DE2928627A1 - Recovering heat from liq. compost - by aeration with air or oxygen and removing heat of biological oxidn. by heat pump - Google Patents

Recovering heat from liq. compost - by aeration with air or oxygen and removing heat of biological oxidn. by heat pump

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Abstract

In withdrawing heat from liq. compost in containers, trenches, and/or stables, the compost is aerated by atmospheric air or oxygen and the heat generated in the compost by the resulting biological oxidn. process is withdrawn by way of energy collection leads, grids or plates in the walls of the container or stables or in the space above the compost, to feed a heat pump. The process is esp. useful in an integrated system of stalls for animals which create the liq. compost. On aeration, this can be used to create heat for warming the stalls. By using reversible heat pumps., heat may if necessary be extracted from stalls and passed to the liq. compost supply, where it serves to activate the oxidn. organisms. The oxidised compost has low odour and is environmentally harmless, and can be used directly for spreading on the fields, whilst the heat produced provides a reduction in energy costs for the compost treatment and in stall heating.

Description

Technische Bezeichnung:Technical designation:

Verfahren zur Entwärmung von Flüssigmist in Behältern, Gruben und/oder Stallungen Beschreibung: Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Energieeinsparung durch Wärmegewinnung aus Flüssigmist in funktionaler Einheit mit Belüftung des Flüssiginistes.Process for cooling liquid manure in containers, pits and / or Stables Description: The invention relates to a method for saving energy through heat recovery from liquid manure in a functional unit with ventilation of the liquid manure.

Während Wärmepumpen für die Raus-, Stall- und Brauchwasserheizung schon in vielen Varianten zur Energieeinsparung eingesetzt werden haben sie den Nachteil, daß die Energie über Erd- und Lnftkollektoren gewonnen wird. Das bedeutet gerade im Winter, zu Zeiten des größten Energiebedarfs, niedrige Vorláúftemperaturen und damit geringere Wirkungsgrade der Wärmepumpe.While heat pumps for outside, stable and domestic water heating they have already been used in many variants to save energy Disadvantage that the energy is obtained via geothermal and air collectors. That means especially in winter, at times of greatest energy demand, low flow temperatures and thus lower efficiency of the heat pump.

In der Landwirtschaft ist es bekannt, daß Flüssigmist zur umweltfreundlichen Lagerung und Ausbringung durch Belüftung erheblich geruchsärmer gemacht werden kann. Durch den Umluft- oder Sauerstoffeintrag bildet sich eine aerobe Bakterienkultur, die Produktion von Faulgasen durch anaerobe Bakterien wird dadurch unterbunden. Bei dem biologischen Oxidationsprozeß wird gleichzeitig zarge frei. Der aus dem Flüssigmist gewonnene belüftete geruchsarme und homogene Biodung kann im Gegensatz zum unbehandelten Flüssigmist auch noch als Kopfdung für Pflanzen auf die Felder ausgebracht werden.In agriculture it is known that liquid manure is environmentally friendly Storage and application can be made considerably less odorous by ventilation. An aerobic bacterial culture forms through the introduction of circulating air or oxygen, the production of digester gases by anaerobic bacteria is thereby prevented. During the biological oxidation process, the frame is released at the same time. The one from the Aerated, low-odor and homogeneous liquid manure obtained Biodiversity In contrast to the untreated liquid manure, it can also be used as top dung for plants be applied to the fields.

Nachteil der Flüssigmistbelüftung war bisher noch durch den Energieaufwand für die Belüftungseinrichtungen gegeben, so daß die Flüssigmistbelüftung trotz ihrer oben beschriebenen Vorteile in der Regel nur dort eingesetzt wird, wo Immissionsauflagen den Landwirt dazu zwingen.The disadvantage of liquid manure aeration was previously due to the energy consumption given for the ventilation devices, so that the liquid manure ventilation despite their The advantages described above are generally only used where there are immission requirements force the farmer to do so.

Beide Probleme werden nun erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß die Wärmeentwicklung bei der Flüssigmistaufbereitung zu geruchsarmem, homogenem Biodung dazu benutzt wird, mittels Energiesammelleitungen und daran angeschlossener Wärmepumpe, die jahreszeitlich konstant anfallende Wärme zu entziehen. Die umweltfreundliche Flüssigmistbehandlung bildet in funktionaler Einheit mit dem Wärmeentzug aus der ablaufenden Biooxidation ein Verfahren zur Energiegewinnung in der Landwirtschaft.Both problems are now solved according to the invention in that the Heat development during liquid manure processing to produce low-odor, homogeneous biodegradation is used for this purpose by means of energy manifolds and a heat pump connected to them, to extract the constant seasonal heat. The environmentally friendly Liquid manure treatment forms a functional unit with the extraction of heat from the ongoing bio-oxidation a process for generating energy in agriculture.

Der Wärmeentzug aus der Biooxidation des Flüssigmistes erfolgt durch Energiesammelleitungen, die im Flüssigmist selber verlegt sind, in angrenzenden Behältern-/ Stallwänden und/oder durch Energiesammelleitungen im Luftraum über dem Flüssigmist die auch der durch die fliooxidation angewärmtenUmluft die Wärme entziehen.The heat extraction from the bio-oxidation of the liquid manure takes place through Energy collecting lines, which are laid in the liquid manure, in adjacent ones Container / stall walls and / or through energy manifolds in the air space above the Liquid manure that also removes heat from the ambient air heated by the fliooxidation.

Der Wärmeentzug aus dem Flüssigmist kann auch durch Umschaltung rein regenerativ mit einer Umwälzpumpe erfolgen, z.fl. zur Vorwärmung der Luft eines benachbarten Stalles.The heat extraction from the liquid manure can also be purely by switching take place regeneratively with a circulation pump, e.g. to preheat the air of a neighboring stable.

Um möglichst nahe an der optimalen Stalltemperatur mit der bestmöglichen Futterverwertung zu bleiben, wird die Stalluft im Winter angewärmt.To get as close as possible to the optimal house temperature with the best possible In order to keep feed conversion, the barn air is warmed up in winter.

Weiterer Vorteil des oben beschriebenen Verfahrens ist die Möglichkeit, es (im Sommer) umgekehrt zur Kühlung eines benachbarten Stalles zu verwenden. Dabei wird regenerativ oder über eine Wärmepumpe der Stalluft Wärme entzogen und diese in den Flüssigmistbehälter transportiert. Durch die so erhöhte Flüssigmisttemperatur kann für die Flüssigmistbelüftung Energie gespart werden, da die aeroben Bakterien zu erhöhter Tätigkeit angeregt werden.Another advantage of the method described above is the possibility of to use it the other way round (in summer) to cool a neighboring house. Included heat is extracted from the house air regeneratively or via a heat pump and this transported into the liquid manure container. Due to the increased liquid manure temperature energy can be saved for the liquid manure aeration, as the aerobic bacteria be stimulated to increased activity.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß anstelle von Flüssigniist der biologische Oxidationsprozeß und die Entwärmung auch aus sonstigen Fäkalien und Abwässern in Klärbecken oder Kläranlagen erfolgen kann.Another advantage of the method is that instead of The biological oxidation process and the heat dissipation from other sources are also liquid Feces and sewage can be done in clarifiers or sewage treatment plants.

Verschiedene Ausführungsbeispiele sind in den folgenden Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.Various embodiments are in the following drawings and are described in more detail below.

In der Zeichnung 1 ist ein Flüssigmistbehälter dargestellt, in dem mit Oberflächenbelüfter/Umwälzbelüfter (la) oder alternativ mit Einblasbelüftung (ib) der Biooxidationsprozeß stimuliert wird. Die dabei entstehende Wärme wird mit Energiesammelleitungen aufgenommen, die im Flüssige1st verlegt sind (2a) und/oder in Behälterwand bzw. Behalterboden/-Deckel (2b). Die Energiesammelleitungen sind mit einer Wärmepumpe (3) verbunden, die variabel zur Stallheizung, Wohnranni-, Branchwasserheizung usw. eingesetzt wird. Es besteht auch die Möglichkeit, unter Ausschaltung der Wärmepumpe nur mit einer Umwälzpumpe einen regenerativen Wärmeaustausch z.B. mit der Beheizung/ Kühlung eines benachbarten Stalles zu erreichen. Verschiedene Gestaltungsnögli chlreiten der Anordnung der Ernergiesammelleitungens -gitter oder -platten sind in den Zeichnungen 2 und 3 dargestellt.In the drawing 1, a liquid manure container is shown in which with surface aerator / circulating aerator (la) or alternatively with blow-in ventilation (ib) the bio-oxidation process is stimulated. The resulting heat is with Energy collecting lines included, which are laid in the liquid 1st (2a) and / or in the container wall or container base / lid (2b). The power busses are connected to a heat pump (3), which can be used for stable heating, living room heating, branch water heating etc. is used. There is also the option of switching off the heat pump only with a circulation pump a regenerative heat exchange e.g. with the heating / To achieve cooling of a neighboring stable. Various design options Following the arrangement of the energy bus lines are grids or plates shown in drawings 2 and 3.

Zeichnung 2 zeigt die Anordnung für innerhalb des Flüssigmistbehälters verlegte Energiesammelleitungen/-gitter. Material ist vorzugsweise korrosionsfrei verschweißbares PE-Kunststoffrohr, kann aber auch aus allen anderen Materialien für Wärmesammelleitungen und -platten hergestellt sein. Die Energiesammelleitungen (4) sind an Ständerrohren (5) befestigt, die über Abstandshalter variabler Länge (6) in den Behälterwänden oder direkt an den Behälterwänden befestigt werden (7). Die Befestigung der Ständerrohre in der Behälterwand/Boden erfolgt über in der Wand/Boden eingelassene Rohrhülsen (8), in die die Abstandshalter (6) gesteckt, geschraubt, geklebt oder geschweißt werden. Bei Behältern aus Metall oder Kunststoff entfallen die Rohrhülsen.Drawing 2 shows the arrangement for inside the liquid manure container Installed energy collecting lines / grids. Material is preferably corrosion-free weldable PE plastic pipe, but can also be made of any other material for heat manifolds and plates. The energy busses (4) are attached to upright tubes (5), which are spaced by spacers of variable length (6) be fastened in the container walls or directly on the container walls (7). The upright tubes are attached to the container wall / floor via in the wall / floor recessed pipe sleeves (8) into which the spacers (6) are inserted, screwed, be glued or welded. No need for containers made of metal or plastic the pipe sleeves.

Zeichnung 3 zeigt die Draufsicht auf den Behälter. Die Energiesammelleitungen (4) werden an den Ständerrohren (5) entlanggeführt und über Hauptsammelleitungen (9) an die Wärmepumpe (3) angeschlossen.Drawing 3 shows the top view of the container. The energy busses (4) are guided along the stand tubes (5) and via main manifolds (9) connected to the heat pump (3).

Die Verbindung zwischen den Energiesammelleitungen und den Ständerrohren erfolgt mittels auf den Ständerrohren aufgeschweißter Klipse. Alternativ kann die Befestigung auch durch Klebung, Schweißung und Schellen erfolgen.The connection between the energy manifolds and the stand tubes takes place by means of clips welded onto the stand tubes. Alternatively, the Fastening can also be done by gluing, welding and clamps.

Die Energiesammelleitungen werden untereinander mit Elektroschweißmuffen für PE-Kunstoffrohre verschweißt. Bei Verwendung anderen Materials für die Energiesammelleitungen, -gitter oder -platten kann auch geklebt, geschraubt oder aufgeschrumpft werden.The energy bus lines are connected to each other with electrofusion sleeves welded for PE plastic pipes. When using other material for the energy collecting lines, -grids or plates can also be glued, screwed or shrunk on.

Zeichnung 4 zeigt einen Stall, indem entweder der Flüssigmist in den Kanälen selbst belüftet wird oder dessen Kanäle mit vom Flüssigmist eines benachbarten Flüssigmistbehälters durchspült werden. Der Warmeentzag erfolgt hier mit Energiesammelrohren direkt aus dem Fliissigmist (1o), indirekt aus den Kanalwänden (il) aus dem Luftraum unter oder über dem Stallboden (12) / (13) oder durch rnergiesammelrohre im Stallboden selbst (14). Die Befestigung der xnergiesammelleitunen, sofern sie innerhalb der Kanäle, im belüfteten Flüssigmist oder im Luftraum erfolgt, wird im Prinzip genauso gelöst, wie die oben beschriebenen Befestigungen im Behälter. Da die Kanäle Rechteck- oder U-Form haben, müssen die Rnergiesaumelleitun~en nur mit kurzen Ständerrohren oder ganz ohne Ständerrohre befestigt werden.Drawing 4 shows a stable where either the liquid manure in the Channels themselves or its channels with liquid manure from a neighboring one The liquid manure container. The warmth is done here with energy collecting pipes directly from the liquid manure (1o), indirectly from the duct walls (il) from the air space below or above that Stable floor (12) / (13) or through energy collection pipes in the stable floor itself (14). The attachment of the xnergiesammelleitunen, provided they takes place within the ducts, in aerated liquid manure or in the air space, is carried out in the Principle solved in the same way as the fastenings in the container described above. There If the channels are rectangular or U-shaped, the energy framing lines only need to be included short stand tubes or completely without stand tubes.

Zeichnung 5 zeigt die verschiedenen Möglichkeiten, Ställe an den Behälter anzuschliessen. Ein Stall (15) liegt direkt über dem Behälter (16), wobei der frische Tiermist durch den Spaltenboden (17) in den Behälter hinein-fällt. Die tistkanäle (18) des benachbarten Stalles (19) sind über die Verbindungsleitun=y/-kanal (20) an den Behälter angeschlossen, zur Entvärmung und Belüftung des dort anfallenden Flfissigmistes.Drawing 5 shows the different ways of attaching stables to the container to be connected. A stall (15) lies directly above the container (16), with the fresh Animal manure falls through the slatted floor (17) into the container. The tist canals (18) of the neighboring stable (19) are via the connecting line (20) connected to the container, for heat dissipation and ventilation of the accumulating there Liquid manure.

Der Flüssigmisttransport kann auch über eine U=walzpumpe (21) und eine Druckleitung (22) erfolgen, so daß der belüftete und entwärmte Biodung mit durch den benachbarten Stall gepumpt wird, um dort das Stallklima mit zu stabilisieren.Liquid manure can also be transported using a U = roller pump (21) and a pressure line (22) take place, so that the ventilated and cooled biodung with is pumped through the neighboring barn to help stabilize the barn climate there.

Claims (1)

Verfahren zur Entwärmung von Flüssigmist in Behältern, Gruben und/oder Stallunen und Anordnungen zur Durchführung Patentansprüche Anspruch 1) Verfahren zur Entwärmung von Blüssigmist in Behältern, Gruben und/oder Stallungen dadurch gekennzeichnet, daß durch Belüftung Umluft oder Sauerstoff in den Flüssigniist (i) eingebracht wird und die beim biologischen Oxidationsprozeß freiwerdende Wärmeenergie durch im Flüssigmist, in den Behälter/Stallwänden oder im Luftraum über dem Flüssigmist befindliche Energiesammelleitungen,-gitter oder -platten (2) zur Speisung einer Wärmepumpe (3) aufgenommen wird.Process for cooling liquid manure in containers, pits and / or Stables and arrangements for carrying out claims claim 1) method for cooling liquid manure in containers, pits and / or stables characterized that by ventilation circulating air or oxygen in the liquid is (i) is introduced and the thermal energy released during the biological oxidation process through in the liquid manure, in the container / stable walls or in the air space above the liquid manure located energy manifolds, grids or plates (2) for feeding a Heat pump (3) is added. Anspruch 2 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch #ekennzeichnet, daß umschaltbar, unter Umgehung der Wärmepumpe, der Wärmetransport im regenerativen Verfahren mittels Umwälzpumpe betrieben werden kann.Claim 2 Method according to Claim 1, characterized in that switchable, bypassing the heat pump, the heat transport in the regenerative Process can be operated by means of a circulation pump. Anspruch 3 Verfahren nach Anspruch 1 und 2 mit regenerativem Wärmeaustausch oder mittels 'Wärmepumpe, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Ställe zur Heizung und umschaltbar auch zur Kühlung der Stalluft in Wärmeaustausch mit dem biologischen Oxidationsprozeß im Behälter verbunden sind.Claim 3 Method according to Claims 1 and 2 with regenerative heat exchange or by means of a heat pump, characterized in that neighboring stables for heating and switchable also for cooling the stable air in heat exchange with the biological one Oxidation process in the container are connected. Anspruch 4 Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssiymist aus angeschlossenen Ställen mit in dem Behälter verarbeitet wird, wobei ein Stall direkt über dem Behälter angeordnet ist (15) und/oder der Flüssigmist aus benachbarten Ställen (19) zum Wärmeaustausch und zur Belüftung mit in den Behälter gelangt (20).Claim 4 Method according to Claims 1-3, characterized in that the liquid manure from connected stables is processed in the container, wherein a stall is arranged directly above the container (15) and / or the liquid manure from neighboring stables (19) for heat exchange and ventilation into the container arrives (20). Anspruch 5 Verfahren nach Anspruch 1-4 zur Belüftung und EntwärmungAirärmeanstausch des Flüssigmistes aus angeschlossenen Ställen, dadurch gekennzeichnet, daß Energiesammelleitungen,-gitter oder -platten in den angeschlossenen Ställen verlegt sind, in den Flüssigmistkanälen (4), in den Wänden der Flüssigmistkanäle (5) und/oder im Luftraum zwischen Flüssigmistkanälen und Stallboden (jeder Art) (6), im Stallboden selbst (7) oder bei Spaltenbbden auch direkt im Luftraum über den Spaltenböden (8).Claim 5 Method according to Claims 1-4 for ventilation and cooling air heat accumulation the liquid manure from connected stables, characterized in that energy collecting lines, grids or panels are laid in the connected stalls, in the liquid manure channels (4), in the walls of the liquid manure channels (5) and / or in the air space between liquid manure channels and stable floor (of any kind) (6), in the stable floor itself (7) or in the case of slatted floors as well directly in the air space above the slatted floors (8). Anspruch 6 Befestigung der Energiesammelleitungen für Verlegung im Flüssigmist beim Verfahren nach den Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Betonbehältern in den Behälterwänden Rohrhülsen (8) befestigt sind, an denen über Abstandhalter (6) Ständerrohre (5) verschweißt, verschraubt, verklebt oder gesteckt sind, vornehmlich bei Metall- oder Kunststoffbehältern die Abstandsrohre oder die Ständerrohre direkt an den Wänden befestigt sind; weiter dadruch gekennzeichnet, daß die Energiesarnmelrohre (4) mittels auf die Ständerrohre (5) geschweißter IÇlipse, durch alebung oder durch Schellen beiestiyt sind und die Energiesammelrohre untereinander bei Verwendung von Kunststoffen mit Elektroschweißmuffen verschweißt werden oder verklebt, geschraubt oder aufgeschrumpft werden.Claim 6 attachment of the energy bus lines for laying in Liquid manure in the method according to claims 1-5, characterized in that in the case of concrete tanks in the tank walls pipe sleeves (8) are attached to which Welded, screwed, glued or using spacers (6) upright tubes (5) are inserted, especially in the case of metal or plastic containers, the spacer tubes or the stand tubes are attached directly to the walls; further marked by it, that the energy supply tubes (4) are welded to the stand tubes (5) by means of clips, are fastened by fixing or by clamps and the energy collecting pipes are connected to one another are welded with electrofusion sleeves when using plastics or be glued, screwed or shrunk on. Anspruch 7 Verfahren nach Anspruch 1-3 , dadurch gekennzeichnet, daß anstelle von Flüssigmist der biologische Oxidationsprozeß und die Entwärmung auch aus sonstigen Fäkalien und Abwässern in Klärbecken oder Kläranlagen erfolgen kann.Claim 7 method according to claims 1-3, characterized in that instead of liquid manure, the biological oxidation process and the cooling too can be made from other faeces and sewage in clarifiers or sewage treatment plants.
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