DE2248685A1

DE2248685A1 - Verfahren und vorrichtung zur sauerstoffbehandlung von fluessigem abfallschlamm

Info

Publication number: DE2248685A1
Application number: DE19722248685
Authority: DE
Inventors: George Edward Wilson
Original assignee: Houdaille Industries Inc
Current assignee: Clevepak Corp
Priority date: 1971-10-04
Filing date: 1972-10-04
Publication date: 1973-04-19
Also published as: NL7213412A; NL172229C; DE2248685B2; NO132758C; US3840457A; GB1412271A; AU4731972A; FI53118C; ZA726681B; FI53118B; NL172229B; DE2248685C3; CA982712A; SE398494B; IL40493A0; IT968566B; JPS4857465A; AR203820A1; JPS5649640B2; NO132758B

Description

PATESTTASTWAIjT 800© MUJfCHES 9© WClI I μ AdaKFEIUSTISASSISyMii!. ASTJBCS». -r., — TBJT.BFOM 44 4SS» / / 4 Q U U

A -

Bes chreibung zu der Patentanmeldung

Houdaille Industries, Inc."

One M & T Plaza
Buffalo, New York 14205

betreffend

Verfahren und Vorrichtung zur Sauerstoffbehandlung von flüssigem Abfallschlamm

Die Erfindung betrifft allgemein die Aufbereitung und Behandlung von flüssigem Abfall und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Desodorierung von abgelagertem animalischem Abfallschlamm und Wasser sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erhöhung des hydraulischen Transportes des Schlammes zu einem Verwertungsort.

Es hat sich herausgestellt, dass durch die Oberflächenberieselung von flüssigem Abfall von Tieren oder Konservenfabriken eine totale Aufbereitung der Abfallprodukte erreicht wird. Wenn dabei der Abfall ohne Umrühren auf dem Feld verteilt wird, werden Geruchsbildung und andere Belästigungen vermieden. Eine derartige Oberflächenberieselung hat bisher jedoch nicht in grösserem Umfang Anwendung gefunden zur Behandlung bestimmter Arten von flüssigem Abfall wie flüssigen Tierabfällen, denn die erfoderliche Ablagerung vor dem Verteilen bedingt ein übel riechendes Material, das sehr unangenehme belästigende Eigenschaften besitzt.

Die'Belästigung rührt von der Erzeugung von übel riechen-

309816/07

den Gasen und Dämpfen her, die durch anaerobe und nicht anaerobefmikrobiologische Umwandlungen entstehen. Diese anaeroben Umwandlungen können durch anwesenden !Sauerstoff verhindert werden, .bine periodische Belüftung oder Oxygenierung von potentiellen anaeroben Flüssigabfällen ermöglicht diese wünschenswerte Unterbindung der anaeroben Umwandlung.

ßie Belüftung von gespeichertem Schlamm kann zwar mit üblichen üaugapparaten zum Lösen von gasförmigem Sauerstoff im bchlamm durchgeführt werden, die bisher üblichen. Saugapparate besitzen jedoch einen hohen Energieverbrauch. Die Anwendung der Überflächenberieselung zur Aufbereitung von tierischem Abfall ist auch insbesondere anpaßbar an die landwirtschaftlichen Gegebenheiten, also auf Fälle, bei denen der Abfall durch die Tiere einer Farm am Futterplatz oder innerhalb eines Gebäudes gesammelt wird und in einem Trog gespeichert wird, von wo aus der Abfall periodisch au einer Ausbreitstelle oder einem Feld transportiert wird, Bei Abstellplätzen und Gebäuden dieser Art wird der Tierabfall normalerweise über Bodenrinnen im Trog gesammelt. Die Belüftung des innerhalb des Troges gespeicherten Abfallschlammes muß deshalb so ausgeglichen sein, daß die Geruchsbildung geregelt ist und gleichzeitig ein Minimum an Schaumbildung auftritt, der durch die Bodenschlitze sich bis zu den Stellplätzen ausbreiten kann.

Zur optimalen Ausnutzung der Oberflächenberieselungstechnik in der Landwirtschaft ist es außerdem wünschenswert,

309816/0786

den Dühgwert des Abfalles zu erhalten* Es ist -daher Hauptaufgabe der Erfindung, ein System zum Behandeln von flüssigem tierischen Abfallschlamm zu schaffen, das eine sehr· wirksame Desodorierung des Schlammes durch Oxydation ohne störender Schaumbildung ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren und die Vorrichtung nach den Ansprüchen gelöst. Weitere der Erfindung zugrunde liegende Teilaufgaben und deren spezielle Lösungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine sehr wirksame Desodorierung von tierischem Abfallschlamm durch Oxydation undzwar ist die Sauerstoffzufuhr gerade so an die Zufuhrmenge von Abfall angpaßt, daß anaerobe Umwandlungen vermieden werden und trotzdem sich hierbei kein Schaum bildet. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein Teil des so behandelten Schlammes periodisch vom · Speichertrog beispielsweise zu einem Sprühfeld transportiert werden und dort in einer Menge und mit einer Geschwindigkeit verteilt werden, die genügend niedrig ist, um durch Aufwirbeln Geruch zu erzeugen. Nach der Erfindung wird auch eine neuartige mechanische Vorrichtung zur Zirkulation des Schlammes mit einer solchen Geschwindigkeit aufgezeigt, die ausreicht, um die Feststoffe des Abfalles in Suspension zu halten, den Schlamm zu oxydieren um hierdurch die Bildung von übelriechenden Gasen und Dämpfen zu vermeiden und einen Teil des gespeicherten Schlammes zu einem Verwertungsort zu

3098 16/0788

transportieren, beispielsweise an ein Berieselungsfeld oder dergleichen. Diese Vorrichtung umfaßt eine Pumpe, eine Vorrichtung zur Belüftung und Oxydation sowie einen hydraulischen Leitungskreis, der eine Verdünnung des Schlammes in der Weise ermöglicht, daß die Menge von transportiertem Feststoff zu dem Verwertungsort ein Maximum wird.

Die eigentliche Oxydationsvorrichtung umfaßt eine Düse, aus welcher die zu behandelnde Oxydationsflüssigkeit in Form eines starken Strahles austritt, sowie ein Ansaugrohr, dessen Einlaß axial im Abstand und fluchtend mit dieser Düse angeordnet ist.Im Betrieb dieser Vorrichtung ist die Düse in einem solchen Abstand von der Schlammoberfläche angeordnet, daß ein Strahlweg von mehr als fünfzehn mal dem Durchmesser der Düeenöffnung vorhanden ist. Hierdurch wird der Übergang von Sauerstoff pro Energieeinheit wesentlich erhöht. Dieser Strahlstrom dient auch zum Ansaugen und Zumischen von LTmgebungsluft und Oberflächenflüssigkeit zum Einlaßende des Ansaugrohres unterhalb der Schlammoberfläche. Durch diese Anordnung winirfs die Belüftungsvorrichtung als OberfIachenansaugeinrichtung und dies bedeutet eine wesentliche Wirkungsgraderhöhung gegenüber üblichen Ansaugeinrichtungen dieser Art. Auf diese Weise werden die vorteilhaften Eigenschaften üblicher Ansaugapparate wie hohe Absorptionswirkung, Fehlen von sich mechanisch abnutzenden feilen, einfache Betriebsweise und hohe Mischwirkung beibehalten, während gleichzeitig die unangenehmen Eigenschaften wie

309816/0786

hoher Leistungsverbrauch ausgeschaltet werden» Der hydraulische ..Leitungskreis zum fransport des Schlammes zu dem Verwertungsort besitzt eine Mischkammer, welcher Ji'lüssigschlamm von der Pumpe zugeführt wird und in welche außerdem Verdünnungswasser aus einer Druckquelle> zugeführt wird. Auf diese Weise kann der Schlamm zum Transport an den Verwendungsort verdünnt werden» vVasser, das eine hohe Konzentration von suspendierten .Feststoff teilen aufweist, also beispielsweise Schlamm oder tierische Abfallstoffe, verhält sich wie ein plastisches Strömungsmittel oberhalb einer kritischen Feststoffkonzentration. Oftmals bewirkt eine Verdünnung der Jfeststoffkonzentration eine Erhöhung der transportierten Peststoffmenge undzwar wegen des Viskoseeffekts« Durch die Erfindung wird also auch die Transportmenge an Feststoffen maximal und dadurch die Transportzeit minimal, indem die minimale Verdünnung bestimmt wird, die nötig ist, um den Transport von Feststoffen maximal zu machen. Neben der Oxydation des Schlammes kann die Vorrichtung zum Ansaugen und zur Oxydation auch dazu benutzt werden, um einen Konvectionsstrom in dem Schlammbehälter zu erzeugen und damit die feststoffe in Suspension zu halten. Es wurde festgestellt, daß eine Strömungsgeschwindigkeit von mehr als etwa 150 mm pro Sekunde sicherstellt _f daß die in Suspension vorhandenen Feststoffe in Suspension bleiben undzwar infolge einer leichten ßodenreibung. Der Strahl kann daher so in Bezug auf die Oberfläche des Schlammes geneigt werden, daß gerade eine solche Strö-

309816/078 6

mungsgeschwindigkeit entsteht, die oberhalb des für die Aufrechterhaltung der Suspension nötigen Minimums liegt. Die zur Oxydation bzw. Oberflächenansaugung vorgesehene Vorrichtung nach der &rfindung findet zwar vorzugsweise Anwendung bei einem System zu Speicherung und Behandlung von tierischen Abfallprodukten in der Landwirtschaft, kann jedoch genau so gut auf dem allgemeinen Gebiet der Behandlung von flüssigen Abfallstoffen Anwendung finden. Der in der vorliegenden Erfindung aufgezeigte Ansauger kann beispielsweise mit Vorteil M. der Behandlung von Becken mit flüssigem Abfall Anwendung finden, wie sie als sogenannte Belüftungslagunen oder Oxydationskanäle bekannt sind. In diesem Fall kann der Oberflächenansauger auf einem Floss befestigt sein, das an ausgewählten Orten auf der Oberfläche des Beckens angeordnet werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an AusfUhrungsbeispielen näher erläutert,

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemässes System zur Speicherung und Behandlung von tierischem Abfall

Fig. 2 zeigt in vergrössertem Maßstab die dabei Anwendung findende Vorrichtung zum tischen, desodorieren und transportieren des in Wasser gelösten Abfallschlammes

Fig. 3 zeigt das Schnittbild dieser Vorrichtung nach der Linie III-III von Flg. 2

Fig. 4 zeigt an Hand eines Dlagrammes den Zusammenhang zwischen dem wirksamen Strahlabstand und der dadurch erreichten Sauerstoffübertragung für einen freien Strahl, der unter einem Winkel von 45° auf die Oberfläche des mit Wasser gefüllten Tanks gestrahlt wird

309316/07 8 6

Fig. 5 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel für einen Speiehertrog zur Verwendung bei einem System nach Fig. 1

Fig. 6 zeigt das bei dem erfindungsgemässen System nach Fig. angewendete hydraulische Leitungssystem

Fig. 7 zeigt an Hand eines Diagramms den Zusammenhang zwischen dem erzeugten Pumpendruck und der Pumpeaikapazität in ausgezogener Linie und in gestrichelten Linien die Düsendruckkapazitätskurve des erfindungsgemässen Oxydationsgerätes

Fig. 8 zeigt an Hand eines Diagrammes den Zusammenhang zwischen dem Pumpendruck und der prozentualen maximalen Verdünnung des Schlammes, der hydraulisch durch die Pumpe der Vorrichtung nach Fig. 6 transportiert werden soll .

Fig. 9 und 10 zeigen ein weiteres Ausßhrungsbeispiel der Vorrichtung nach Fig. 2

Fig. 11 zeigt die Anwendung der Vorrichtung nach Fig. 9 bei einem Oxydationskanal oder Teich

Fig. 12 zeigt den Querschnitt längs der Linie XII-XII nach Fig. 11.

Das in den Figuren 1 und 2 dargestellte erfindungsgemässe System zur Speicherung und Behandlung von tierischen Abfallprodukten umfasst einen Speicherbehälter 20, in welchem der Schlamm von tierischem Abfall und Wasser enthalten ist. Bei Anwendung der Erfindung an landwirtschaftlichen Futterplätzen bzw. Ställen kann dieser Sammelbehälter unter dem Fussboden des Futterplatzbereiches angeordnet sein, wobei ein den Behälter äbdecken-

309816/0786

der Rost Schlitze im Fussboden bildet, durch welche der tierische Abfall in den Behälter gelangen kann. Ein derartiger Futterplatz, bei dem beispielsweise die erfindungsgemassen Versuche durchgeführt wurden, war beispielsweise in einem Gebäude untergebracht, das 680 Schweine aufnehmen konnte, wobei jedes Schwein ein mittleres Gewicht von etwa 70 kg besäss. Es wurde eine tägliche Abfallmenge erzeugt, die äquivalent war zu derjenigen einer Stadt mit etwa l800 Einwohnern. Ein etwa I90 000 Liter fassender Sammeltrog erstreckte sich längs der gesamten Länge des Gebäudes und er nahm täglich etwa eine geschätzte Abfallmenge von 3400 Liter der in diesem Gebäude untergebrachten Tiere auf. ·. 1 .

Um eine Zirkulation des Abfallschlammes aufrecht zu erhalten und die Feststoffe in dem Wasser verteilt zu halten, ist quer zum Trog 20 eine Trennwand 21 nahe dem einen Ende des Troges angeordnet, durch welche der Trog in zwei Abschnitte 22 bzw. 23 unterteilt ist. Ausserhalb des Troges erstreckt sich eine RUckführleitung 24, welche den Sammelabschnitt 22 mit. dem eigentlichen Pumpenabschnitt 23 verbindet. Damit wird eine geschlossene Zirkulatiqnsschleife gebildet, durch welche der Schlamm in Richtung des ETeiles 26 zirkulieren kann.

Von dem Sammeltrog 20 wird periodisch ein Teil des Schlammes abgezogen und hydraulisch über eine Leitung 27 einem Sprühoder Verteilerfeld 28 zugeleitet. Der tiereische Abfallschlamm wird dort auf dem Feld 28 ausgebreitet oder ausgesprüht, und zwar mit einer Menge und Geschwindigkeit, die genügend niedrig ist, so dass ein Umrühren oder Aufwühlen vermieden wird. Hierdurch wird eine Absorbtion des Abfalles, im Boden ohne der Erzeugung von unangenehmen Gerüchen oder anderen unerwünschten Bedingungen vermieden. Da die Oberflächenberieselung des

309816/0786

Schlammes auf dem Verteilerfeld 28 normalerweise nicht mit der gleichen Menge und Geschwindigkeit erfolgen kann wie die Erzeugung des Abfalles erfolgt, ist es nötig, den Abfall in dem Sammelbehälter 20 zu speichern.

Gemäss der Erfindung wird der Geruch des in dem Trog 20 gespeicherten flüssigen Abfalles.durch eine ausgewählte Oxydation oder Belüftung des Schlammes gesteuert. Die BelüftungsOxydation verhindert die Erzeugung von übelriechenden Gasen und Dämpfen durch die Unterbindung von anaeroben mikrobiologischen Umwandlungen innerhalb des Schlamms. Da der tierische Abfallschlamm jedoch in einem Trog gespeichert werden kann, der innerhalb eines Stallgebäudes oder dergl. untergebracht ist, könnte eine bei der Belüftung auftretende übermässige Schaumbildung die nahe dem Sammeltrog angeordneten Futterplätze verunreinigen.. Um einen optimalen Ausgleich zwischen der Menge und der Häufigkeit der für eine positive Geruchsregelung ohne übermässige Schaumbildung nötigen Belüftung sicherzustellen, wurden mit dem oben erwähnten Beispiel Versuche durchgeführt. Zusätzlich zu dem erwähnten Versuchsgebäude wurden gleichzeitig auch.-noch verschiedene andere ähnliche Gebäude untersucht, so dass ein'Vergleich der Geruchserzeugung durch den in dem Versuchsgebäude gespeicherten Abfall mit derjenigen der arideren Gebäude möglichvar. Die Desodorierungsversuche wurden weitergeführt, bis stabile Bedingungen erreicht waren, also beispielsweise zwei oder drei Wochen ohne Änderung in der Geruchs- oder Schaumbildung, oder die Versuche wurden abgebrochen, wenn keine Desodorierungs- oder Schaumprobleme auftraten. Die in dem Versuchsgebäude untergebrachten Tiere erzeugten eine Abfallmenge von etwa 255 Pfund (116 kg) von biochemischem Sauerstoffbedarf für einen Fünf-Tage-Zeitraum (BODj-) pro Tag. Diese Versuchs er gebnis se sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt, wobei jeweils die originalen

3Q9816/Q786

Mengenangaben in englischem Pfund angegeben sind, die selbstverständlich auch einfach in Kilogramm umgerechnet und umbenannt werden können, da es sich ja um relative Mengenangaben handelt.

Desodoerie-

Ver- Sauerstoff Umwälz- rungsintensität such Pfund/Tag periode Pfund Sauerstoff

Bemerkungen

	96	Stunden	Pfund BODr- D	-Stunden
1	3	8	0,003	keine Geruchsreduzie
2	16	2	0,18	Geruch gesteuert; Schaumprobleme
3	80	2	0,006	Schaum gesteuert; Geruchsbildung
	2	0,03	Schaum und Geruch gesteuert
5	8	0,04	Schaum und Geruch gesteuert

Es wurde also festgestellt, dass eine Desodorierungsintensität ausgedrückt in Pfund (kg) Sauerstoff pro Stunde und pro Pfund (kg) BODp- pro Tag über 0,01 eine genügende Geruchs steuerung ermöglicht, während eine Desodorierungsintensitätsmenge über 0,1 Schaumprobleme mit sich bringt.

Gemäss der Erfindung wird noch eine neuartige Vorrichtung 30 aufgezeigt, mit welcher der Schlamm längs eines geschlossenen Strömungspfades umgewälzt werden kann, der Schlamm durch Oxydation desodoriert werden kann und durch welchen der Schlamm ausserdem hydraulisch mit einer maximalen Feststoffmenge einem Ausbreitfeld 28 zugeführt werden kann.

Nach den Fig. 2 und 3 besteht diese Vorrichtung 30 aus einer rauchbaren Pumpe 31» einer Oxydationseinrichtung 32 und einem hydraulischen Leitungssystem 33 zum Verdünnen und zum Transport

309816/0786

des Schlammes zum Ausbreitfeld 28. Der Einlass J>k ,der tauchfähigen Pumpe 51 ist mit einem Sieb abgedeckt. Über einen Auslass J6 wird das unter Druck stehende Strömungsmittel einem Standrohr 37 zugeführt. Die Pumpe Jl kann am Boden 38 des Pumpenabschnittes 23 abgestützt sein oder auf andere Weise so unterstützt sein, dass sie aus der Pumpzone Strömungsmittel aufnehmen kann. Am oberen Ende des Standrohres 37 ist ein T-Stück 39 aufgesetzt, über welches der Pumpenauslass mit zwei Strö mungswegen verbunden ist, nämlich einem ersten zu der Oxydationseinrichtung 32 führenden und einem zweiten zu dem Ausbreitfeld 28 führenden Strömungsweg.

Die Oxydationseinrichtung 32 nach der Erfindung umfasst ein Rohr 41, in dessen am oberen Ende ausgebildeten Innengewinde 42 ein Rohrabschnitt 43 des T-Stückes 39 eingeschraubt ist. Innerhalb des Rohres 4l ist nahe dem oberen Ende ein hohler Block 44 mit einer Düse 46 angeordnet. Durch den verengten Durchmesser des einen Auslass 48 bildenden Durchlassabsehnittes 47 der Düse wird unter Druck stehendes Strömungsmittel von der Pumpe 31 in Form eines Strahles hoher Geschwindigkeit hindurchgetrieben. Nach Pig. 3 ist der Auslass 48 der Düse so angeordnet, dass der Strahl auf die Oberfläche des Schlammes gerich-' tet ist, die durch die gestrichelte Linie angedeutet ist, und zwar ist die Düse in einem Abstand oberhalb dieses Wasserspiegels angeordnet.

Versuche mit einem frei geführten Strahl, der unter einem Winkel von 45° auf die Wasseroberfläche eines Behälters gerichtet ist, haben gezeigt, dass der wirksame Strahlweg bzw. der Abstand zwischen dem Wasserspiegel und dem Düsenauslass 48 den Sauerstoffübertrag des Strahles beeinflusst und bestimmt. Fig. 4 zeigt das zugehörige Diagramm mit der auf- der Abszisse aufge-

3098 16/0786

tragenen Strahlweglänge ausgedrückt in vielfachen des Düsendurchmessers d und der relativen Sauerstoffübertragung aufgetragen auf der Ordinate. Die SauerstoffÜbertragsmenge nimmt zu, wenn der Strahlweg einen Abstand von 5 mal den Düsendurchmesser überschreitet, wie dies durch die Kurve 50 dargestellt ist. Mit einem Strahlwegabstand 30 mal so gross wie der Düsendurchmesser wird die Sauerstoffübertragsmenge ausgedrückt als Sauerstoffübertrag pro PS-Stunde im wesentlichen doppelt so gross wie die Menge, die mit üblichen Saugapparaten erreichbar ist, die im allgemeinen nicht mehr als 5 mal so weit wie der Düsendurchmesser von der Beckenqberflache angeordnet sind. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Strahlwegabstand A vorzugsweise in einem Bereich zwischen 15 und 20 mal dem DU-sendurchmesser d gewählt.

Gemäss der Erfindung ist ausserdem noch ein Ansaug- oder Mischrohr vorgesehen, dessen Einlass axial fluchtend mit dem Düsenauslass 48 unterhalb der Wasseroberfläche angeordnet ist, so dass durch den Strahlstrom eine Mischung von Oberflächenflüssigkeit und Umgebungsluft in das Mischrohr angesaugt wird. Das Rohr 4l der Oxydationseinrichtung 32 erstreckt sich zu diesem Zweck über die Düse 47 hinaus und trägt den eigentlichen Ansaugrohrabschnitt 51* der unterhalb des normalen Wasserspiegels innerhalb des Sammeltrogabschnittes 22 gehalten wird. Zwei diametral gegenüberliegende axiallänglich ausgebildete Fenster 52 bilden in dem Rohr 41 Stegabschnitte 53* durch welche der Ansaugrohrabschnitt 51 im axialen Abstand und fluchtend mit der Düse 47 gehalten wird. Der Einlass des Saugabschnittes 51 wird durch die unteren Endränder 54 der Fenster 53 gebildet, die gleichzeitig die öffnungen bilden, durch welche das Zugemisch von Oberflächenflüssigkeit und Umgebungsluft in das Ansaugrohr unter der Einwirkung des Strahlstromes eintreten kann.

309816/0786

Durch das Ansaugen und Zumischen von Umgebungsluft und Oberflächenwasser in den Misehrohrabschnitt 51 wird der Sauerstoff- ' übergang verglichen mit demjenigen eines Einstrahlstromes oder eines freien Strahles in Kombination mit einem Ansaugrohr, in welches nur Umgebungsluft durch den Strahlstrom eingepumpt wird, wesentlich vergrössert. Bei Vergleichsversuehen wurde festgestellt, dass der Oberflächenansauger nach der Erfindung mit einem Ansaugrohr, dessen Einlass unterhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordnet ist, eine Sauerstoffübertragsmenge pro aufgewendeter Energieeinheit erzeugt, die kO% über derjenigen eines freien Strahlstromes mit ähnlicher Strahlweglänge liegt*"

Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel der Oxydationseinrichtung nach der Erfindung wird ein Ansaugrohrabschnitt 51 mit einem Innendurchmesser c von etwa 3 mal dem Düsendurchmesser d und mit einer axialen Länge im Bereich zwischen 30 und kO mal dem Düsendurchmesser angewendet. Besonders günstige Ergebnisse werden erreicht, wenn der Einlass des Ansaugrohres 51 in einemg. Abstand unterhalb des Wasserspiegels angeordnet wird, der im Bereich zwischen 5 und 6 mal dem Düsendurchmesser liegt, und wenn der Strahl, der.als Antriebsflüssigkeit zum Ansaugen der Umgebungsluft und der Oberflächenflüssigkeit in das Ansaugrohr dient, mit einem Druck zugeführt wird, der in der Grössenordnung zwischen 0,5 und 0,7 at Überdruck (8 - 10 psig) liegt.

Der hydraulische Leitungskreis, der den zweiten Strömungspfad zur wahlweisen Weiterleitung des Schlammes zu dem Ausbreitfeld 28 bildet, umfasst nach den Fig. 2, 6, 7 und 8 eine Mischkammer 6l, in'welche Strömungsmittel von dem Pumpenauslass über das T-Stück 39 ^un(* ^ein Steuerventil 62 einströmt. Eine unter Druck stehende Quelle 64 für Verdünnungsflüssigkeit, beispielsweise Wasser steht mit der Mischkammer 61 über ein zweites Steuerventil

309816/0786

66 und ein Leitungsstück 6? in Verbindung, über deren Düse 68 die Verdünnungsflüssigkeit in die Mischkammer eintritt. Die Mischkammer 6l wirkt auf diese Weise als Strahlpumpe, bei welcher die treibende Flüssigkeit durch die unter Druck stehende Verdünnungsflüssigkeit und die Sekundärflüssigkeit durch den tierischen Abfallschlamm gebildet wird, welcher von dem Pumpenauslass 36 abgegeben wird. Der verdünnte Schlamm tritt aus der Mischkammer 6l über den Auslass 69 aus und wird über die Leitung 27 dem Feld 28 zugeführt.

Wasser, das eine hohe Konzentration von suspendierten Feststoffen enthält, wie tierischer Abfallschlamm, verhält sich in ähnlicher Weise wie plastische Strömungsmittel, wenn die Feststoffkonzentration oberhalb eines kritischen Wertes liegt. Durch Verdünnen der Feststoffkonzentration kann oftmals die Transportmenge der Feststoffe erhöht werden. Für eine bestimmte Rohrgrösse kann beispielsweise ein Schlamm, der 10$ suspendierte Feststoffe enthält, mit einer Strömungsmenge von 20 Liter pro Minute für einen bestimmten Pumpendruck durch das Rohr gefördert werden. Wenn dieser Schlamm auf 3% Feststoffkonzentrat!on verdünnt wird, kann der gesamte Strömungsfluss auf 60 Liter pro Minute erhöht werden. Durch Verdoppelung des Wasseränteiles des Schlammes kann auf diese Weise die Feststofftransportmenge um 50$ erhöht werden. Da der Endbenutzer des erfindungsgemässen Systemes im allgemeinen nur schwierig den prozentualen Feststoffgehalt des Schlammes feststellen kann, wenn ein Teil des Schlammes hydrauljs;h zum Verteilerfeld transportiert werden soll, wird gemäss der Erfindung noch ein einfaches Verfahren zur Bestimmung der minimalen Verdünnung aufgezeigt, die nötig ist, um die Transportmenge für Feststoffe des Schlammes maximal zu machen.

309816/0786

Nach Fig. 7 folgt dar gesamte Pumpendurehfluss der Pumpe Jl der Druckkapazitätskurve 71 dieser Pumpe J>1 und derjenige Teil ■ des Pumpenflusses, der durch die Düse 47 strömt, folgt der Düsendruckkapazitätskurve 72. Im Normalbetrieb ist das Steuerventil 62 geschlossen, so dass der gesamte Pumpenfluss durch die Düse 47 strömt und damit der Pumpendruck einen Wert Cl besitzt, der demjenigen Druck entspricht, bei welchem die Pumpendruekkapazitätskurve die Düsendruckkapazitätskurve schneidet.

Beim Transport und immer dann, wenn das Ventil 62 offen ist und ein Teil des Schlammes dem Feld 28 zugeführt wird, wird der gepumpte Strömungsfluss zwischen den beiden voneinander getrenn-' ten Strömungspfaden aufgeteilt, wobei der der Mischkammer,61 zugeführte Strömungsfluss gleich der Differenz zwischen der Pumpenkapazität und der Düsenkapazität bei einem gegebenen Pumpendruck ist. Optimale Betriebsbedingungen werden erreicht, wenn der Zufluss zur Mischkammer Jl maximal ist, was immer dann der Fall ist, wenn der Pumpendruck ein Minimum ist und Strömungsmittel beiden Strömungspfaden, zugeführt wird. Im Diagramm nach Fig. 7 ist der minimale Pumpendruck mit C2 bezeichnet.

Um eine leichte Einstellung der Verdünnungsflüssigkeits-Strömungsmenge für einen maximalen Massentransport zu ermöglichen, ist der Vorrichtung J>0 noch ein Druckmesser' 73 zugeordnet, der den Pumpenauslassdruck misst und anzeigt.

Der Benutzer des erfindungsgemässen Systems wird im allgemeinen den Mässentransport dadurch maximal wählen, dass er zunächst das Ventil 66 voll öffnet um so Verdünnungsflüssigkeit mit maximaler Durchflussmenge bei geschlossenem Transportventil 62 der Eihtrittsdüse 68 zuzuführen. Das Transportventil wird dann voll geöffnet, so dass der Pumpendruck irgendeinen Wert., beispiels-

309816/0786

weise C3> annimmt. Der Suchvorgang für optimale Verdünnung erfolgt dann über die Suchkurve 75 nach Fig. 8, indem allmählich das Ventil 66 geschlossen wird, um so das Einfliessen von Verdünnungsflüssigkeit in die Mischkammer 61 zu drosseln bis der minimalste Pumpendruck C2 erreicht ist. Die Strömungsmenge der Verdünnungsflüssigkeit wird dann bei diesem Wert gehalten, bis die gewünschte Menge Schlamm zu dem Feld transportiert ist.

Mit dem System nach der Erfindung kann also gespeicherter tlerischer Abfall, der periodisch zur Vervollständigung der Abfall behandlung transportiert und auf einem Feld verteilt wird, desodoriert werden. Das erfindungsgemässe System verwendet hierzu eine einzige Vorrichtung zum Mischen des Abfallschlammes und zum Erzeugen einer Suspension mit Feststoffbestandteil zur Oxydation des Schlammes für dessen Desodorierung und zum Transport eines Teils dieses Schlammes in verdünnter Menge in für den Massentransport maximal gewählter Weise zu dem Feld. Die Vorrichtung 30 ermöglicht auf einfache und sehr ökonomische Weise die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe und ermöglicht die Anwendung des erfindungsgemässen Systems insbesondere für Farmer und andere Endanwender. Neben diesen Vorteilen und dem Vorteil der Desodorierung des Schlammes wird bei dem erfindungsgemässen System der Abfall auch denitriert, so dass der Farmer das Abfallmaterial in höherer Menge Fruchtfeldern wie Getreide oder dergl. zuführen kann. Schweine- und Geflügelmist besitzt einen hohen Stickstoffanteil und wenn dieses Abfallmaterial nicht denitriert wird, kann es nicht unmittelbar auf Feldfrüchte und dergl. aufgebracht werden, die von Tieren gefressen werden. Das erfindungsgemässe System ermöglicht also eine vollständige Ausnutzung und Wiederverwendung des Abfallmaterials.

309816/0786

Das System kann nach¹ Fig. 1 an einem bestehenden länglichen rechteckigen Sammeltrog angebracht werden, eine verbesserte Wirkung kann jedoch dadurch erzielt werden, dass der Sammeltrog als "Rennbahn-Oval" nach Fig. 5 ausgebildet wird. Die ovale Form des Sammelbehälters 80 gewährleistet eine geschlossene Schleife längs welcher der Schlamm mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit zirkulieren kann, die sicherstellt, dass die Feststoffteilchen in Suspension bleiben. Dadurch wird eine externe Rückführ- und Zirkulationsleitung zum Aufbauen eines geschlossenen Strömungspfades überflüssig. Wenn wünschenswert können zwei Vorrichtungen 30 vorgesehen sein, und zwar jeweils eine am Beginn jedes der geraden Abschnitte 81, 82, und zwar jeweils ausgerichtet in der gleichen Richtung in Bezug auf den Strömungsweg, wie dies durch die Pfeile 82 angedeutet ist.

Fig. 5 bis 12 zeigen, wie die Odydationseinrichtung 32 bei einer Belüftungslagune oder einem Oxydationskanal 85 angewendet werden kann, also bei einem anderen als dem eben beschriebenen System. Die in den Fig. 9 bis 12 dargestellten erfindungsgemässen -Vorricntungsteile, die mit denjenigen der oben beschriebenen Vorrichtung übereinstimmen, sind mit den gleichen Bezugszeichen, jedoch mit einem Apostroph versehen.

Zum Halten der Oxydationseinrichtung 32' in geeigneter vorbestimmter Höhe in Bezug auf die Oberfläche der Lagune, die durch die gestrichelte Linie 86 dargestellt ist, ist eine Unterstützungsvorrichtung mit einem Schwimmer vorgesehen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird dieser Schwimmer durch zwei schwimmfähige Pontons 87 gebildet, die durch Streben 88 im Abstand voneinander gehalten sind. Vier Stützarme 89 erstrecken sich jeweils von entgegengesetzten Enden der Streben 88 nach oben und innen und unterstützen einen Pumpenmotor 91 oberhalb

309816/0786

-is- 22A8685

der Schwimmer 87 und' damit oberhalb des Wasserspiegels 86. Die Antriebswelle 92 des Pumpenmotors 91 erstreckt sich durch eine Leitung 93* die ebenfalls über die Arme 89 an der Pumpeneinheit 9^ befestigt ist und die bis unterhalb der Schwimmer reicht und die Flüssigkeit aufnehmen und diese nach oben durch die Leitung ansaugen kann. Die in geeigneter Höhe relativ zur Wasseroberfläche 86 unterstützte Oxydationseinrichtung 32' ist am einen Ende eines Leitungsastes 96 befestigt, der den Pumpenauslass über die Leitung 93 mit der Düse 47' verbindet und damit der Düse zur Erzeugung des mit hoher Geschwindigkeit ausströmenden Strahles unter Druck stehendes Strömungsnilttel zuführt.

Der DUsenauslass 48 ist im Sinne der Erfindung oberhalb der Wasseroberfläche 86 angeordnet und der Einlass 5^¹ des Ansaugoder Mischrohres 51' ist in axialer Ausrichtung zum Düsenauslass und unterhalb der Wasseroberfläche angeordnet.

Die Düse 47 benötigt oftmals eine periodische Reinigung, da sich innerhalb der DUsenbohrung Material ansammeln kann. Gemäss einer Weiterbildung der Erfindung ist deshalb eine Vorrichtung zum Reinigen der Düse vorgesehen, die ein Entfernen der Vorrichtung von der Lagune 85 nicht nötig macht. Diese Vorrichtung umfasst einen Stift 101, der im axialen Abstand und fluchtend mit der Düsenbohrung 47 angeordnet ist und dessen Grosse relativ zur Düsenbohrung so gewählt ist, dass er eng in diese hineinpasst und dort abgelagertes Material entfernen kann, wenn der Stift in die Düsenbohrung eingeführt wird. Der Stift 101 ist zwischen einer zurückgezogenen Stellung, die in Fig. 10 dargestellt ist und in welcher er in einem Abstand von der Düsenbohrung liegt, und einer Reinigungsstellung, in welcher er in die Düse eingeführt ist, hin und her verschiebbar. Diese Hin- und Herverschie-

309816/0786

bung des Stiftes zwischen den möglichen Stellungen erfolgt über einen Antrieb, beispielsweise ein Solenoid 102, und damit ist es möglich, die Düse periodisch mit Krafteinwirkung zu reinigen und die vorbestimmten Durchflusseigenschaften und den vorgewählten Wirkungsgrad aufrechtzuerhalten.

Nach Fig. 11 und 12 kann der Oxydationsteich 85 auf seinem Boden mit schwimmenden Trennwänden 103 versehen sein, die parallel zu den Seitenrändern 104 des Teiches angeordnet sind und deren Enden IO6 im Abstand innerhalb der Ränder 107 des Teiches enden. Die Trennwände I05 bilden so Strömungsschleifen, längs welcher der Schlamm oder das darinnen enthaltene Strömungsmittel durch Konvektionskraft, die dem Strömungsmittel durch die Strahlströme zugeführt wird, zirkulieren kann. Es können auch mehrere Strömungspfade in einem einzigen Teich dadurch gebildet werden, dass der Teich durch eine zusätzliche Schwimmwand I08, die sich über die gesamte Länge des Teiches erstreckt, in Teilabschnitte unterteilt wird.

309816/0786

Claims

PATEWTAIf WALT 8000 Mf 3TCHEJi »Ο

__- _ _- . _, . AtKRPBLItMTKAeSB »4/ft. AlPO.

»ΙΡΙ~-Ι!ΤΟ. W. WHA.* TBLuRFOH «4 4···

JO A - 301

'Patentansprüche

)Verfahren zur Sauerstoffbehandlung von flüssigem tierischem Abfallschlamm, dadurch gekennzeichnet , daß dem Schlamm eine Desodorier-Intensitätsmenge zwischen 0,01 bis 0,1 Pfund Sauerstoff pro Stunde und pro Pfund 5-Tage-biocb.emischenJßauerstoffbedarfes des zugeführten Abfalls zugeführt wird,
2. Verfahren zur Sauerstoffbehandlung von Abfallflüssigkeit innerhalb eines Behälters, insbesondere nach Anspruch 1 ,dadurch gekennzeichnet , ' daß die Flüssigkeit durch einen auf die Oberfläche der Flüssigkeit gerichteten Strahl dieser Flüssigkeit im Behälter in einem geschlossenen Kreislauf umgewälzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2 ,dadurch gekenn zeichnet , daß der Flüssigkeitsstrahl unter einem solchen Winkel von weniger als 85 geneigt gegenüber dem flüssigkeitsspiegel zugeführt wird, daß der Flüssigkeitsstrahl in die Oberfläche der Abfallflüssigkeit eindringt.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,dadurch gekennzeichnet , daß der Flüssigkeitsstrahl von oben auf die Flüssigkeitsoberfläche und durch ein mit

309816/0786

seinem Einlaß unterhalb des tflüssigkeitsspiegels und mit dem flüssigkeitsstrahl axial fluchtend angeordnetes Ansaugrohr gerichtet wird, so daß eine Mischung aus Oberflächenflüssigkeit und Umgebungsluft in das Ansaugrohr angesaugt wird.
5. Vorrichtung zur Sauerstoffbehandlung von flüssigem tierischen Abfallschlamm, insbesondere zum Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , gekennzeichnet durch eine Schlammförderpumpe (31), deren Ausgang (36) über eine erste Leitung (43) mit einer auf die Schlammoberfläche gerichteten Strahldüse (47) und über eine mit einem Steuerventil (62) versehene zweite Leitung mit einer zu einem Schlammverwertungsort (28) führenden und eine Mischkammer (61) zum Zumischen von über ein weiteres Steuerventil (66) aus einer Druckquelle (61) zugeführten Verdünnungsflüssigkeit aufweisenden Transportierung (27) verbunden ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekenn zeichnet , daß der den Schlamm aufnehmende längliche Schlammbehälter (20) mittels Trennwände (21) in Abteile (22,23) unterteilt ist und der Schlamm durch die Schlammförderpumpe (31) von dem einen Abteil (23) angesaugt und über die Strahldüse (47) in ein anderes Abteil (22) eingespritzt wird.

309816/0786
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6,dadurch gekennzeichnet , daß als Schlammbehälter ein ovaler Trog (80) verwendet wird und eine oder mehrere Strahldüsen (4-7) derart oberhalb des bchlammspiegels angeordnet sind, daß durch den Flüssigkeitsstrahl der Schlamm innerhalb des Troges zirkuliert.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem länglichen Schlammbehälter (83) durch axiale Trennwände (103, 108) eine geschlossene Zirkulationsschleife abgetrennt ist und die Strahldüse (47) derart angeordnet ist, daß durch den Flüssigkeitsstrahl der schlamm längs dieser Zirkulationsschleife zirkuliert.
9. Verfahren zum Bestimmen der optimalen Verdünnung von Schlamm für dessen hydraulischen Transport mittels einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß zunächst die Verdünnungsflüssigkeit mit maximaler Strömungsmenge zugeführt wird und der Pumpenauslaßdruck bestimmt, wird, der Zufluß von Verdünnungsflüssigkeit allmählich/gedrosselt und dabei der ,Fumpenauslaßdruck aufrecht erhalten wird und der Zufluß von Verdünnungsflüssigkeit in einer solchen Menge aufrecht erhalten wird, daß der Pumpenauelaßdruok ein Minimum und die zum Verwertungsort transportierte

309816/0786

Schlammmenge ein Maximum wird.
10. Vorrichtung zur Säuerstoffbehandlung von flüssigem tierischen Abfallschlamm, insbesondere zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und insbesondere zur Verwendung bei einer Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 8, gekennzeichnet durch ein Düsenrohr (41) mit einer Strahldüse (4-7) am einen Ende und ein axial im Abstand (A) davon und axial fluchtend damit angeordnetes Ansaugrohr )
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß der Durchmesser des Düsenrohres (41) etwa dreimal so groß wie der Durchmesser (d) der Düsenöffnung (48) gewählt ist»
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet , daß die axiale L&nge des Ansaugrohres (51) etwa dreißig bis vierzigmal so groß wie der Durchmesser (d) der Düsenöffnung (48) gewählt ist.
13· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Haltevorrichtung (43;89,96) das Ende des Düsenrohres (41) in einem vorbestimmten Abstand über dem Flüssigkeitsspiegel und das benachbarte Ende (54) des Ansaugrohres (51) unterhalb dieses Flüssigkeitsspiegels

309816/0786

gehalten sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13» dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenrohr (41) mit dem Ansaugrohr (51) unter einem Winkel gegenüber dem Schlammspiegel geneigt angeordnet sind, der zwischen dem zum Eindringen des Strahles in die Schlammoberfläche nötigen Minimalwinkel und 85 gewählt ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet , daß das Düsenrohr (41) mit dem Ansaugrohr (51) auf einem Schwimmer (87) befestigt sind.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15» dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnung (48) in einem Abstand oberhalb des Schlammspiegels angeordnet ist, der mindestens fünfzehn mal so groß wie der Durchmesser der Dtfeenöffnung (48) ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßende (5*0 des Ansaugrohres (51) in einem Abstand unter der Schlammoberfläche angeordnet ist, der zwischen fünf und sechsmal dem Durchmesser (d) der Düsenöffnung (48) liegt.

3098 16/0786
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17 , g e kenn.ζ eich' net durch einen der Düse (47-¹ ) zugeordneten, eng in diese passenden und in diese hinein und aus dieser heraus bewegbaren Reinigungsstift (101).

3098 16/0786