DE2414255A1

DE2414255A1 - Verfahren zur erzeugung von eiweisshaltigen futterstoffen aus abfaellen eines landwirtschaftlichen betriebes

Info

Publication number: DE2414255A1
Application number: DE2414255A
Authority: DE
Inventors: Erich Dr Asendorf
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-03-25
Filing date: 1974-03-25
Publication date: 1975-10-09

Description

Bezeichnung: Verfahren zur Erzeugung von eiweißhaltigen Butterstoffen aus Abfällen eines landwirtschaftlichen Betriebes Beschreibung: Gegenstand des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Erzeugung von eiweißhaltigen Putterstoffen aus Abfallprodukten landwirtschaftlicher Betriebe, d.h. aus solchen Betrieben, die unmittelbar in der Landwirtschaft täti sind, wie z.B. Mästereien und solchen, die landwirtschaftliche Produkte verarbeiten0 Soweit es sich dabei um Stoffe wie Gülle aus Schweinemästereien, Abwässer aus Brauereien und Stärkefabriken, Schlempe aus Brennereibetrieben oder Molkereiabwässer handelt, müssen diese Stoffe aus Gründen des Umweltschutzes so behandelt werden, daß Oberflächen- und Grundwasser durch sie nicht verschmutzt werden können.
Bekanntlich werden die flüssigen Produkte daher allein oder zusammen mit anderen Abwässern oftmals einem biologischen Abbau in sogenannten Belebtschlammanlagen unterworfen. Ein wesentlicher Teil der wasserlöslichen oder aufgeschwemmten Abwasserbestandteile wird dabei von Microben (z.B. protozoen) aufgenommen und zu Kohlendioxid und Wasser veratmet oder zu eiweiß für neue Einzeller synthetisiert.
Den "Belebtschla#m" kann man vom Wasser trennen; nach Konditionierung stellt er ein eiweißhaltiges Produkt dar, das sogar zu verfüttern wäre, soweit dem nicht bei Belebtschlamm aus häuslichen bässern und Stellungen sanitäre Bedenken entgegenstehen würden.
Diese Bedenken bestehen vor allem, wenn man sich vor Augen hält, daß z.D. die Abläufe aus Schweineställen eben nicht nur allein aus klarer Flüssigkeit bestehen.
Jedoch ist der biologische Abbau bekanntlich gerade bei den oben zitierten Produkten besonders schwierig zu handhaben, wozu noch kommt, daß einige dieser Produkte nur zeitweilig, z.B. jahreszeitlich bedingt, anfallen können.
EinPwesentliche der Erfindung liegt nun darin, die aus dem wechselnden Anfall von verwertbaren oder unverwertbaren Feststoffen und der unregelmäßigen Zugabe bzw. des Ausfalls der bfallstofe entstehenden Schwierieiten zu überwinden und die dann unter Anwendung des Belebungsverfahrens entstehenden Eiweißstoffe als Futterbasis zu nutzen.
Überraschenderweise gelang die Überwindung der beschriebenen Schwierigkeiten durch das erfindungsgemäße Verfahren, dessen technische Durchführung sich auf die vorhergehende Entwicklung extrem hoch belastbarer Belebungsanlagen gründet, wie sie z.B.
in dem DBP 1 459 453 und an anderen Stellen beschrieben werden.
Sehr überraschend wurde gefunden, daß entgegen der Lehrmeinung auch bei hochkonzentrierten Schmutz- und Abfallstoffen ohne weiteres in hochbelasteten Anlagen die Abbaurate in einer Stufe auf 99,4,z0 und höher getrieben werden kann. Die Wirksamkeit solcher Belebungsanlagen scheint im Gegensatz zur Lehrmeinung allein darauf zu beruhen, daß sie hinreichend leistungsfähig in Bezug auf sofortige Verdünnung der Schmutzstoffe durch Belebtschlammwasser, in Bezug auf intensive Durchmischung im Belebungsbecken und in Bezug auf Erzielung eines ausreichend hohen Sauerstofferträges sind.
Jede hochbelastbare Belebungsanlage, die diese Wirksamkeitskriterien erfüllt, kann zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden. In guten Anlagentypen liegt dabei, wie gefunden wurde, der rn#ergieverbrauch bei 0,25 bis 0,5 Kw/ Kg BSB, oder im Mittel bei 0,6 bis 0,7 Klv/I'g Eiweißstoffe.
Bei der Durchführung des Verfahren#s stößt man sofort auf die Tatsache, daß die für die Eiweißerzeugung vorgesehenen Abfallflüssigkeiten mit Feststoffen beladen sind. Bei Abwässern aus Stärkefabriken oder Brennereien können das Feststoffe sein, die selbst schon nach ihrer Abtrennung als Futtermittel verwenvtbar sind, während es sich in anderen Fällen um Kdstoffe und streu handeln mag, die aus den innerbetrieblichen Ereìslauf ausgeschieden werden sollen.
Erfindungsgemäß erfolgt die Abtrennung dieser Feststoffe zusammen mit einer kleinen Menge gebildeten Uberschußschlammes nach Behandlung in einer hochbelasteten Belebungsanlage, deren Raumbelastung zwischen 2 und 40 vorzugsweise zwischen 10 und 25 Kg BSB5/m3,d liegt. Das bedeutet, daß eine solche Belebungsanlage nur ein sehr kleines Volumen besitzt0 Der Zulauf von 1 m3/d einer Flüssigkeit mit einem BSB5-Wert von 20.000 (z.B. Molke oder Gülle) benötigt bei einer Raumbelastung von 25 einen Belebungsraum von 0,8 m3, wenn die Schmutzstoffe voll abgebaut werden sollen, und einen Raum von 0,2 m3 bei nur 25%igem Abbau. Die mittlere Verweilzeit beträgt bei letzterem überraschender Weise immer noch rund 5 Stunden.
Der gebildete Überschußschlamm wird gemeinsam mit den eingebrachten festen Schmutzstoffen abgeschieden und je nach Zusammensetzung entweder als Futterstoff benutzt oder verworfen und vernichtet. Aus Schlempe lassen sich so bereits 65 aller Stoffe abtrennen (davon 55% Feststoffe) und zu rd. 92% nutzbar machen, während man bei Stallprodukten insgesamt 3Y,,0 aller Stoffe abschadet und verwirft.
Die Inhaltsstoffe der abgesetzten Lösung werden in einer zweiten Belebungsstufe aerob abgebaut und dabei in Belebtschlamm umgewandle, den man als Überschußschlamm abzieht, eindickt und als Futterbasis einsetzt.
Diese zweite Belebtschlammstufe oder eine zweite und weitere Stufen zusammen werden so dimensioniert, daß ihre Raumbelastung zwischen 0,5 und 10, insbesondere in der mittleren Größe von 1,5 bis 2,5 Kg BSB5/m3,d liegt und daß sie die restlichen 75 der ursprünglichen Abfallstoffe über 99,4c/aig abbauen können. Das Verhältnis der Abbauraten beider Stufen liegt damit bei 25 : 75 = 0,33* Es ist durchaus überraschend, daß bei einem derartigen Verhältnis der Abbauraten, das auch entsprechend für drei- und vierstufige Belebungsanlagen gilt, die erwünschte hohle Bildungsrate für tberschußschlamm erzielt wird, geht man doch traditionell sonst davon aus, daß in der ersten- und dazu sonst noch verhältnismäßig niedrig belasteten- Belebungsstufe mehr als 506So der wasserlöslichen Schmutzlast abbaut werden sollen.
Der bei der ersten Stufe erwähnte Zulauf von 1 m3/d besitzt bei dort erfolgtem 25/obigem Abbau und/oder löslichen Schmutzstoffen noch einen BSB5 von 15 000. Bei einer gewählten Raumbelastung von 2,5 Kg/m3,d ergibt sich ein Beckenvolumen von 6 m3 und eine mittlere Verweilzeit des Abwassers in ihm von 6 Tagen.
Es wurde weiter gefunden, daß es zur Optimierung der baulichen Vorrichtungen durchaus sinnvoll werden kann, mit drei gleich großen Belebungsbecken und nachgeschalteten Absitzbecken hintereinander zu arbeiten, wenn die Abscheidung von Schmutz- oder Feststoffen keine Rolle spielt.
Eine derartige Anordnung wäre z.B. für 1 m3/d mit einem Eingangs-BSB5 von 20 000 Stufe V Raumbela tung Abbaurate % vom m3 BSB Kg/m ,d Gesamten I 0,5 30 75 II 0,5 8 20 III 0,5 2 5 Ihre jährliche Prod@tionsleistung beträgt 4400 Kg Eiweiß/m² In allen drei gleich großen, lediglich verschieden belasteten und damit verschieden belüfteten Belebungsbecken beträgt die mittlere Verweilzeit jeweils 12 Stunden. Das Gesamtvolumen der drei Belebungsbecken ist erheblich kleiner als das einer konventionellen ein- oder zweistufigen Anlage. Infolge des hohen Schlammanfalls kann es jedoch erforderlich werden, beim Abzug des Überschußschlammes mit im Kreislauf geführtem Verdünnungswasser zu arbeiten.
Das erfindungsgemäße Verfahren bringt die erwünschte Eiweißproduktion nur so lange, wie der beschriebenen Anlage die zu verwertenden Abfallstoffe zufließen. Mit Ende einer Kampagne würde das erfindungsgemäße Verfahren deshalb zum Erliegen kommen. Es wurde jedoch weiter gefunden, daß das Verfahren weiterarbeiten kann, wenn anstatt der zu behandelnden landwirtschaftlichen Abfalllösungen synthetische Düngemittel in die Belebungsatufen eingeführt werden. Vorzugsweise soll, wie sich durch Versuche ergab, dabei Harnstoff verwendet werden mit einer geringeren Menge an Phosphorsäure oder citratlöslichen Phosphaten. Der Belebtschlamm wird dadurch zum Wachstum angeregt. Ergänzende Gaben kohlenstoffhaltiger Produkte, wie Essigsäure, Methanol, andere @ohlenwasserstoffe oder Milchzucker (in Molke) steigern die Eiweißerzeugung noch ganz erheblich. Bekanntlich wird ein Optimum des Hiorobenwachstums erzielt, wenn das Verhältnis C : g : P wie 100 :5 : 1 ist, Es ist deshalb überraschend, daß schon allein durch ein N : P - Verhältnis von 5 bis 30 : 1 die Bildung von Belebtschlamm angeregt wird.
Der der Gesamtanlage entnommene Uberschußschlamm wird vorzugsweise auf 800C erwärmt oder auf etwa 16000 überhitzt, einmal um ihn für die nachfolgende Behandlung durch Eindicken, Abfiltern oder Pressen zu konditionieren, und ihn zum anderen,insbesondere bei Abflüssen aus Ställen zu sterilisieren.
Besonders vorteilhaft eignet sich das so erzeugte eiweißhaltige Produkt für Futterzwecke. Aufgrund einseitiger Ernährung des Belebtschlammes scheint sich durch Adaption ein Eiweiß mit einem geringeren Gehalt an essentiellen Aminosäuren zu bilden. Sein Futterwert kann erheblich, wie gefunden wurde, durch Zugabe geeigneter synthetischer Aminosäuren, wie z.B. Methionin, gesteigert werden. Diese Zugabe kann in das Belebungsbecken oder in das Fertigprodukt erfolgen.
Die Verfütterung kann z.B. bei Schweinen mit Mengen von 100 bis 450 g T.S. pro Tag und Tier erfolgen; aus der Schweinegülle werden erfindungsgemäß etwa 50 bis 80 g T.S. Futtereiweiß pro Tag und Tier rückgewonnen. Nach der Filterpresse ergibt sich ein Futtereiweiß mit 22 bis 3Q# T.S. und mit etwa 20 g verwertbarem Eiweiß je 100 g Preßkuchen, während bei Naßfütterung mit 3 bis 5 ,4 T.S. und 2 bis 3 g verwertbarem Eiweiß je l00gSchlammprodukt gearbeitet werden kann und keine Filterpresse benötigt wird.
Da, wie bereits dargestellt, dann für die Erzeugung von 1 Kg Eiweiß nur etwa 0,7 KVJ und im ungünstigsten Fall zusätzlich 0,15 Kg Düngemittel erforderlich sind und zu dieses niedrigen Betriebskosten infolge der beschriebenen erfindungsgemäßen mehrstufigen und rawnsnarenden Verfahrensweise nur noch der Kapitaldienst für recht geringe Investitionen hinzukommt, ergibt sich ein besonders vorteilhaftes, da wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung eiweißhaltiger Futtermittel, das die <im-Leistung landwirtschaftlicher Nutzflächen weit übertrifft.

Claims

Patentansprüche:

1) Verfahren zur Erzeugung von eiweißhaltigen Futterstoffen aus organischen und/oder stickstoffhaltigen flüssigen Abfällen eines landwirtschaftlichen Betriebes mit oder ohne Zusatz von synthetischen Düngemitteln in der Flüssigphase einer ein- oder mehrstufigen hochbelastbaren Belebtschlammanlage, gekennzeichnet dadurch, daß solche Abfälle bei Bedarf einer Vorreinigung von festen Schmutzstoffen oder einer Vorabscheidung von festen Futterstoffen in einer hoch belasteten ersten Stufe einer mindestens zweistufigen Belebungsanlage unterworfen und daß die aufbereiteten Flüssigkeiten mit oder ohne Zusatz von synthetischen Düngemitteln oder auch bei zeitweiligem Ausbleiben der aufbereiteten Flüssigkeiten diese synthetischen Qungemittel allein oder mit beliebigen organischen Komponenten einer zweiten Belebungsstufe zugeführt, dort biologisch umgesetzt und die dabei entstehenden überschüssigen eiweißhaltigen Belebtschlämme in an sich bekannter Weise abgetrennt, konzentriert und/oder thermisch konditioniert und/oder mit zusätzlichen essentiellen Aminosäuren angereichert werden.

2) Verfahren nach Anspruch i), gekennzeichnet dadurch, daß in der ersten Belebtschlsmmstufe Raumbelastungen zwischen 2 und 40, vorzugsweise zwischen 10 und 25 und in der zweiten Belebungsstufe solche zwischen 0,5 und 109 vorzugsweise zwischen 1,5 und 2,5 Kg BSB5/m3,d angewendet werden.

3) Verfahren nach Anspruch 1), gekennzeichnet dadurch, daß das Verhältnis der Abbauraten zwischen der ersten und den weiteren Stufen kleiner als 1 ist.

4) Verfahren nach den Ansprüchen 1) und 2), dadurch gekermzeichnet, daß mehrstufig in gleich großen Belebungsbecken mit absinkender Raumbelastung gearbeitet wird.

5) Verfahren nach den Ansprüchen 1) bis 4), dadurch gekennzeichnet, daß bei der zeitweiligen Zugabe von synthetischen, vorzugsweise harnstoffhaltigen Düngemitteln und/oder Düngemlttelmischungen ein Stickstoff/Phosphor-Verhältnis von 5 bis 30 : 1 angewendet wird.

6) Verfahren nach den Ansprüchen 1) bis 5), dadurch gekennzeichnet, daß für den Abzug der eiweißhaltigen Überschußschlämme frisches oder im Kreislauf gefahrenes Verdünnungswasser benutzt wird.