DE2328532C2 - Verfahren zur Verminderung der Geruchsbelästigung beim Hantieren mit tierischen Exkrementen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung der Geruchsbelästigung beim Hantieren mit tierischen Exkiementen durch Zusatz eines Oxydationsmittels.

In den letzten ]ahrcn hat sich die Aufzucht von Vieh und Geflügel in Mastställen oder in speziell dafür gebauten Stallungen zu einem bedeutenden Zweig der Landwirtschaft entwickelt. In Stallungen gehaltene Tiere sind leichler zu halten und ihre Gewichtszunahme ist schneller als bei der Weide- und viehegewirtschaft. Der Hauptnachteil dieser landwirtschaftlichen Betriebsart ist der intensive widerliche Gestank der in großen Mengen anfallenden Exkremente. Diese Geruchsentwicklung ist umso störender, als die Exkremente von in Stallungen gehaltenem Vieh und Geflügel konzentriert auf eine relativ kleine Fläche anfallen. Diese Geruchsbelästigung ist für die Nachbarn Anlaß zu Beschwerden.

Man hat versucht, das Geruchsproblem der als Dünger zu verwendenden Exkremente, die bei der Aufzucht von Vieh und Geflügel in speziellen Stallungen 4} anfallen, durch Installierung von mit Wasser beschickten Wasch- und Absorptionsstürmen in die Ventilation der Stallungen zu lösen. Diese Maßnahme ist zwar ziemlich wirksam, sie ist jedoch im Betrieb teuer und wälzt das Verschmutzungsproblem einfach von den schädlichen Dämpfen auf das zur Absorption verwendete Wasser ab, das seinerseits auf das umliegende Land verteilt wird, dort versickert und in das Grundwasser gelangt. Eine andere Maßnahme besteht darin, die als Dünger zu verwendenden Exkremente so wie sie anfallen kontinuierlich zu trocknen und dadurch den bakteriellen Abbau der Exkremente zu verlangsamen. Diese Technik war für Exkremente mit einem geringen Feuchtigkeitsgehalt, wie Exkremente von Geflügel, vielversprechend, doch sie erwies sich bei Exkrementen von Vieh nur als beschränkt anwendbar. Denn die Exkremente von Vieh haben einen ziemlich hohen Wassergehalt und werden im allgemeinen in einem Aufschlämmbehällersystem aufbewahrt. Eine andere Lösung des Geruehsproblcms besieht in der Verbrennung der Exkremente oder einfach in der Ausschaltung oder Überdeckung der widerlichen Gerüche mit diversen Riechstoffen. Man hat ferner Oxidationsmittel.

wie Ammoniumpersulfat, erfolgreich eingesetzt; vgl. Poultry Tribüne, Februar 1971. Aber nicht überall ist die damit verbundene Stickstoffanreicherung zulässig, weil sie zur Eutrophikation beiträgt, wenn so behandelte Exkremente als Dünger verwendet werden. Dazu kommt noch, daß Ammoniumpersulfat in einer Menge entsprechend etwa 17 000 ppm erforderlich ist, was wegen der hohen Kosten dieser Verbindung praktisch nicht realisierbar ist. Es ist also keine praktikable Maßnahme bekannt, durch die das Geruchsproblem gelöst werden könnte, das bei der Aufzucht von Vieh oder Geflügel in Stallungen auftritt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschriebene Verfahren, welches aus der Lit-Stelle »Poultry Tribune« bekannt ist, so weiterzubilden, daß der widerliche Geruch von tierischen Exkrementen oder Mist auf einfache und wirtschaftlich vertretbare Weise beseitigt werden kann. Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs

1 beschriebene Maßnahme gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unief ansprächen beschrieben.

Der Verlauf der Desodorierung tierischer Exkremente gemäß dem Verfahren der Erfindung ist in F i g. 1 und

2 graphisch dargestellt. Gemäß dem Verfahren der Erfindung wird eine gut gerührte Aufschlämmung von Exkrementen mit einer verdünnten wäßrigen Wasserstoffperoxidlösung versetzt und gerührt, bis der Geruch beseitigt ist oder nicht mehr stört. Die zuzugebende Menge an Wasserstoffperoxid entspricht etwa 50 ppm bis etwa 500 ppm und hängt im einzelnen von der Art. dem Alter und Zustand der Exkremente ab. Zur Desodorierung von Exkrementen, die längere Zeit in zu den Stallungen gehörigen Lagertanks aufbewahrt worden sind, sind größere Mengen an Wasserstoffper oxid erforderlich. Zur Desodorierung von frischen Exkrementen kommt man normalerweise mit kleineren Mengen an Wasserstoffperoxid aus. Es wird darauf hingewiesen, daß nicht alle Gerüche aus den Exkrementen in gleicher Weise auf die ' 'mset/ung mit Wasserstoffperoxid ansprechen. So sind /ur Beseitigung von stabileren Aminen oder Ammoniak Wjsserstoffper oxidmengen nahe der oberen Grenze erforderlich. Zur Beseitigung des leicht oxidierbaren Schwefelwasserstoffs und anderer stinkender Schwefelverbindungen ist eine Wasserstoffperoxidmenge erforderlich, die nahe an der unteren Grenze liegt. Die Aufschlämmung der Exkremente wird unter heftigem Rühren vorzugsweise mit einer lOprozentipen wäßrigen Wasserstoffperoxidlösung versetzt. Höhere Wasserstoffperoxidkon/entrationen führen leicht zu störendem Schäumen ».ihrend geringere Konzentrationen unier Umstanden <ill/u lan^e Zugabtveiten erforderlich machen. Die Aufschlämmung enthält etwa 5 bis 10 Prozent feststoffe.

Der pH-Wert der Aufschlämmung kann beispielsweise etwa 7.6 betragen, da Wasserstoffperoxid in schwach alkalischem Medium am wirksamsten ist. ledoch sind auch andere, für tierische Exkremente typische pH-Werte oberhalb und unterhalb dieses optimalen Werts praktikabel.

Gemäß der Erfindung kann Wasserstoffperoxid entweder in freier Form oder in Form von Perverbindungen anorganischer Salze eingesetzt werden. Diese Perverbindungen zerfallen in wäßriger Lösung unter Freisetzung von Wasserstoffperoxid. Spezielle Beispiele für derartige Perverbindungen sind

Natriumperborat. NaBO₂ · H₂O₂ 3 H₂O. und Natriumpcrcarbonat. 2 Na₂CO) · 3 H₂Ci₂.

Bevorzugt ist jedoch die Verwendung wäßriger Lösungen von Wasserstoffperoxid, das formal in Wasser und Sauerstoff zerfällt und keine Fremdsubstanzen in den Exkrementen hinterläßt, die mit dem Dünger in die Umwelt gelangen wurden.

Die Geruchsbilaung von tierischen, ais üüngi.f -U verwendenden Exkrementen ist auf verschiedene, anaerobe Mikroorganismen zurückzuführen, die in den Exkrementen leben und die schädlichen Gase als Nebenprodukte ihres Stoffwechsels produzieren. Wenn die so gebildeten Gase gemäß dem Verfahren der Erfindung einmal oxidiert worden sind und das Wasserstoffperoxid verbraucht ist, werden die Exkremente infolge der Tätigkeit von anaeroben Mikroorganismen von neuem geruchsaktiv. Die Exkremente bleiben jedoch einige Stunden geruchsfrei und können in dieser Zeit aus den Stallungen entfernt, abtransportiert und auf Feldern verteilt oder auch kompostiert werden.

Die Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel !

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19 Liter 50prozentiges Wasserstoffperoxid werden mit Wasser auf 114 Liter, entsprechend einer konzentration von etwa 9 Prozent, verdünnt und mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 1,9 l/min in eine mit flüssigen Exkrementen gefüllte Grube eines Kuhstalls gepumpt. Die Zugabe entspricht einer H₂O₂-Menge von 100 ppm. Während des ganzen Versuchs läuft eine Hochleisiungs- Umwälzpumpe und gewährleistet damit eine gute Durchmischung und Umwälzung der Exkremente, die ein Volumen von insgesamt 90 000 Liter haben. Die in der Grube befindlichen Gase direkt über der Oberfläche der Exkremente und desgleichen die aus den Entlüftungsventilatoren entweichenden Gase werden in bestimmten Zeitabständen mit einem Gasmeßgerät auf ihren Gehalt an Schwefelwasserstoff geprüft. Ferner wird die Gesamtqualität und die Art des Geruchs qualitativ ermittelt. Weitere Proben werden 18 Stunden später entnommen, um die Wirksamkeit und Nachhaitigkeit der erfindungsgemäßen Behandlung zu untersuchen. Desgleichen werden Proben bei stehender Umwälzpumpe entnommen. Die Versuchsergebnisse tind in Tabelle I und in F 1 g. 1 zusammengefaßt und werden nachstehend erläutert.

Tabelle f, Fig.': Vor dem Führen und der H₂O₂-Zugabe entweicht ein angenehmer Geruch nach Silage oder Tieren aus der Entlüftung. Kein Schwefelwasserstoff ist festzustellen. Sofort nach Rührbeginn Steigt die Schwefelkonzentration auf 150 ppm und ein starker sulfidischer Geruch ist festzustellen. Innerhalb von 30 Minuten - nach Zugabe von etwa 50 ppm H₂O₂ - sinkt die Schwefelkonzentration plötzlich ab und der Sulfidische Geruch verschwindet. Nach 1 Stunde - nach Zugabe von 100 ppm H₂O₂ - ist kein Schwefel mehr testzustellen, und es verbleibt nur ein mäßiger Geruch nach Ammoniak. Nach einer Ruheperiode von 90 Minuten und Wiederbeginn des Durehmischens erreicht die Schwefelkonzentration den Wert, der zuvor bereits nach iOminütiger H₂O₂-Zugabe erreicht wird. Nach weiterer 30minütiger Durchmischung sinkt die SchwC' felkonzentration in der Grube auf Null, während das aus der Entlüftung entweichende Gas noch einen geringfügigen Schwcfclgchall aufweist und der starke Geruch nach Ammoniak bestehenbleibt. Vor dem Rührbeginn nach einer insgesamt ISstündigen Ruheperiode kann kein Schwefelgehalt fertpostellt werden, aber nach 5 Minuten Durchmischung steigt der Schwefelgehalt und wird in dem aus der Entlüftung entweichenden Gas bei 120 ppm konstant bzw. in dem in der Grube befindlichen Gas bei 145 ppm. Diese Werte sind in etwa identisch mit den Werten, die vor der Umsetzung mit H3O2 gefunden werden. Nach 15 Minuten Durchmischen ist ein sehr itichier *>bfall des Schwefelgehalts festzustellen, aber der sulfidische Geruch ist noch äußerst stark.

Beispiel 2

Insgesamt 19 Liter 50prozentiges H2O2 werden in einem Eimer verdünnt wie folgt. Gemische von jeweils 1,9 Liter H2O2 und 9,5 Liter Wasser mit einer H202-Konzentration von etwa 10 Prozent werden im Verlauf von 15 Minuten zu den flüssigen Exkrementen in die Grube eingespeist. Die Umwälzpumpe wird eingeschaltet, und Gasproben werden gemäß Beispiel 1 entnommen. Zusätzlich wird mit Hilfe eines pH-Papiers der pH-Wert der aus der Entlüftung entweichenden Gase gemessen. Die Aufschlämmung der Exkremente wird mit ritan(III)-sulfat qualitativ auf restliches Wasserstoffperoxid geprüft.

Unmittelbar danach wird eine zweite Charge von 19 Liter 50prozentigem H₂O₂ mit Wasser verdünnt und in Anteilen von je 11 Liter der Aufschlämmung der Exkremente zugesetzt. Gasproben werden auf die beschrie'^ene Weise untersucht, und desgleichen wird restliches Wasserstoffperoxid bestimmt. Die Messungen werden 16 Stunden später wiederholt. Die Versuchsergebnisse sind in Tabelle Il und F i g. 2 zusammengefaßt und werden nachstehend erläutert.

Tabelle II. Fig. 2: Ähnlich wie bei Beispiel 1 ist die Schwefelkonzentration und der Geruch nach Zugabe von nur 50 ppm H₂O₂ fast verschwunden und sinkt eine Stunde nach der H₂O₂-Zugabe auf NuU. Nur ein mäßiger Geruch nach Ammoniak und nach Silage und Tieren verbleibt. Die Schwefelkonzentration bleibt während des 1 stündigen Rührens nach der zweiten H;O₂-Zugabe auf einem Wert von Null, aber der Geruch ändert sich von einem Silage/Tier-Geruch in einen »friscnen«. uncharakteristischen Geruch. 16 Stunden später steigt die Schwefelkonzentration erheblich und erreicht wahrscheinlich nur deshalb den Anfangswert nicht, weil zwei Entlüftungsventilatoren angestellt werden. Für den Rest des Versuchs läuft nur ein Entlüftungsv:ntilator. Der pH-Wert der aus der Entlüftung entweichenden Gase ist mit einem pH-Wert von 8 oder hoher durchwegs alkalisch, wahrscheinlich infolge des Gehalts an Ammoniak.

Während der zweiten H₂O₂-Zugabe schäumt die Masse ein. Dies kann eine Folge von Wasserstoffperoxidzersetzung sein, lüdem der entweichende gasförmige Sauerstoff mit den anwesenden Proteinverbindungen einen stabilen Schaum bilJet. Die Schaumbildung ist bei Ve-we.idung weniger konzentrierter H₂O₂-Lösungen geringer. Nach der zweiten H₂O₂-Zugabe laufen andere chemische Reaktiontn ab. Der Geruch nach Ammoniak. Silage und Tieren bleibt nach einer H₂O₂-Zugabe von 100 ppm erhalten und verschwindet nach einer H₂O₂-Zugabe von 200 ppm im Verlauf von mindestens 1 Stunde restlos. Nach der ersten H₂O₂-Zugabe von 100 ppm ist kein restliches H₂O₂ festzustellen, und nach der zweiten H₂O₂-Zugabe wird nur eine geringe Menge an H₂O₂ gefunden. Beide Bestimmungen wurden jeweils I Stunde nach der ursprünglichen H₂O₂-ZiIgCTbC zu der Aufschlämmung durchgeführt.

Beispiel 3 Die Versuchsbedingungen sind dieselben wie in

Beispiel I oder 2. Eine lOpro/cntigc Aufschlämmung von Hühnercxkremenien wird unter heftigem Rühren bis zu einer Konzentration von etwa 100 ppm mit Wasserstoffperoxidlösung versetzt. Der Geruch ist

Tabelle I

Die Behandlung von flüssigen Exkrementen mit H₂O₂ einige Stunden auf ein sehr geringes Maß herabgesetzt, und die weitere Geruchsbildung ist unerheblich, wenn die so behandelten Exkremente als Dünger auf Poldern ausgebreitet werden.

Zeit und Art der Behandlung

H2S Grube	0	ppm Entlüftung	_	-	i;	Geruch
0	145	0	40	6	Silage. Tiere
150	120	I /. I If	0	sulfidisch (sehr stark)
-	6	120	sulfidisch (stark)
in	0	110	ii'iS i.iciir mriii;
6	0	NH, (mäßig), Silage, Tiere
1	NH, (mäßig), Silage, Tiere
0	NH, (mäßig) Silage, Tiere
20	sulfidisch, (mäßig)
-	sulfidisch, (mäßig)
-	NH, (stark)
Silage. Tiere
H:S (sehr stark)
H,S (sehr stark)

Vor dem Rühren Beginn des Rührens und der Η,Ο,-Zugabe 5 Minuten nach Beginn des Rührens 15 Minuten nach Beginn des Rührens

45 Minuten nach Beginn des Rührens

I Std. nach Beginn des Rührens; Rühren wird unterbrochen nach 2 1/2 Stunden ohne Rühren nach 2 2/3 Stunden Rühren nach 2 5/6 Stunden Rühren

nach 3 Stunden Rühren; Rühren wird unterbrochen 18 Stunden später, vor Beginn des Rührens 5 Minuten nach Beginn des Rührens 15 Minuten nach Beginn des Rührens

Tabelle II

Die Behandlung von flüssigen Exkrementen mit H₂O₂

Zeit und Art der Behandlung pH der
Entlüftungsgase

H₂S
Entlüftung

ppm
Grube

Geruch

Vor dem Rühren

5 Minuten nach Beginn des Rührens¹ 0-15 Min.: I. H₂O,-Zugabe nach 30 Min. (15 Min. nach H_;O₂-Zugabe)

nach 45 Min. (30 Min. nach HiOvZugabe) nach 1 Stunde (45 Min. nach H₃O,-Zugabe) nach 11/4 Stunden

(60 Min. nach H₂O₂-Zugabe Η,Ο,-Rest: keiner Vor dem Rühren

0-15 Min.: 2. H₂O,-Zugabe" nach 30 Min. (15 Min. nach H₂O_rZugabe) nach 45 Min. (30 Min. nach Η,Ο,-Zugabe) nach 1 Stunde (45 Min. nach H₂O₂-Zugabe) nach 11/4 Stunden

(60 Min. nach H₂O_rZugabe) Η,Ο,-Rest: gering

7,6

8 +

8 i-8 + 8 +

0	0	nach Silage und Tieren
125	150	H:S (sehr stark)
	-	H:S (stark)
7	Il	sulfidisch (mäßig) NH3 (stark), kein H3S
5	13	NG3 (stark), kein H2S
4	8	Silage, Tiere, NH3 (mäßig)

8 +	0	0
8 +	0	0
8 +	2	0
8 +	1	0

Silage, Tiere
(nicht unangenehm)

Silage, Tiere
fast keiner, sonst frisch fast keiner, sonst frisch fast keiner, sonst frisch fast keiner, sonst frisch fast keiner, sonst frisch

t'orlscl/iing

Zeit und Λ rl der Behandlung pll der H₂S ppm Geruch

FntliifUingsgase Entlüftung Grube ■

16 Stupisn später, vor Beginn des Rührens — 0 0 Silage, Tiere g-j

nach 5 Minuten Rühren·' 8+ 52 115 H₂S (sehr stark) {>i

H₃Oj-ReSt: keiner

¹ F.in Ventilator liiuft

¹ Beide Ventilatoren laufen

Bemerkung: Die .Schaumentwicklung wahrend der /weiten H₂()j-Zugabe ist erheblich.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vei fahren zur Verminderung der Geruchsbelästigung beim Hantieren mit tierischen Exkrementen durch Zusatz eines Oxydationsmittels, dadurch gekennzeichnet, daß man eine 5- bis lOprozentige Aufschlämmung der Exkremente mit wäßriger Wasserstoffperoxidlösung behandelt, wobei die der Aufschlämmung zugesetzte Wasserstoffperoxidmenge etwa 50 bis etwa 500 ppm entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß man die Wasserstoffperoxidmenge in der Aufschlämmung auf einen Wert von 100 ppm einstellt

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Exkremente von Kühen behandelt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. tü»3 man Exkremente von Geflügel behandelt.