DE2934361A1

DE2934361A1 - Verfahren und vorrichtung zur verwertung von guellen, besonders von schweineguellen

Info

Publication number: DE2934361A1
Application number: DE19792934361
Authority: DE
Inventors: Geb Franyo Aniko Dipl Hargitai; Laszlo Dipl Ing Szemler; Geb Cserey-Pechan Udvardy-Nagy
Original assignee: Richter Gedeon Vegyeszeti Gyar RT
Current assignee: Richter Gedeon Vegyeszeti Gyar Nyrt
Priority date: 1978-08-25
Filing date: 1979-08-24
Publication date: 1980-02-28
Also published as: FR2433891B1; YU207479A; SE7907019L; CA1131811A; HU175822B; DE2934361C2; GB2029392A; GB2029392B; FR2433891A1; SE444452B; CH643437A5

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR VERWERTUNG VON GÜLLEN, BESONDERS VON SCHWEINEGÜLLEN

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verwertung von Güllen, d.h· von bei dejßff großbetrieblichen Viehzucht anfallenden flüssigen Stalldüngern, besonders von Schweinegüllen. j^iij. Bei der großbetrieblic+ien Viehzucht d sich das Problem der Behandlung und Verwertung von Abfällen in territorial konzentrierter und gegenüber der einzelwirtechaftlichen Viehhaltung wesentlich veränderter Form.

A 1597-67 /Fne

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Bei den sich mit Viehzucht in großem Maß befassenden landwirtschaftlichen Betrieben besteht der Vorteil, daß das mechanisierte Sammeln und Entfernen der Abfälle, vor allem des Stalldüngers von vornherein einen integrierenden Bestandteil der Betriebseinrichtung bildet, so daß diese Abfälle fortlaufend, in regelmäßigen Mengen dem zur weiteren Behandlung dienenden Betriebsteil zugeführt werden können. Die bisher üblichen Methoden der Behandlung dieser Abfälle waren besonders durch die Gesichtspunkte des Umweltschutzes bestimmt: das primäre Ziel war die Vermeidung der Anhäufung von verfaulenden, die Gefahr von Infektionen mit sich bringenden Abfällen. Die g-ogonüferer diese/T" Methoden gestellten Ansprüche und das technische Niveau der Behandlungsmethoden haben im Laufe der Zeit eine bedeutsame Weiterentwicklung erfahren. Im einfachsten Fall hat man die zersetzlichen Stoffe einer üblichen Abwasser-Kläranlage zugeführt, woraus dann gereinigtes Wasser und ein stabiler Abwasserschlamm als Produkte der Behandlung gewonnen werden konnten; der Abfallschlamm sollte zur Düngerung verwendbar sein.

Bei den flüssigen Güllen konnte aber wegen des hohen Gehalts an organischen Stoffen auf solche Weise kein befriedigendes Ergebnis erzielt werden, und deshalb hat man versucht, die Kläranlagen dadurch zu entlasten, daß man die Gülle zuerst_v vor der Klärung^ einer Filtrierung unterzogen und so daraus ein der Konsistenz des üblichen natürlichen Düngers entsprechendes Produkt abgetrennt hat; der biologischen Kläranlage wurde dann nur das flüssige Filtrat zugeführt (vgl.: ungarische Patentanmeldung TA-1384).

Als Weiterentwicklung dieser Methode wurde auch vorgeschlagen das auf obige Weise erhaltene Filtrat_; an-

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statt der biologischen Klärung^rffTit einem Koaguliermittel zu behandeln; der so durch chemische Behandlung erhaltene organische Niederschlag konnte dann dem durch Filtrieren abgetrennten festen organischen Dünger zugemischt werden, während der praktisch nunmehr nur aus Wasser bestehende flüssige Teil verworfen werden konnte (ungarische Patentanmeldung EE-2431).

Das auf obige Weise erhaltene konzentrierte bzw. stabilisierte organische Produkt war aber zur DüngMung nur begrenzt verwertbar, da es einerseits nur schwierig der Technologie der großbetrieblichen landwirtschaftlichen Produktion angepaßt werden konnte und andererseits auch die Wirtschaftlichkeit dieser Verwertung ziemlich zweifelhaft war; deshalb wurden auch verschiedene Versuche zur wirtschaftlicheren Verwertung dieses organischen Materials, vor allem zum Verwenden zur Fütterung von Tieren durchgeführt. Ein früheres Beispiel solcher Versuche war die in der USA-Patentschrift 3 950 562 vorgeschlagene Methode, die nach dem Entfernen der anorganischen Salze zurückbleibenden organischen Feststoffe und den fällbaren Teil der gelösten Proteine mit frischem Futtermittel zu vermischen und zur Fütterung von Tieren zu verwenden.

Es ist auch möglicfy die organischen Stoffe des Stalldüngers in unveränderter Form wieder zum Füttern von Tieren zu verwenden, was aber nur ale eine ziemlich primitive Methode der Verwertung betrachtet werden kann, da einerseits die Verdaulichkeit dieser ursprünglich unverdauten organischen Reste/f offenbar niedriger ist und andererseits ihre 2tiRQckfütterung auch die Gefahr der Weiterverbreitung von Infektionskrankheiten der Tiere mit sich bringen kenn.

Es ist auch bekannt, da/3 organische Stoffe von ge-

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jBUgend komplexer Struktur auf fermentativem Weg in Proteine von guter Qualität übergeführt werden können. Die organischen Stoffe werden von den Bakterien assimiliert, und die durch Vermehrung der Bakterien erhaltene sogenannte Biomasse kann als vollwertiges Futtermittel verwendet werden.

Ein erheblicher Teil der organischen Stoffe der Abwasser wird auch bei den traditionellen Verfahren der Abwasserklärung in Bakterienkörper eingebaut; so wird z.B.

ΊΟ der Faulschlamm der belüfteten biologischen Abwasserklärung im Proteingehalt gegenüber den Ausgangs-Abfallstoffen erheblich angereichert. Nach der tschechoslovakischen Patentschrift PV 3919-74 wird Schweinegülle zur besseren Behandelbarkeit mit kommunalen Abwässern ver-

Ί5 mischt und so einer belüfteten biologischen Klärung zugeführt; der erhaltene Schlamm soll zum Füttern von Tieren verwendet werden.

Die Aufarbeitung von Güllen durch Fermentation in engerem Sinn war ebenfalls schon Gegenstand von jahrelangen Versuchen. Das war eine sehr schwierige Aufgäbe.und so wurden nach den anfänglichen Mifffolgen sehr verschiedene Wege zur Überwindung der Schwierigkeiten, vorgeschlagen.

Nach der USfl-Patentschrif t wurde die Gülle als Nährboden mit Kulturen von Bacterium enteromyces und Bacterium

üi> thermocellulyticus Kulturen ^iqgeimpft und die Fermentation durch die Zugabe von oberflächenaktiven Mitteln und durch mechanische Schaumbildung^ unter Belüftung in der Schaumphase ausgeführt.

In der deutschen Patentschrift ew 2 535 296 ist ein kombiniertes Verfahren beschrieben, in welchem Wasser von guter Qualität und von krankheitserregenden Mikroorganismen freie Bakterienproteine gewonnnen werden: die Gülle

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wird mit neutraler Protease behandelt, dann mit größeren Mengen einer Hypomyceten-Kultur ^^eimpft und unter Zugabe von mit Amylaee verzuckerter Stärke_x unter Belüftung fermentiert, und schließlich wird das Fermentationsprodukt nach Einimpfen mit einer Ascomyceten-Kultur und nach 4«JT Zugabe von weiteren Nährstoffen und Spurenelementen einer zweiten Fermentation unterworfen»

Ebenfalls durch enzymatische Hydrolyse wird die rohe Gülle nach der DT-PS 2 609 256 fermentierbar gemacht. Der feste Teil des Hydrolysate wird als Abfall verworfen^ und der flüssige Teil wird zur Gewinnung einer Biomasse einer belüfteten bakteriellen Fermentation unterworfen«

Nach der USA-Patentschrift 3 973 043 wird der mit Wasser verdünnte Stalldünger einem anaeroben Fermentationsvorgang zugeführt, wobei aus der Fermentation Methangas gewonnen und während des Vorgangs Stickstoffgas durch die Fermentationsflüssigkeit geleitet wird» Die Fermentation wird in einer oder in zwei Stufen durchgeführt, wobei 2ü der erhaltene Feststoff zur Bodenverbesserung verwendet werden kann. Die bei der Abtrennung des Feststoffes erhaltene ^vtfTffrnρ'«»"«·? Flüssigkeit wird in einen aeroben Fermentor geführt, wo in einer weiteren Fermentation ale Viehfutter verwendbare Biomasse erzeugt wird* S# diesem Verfahren werden keine Impfkulturen verwendet.

Nach dem in der DDR-Patentschrift 128 067 beschriebenen zweistufigen, automatisch gesteuerten Verfahren werden aus der Gülle die Feststoffe abgetrenntefcnii der flüssige Teil in einer belüfteten Kläranlage behandelt, der erhaltene Schlamm wird wieder abgetrennt^*aie Flüssigkeit auf Grund von kontinuierlich durchgeführten Stickstof fbestimmungen mit automatisch berechneten und dosier-

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ten Mengen von Methanol, ferner mit Phosphat und anderen Salzen versetzt und so einer weiteren belüfteten Fermentation unterworfen. Die aus dieser zweiten Fermentation gewonnene Biomasse wird als Viehfutter verwendet, während das bei dem Abtrennen der Biomasse abfließende Wasser in eine Abwasser-Kläranlage geführt wird·

Die ursprüngliche Aufgabe aber, aus der Gülle in einfacher Weise Futterproteine geeigneter Qualität zu gewinnen und damit gleichzeitig die Schwierigkeiten der Un- terbringung bzw. Vernichtung von organischen Abfällen zu beheben, wird durch keine dieser bekannten Verfahren in befriedigender Weise gelöst. Die einfachen volumenreduzierenden bzw« die Feststoffe abtrennenden Verfahren liefern nur höchstens zur Düng^ung geeignete Produkte; durch die Methoden der biologischen Abwasserklärung kann der hohe Gehalt der Gülle an organischen Stoffen nicht aufgearbeitet· werden· Das Abtrennen eines Teils der Feststoffe oder das Verdünnen der Gülle mit kommunalen Abwässern liefert nur Teillösungen, ohne dem eigentlichen Ziel näher- zu kommen.

to den verschiedenen bekannten Fermentationsverfahren konnten brauchbare Produkte nur durch mehrere Verfahrensstufen {enzymatischer Abbau, anschließende Fermentation^ bzw. wiederholte Fermentation mit anderen Mikro- ' Organismen oder Kombination von anaerober und aerober Fermentation) erzielt werden; dazu kommt noch, daß zwischen den einzelnen Verfahrensstufen oft noch Separationen zur Abtrennung der Feststoffe durchgeführt werden müssen, wodurch wieder das Problem der Unterbringung der Abfälle ale weitere Schwierigkeit auftritt«

Die in der USA-Patentschrift 3 878 303 beschriebene Fermentation in Schaumphase mit gemischter Kultur führt

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zwar direkt zum gewünschten Produkt, hat aber den Nachteil, daß die inokulierte Fermentation unter sterilen Bedingungen, mit großem Belüf tungsaufwana\in einem Schaumgenerator mit hoher Umdrehungszahl ausgeführt werden muß, so daß hier im Hinblick auf die lokalenGegebenheiten und auf den Wert des Produktes eine allzu anspruchsvolle technische Lösung angewendet wird.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung war eine solche Lösung zur Verwertung Güllen zu finden, bei welcher die gesamte Menge der Gülle in ein vofi JkHf Gesichtspunkt^ der Hygienie und des Umweltschutzes unschädliches Produkt übergeführt wird und dabei ein Teil des Produkts als ein die wertvollen organischen und anorganischen Stoffe der Gülle in konzentrierter Form enthaltendes, den hygienischen Anforderungen in vollem Maß entsprechendes, keine Krankheiten verursachendes, zum Füttern der Tiere unmittelbar verwendbares Futtermittel anfallen soll.

Die vorliegende Erfindung ^ auf der Erkenntnis, daß die Gülle durch eine Wärmebehandlung bei mindestens 80 ⁰C zu einem zur Vermehrung von nützlichen Bakterien, u.a. von methanolverwertenden Bakterien geeigneten Nährboden gemacht werden kann; man kann die einer solchen Wärmebehandlung unterworfene Gülle als Nährboden für die fermentative Erzeugung von proteinreichen Biomassen verwenden. Durch eine solche Wärmebehandlung werden die in der Gülle ursprünglich anwesenden pathogenen Bakterien getötet, während die hochmolekularen Komponenten der Gülle in eine zum enzymatischen Abbau besser geeignete Form gebracht werden. Wird also die proteinerzeugende Fermentation mit einer solchen wärmebehandelten Gülle durchge- führt, so wird ein zur Tierfütterung besser geeignetes proteinreiches Produkt mit wesentlich stabilerer Zusammen-

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Setzung erhalten, wobei die Zusammensetzung der Bakterienflora der Fermentation durch die Zugabe von Methanol i(i Gleichgewicht gehalten werden kann.

Eine weitere, zur vorliegenden Erfindung ebenfalls in wesentlichem Maß beitragende Erkenntnis bestand darin, daß die in der Gülle anwesenden sehr komplexen Nährstoffe nur durch solche gemischtenBakterienkulturen abgebaut und in die Bakterienkörper eingebaut werden können, in welchen sowohl die die hochmolekularen Stoffe der Futtermittelreste abbauenden Bakterien, als auch die die Zwischenprodukte verwertenden und in Bakterienproteine überführenden Bakterien anwesend sind« Solche gemischtefiBakterienkulturen sind aus dem ausgefaulten Schlamm der städtischen Abwasserklärung^ sowie auch aus der wärmebehandelten Gülle selbstt durch eine geeignete Behandlung dieser Stoffe zu erhalten.

Auf Grund der oben geschilderten Erkenntnisse wurde das erfindungsgemäße Verfahren zur Verwertung von Güllen zur fermentativen Erzeugung von als Tierfutter verwertbaren Biomassen entwickelt, welches darin besteht, daß man a) die Gülle durch Erwärmen auf mindestens 80 C, vorteilhaft auf 95 ⁰C bis 105 ⁰C und anschließendes Abkühlen bis 30 - 40 ⁰C einer Wärmebehandlung unterwirft,

b) aus der wärmebehandelten Gülle durch die Zugabe von Bios-Stoffen und gegebenenfalls von anorganischen Salzen und/oder von Präkuraoren wasserlöslicher Vitamine einen Nährboden herstellt,

c) dem auf obige Weise hergestellten Nährboden einen 1 bis 3 Kohlenstoffatome enthaltenden Alkohol, besonders Methanol, und einen organische Verunreinigungen enthaltenden ausgefaulten Schlamm, besonders einen aus der städtischen Abwasserbehandlung stammenden Faulschlamm^ und gegebenenfalls eine Portion der auf obige Weise wärmebe-

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handelten Gülle zusetzt und durch Fermentiren" dieses Gemisches ein Inokulum herstellt,

d) die wärmebehandelte Gülle mit dem auf obige Weise hergestelltem Inokulum fcj^impft und einen 1 bis 3 Kohlenstoffatome enthaltenden Alkohol, besonders Methanol, und gegebenenfalls einen Nährboden bzw. weitere Nährstoffe zusetzt und dieses Gemisch bei 26 ⁰C bis 38 ⁰C formen-

e) die durch die Fermentation gebildete Biomasse auf an sich bekannte Weise, gegebenenfalls unter Zugabe von Koaguliermitteln, vorteilhaft von in f gebildetem Aluminiumhydroxyd, abtrennt.

Bei der Herstellung des Inokulums wird zweckmäßig derart gearbeitet, daß man zu dem Gemisch aus wärmebehandelter Gülle, Bios-Stoffen (d.h. verschiedenen Nährstoffen, wie Hefehydrolysat, Melasse, Rinderleber) und anorganischen Salzen* zunächst Methanol und Faulschlamm zusetzty dann im Laufe der Fermentation die Zugabe der erwähnten Nähi— stoffe mehrmals wiederholt, so lange, bis der Nährstoffverbrauch durch die Vermehrung der gewünschten Bakterien die gewünschte optimale Geschwindigkeit j erreicht.

Oa die Zusammensetzung und besonders der Stickstoffgehalt der Gülle in Abhängigkeit von der Fütterung der Tiere zwischen gewissen Grenzen schwanken kann, ist es in manchen Fällen - besonders^ wenn der Ammonium-Stickstoffgehalt den vom Gesichtspunkt der Nährbodenhereteilung fttu erwünschten Mindestwert von 2000 mg/1 nicht erreicht vorteilhaft, den Stickstoffgehalt des aus der Gülle hergestellten Nährbodens durch die Zugabe von stickstoffhaltigen anorganischen Salzen, z.B. von Ammoniumcarbonat oder Ammoniumhydrogenphosphat, entsprechend zu ergänzen.

Bei der praktischen Ausführung des erfindungsgemä-

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ßen Verfahrens wird zweckmäßig auf die folgende Weise gearbeitet:

Zunächst wird aus einer Portion der etwa 10 Minuten lang bei 95-100 ⁰C gehaltenen und.anschließend auf 30 bis 40 ⁰C abgekühlten Gülle eine Inokulum-Kultur hergestellt: Zu der entnommenen Portion der wärmebehandelten Gülle werden Biosstoffe (organische /Nährstoffe, wie Hefehydrolysat, Melasse, Rinderleber), anorganische Salze (z.B. Mangesiumchlorid) und Methanol zugegeben^ der auf diese Weise erhaltene Nährboden mit frischem Faulschaum versetzt und bei etwa 32-35 ⁰C fermentiert, wobei das von den Mikroorganismen verbrauchte Methanol durch tägliche weitere Methanolzugabe ersetzt wird. Nach etwa einer Woche wird dann ein Teil der Fermentationsflüssigkeit entnommen und durch weitere wärmebehandelte Gülle und weitere Nährstoffe ersetzt. Die inokulumerzeugende Fermentation wird dann . bei demselben Temperatur^ unter weiterer täglicher Methanolzugabe fortgeführt;£aie Entnahme eines Teiles des Fermentationsmediums und Zugabe von weiterer wärmebehandelter Gülle und weiterer Nährstoffe etwa wöchentlich einmal wiederholt; nach etwa fünf Wochen ist dann die zur betrieblichen Fermentation erforderliche Inokulum-Kultur zur Verwendung fertiggestellt.

Der Hauptteil der wärmebehandelten und erforderlichenfalls durch Säurezueatz auf pH = 6,5 bis 6,8 eingestellten Gülle wird dann mit dem Inokulum ^i^eimpft und bei 32 bis 35 ⁰C fermentiert. Die Fermentation wird kontinuierlich oder halbkontinuierlichy unter regelmäßiger Zugabe von weiterer wärmebehandeltei Gülle und weiterer Nährstoffe und gleichzeitiger Entnahme von nunmehr zum-Aufarbeiten fertiger Fermentationsflüssigkeit durchgeführt, wobei der Methanolgehalt des Fermentationsmediums

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während der gesamten Fermentation durch tägliche Methanolzugabe zwischen 0,04 % und 0,8 % gehalten wird. Es ist zweckmäßig^während der Fermentation auch den pH-Wert des Mediums ständig zu kontrollieren und zwischen 6,5 und 6,8 B zu halten, da ein Überschreiten des Wertes pH » 7,0 keinen günstigen Einfluß auf den Fermentationsvorgang hat.

Aue der portionsweise oder kontinuierlich entnommenen fertigen Fermentationsflüssigkeit wird die erzeugte, als Viehfutter verwendbare Biomasse auf an sich bekannte Weise^ durch Dekantieren, Zentrifugieren, Filtern usw. abgetrennt und ebenfalls auf übliche Weise getrocknet. Die Abtrennung der Biomasse kann durch £*·^ Zugabe von nicht toxischen flokkulierenden Mitteln, z.B. von aus einem wasserlöslichen Aluminiumsalz und einer anorganischen Base in situ erzeugte« Aluminiumhydroxyd, erleichert werden. Die Fermentation kann mit oder ohne Belüftung des Mediums durchgeführt werden. Die Zusammensetzung der sich während der Fermentation ausbildenden Mikroorganismenflora wird durch den Umstand, ob man mit oder ohne Belüftung arbeitet, weitgehend beeinflußt« Bei belüfteter Fermentation ist auch dLe Geschwindigkeit der Vermehrung der Bakterien wesentlich größer, und dementsprechend muß auch der Nährboden in wesentlich größeren Mengen bzw. mit größerer Geschwindigkeit dem Fermentationsmedium zugeführt werden.

Wird die Fermentation ohne Belüftung ausgeführt, so vermehren sich vorwiegend die methanerzeugenden Bakterien; das von diesen Bakterien erzeugte Methan verdrängt die Luft aus dem Luftraum des Fermentors, so daß die Fermentation in wesentlichen unter anaeroben Verhältnissen verläuft. Unter solchen Umständen verläuft die Fermentation wesentlich langsamer und benötigt auch entsprechend langsamere Nährbodenzufuhr. Diese Ausführungeweise der

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Fermentation hat aber den Vorteil, daß das erzeugte Methan zur Wärmeerzeugung, z.B. zum Heizen der in der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendeten Einrichtung benötigten Wärmeaustauscher und Trockner verwen-

5 det werden kann.

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Das erfindungsgemäße Verfahren bietet auch Möglichkeit dazu, daß man während der Fermentation mit dem Nährboden auch Präkursoren von wasserlöslichen Vitaminen, besonders von Vitamin B. und Vitamin E, 2.3. Benzimidazolderivate und/oder Pimelinsäure^ in kleinen Mengen dem Fermentationsmedium zusetzt, um so eine an Vitaminen angereicherte Biomasse für Fütterungszwecke zu erhalten.

Einen weiteren Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet die zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Einrichtung, die im wesentlichen aus Behältern, Fermentoren, Wärmeaustauschern, Separatoren, Pumpen und diese Elemente verbindenden Rohrleitungen aufgebaut ist; die Hauptbestandteile dieser Einrichtung sind die folgenden: ein zum Erwärmen und Abkühlen der rohen Gülle geeigneter und mit den Fermentoren durch Rohrleitungen verbundener Wärmeaustauscher, ein zur Herstellung des Inokulums geeigneter, mit einem die unmittelbare Zuführung von Faulschlamm ermöglichenden Zuleitungsrohr versehener kleinerer Fermentor, mindestens ein größerer, zum Durchführen der eigentlichen Fermentation geeigneter, mit dem kleineren Fermentor und mit den weiteren Elementen der Einrichtung durch Rohrleitungen verbundener Fermentor und ein mit dem bzw. den größeren Fermentor(en) durch Rohrleitung verbundener Separator, wozu noch Vorratsbehälter, zur Förderung der Flüssigkeiten dienende Pumpen, Rührer und ähnliche, an sich bekannte, in derartigen Einrichtungen übliche Hilfsvorrichtungen hinzukommen.

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Eine zweckmäßige Ausführungsform dieser Einrichtung ist schematisch «κ*ί Fig. 1 dargestellt, wo neben den Beetandteilen der Einrichtung und den Rohrleitungen auch die Richtung der in den einzelnen Rohrleitungen stattfindenden Flüssigkeitsströmung angegeben ist, daß|so auch der technologische Vorgang klar Jriurohgobliclut w»rdf. Der Aufbau und die Funktion dieser Einrichtung wird i» pen[ folgenden an Hand dieser Darstellung erläutert:

Zum Einführen der aufzuarbeitenden Gülle in den

Behälter 1 dient die Rohrleitung 2. Der Behälter 1 ist durch die Rohrleitung 3 mit der Zentrifugalpumpe 4 verbunden; das aus der letzteren austretende Druckrohr 5 führt zu dem Wärmeaustauscher 6, welcher aus der Erwärmer-Einheit 7 und der Kühler-Einheit 8 besteht. Die Erwärmer-

Einheit 7 kann durch die Dampfzuleitung 9 geheizt werden·

Die Gülle wird durch die Rohrleitung 5 in die Wärmeaustauscher-Einheit 8 eingeführt, durch das Rohr 10 in die Wärmeaustauscher-Einheit 7 weitergeleitet, von hier aus durch das Rohr 11 der Wärmeaustauscher-Einheit 8 zugeführt und dann durch die Rohrleitung 12 in den Behälter 13 weitergeführt. Aus dem Behälter 13 führt die Rohrleitung^zur Zentrifugalpumpe 15; das Druckrohr 16 dieser Pumpe führt in den Fermentor 17, wobei aber das Rohr 16 durch eine Abzweigung 16a auch mit dem Inokulum-Fer mentor 27 verbunden ist. In den Behälter 13 kann auch Säure zum Korrigieren des pH-Wertes der rohen Gülle , eingeführt werden·

Der Nährbodenbehälter 19 ist in einem Schacht 22 untergebracht; in diesen Behälter können die Gülle durch die Rohrleitung 53 und die zusätzlichen Nährstoffe dureh die Rohrleitung 18 eingeführt werden. Das Austrittsrohr 20 des Behälters 19 führt zu der Zentrifugalpumpe 21, de-

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ren Druckrohr 23 ebenfalls zu dem Fermentor 17 und eine Abzweigung 23a davon zu dem Inokulum-Fermentor 27 führt. Zu diesem Inokulum-Fermentor führen noch zwei weitere Rohrleitungen: durch die Rohrleitung 52 kann der Faulschlamm und durch das Abzweigungsrohr 26a des Druckrohres 26 der Zentrifugalpumpe 25 Methanol aus dem Methanolbehälter 24 zugeführt werden. Das Druckrohr 26 der Methanolpumpe 25 führt übrigens zu dem Fermentor 17, [voljin auch die aus dem Inokulum-Fermentor 27 über die Zentrifugalpumpe 29 . kommende Rohrleitung 28-30 einmündet, Aus der Rohrleitung 16 führt eine Abzweigung 53 auch zu den Nährstoffbehälter 19, so daß die wärmebehandelte Gülle auch dem Nährstoffbehälter 19 zugeführt werden kann.

Das aus dem oberen Teil des Fermentors 17 austretende Rohr 31 dient zum Ableiten des im Fermentor erzeugten Biogases, während das flüssige Fermentationsprodukt durch die aus dem unteren Teil des Fermentors 17 austretende Rohrleitung 32 über die Zentrifugalpumpe 33 und die weitere Rohrleitung 34 in den Behälter 35 geleitet werden kann· Dieser Behälter 35 ist durch die Rohrleitung 36, Zentrifugalpumpe 37 und weitere Rohrleitung 38 auch mit dem Separator 39 verbunden. Aus dem Separator 39 kann die oupoVnaVan^e Flüssigkeit durch die Rohrleitung 40 in den Kanal 41 abgeführt und z.B. zur Bewässerung von Ackerland verwendet werden, während das im Separator 39 erhaltene Konzentrat durch die Rohrleitung 42 in den Konzentratbehälter 43 geführt wird. Von dem Konzentratbehälter 43 führt die Rohrleitung zu der Zentrifugalpumpe 45, deren Druckrohr 46 in den Sprühtrockner 48 mündet; aus dem letzteren können die Dämpfe oben durch das Rohr 49 austreten, während das getrocknete Produkt unten, durch die Leitung 50 entnommen werden kann·

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Der Inhalt der Behälter 1, 13, 35 und 42, sowie des Fermentors 17 und des Inokulum-Fermentors 27 kann mit Hilfe der Rührwerke 51 mit üblicher Struktur gerührt werden.

In den verschiedenen Behältern bzw. Rohrleitungen

sind an den entsprechenden Stellen und in entsprechender Zahl Schiebeverschlüsse oder ähnliche an sich bekennte Ausrüstungen angeordnet; diese wurden Ja¹Lff dor Abbildung 1 der besseren Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt, ihre Anordnung und Funktion sind aber für den Fachmann auch ohne weitere Erläuterung offensichtlich.

Mit Hilfe der 1 schematisch dargestellten Vorrichtung kann die Verarbeitung der aus großbetrieblichen Viehzuchtanlagen stammende Gülle in folgen- der Weise vorgenommen werden:

Die über die Rohrleitung 2 in den Behälter 1 eingeführte Gülle wird durch die Zentrifugalpumpe 4 über das Druckrohr 5 in den Wärmeaustauscher 6 weitergeleitet« hier wird die Gülle in den Einheiten 7 und 8 zuerst auf mindestens 80 ⁰C, vorteilhaft auf 95 bis 105 ⁰C erwärmt, eine kurze Zeit, etwa 10 Minuten, bei dieser Temperatur gehalten und dann auf 30 bis 40 ⁰C abgekühlt. Durch diese Wärmebehandlung werden die organischen Stoffe der Gülle denaturiert und zum Teil aufgeschlossen, wodurch ihre Verwertbarkeit als Nährstoff sehr wesentlich gesteigert wird; gleichzeitig wird die Anzahl der lebendigen Bakterien in der Gülle um Größenordnungen herabgesetzt die Vermehrungsfähigkeit der überlebenden Bakterien stark reduziert, wobei die pathogenen Bakterien völlig vemich tet werden. So wird durch die beschriebene Wärmebehandl ung nicht nur die Verbreitung von Infektionen durch die in der Gülle anwesenden pathogenen Bakterien verhindert,

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sondern")gleichzeitig auch die Voraussetzungen dafür geschaffen, daß die anschließend durch die Inokulierung eingeführten nützlichen Bakterien sich vermehren und in der Fermentation ausschlaggebend wirken können. Nach der Wärmebehandlung wird der pH-Wert der Gülle, falls erforderlich, auf 6,5 bis 6,8 korrigiert und die auf 30 bis 40 ⁰C abgekühlte Gülle in den Behälter 13 weitergeführt und von hier aus mit Hilfe der Zentrifugalpumpe 15_χ über die Rohrleitungen 16 und deren Abzweigung 16a in den Inokulum-Fermentor 27 gefördert. Während dieser Zeit ist der weitere, zu dem Fermentor 17 führende Teil der Rohrleitung 16, hinter der Abzweigung 16a !^geschlossen.

Aus dem Behälter 19 wird mit Hilfe der Zentrifugalpumpe 21^ über das Druckrohr 23 und dessen Abzweigung 23a Nährboden in den Inokulum-Fermentor 27 geführt, und anschließend werden einerseits durch die Rohrleitung 52 frischer, aus der städtischen Abwasserreinigungsanlage stammender Faulschlamm und andererseits aus dem Methanolbehälter 24 mit Hilfe der Zentrifugalpumpe 25 über die Rohrleitung und deren Abzweigung 26a Methanol dem Inokulum-Fermentor 27 zugeführt. Dabei sind die weiteren, zu dem Fermentor 17 führenden Teile der Rohrleitungen 23 und 26 hinter den Abzweigungen 23a bzw« 26a geschlossen.

In dem Inokulum-Fermentor 27 werden die auf obige Weise eingeführten Flüssigkeiten mit Hilfe der Rührwerke 51 gründlich durchgemischt und das Gemisch bei 32 bis 35 ⁰C mehrere Tage lang fermentiert; während der Fermentation werden weitere Mengen Methanol der Fermentationsflüssigkeit zugesetzt.

Die auf obige Weise erhaltene Fermentationsflüssigkeit kann in dem Inokulum-Fermentor 27 mehrmals umgeimpft

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werden, und zwar derart, daß man einen Teil, z.B. 4/5 der fertigen Fermentationsflüssigkeit abzieht und den zurückgebliebenen 1/5 Teil mit weiterer wärmebehandelter Gülle, weiterem Nährboden und Methanol versetzt. Die auf diese Weise im Inokulum-Fermentor 27 erhaltene gesamte Fermentationsflüssigkeit wird dann als Inokulum zum fe*fcimpfen der eigentlichen Fermentation der wärmebehandelten Gülle eingesetzt.

Zu diesem Zweck wird eine bestimmte Menge der im Wärmeaustauscher 6 auf die oben beschriebene Weise wärmebehandelten Gülle durch die Rohrleitung 16 in den Fermentor 17 geführt; gleichzeitig werden aus dem Sehälter 19 über die Rohrleitung 23 Nährboden und aus dem Inokulum-Fermentor 27 über die Rohrleitung 28-30 I_nokulum in den Fermentor 17 eingeführt. Das auf diese Weise erhaltene Fermentationsgemisch wird dann über eins bestimntte Zeitspanne, z.B. mehrere Tage, bei 32 bis 35 ⁰C fermentiert; während dieser Zeit wird aus dem Msthanolbehälter 24 über die Rohrleitung 26 Methanol in den Fermentor 17 eingeführt.

Wird die Fermentation in halbkontinuierlicher Arbeitsweise durchgeführt, so wird am Ende der oben erwähnten mehrtägigen Zeitspanne der Fermentation, wenn die Fermentationsflüssigkeit schon die zur Weiterverarbeitung erforderlichen Eigenschaften aufweist, ein bestimmter Teil des Inhaltes vom Fermentor 17 in regelmäßigen Zeitabschnitten (z.B. 10 % des Inhalts täglich) mit Hilfe der Zentrifugalpumpe 33 über die Rohrleitung 34 in den Behälter 35 gepumpt und gleichzeitig eine dem abgezogenen Teil des Fermentorinhalts entsprechende Menge von Gülle, Nährboden und Methanol in den Fermentor 17 eingespeist. Der abgezogenen Fermentatiansflüssigkeit kann hier zum

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Erleichtern der im nächsten Verfahrensschritt durchzuführenden Separierung ein Koaguliermittel zugesetzt werden; vorteilhaft kann ein jin t in der Fermentationsflüseigkeit aus einem Aluminiumsalz, z.B. aus Aluminiumsulfat, mit einer anorganischen Base, z.B. mit Natronlauge^ erzeugter Aluminiumjoxyd-Niederschlag zu diesem Zweck verwendet werden.

Aus dem Behälter 35 wird die Fermentationsflüssigkeit mit Hilfe der Zentrifugalpumpe 37^ über die Rohrleitung 36-38 zum Separator 39 weiterbefördert; hier wird

fKv. .. ^ ,_. ν M>«rlf-e>ieKe(e sie <frw£ Konzentrat (Biomasse) und Flüssigkeit auJ-. Die ei Flüssigkeit wird durch die Rohrleitung 40 in den Kanal 41 abgeführt und kann z.B. zur Bewässerung von Ackerland verwendet werden. Die Biomasse wird mit Hilfe der Zentrifugalpumpe 45,. über die Rohrleitung 46 in den Sprühtrockner 48 befördert und dort durch Zerstäubung getrocknet; die Feuchtigkeit wird durch die Rohrleitung 49 abgezogen, während das getrocknete Produkt durch das Rohr 50 entnommen werden kann· Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die nachstehenden Beispiele näher veranschaulicht; die Erfindung ist aber in keiner Weise auf den Inhalt dieser Beispiele beschränkt,

Beispiel 1

In diesem Beispiel wird die Verarbeitung einer 2100 mg/Liter Ammoniumstickstoff enthaltenden Gülle zu\ Biomasse beschrieben· Die igy 2 zeigt das Materialumsatz-Diagramm des in diesenr Beispiel beschriebenen Verfahrens#
' A) Herstellung des Inokulums

Aus dem Behälter 1 werden 150 m³ Schweinegülle

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(Trockensubstanzgehalt 1,2 Gew.%) dem Wärmeaustauscher 6 zugeführt und dort auf 100 ⁰C erwärmt, 10 Minuten lang bei dieser Temperatur gehalten, dann auf 30 ⁰C abgekühlt und in den Behälter 13 (Rauminhalt 150 m³) weiterbefördert. Von hier aus wird die Gülle in den Inokulum- Fermentor 27 (Rauminhalt 250 m³) eingepumpt.

In dem Nährboden-Mischbehälter 19 (Rauminhalt 25 b') wird ein Nährboden durch Vermischen der folgenden

Bestandteile bereitet:

3 25 m wärmebehandelte Gülle

20 kg Magnesiumchlorid 100 kg Hefe-Hydrolysat

10 kg Leber (für technische Zwecke) 400 kg Melasse.

Von diesem Nährboden werden 10 m der in dem I_no-

kulum-Fermentor 27 befindlichen wärmebehandelten Gülle zugegeben; dann werden durch die Rohrleitung 52_V 40 m frischer anaerober Faulschlamm und aus dem Methanolbehälter 24 (Rauminhalt 100 m ) 800 kg Methanol ebenfalls in den Inokulum-Fermentor 27 eingeführt. Hier werden die eingetragenen Flüssigkeiten miteinander vermischt und das Gemisoh (etwa 200 m³) sieben Tage lang bei 32-35 ⁰C fermentiert. Während dieser Zeit werden dem in dem Inokulum-Fermentor 27 fermentierenden Gemisch weitere 1600 kg Methanol portionsweise zugeführt.

Am siebenten Tag der Fermentation werden bus dem Inokulum-Fermentor 160 m Fermentationeflüeeigkeit abgezogen undi|em zurückgebliebenen Teil der Fermentetionsflüssigkeit (40 m³) weitere 150 m³ wärmebehandelte Gülle, ferner aus dem Behälter 19 weitere 10 m³ Nährboden und aus dem Methanolbehälter 24 weitere 800 kg Methanol zugegeben. Der Inhalt des Fermentors 27 wird vermischt und wieder 7

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Tage lang bei 32 bis 35 ⁰C fermentiert. Während dieser Zeit werden weitere 2500 kg Methanol portionsweise der Fermentationsflüssigkeit zugegeben.

Diesejt Umimpf ungsprozess wird noch dreimal auf dieselbe Weise wiederholt, wobei während der gesamten Fermentationszeit von 5 Wochen insgesamt 4800 kg Methanol in den Inokulum-Fermentor 27 eingespeist werden. Am letzten Tag dieser fünfwöchigen Periode steht schon die gesamte Menge des zum Ausführen der eigentlichen, die gewünschte Biomasse erzeugenden Hauptf ermentation zur Verfugung.

B) Hauptfermentation

a) Anreicherung der Bakterienflora im Fermentationsmedium

<J5 Am letzten Tag der fünfwöchigen Periode der Inokulumherstellung werden 800 m Gülle in der schon beschriebe.nen Weise einer Wärmebehandlung im Wärmeaustauscher 6 unterworfen und anschließend in den Fermentor 17 (Rauminhalt 1OOO m ) weitergeleitet. Im Behälter 19 wird inzwischen ein Nährboden aus den folgenden Bestandteilen bereitet:

20 m wärmebehandelte Gülle 100 kg Magnesiumchlorid
200 kg Hefe-Hydrolysat
200 kg Leber

2000 kg Melasse.

3 3

Dieser Nährboden (etwa 20 m ), sowie 200 m Ino-

kulum aus dem Inokulum-Fermentor 27 werden ebenfalls in den Fermentor 17 befördert und dort mit der schon dort befindlichen wärmebehandelten Gülle vermischt; das auf diese Weise erhaltene Fermentationsgemisch (etwa 1000 m³) wird im Fermentor 17 sieben Tage lang bei 32 bis 35 ⁰C

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fermentiert. Während dieser Zeit werden insgesamt 24 000 kg Methanol portionsweise dem Fermentationsmedium zugegeben·

b) Produzierende Fermentation Am siebenten Tag der oben beschriebenen Anreicherungsfermentation wird das Verfahren auf halbkontinuierliche Arbeitsweise umgestellt, und zwar derart, daß täglich 10 % der Fermentationsflüssigkeit (100 m³) aus dem Fermentor 17 abgezogen und zur Weiterverarbeitung in den Behälter. 35 befördert werden; die auf diese Weise entnommene Flüssigkeit wird im Fermentor 17 durch 80 m wärmebehandelte Gülle ersetzt. Gleichzeitig werden 10 m ebenfalls wärmebehandelte Güllev sowie 20 kg Hefe-Hydrolysat, 200 kg Melasse, 10 kg Magnesiumchlorid und 20 kg Leber im Behälter 19 zu einem Nährboden vermischt und ebenfall in den Fermentor 17 eingetragen; außerdem werden täglich 400 kg Methanol *er der Fermentationsflüssigkeit im Fermentor 17 zugesetzt.

3
Die Entnahme von 100 m Fermentationsflüssigkeit aus dem Fermentor 17 und die Zugabe von wärmebehandelter Gülle, Nährboden und Methanol werden täglich wiederholt. Auf diese Weise kann die halbkontinuierliche Fermentation praktisch unbegrenzt weitergeführt werden.

3 Die täglich entnommenen 100 m Fermentationsf10ssigkeitjw4 werden in dem Behälter 35 gesammelt und von dort zu dem Separator 39 weiterbefördert; hier wird die mit einem Trockensubstanzgehalt .vor\,_L2 % eintretende Fermentationsflüssigkeit (100 in ) Flüssigkeit (93,5 m³, Trockensubstarizgehalt 0,43 %) und Kon- £ zentrat (Biomasse, 6,5 m , Trockensubstanzgehalt 25 %) t* It Die über den Kanal 41 abgeführte -g «Ck Flüssigkeit kann zur Bewässerung von Ackerland verwendet

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werden, während die Biomasse im Sprühtrockner 48 getrocknet wird. Es werden 1500 kg trockene Biomasse mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 10 % erhalten,- dieses Produkt kann zum Füttern von Tieren oder zur Herstellung von Futtermittelprämixen verwendet werden.

Jiärö Zusammensetzung des Produkts (auf Trockensubstanz berechnet):

rohe Proteine 70 %

Vitamin B^ 15 mcg/g

Vitamin B₂ 130 mcg/g

Vitamin Β_β 20 mcg/g

Cobamid-coenzyme 520 mcg/g

Nicotinsäureamid 170 mcg/g

Cholinchlorid 1200 mcg/g

15' Biotin 8 mcg/g

Vitamin E 250 mcg/g

Panthotensäure 52 mcg/g.

Beispiel 2

Es wird auf die im Beispiel 1 beschriebene Weise gearbeitet* mit dem Unterschied, daß bei der Herstellung des Inokulums, bei der Anreicherung und bei der in halbkontinuierlicher Arbeitsweise ausgeführten Hauptfermentation außer den im Beispiel 1 angegebenen Bestandteilen auch noch 5-Hydroxy-benzimidazol als Präkursor und Kobalt(il)-chlorid in den nachfolgend angegebenen Mengen zugegeben werden :

	Präkursor	kg	CoCl₂
Inokulum-Nährboden	1	kg	2 kg
Fermentationsnährboden	5		10 kg
Nährboden zur halb-~
kontinuierlichen Fermen		kg
tation	1	1 kg

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Das auf diese Weise erhaltene Produkt hat die folgende Zusammensetzung:

rohe Proteine 75 %

Vitamin B_{1 2}O mcg/g

Vitamin B_{2 110 mcg}/_g

Vitamin Bg 45 _mcg/g

Cobamid-coenzyme 1500 mcg/g

Nicotinsäureamid 145 mcg/g

Cholinchlorid 1450 mcg/g

Biotin 5 mcg/g.

Beispiel 3

Es wird auf die im Beispiel 1 beschriebene Weise gearbeitet^ mit dem Unterschied, daß eine Schweinegülle mit 1500 mg/1 Ammonium-Stickstoffgehalt als Ausgangsstoff verwendet wird; demgemäß werden sowohl bei der Inokulum-Herstellung und Jbtfl der Anreicherungy als auch bei der halbkontinuierlichen Hauptfermentation so viel Ammoniumhydrogencarbonat und Diammoniumhydrogenphosphat den Nährböden zugesetzt, daß die mit dem Nährboden vermischte Gülle einen Ammonium-Stickstoffgehalt von 200Ö mg/1 w«sr

Demgemäß werden bei den im Beispiel 1 angegebenen Stoffmengen (Fermentation mit 1000 m Flüssigkeit) in den erwähnten einzelnen Verfahrensschritten die folgenden Mengen von Ammoniumsalzen zugegeben: Inokulum-Zubereitung:

Ammoniumhydrogencarbonet 400 kg Diammoniumhydrogenphoephat 100 kg

Anreicherung:

Ammoniumhydrogencarbonat 2000 kg JO Diammoniumhydrogenphosphat 500 kg

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halbkontinuierliche Hauptfermentation::

Ammoniumhydrogencarbonat 200 kg Oiammoniumhydrogenphoephat 50 kg

Beispiel 4 In diesem Beispiel wird die Aufarbeitung einer

Schweinegülle mit 1500 mg/Citer Ammoniumstickstoffgehalt beschrieben.

A) Herstellung des Inokulums

4 Liter auf pH 6,5-6,7 eingestellte Schweinegülle werden 10 Minuten gekocht, dann auf 30 ⁰C abgekühlt

und mit den folgenden Zusätzen versetzt: 7,5 g Diammoniumhydrogenphosphat 2,5 g Ammoniumsulfat 2,5 g Ammoniumchlorid 5g Dinatriumhydrogenphosphat

5 g Magnesiumchlorid

10 g Kaliumhydrogenphosphat 5 g Bäckerhefe-Hydrolysat. Der auf diese Weise hergestellte Nährboden wird mit 7 ml Methanol versetzt und in einen Inokulum-Glasfermentor mit 10 1 Rauminhalt eingetragen, in welchen vorher 1 Liter frischer, anaerober Faulschlamm von der städtischen Abwasserreinigungsanlage eingetragen wurde. Nach dem Vermischen dee Fermentorinhalts wird ein Luft strom mit 1,5 Vol./Minute/Fermentor-Vol. Geschwindigkeit durch den Fermentorinhalt geblasen. Die Fermentation wird 24 Stunden bei 34 ⁰C fortgeführt, wobei der pH-Wert der-Fermentationeflüseigkeit zwischen 6 und 6,5 gehalten und nach Bedarf mit 10 %iger wäßriger Natrium hydroxydlösung korrigiert wird. Nach 24 Stunden Fermen tation werden 4 Liter Fermentationsflüssigkeit abgezogen.

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gor

so daß 1 Liter Inokulum in dem Glasfermentor zurückbleibt, B) Hauptfermentation

a) Anreicherung

Zu dem im Fermentor gebliebenen 1 Liter Inokulum werden 4 Liter aus wärmebehandelter Gülle auf obige Weise hergestellter Nährboden^ sowie 7 ml Methanol zugesetzt. Nach dem Vermischen des Fermentorinhalts wird 24 Stunden lang bei 34 C fermentiert; während dieser Zeit werden weitere 80 ml Methanol zugegeben, so daß die Methanolkonzentration in der Fermentationsflüssigkeit zwischen 0,2 und 0,4 Vol.% blein .

b) Produktionsfermentation

Nach der Beendigung der obigen zweiten 24-stündigen Fermentationsperiode wird die Fermentation auf kontinuierliche Arbeitsweise umgestellt, und zwar derart, daß 0,25 Liter Fermentationsflüssigkeit pro Stunde laufend abgezogen und durch die gleiche Menge Nährboden ersetzt werden. : Dieser Nährboden wird auf die folgende Weise . hergestellt·

In 1 Liter bei 10O⁰C 1Ό Minuten gekochter und anschließend auf 30 ⁰C abgekühlter Gülle werden

3,2 g Diammoniumhydrogenphosphat

1,0 g Ammoniumsulfat

1,0g Ammoniumchlorid
5,2 g Kaliumdihydrogenphosphat

4 g Dinatriumhydrogsnphosphat

4 g Magnesiumchlorid

4 g Hefe-Hydrolysat

aufgelöst. Außer der laufenden Zugabe dieses Nährbodens mit 0,25 Liter/Stunde Geschwindigkeit werden täglich insgesamt 80 g Methanol jkT der FermentationsflOesigkeit zugesetzt, damit die Methanolkonzentration der Fermenta-

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tionsflüssigkeit zwischen 0,2 und 0,4 Vol.% bleiben aol}. Während der kontinuierlichen Fermentation wird die bei 34 C gehaltene Fermentationsflüssigkeit mit 400 U/min gerührt und mit 1,5 Vol./Vol./min Luftstromgeschwindigkeit belüftet.

Der gesamte Trockensubstanzgehalt der kontinuierlich abgezogenen Fermentationsflüssigkeit beträgt 26 g-/l· Aus 1 Liter Fermentationsflüssigkeit werden durch Zentrifugal-Separierung (800 U/min) 100 ml Konzentrat (Biomasse) mit 20 % Trockensubstanzgehalt und 900 ml ia. Flüssigkeit mit 0,63 % gelöster Trocken subs tanzjije-HeJjf erhalten.

Die erhaltene Biomasse wird im Sprühtrockner getrocknet; es werden auf diese Weise 19,5 g staubförmiges Produkt mit 10 % Feuchtigkeitsgehalt erhalten.

D4& Zusammensetzung des Produkts (auf ß£€ Trockensubstanz berechnet) :

rohe Proteine 65 %

Vitamine :

Vitamin B. '5 mcg/g

Vitamin B₂ 170 mcg/g ·

Vitamin Β_β 15 mcg/g

Nicotinsäureamid 175 mcg/g

Beispiel JBT

Es wird auf die im Beispiel 1 beschriebene Weise gearbeitet^ mit dem Unterschied, daß der während der Wärmebehandlung nach dem alkalischen Bereich verschobene pH-Wejrt der Gülle (β,Ίδ) nach dem Abkühlen auf pH = 6,6 korrigiert wird, und zwar derart, daß die abgekühlte Gülle in dem Behälter 13 unter Rühren mit der erforderlichen Menge (300 kg) konzentrierter Salzsäure versetzt wird.

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Das gemimte Materialumsatzdiagramm dieses Beispiele ist g 3 dargestellt.

Die Inokulumherstellung und die Fermentation (Anreicherung und Produktionsfermentation) werden auf die im Beispiel 1 beschriebene Weise ausgeführt. Es werden 1600 kg trockenes Produkt mit 10 % Feuchtigkeitsgehalt erhalten; das Produkt - die folgende Zusammensetzung^ (auf Trockensubstanz berechnet) : rohe Proteine 71 %

Vitamin B^ 18 mcg/g Vitamin B₂ 170 mcg/g Vitamin B_ 25 mcg/g Cobamid-coenzyme 310 mcg/g Nicotinsäureamid 120 mcg/g Cholinchlorid " 1100 mcg/g Biotin 11 mcg/g Vitamin E 185 mcg/g Panthotensäure 32 mcg/g

Beispiel 6 Es wird auf die im Beispiel 5 beschriebene Weise gearbeitetv «nit dem Unterschied, daß die täglich abgezogenen 100 m³ FermentationsflQssigkeit zum Erleichtern der Separierung auf die folgende Weise behandelt werden:

400 kg kristallines Aluminiumsulfat werden in dem Behälter 19 in 2 m³ Wasser gelöst und diese Lösung unter Rühren den sich im Behälter 35 befindenden 100 m Fermentationsf lQssigkeit zugesetzt. Anschließend werden Liter 30 %ige Natronlauge zugegeben. Die auf diese Weise behandelte Fermentationsflüssigkeit, welche einen pH-Wer?*6,3 fei§fc, wird dann dem Separator 35 zugeführt.

Nach dem Trocknen der separierten Biomasse werden

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täglich 1710 kg Produkt mit ^^Feuchtigkeitsgehalt erhalten; das Produkt en die folgende Zusammensetzung (auf Trockensubstanz berechnet):
rohe Proteine 62. %

Vitamin B_x. 8,5 mcg/g

Vitamin B₂ 75,0 mcg/g

Vitamin B_g 15,0 mcg/g

Cobamid-coenzyme 400,0 mcg/g

Nicotinsäureamid 150,0 mcg/g

Cholinchlorid 875,0 mcg/g

Biotin 5,0 mcg/g

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ZUSAMMENFASSUNG

Öle Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von als Tierfutter verwendbaren Biomassen aus Güllen, besonders aus Schweinegülle. Die GQlIe wird auf mindestens 80 ⁰C erhitzt und auf 30 ⁰C bie 40 ⁰C abgekühlt; aus einem Teil der so behandelten Gülle wird durch Zugabe von organischen Nährstoffen, anorganischen Salzen etc. ein Nährboden hergestellt, dieser unter Zugabe von Abwasser-Faulschlamm und Methanol fer montiert und auf diese Weise ein Inokulum hergestellt, mit welchem dann die Hauptmenge der wärmebehandelten GQlIe jsrbmfeimpft und das Gemisch unter Zugabe von Methanol und gegebenenfalls von weiterem Nährboden bei 26 ⁰C bis 38 ⁰C fermentiert wird· aus dem erhaltenen Fermentationsprodukt wird die Biomesse durch Separieren getrennt und getrocknet. Durch die Erfindung kann die Gülle ohne Umweltverschmutzung und Infektionsgefahr aufgearbeitet und zur Gewinnung von protein- und vitaminreichen Futteretoffen verwertet werden.

Claims

Dipl-Chem. DR. PETER WAGER - 2tf-

Patentanwalt <

Patentanwalt

München s, Monwistr. β/π

Telefon 223752

PATENTANSPRÜCHE

1· Verfahren zur Verwertung von Güllen, besonders von Schweinegülle, zur fermentativen Erzeugung von als Tierfutter verwendbaren Biomassen, dadurch g e k β η n- zeichnet, daß man

a) die GOlIe durch Erwärmen auf mindestens 80 ⁰C, vorteilhaft auf 95 ⁰C bie 105 ⁰C, und anschließendes Abkühlen auf höchstens 40 ⁰C einer Wärmebehandlung unterwirft,

b) aus einem Teil der wärmebehandelten Gülle durch 44» Zugabe von organischen Nährstoffen und gegebenenfalls von anorganischen Salzen und/oder Vitamin-Präkursoren einen Nährboden herstellt,

c) dem auf obige Weise hergestellten Nährboden einen 1 bis 3 Kohlenetoffatome enthaltenden Alkohol, besonders Methanol, und einen organische Verunreinigungen ententhaltenden ausgefaulten Schlamm, besonders aus der städtischen Abwasserbehandlung stammenden Faulschlamny und gegebenenfalls weitere wärmebehandelte Gülle zusetzt und durch Fermentieren dieses Gemisches ein Inoku-

Ium herstellt,

d) die wärmebehandelte Gülle mit dem auf obige Weise hergestellten Inokulum ^fjjimpft und einen 1 bie 3 Kohlenstoffatome enthaltenden Alkohol, besonders Methanol, und gegebenenfalls einen Nährboden bzw. weitere Nähr-

stoffe zueetzt und dieses Gemiech bei 26 ⁰C bis 38 ⁰C

e) die durch die Fermentation gebildete Biomasse aus der Fermentationeflüesigkeit ebtrennt und trocknet.

2« Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e - kennzeichnet, daß man den pH-Wert der wärmebehandelten GOl.le, falle er den Wert 7 überschreitet, durch die Zugabe von einer Säure, besonders von Salzaäure_/ auf

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ORIGINAL INSPECTED

bie 7, besondere auf 6,5 bis 6,8 korrigiert.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man «t» den Güllen, deren Ammoniumeticketoffgehalt 2000 mg/1 nicht erreicht, etick stoffhaltige anorganische Salze zusetzt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man «te der Fermentationeflüssigkeit vor dem Abtrennen der Biomasse ein Koeguliermittel zusetzt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß man in der Fermentationeflüssigkeit in tat gebildetes Aluminium-, hydroxyd als Koaguliermittel verwendet.

6. Verfahren noch Anspruch 1, dadurch g e -kennzeichnet, daß man die Gülle während der Wärmebehandlung mindestens 5 Minuten lang auf mindestens 80 ⁰C, vorteilhaft auf 95 bis 105 ⁰C, hält.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man die GDlIe nach der Wär- mebehandlung auf 30 ⁰C bis 40 ⁰C abkühlt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man bei der zur Herstellung des Inokulume durchgeführten Fermentation die Bekterienflora durch wiederholte Zugabe von einem Alkohol mit 1 bis 3 Kohlenetoffatomen, besonders von Methanol» und von

weiterem Nährboden bzw. Nährstoffen anreichert. -n

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man während der Fermentation den Methanolgehalt des Fermentationewediume zwi- sehen 0,04 % und 0,8 % hält.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man Benzimidazolderivate,

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besonders 5-Hydroxy-benzimidazol als Vitamin-Präkureor verwendet·

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man die Fermentationen auf anaerobe Weiee durchführt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß man den Alkohol mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen^ sowie den Nährboden mit Geschwindigkeiten zwischen 0,002 und 0,01 Liter/Liter Fermentorraum/Stunde dem Fermentationsmedium zugibt.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man die Fermentation auf aerobe Weise durchführt.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch g e -kennzeichnet , daß man den Alkohol mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomenv sowie den Nährboden mit Geschwindigkeiten zwischen 0,05 und 0,5 Liter/Liter Fermentorraum/Stunde dem Fermentationemedium zugibt.

15. Vorrichtung zur Aufarbeitung von Güllen, besondere von roher Schweinegülle zur Herstellung von als Tierfutter verwendbarer Biomasse, dadurch gekennzeichnet * daß sie einen zum Aufwärmen und Abkühlen der Gülle geeigneten, mit )fa\ Fermentoren (17, 27) durch Rohrleitungen (12, 14, 16, 16«) verbundenen Wärmeaustauscher, mindestens einen kleineren, al· Inokuium-Fermentor (27) ausgebildeten und mindestens einen größeren, ale Produktionsf armen tor (17) dienernden Fermentory einen zum Abtrennen dar Biomasse aus der Fermentationeflüssigkeit geeigneten und mit dam Produktionsfermentor (17) durch Rohrleitung (34, 36, 38) verbundenen Separator (39) als Bestandteile enthält.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch g e -

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kennzeichnet , daß der Wärmeaustauscher (6) mindestens zwei Wärmeaustauscher-Einheiten (7, 8) enthält, von denen eine als Erwärmer-Einheit (7) und d{& andere/T als Kühler-Einheit (8) ausgebildet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch g ekennzeichnet, daß sie einen vor dem Wärmeaustauscher (6) angeordneten und mit diesem durch eine Rohrleitung (5) und eine Zentrifugalpumpe (4) verbundenen Behälter (1) enthält.

18. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet . daß sie einen Behälter (19) zur Nährbodenherstellung enthält, welcher durch eine Abzweigung (53) der Rohrleitung (16) zwischen dem Wärmeaustauscher (6) und den Fermentoren (17, 27) mit dem Wärmeaustauscher (6)y. und durch weitere Rohrleitungen (20, 23, 23a) und eine in diesen Rohrleitungen angeordnete Zentrifugalpumpe (21) mit den Fermentoren (17, 27) verbunden ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß in dem Behälter (19) zur Nährbodenherstellung und/oder in den Fermentoren (17, 27) Rührwerke (51) eingebaut sind.

20. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch g e k e η η ζ e i'c h η e t , daß sie einen mit den Fermentoren (17, 27) durch Rohrleitungen (24a, 26, 26a) verbundenen Methanolbehälter (24) enthält.

21 * Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß in der den Fermentor (17) mit dem Separator (39) verbindenden Rohrleitung (34) ein Behälter (35) und vor und nach diesem Behälter Zentrifugalpumpen (33, 37) angeordnet sind.

22. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß der Inokulum-Fermentor (27)

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mit einer weiteren Rohrleitung zum Zuführen von Faulschlamm ausgerüstet ist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß sie einen nach dem Separator (39) angeordneten Apparat zum Trocknen der Biomasse, vorteilhaft einen Sprühtrockner (48) enthält.

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