schwemmmist verwendet wird, der durch die aerobe Oxydation auf 60 bis 70⁰C erwärmt wird, und daß die erzeugte Wärmeenergie zur Temperierung des Aigenmediums verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Zersetzung entstehendes CO2 den Algen gasförmig zugeführt wird.

3. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in oder an einem Behälter (8) zur Zersetzung des Schwemmisies und in oder an einem Algenvermehrungsbecken (12) miteinander zu einem Wärmekreislauf gekoppelte Wärmetauscher (15, 17) angeordnet sind, wobei zur Regelung der Temperatur im Algenvermehrungsbecken und damit zur Steuerung des Wärmeflusses vom Behälter zum Algenvermehrungsbecken ein Thermostat (18) vorgesehen ist, und daß der Behälter mit einer Wärmeisolierung versehen ist.

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Algenvermehrungsbecken (12) wärmeisoliert ist.

5. Anlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (8) abgedeckt ist und eine Leitung (14) zur Oberführung des bei der Zersetzung entstehenden CO2 zum Algenvermehrungsbecken (12) vorgesehen ist.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Algenvermehrungsbecken (12) eine Einrichtung zum Ausscheiden nicht von den Algen aufgenommener Stoffe aus der Algentränke nachgeschaltet ist.