DE2934361C2 - Verfahren zur Verwertung von Güllen, besonders von Schweinegüllen - Google Patents
Verfahren zur Verwertung von Güllen, besonders von SchweinegüllenInfo
- Publication number
- DE2934361C2 DE2934361C2 DE2934361A DE2934361A DE2934361C2 DE 2934361 C2 DE2934361 C2 DE 2934361C2 DE 2934361 A DE2934361 A DE 2934361A DE 2934361 A DE2934361 A DE 2934361A DE 2934361 C2 DE2934361 C2 DE 2934361C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- manure
- fermentation
- heat
- mixture
- fermentor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/32—Processes using, or culture media containing, lower alkanols, i.e. C1 to C6
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01C—PLANTING; SOWING; FERTILISING
- A01C3/00—Treating manure; Manuring
- A01C3/02—Storage places for manure, e.g. cisterns for liquid manure; Installations for fermenting manure
- A01C3/023—Digesters
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
- C12M21/04—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing gas, e.g. biogas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M45/00—Means for pre-treatment of biological substances
- C12M45/20—Heating; Cooling
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M47/00—Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
- C12M47/02—Separating microorganisms from the culture medium; Concentration of biomass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Zoology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Virology (AREA)
- Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
- Fertilizers (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Description
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den pH-Wert der wärmebehandelten
Gülle, falls er den Wert 7 überschreitet, durch Zugabe einer Säure, insbesondere Salzsäure, auf 6
bis 7 und insbesondere auf 6,5 bis 6,8 korrigiert.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Güllen, deren Ammoniumstickstoffgehalt
2000 mg/1 nicht erreicht, stickstoffhaltige anorganische Salze zusetzt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Wärmebehandlung der Gülle
bei 95 bis 105° C durchführt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Alkohol mit 1 bis 3
Kohlenstoffatomen Methanol und bzw. oder als ausgefaulten Schlamm aus der kommunalen Abwasserbehandlung
stammenden Faulschlamm verwendet.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man während der Fermentation den
Methanolgehalt des Fermentationsmediums zwischen 0,04 und 0,8% hält.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Benzimidazolderivate, insbesondere
5-Hydroxy-benzimidazol, als Vitamin-Vorstufe
verwendet.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in Stufe d) aus dem beimpften,
fermentierten Gemisch täglich 10% des Gemisches abzieht
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwertung
ίο von Güllen, d.h. von bei der großbetrieblichen
Viehzucht anfallenden flüssigen Stalldüngern, besonders von Schweinegüllen.
Bei der großbetrieblichen Viehzucht stellt sich das Problem der Behandlung und Verwertung von Abfällen
in territorial konzentrierter und gegenüber der einzelwirischaftlichen
Viehhaltung in wesentlich veränderter Form.
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 integrierten 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
jo Gefahr von Infektionen mit sich bringenden Abfällen.
Die an diese 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
3> 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 Düngung verwendbar sein.
•to Bei den flüssigen Güllen konnte aber wegen des
hohen Gehalts an anorganischen Stoffen auf solche Weise kein befriedigendes Ergebnis erzielt werden, und
deshalb hat man versucht, die Kläranlagen dadurch zu entlasten, daß man die Gülle zuerst vor der Klärung
4i 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-I 384).
Als Weiterentwicklung dieser Methode wurde auch vorgeschlagen, das auf obige Weise erhaltene Filtrat,
anstatt es der biologischen Klärung zu unterwerfen, mit einem Flockungsmittel 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-2 431).
Das auf obige Weise erhaltene konzentrierte bzw. stabilisierte organische Produkt war aber zur Düngung
nur begrenzt verwertbar, da es einerseits nur schwierig der Technologie der großbetrieblichen landwirtschaftlichen
Produktion angepaßt werden konnte und andereres seits auch die Wirtschaftlichkeit dieser Verwertung
ziemlich zweifelhaft war; deshalb wurden auch verschiedene Versuche zur wirtschaftlicheren Verwertung
dieses organischen Materials, vor allem zur Fütterung
von Tieren durchgeführt. Ein früheres Beispiel solcher
Versuche war die in der US-PS 39 50 562 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 möglich, die organischen Stoffe des Stalldüngers in unveränderter Form wieder zum
Füttern von Tieren zu verwenden, was aber nur ais eine ziemlich primitive Methode der Verwertung betrachtet
werden kann, da einerseits die Verdaulichkeit dieser ursprünglich unverdauten organischen Reste offenbar
niedriger ist und andererseits ihre Rückfütterung auch die Gefahr der Weiterverbreitung von Infektionskrankheiten
der Tiere mit sich bringen kann.
Es ist auch bekannt, daß organische Stoffe von genügend 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 Abwässer wird auch bei den traditionellen Verfahren
der Abwasserklärung in Bakterienkörper eingebaut; so wird z. B. der Faulschlamm der belüfteten biologischen
Abwasserklärung im Proteingehalt gegenüber den Ausgangs-Abfallstoffen erheblich angereichert. Nach
der tschechoslovakischen Patentschrift PV 3 919-74 wird Schweinegülle zur besseren Behandelbarkeit mit
kommunalen Abwässern vermischt 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 Aufgabe, und so wurden nach den anfänglichen
Mißerfolgen sehr verschiedene Wege zur Überwindung der Schwierigkeiten vorgeschlagen.
Nach der US-PS 38 78 303 wurde die Gülle als Nährboden mit Kulturen von Bacterium enteromyces
und Bacterium thermocellulytiais beimpft und die Fermentation durch die Zugabe von oberflächenaktiven
Mitteln und durch mechanische Schaumbildung unter Belüftung in der Schaumphase ausgeführt.
In der deutschen Patentschrift 25 35 296 ist ein kombiniertes Verfahren beschrieben, in welchem
Wasser von guter Qualität und von krankheitserregenden Mikroorganismen freie Bakterienproteine gewonnen
werden: Die Gülle wird mit neutraler Protease behandelt, dann mit größeren Mengen einer Hypomyceten-Kultur
beimpft und unter Zugabe von mit Amylase verzuckerter Stärke unter Belüftung fermentiert, und
schließlich wird das Fermentationsprodukt nach Beimpfen mit einer Ascomyceten-Kultur und nach Zugabe von
weiteren Nährstoffen und Spurenelementen einer zweiten Fermentation unterworfen.
Ebenfalls durch enzymatische Hydrolyse wird die
rohe Gülle nach der DE-PS 26 09 256 fermentierbar gemacht. Der feste Teil des Hydrolysate wird als Abfall
verworfen, und der flüssige feil wird zur Gewinnung einer Biomasse einer belüfteten bakteriellen Fermentation
unterworfen.
Nach der US-PS 39 73 043 wird der mit Wasser verdünnte Stalldünger eimern anaeroben Fermentationsvorgang
zugeführt, wobei aus der Fermentation Methangas gewonnen ucd während des Vorgangs
Stickstoffgas durch die Fermentationsflüssigkeit geleitet wird Die Fermentation wird in einer oder in zwei
Stufen durchgeführt, wobei der erhaltene Feststoff zur
Bodenverbesserung verwendei werden kann. Die bei der Abtrennung des Feststoffes erhaltene überstehende
Flüssigkeit wird in einen aeroben Fermentor geführt, wo in einer weiteren Fermentation als Viehfutter
verwendbare Biomasse erzeugt wird Bei diesem
ι ü Verfahren werden keine Impfkulturen verwendet
Nach dem in der DD-PS 1 28 067 beschriebenen zweistufigen, automatisch gesteuerten Verfahren werden
aus der Gülle die Feststoffe abgetrennt und der flüssige Teil in einer belüfteten Kläranlage behandelt,
ι ϊ der erhaltene Schlamm wird wieder abgetrennt und die
Flüssigkeit auf Grund von kontinuierlich durchgeführten Stickstoffbestimmungen mit automatisch berechneten
und dosierten Mengen von Methanol, ferner mit Phosphat und anderen Salzen versetzt und so einer
.'ο 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 Unterbringung 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 höchstens zur Düngung geeignete
Produkte; durch die Methoden der biologischen Abwasserklärung kann der hohe Gehalt der Gülle an
ji 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 näherzukommen.
Bei den verschiedenen bekannten Fermentationsverfahren konnten brauchbare Produkte nur durch
mehrere Verfahrensstufen (enzymatischer Abbau, anschließende Fermentation bzw. wiederholte Fermentation
mit anderen Mikroorganismen oder Kombination ■r. 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
■ίο Abfälle als weitere Schwierigkeit auftritt.
Die in der US-PS 38 78 303 beschriebene Fermentation
in Schaumphase mit gemischter Kultur führt zwar direkt zum gewünschten Produkt, hat aber den Nachteil,
daß die inokulierte Fermentation unter sterilen Bedingungen, mit großem Belüftungsaufwand und in
einem Schaumgenerator mit hoher Umdrehungszahl ausgeführt werden muß, so daß hier im Hinblick auf die
lokalen Gegebenheiten und auf den Wert des Produktes eine allzu anspruchsvolle technische Lösung angewen-
o detwird.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung war eine solche Lösung zur Verwertung von Güllen zu finden, bei
welcher die gesamte Menge der Gülle in ein vom Gesichtspunkt der Hygiene und des Umweltschutzes
aus unschädliches Produkt überführt 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. e)
Die vorliegende Erfindung fußt auf der Erkenntnis, daß die Gülle durch eine Wärmebehandlung bei
mindestens 80° C 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 ι ο 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 durchgeführt, so wird ein zur Tierfütterung besser geeignetes proteinreiches Produkt
mit wesentlich stabilerer Zusammensetzung erhalten, wobei die Zusammensetzung der Bakterienflora der
Fermentation durch die Zugabe von Methanol im 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 gemischten Bakterienkulturen
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 gemischten Bakterienkulturen
sind aus dem ausgefaulten Schlamm der kommunalen Abwasserklärung sowie auch aus der wärmebehandelten
Gülle selbst 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 verwendbaren Biomassen entwickelt, das
dadurch gekennzeichnet ist, daß man
a) die Gülle durch Erwärmen auf mindestens 8O0C,
Halten bei dieser Temperatur während mindestens fünf Minuten und anschließendes Abkühlen auf
höchstens 40° C einer Wärmebehandlung unterwirft,
b) aus einem Teil der wärmebehandelten Gülle durch Zugabe von organischen Nährstoffen und gegebenenfalls
von anorganischen Salzen und bzw. oder Vitamin-Vorstufen einen Nährboden herstellt,
c) dem auf diese Weise hergestellten Nährboden einen 1 bis 3 Kohlenstoffatome enthaltenden
Alkohol und einen organische Verunreinigungen enthaltenden ausgefaulten Schlamm sowie gegebenenfalls
weitere wärmebehandelte Gülle zusetzt und durch Fermentieren dieses Gemisches während
1 bis 5 Wochen Impfmaterial herstellt,
d) die wärmebehandelte Gülle mit dem auf diese Weise hergestellten Impfmaterial beimpft und
einen 1 bis 3 Kohlenstoffatome enthältenden Alkohol und gegebenenfalls einen Nährboden bzw.
weitere Nährstoffe zusetzt, dieses Gemisch kontinuierlich oder halbkontinuierlich bei 26 bis 38°C
fermentiert und aus dem fermentierten Gemisch kontinuierlich bzw. periodisch einen Teil des
Gemisches abzieht und durch weitere wärmebehandelte Gülle und weitere Nährstoffe ersetzt
sowie
die aus den abgezogenen Anteilen des Gemisches durch Konzentrieren erhaltene Biomasse trocknet.
Bei der Herstellung des Impfmaterials oder Inokulums
wird zweckmäßig derart gearbeitet, daß man zu dem Gemisch aus wärmebehandelter Gülle, verschiedenen
Nährstoffen, wie Hefehydrolysat, Melasse oder Rinderleber, und anorganischen Salzen zunächst Methanol
und Faulschlamm zusetzt und dann im Laufe der Fermentation die Zugabe der erwähnten Nährstoffe
mehrmals wiederholt, so lange, bis der Nährstoffverbrauch durch die Vermehrung der gewünschten
Bakterien die gewünschte optimale Geschwindigkeit erreicht.
Da 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 Nährbodenherstellung aus 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-Ben Verfahrens wird zweckmäßig auf die folgende
Weise gearbeitet:
Zunächst wird aus einer Portion der etwa 10 Minuten
lang bei 95-100° C gehaltenen und anschließend auf 30 bis 40° C abgekühlten Gülle eine Inokulum-Kultur
hergestellt: Zu der entnommenen Portion der wärmebehandelten Gülle werden organische Nährstoffe, wie
Hefehydrolysat, Melasse, Rinderleber, anorganische Salze (z. B. Magnesiumchlorid) und Methanol zugegeben
und der auf diese Weise erhaltene Nährboden mit frischem Faulschlamm versetzt und bei etwa 32-35° C
fermentiert, wobei das von den Mikroorganismen verbrauchte Methanol durch tägliche weitere Methanolzugabe
ersetzt wird. Nach etwa einer Woche wird dann ein Teil der Fermentationsflüssigkeit als Produkt
entnommen und durch weitere wärmebehandelte Gülle und weitere Nährstoffe ersetzt Die inokulumerzeugende
Fermentation wird dann bei derselben Temperatur unter weiterer täglicher Methanolzugabe fortgeführt
und die Entnahme eines Teils 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 wännebehandelten und erforderlichenfalls
durch Säurezusatz auf pH=64 bis 6,8 eingestellten GDlIe wird dann mit dem Inokulum
beimpft und bei 32 bis 35° C fermentiert Die Fermentation wird kontinuierlich oder halbkontinuierlieh
unter regelmäßiger Zugabe weiterer wärmebehandelter Gülle und weiterer Nährstoffe und gleichzeitiger
Entnahme von nunmehr zum Aufarbeiten fertiger Fermentationsflüssigkeit durchgeführt, wobei der Methanolgehalt
des Fermentationsmedhims 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 zu halten, da ein Überschreiten des Wertes pH = 7,0 keinen günstigen Einfluß auf den
Fermentationsvorgang hat.
Aus 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 Flockungsmitteln, z. B. von aus einem wasserlöslichen Aluminiumsalz und einer
anorganischen Base in situ erzeugtem Aluminiumhydroxid, erleichtert 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 die
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 Ausführungsweise der 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 verwendet werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet auch die Möglichkeit dazu, daß man während der Fermentation
mit dem Nährboden auch Vorstufen von wasserlöslichen Vitaminen, besonders von Vitamin B12 und Vitamin
E, z. B. Benzimidazolderivate und/oder Pimelinsäure, in
kleinen Mengen dem Fermentationsmedium zusetzt, um so eine an Vitaminen angereicherte Biomasse für
Fütterungszwecke zu erhalten.
Eine zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Einrichtung besteht im wesentlichen aus
Behältern, Fermentoren, Wärmeaustauschern, Separatoren,
Pumpen und diese Elemente verbindenden Rohrleitungen; 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. Mit' Hilfe der in F i g. 1 schematisch dargestellten
Vorrichtung kann die Verarbeitung der aus großbetrieblichen Viehzuchtanlagen stammenden Gülle in folgender
Weise vorgenommen werden:
Die über die Rohrleitung 2 in den Behälter 1 eingeführte Gülle wird durch die Zentrifugalpumpe 4
über die Leitungen 3 und 5 in den Wärmeaustauscher 6 weitergeleitet, der aus der Erwärmereinheit 7 und der
ICühlereinheit 8 besteht. Die Erwärmereinheit 7 kann durch die Dampfzuleitung 9 beheizt werden.
Die Gülle wird durch die Rohrleitung 5 in die Einheit 8 eingeführt, durch das Rohr 10 in die Einheit 7
weitergeleitet und von hier aus durch das Rohr 11 der Einheit 8 zugeführt. In den Einheiten 7 und 8 wird die
Gülle zuerst auf mindestens 8O0C, vorteilhaft auf 95 bis
!5 105° C, erwärmt, eine kurze Zeit, etwa 10 Minuten, bei
einer Temperatur gehalten und dann auf 30 bis 4O0C
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 und die Vermehrungsfähigkeit
der überlebenden Bakterien stark reduziert, wobei die pathogenen Bakterien völlig vernichtet
werden. So wird durch die beschriebene Wärmebehandlung nicht nur die Verbreitung von Infektionen durch die
in der Gülle anwesenden pathogenen Bakterien verhindert, sondern es werden gleichzeitig auch die
Voraussetzungen dafür geschaffen, daß die anschließend durch die Beimpfung 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°C gekühlte Gülle durch Leitung 12 in den Behälter 13 weitergeführt und von hier aus mit Hilfe der
Zentrifugalpumpe 15 über die Rohrleitungen 14 und 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. 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 durch die Rohrleitung 18 eingeführt werden.
Aus dem Behälter 19 wird mit Hilfe der Zentrifugalpumpe 21 über Leitungen 20 und 23 und Abzweigungen
23a Nährboden in den Inokulum-Fermentor 27 geführt, und anschließend werden einerseits durch die Rohrleitung
52 frischer, aus der städtischen Abwasserreinigungsanlage stammender Faulschlamm, andererseits
aus dem Methanolbehälter 24 mit Hilfe der Zentrifugalpumpe 25 über die Rohrleitung 26 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 durchmischt und das Gemisch bei 32 bis 35°C 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 mehrmals
umgeimpft werden, und zwar derart da3 man einen Teil,
z. B. */s der fertigen Fermentationsflüssigkeit als
Produkt abzieht und den zurückgebliebenen 5. Teil mit weiterer wärmebehandelter Gülle, weiterem Nährboden
und weiterem Methanol versetzt. Die auf diese Weise im Inokulum-Fefmentor 27 erhaltene gesamte
Fermentationsflüssigkeit wird dann als Inokulum zum Beimpfen bei 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
Behälter 19 über die Rohrleitung 23 Nährboden und aus dem Inokulum-Fermentor 27 über die Rohrleitung
28—30 Inokulum in den Fermentor 17 eingeführt. Das auf diese Weise erhaltene Fermentationsgemisch wird
dann über eine bestimmte Zeitspanne, z. B. mehrere Tage, hinweg bei 32 bis 35° C fermentiert; während
dieser Zeit wird aus dem Methanolbehälter 24 über die Rohrleitung 26 Methanol in den Fermentor 17
eingeführt.
Aus der Rohrleitung 16 führt eine Abzweigung 53 auch zu dem 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.
Wird die Fermentation in halbkontinuierlicher Arbeitsweise durchgeführt, so wird am Ende der
obenerwähnten mehrtägigen Zeitspanne der Fermentation, wenn die Fermentationsflüssigkeit schon die zur
Weiterverarbeitung erforderlichen Eigenschaften aufweist, ein bestimmter Teil des Inhalts des Fermentors 17
in regelmäßigen Zeitabschnitten (z. B. 10% des Inhalts täglich) mit Hilfe der Zentrifugalpumpe 33 über die
Rohrleitungen 32 und 34 in den Behälter 35 gepumpt und gleichzeitig eine dem abgezogenen Teil des
Fermentorinhaltes entsprechende Menge an Gülle, Nährboden und Methanol in den Fermentor 17
eingespeist Der abgezogenen Fermentationsflüssigkeit kann hier zum Erleichtern der im nächsten Verfahrensschritt durchzuführenden Separierung ein Flockungsmittel
zugesetzt werden; vorteilhaft kann ein in situ in der Fermentationsflüssigkeit aus einem Aluminiumsalz,
z. B. aus Aluminiumsulfat, mit einer anorganischen Base, wie beispielsweise Natronlauge, erzeugter Aluminiumhydroxid-Niederschlag
zu diesem Zweck verwendet werden.
Aus dem Behälter 35 wird die Fermentationsflüssigkeit mit Hilfe der Zentrifugalpumpe 37 über die
Rohrleitung 35—38 zum Separator 39 weiterbefördert;
hier wird sie in Konzentrat (Biomasse) und fiberstehen de Flüssigkeit aufgetrennt Die überstehende Flüssigkeit
wird durch die Rohrleitung 40 in den Kanal 41 abgeführt und kann beispielsweise zur Bewässerung von Ackerland verwendet werden, während das im Separator 39
erhaltene Konzentrat durch die Rohrleitung 42 in den Konzentratbehälter 43 geleitet wird 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.
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 Bauweise gerührt werden.
In den verschiedenen Behältern bzw. Rohrleitungen sind an den entsprechenden Stellen und in entsprechender
Zahl Schiebeverschlüsse oder ähnliche an sich bekannte Ausrüstungen angeordnet; diese wurden in
F i g. 1 der besseren Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt; ihre Anordnung und Funktion sind aber für
den Fachmann auch ohne weitere Erläuterung offensichtlich.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die ι ο nachstehenden Beispiele näher veranschaulicht.
In diesem Beispiel wird die Verarbeitung einer 2100 mg/1 Ammoniumstickstoff enthaltenden Gülle zu
Biomasse beschrieben. Die F i g. 2 zeigt das Materialumsatz-Diagramm des in diesem Beispiel beschriebenen
Verfahrens.
A) Herstellung des Inokulums
2Ii Aus dem Behälter 1 werden 150 m3 Schweinegülle
(Trockensubstanzgehalt 1,2 Gew.-°/o) dem Wärmeaustauscher 6 zugeführt und dort auf 1000C erwärmt, 10
Minuten lang bei dieser Temperatur gehalten, dann auf 30° C 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 m3) wird ein Nährboden durch Vermischen der
jo folgenden Bestandteile bereitet:
25 m3 wärmebehandelte Gülle,
20 kg Magnesiumchlorid,
100 kg Hefe-Hydrolysat,
10 kg Leber (für technische Zwecke),
400 kg Melasse.
Von diesem Nährboden werden 10 m3 der in dem Inokulum-Fermentor 27 befindlichen, wärmebehandelten
Gülle zugegeben; dann werden durch die Rohrleitung 52 40 m3 frischer anaerober Faulschlamm und aus
dem Methanolbehälter 24 (Rauminhalt 100 m3) 800 kg Methanoi ebenfalls in den Inokulum-Fermentor 27
eingeführt Hier werden die eingetragenen Flüssigkeiten miteinander vermischt und das Gemisch (etwa
200 m3) sieben Tage lang bei 32-35° C 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 aus dem Inokulum-Fermentator 160 m3 Fermentationsflüssigkeit als Produkt abgezogen und dem zurückgebliebenen Teil
Am siebenten Tag der Fermentation werden aus dem Inokulum-Fermentator 160 m3 Fermentationsflüssigkeit als Produkt abgezogen und dem zurückgebliebenen Teil
wärmebehandelte Gülle, ferner aus dem Behälter 19 weitere 10 m3 Nährboden und aus dem Methanolbehäl ter 24 weitere 800 kg Methanol zugegeben. Der Inhalt
des Fermentators 27 wird vermischt und wieder 7 Tage lang bei 32 bis 35° C fermentiert Wähend dieser Zeit
werden weitere 2500 kg Methanol portionsweise der Fermentationsflüssigkeit zugegeben.
Dieser Umimpfungsprozeß wird noch dreimal auf dieselbe Weise wiederholt, wobei während der gesamten Fermentationszeit von 5 Wochen insgesamt 4800 kg
Methanol in den Inokulum-Fermentator 27 eingespeist werden. Am letzten Tag dieser fünfwöchigen Periode
steht schon die gesamte Methode des zum Ausführen der eigentlichen, die gewünschte Biomasse erzeugenden
Hauptfermentation benötigten Inokulums zur Verfügung.
ill
B) Hauptfermentation
a) Anreicherung der Bakterienflora
im Fermentationsmedium
im Fermentationsmedium
Am letzten Tag der fünfwöchigen Periode der Inokulumhersteilung werden 800 m3 Gülle in der schon
beschriebenen Weise einer Wärmebehandlung im Wärmeaustauscher 6 unterworfen und anschließend in
den Fermentor 17 (Rauminhalt 1000 mJ) weitergeleitet, ι ο
Im Behälter 19 wird inzwischen ein Nährboden aus den folgenden Bestandteilen bereitet:
20 m3 wärmebehandelte Gülle,
100 kg Magnesiumchlorid,
200 kg Hefe-Hydrolysat,
200 kg Leber
2000 kg Melasse.
Dieser Nährboden (etwa 20 m3) sowie 200 m3 Inokulum 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°C 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 m3 wärmebehandelte Gülle ersetzt. Gleichzeitig
werden 10 m3 ebenfalls wärmebehandelte Gülle sowie 20 kg Hefe-Hydrolysat, 200 kg Melasse, 10 kg
Magnesiumchlorid und 20 kg Leber im Behälter 19 zu einem Nährboden vermischt und ebenfalls in den
Fermentor 17 eingetragen; außerdem werden täglich 400 kg Methanol der ?ermentationsflüssigkeit im
Fermentorl7 zugesetzt
Die Entnahme von 100 m3 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.
Die täglich entnommenen 100 m1 Fcrrncniationsflüäsigkeit
werden in dem Behälter 35 gesammelt und von dort zu dem Separator 39 weiterbefördert; hier wird die
mit einem Trockensubstanzgehalt von 2% eintretende Fermentationsflüssigkeit (100 m3) in überstehende Flüssigkeit (934 m3, Trockensubstanzgehalt 0,43%) und
Konzentrat (Biomasse, 6,5 m3, Trockensubstanzgehalt
25%) aufgetrennt Die über den Kanal 41 abgeführte überstehende Flüssigkeit kann zur Bewässerung von t>o
Ackerland verwendet 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 HersteUung von Futtermittelprämixen verwendet werden.
Zusammensetzung des Produkts (auf Trockensubstanzberechnet):
4 -, Rohproteine
Vitamin Bi
Vitamin B2
Vitamin Ββ
Cobamid-Coenzym
Nicotinsäureamid
Cholinchlorid
Biotin
Vitamin E
Pantothensäure
70%
15 μg/g
130μg/g
130μg/g
20 μg/g
520 μg/g
170μg/g
1200
\iglg
8μg/g
250 μg/g
52 μg/g
Es wird auf die im Beispiel 1 beschriebene Weise ι ι 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
Vitamin-Vorstufe und Cobalt(ll)-chlorid in den nachfolgend angegebenen Mengen zugegeben werden:
Vitamin-Vorstufe
CoCl·
Inokulum-Nährboden 1 kg 2 kg
Fermentationsnährbeden 5 kg 10 kg
Nährboden zur halbkontinuier- 1 kg 1 kg
liehen Fermentation
liehen Fermentation
Das auf diese Weise erhaltene Produkt hat die folgende Zusammensetzung:
Rohproteine | 75% |
Vitamin Bi | 20 μg/g |
Vitamin B2 | l^g/g |
Vitamin Bb | 45 μg/g |
Cobamid-Coenzym | 1500μg/g |
Nicotinsäureamid | 145μδ/8 |
Cholinchlorid | 1450 μg/g |
Biotin | 5μg/g |
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 der Anreicherung als auch bei der halbkontinuierlichen Hauptfermentation so
viel Arnmöniurnhydrogencarbonat und Disrnmoniurrihydrogenphosphat
den Nährboden zugesetzt daß die mit dem Nährboden vermischte Gülle einen Ammoni-
um-Stickstoffgehalt von 2000 mg/1 aufweist Demgemäß
werden bei den im Beispiel 1 angegebenen Stoffmengen (Fermentation mit 1000 m3 Flüssigkeit) in den erwähnten einzelnen Verfahrensschritten die folgenden Mengen von Ammoniumsalzen zugegeben:
Halbkontinuierliche Hauptfermentation:
Ammoniumhydrogencarbonat 200 kg
Diammoniumhydrogenphosphat 50 kg
In diesem Beispiel wird die Aufarbeitung einer Schweinegülle mit 1500 mg/1 Ammoniumstickstoffgehalt
beschrieben.
A) Herstellung des Inokulums
4 1 auf pH 6,5-6,7 eingestellte Schweinegülle werden
10 Minuten gekocht dann auf 300C abgekühlt und mit
den folgenden Zusätzen versetzt:
7.5 g Diammoniumhydrogenphosphat,
2,5 g Ammoniumsulfat,
2,5 g Ammoniumchlorid,
5 g 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 101 Rauminhalt eingetragen, in welchen vorher 1 I frischer, anaerober Faulschlamm von der
städtischen Abwasserreinigungsanlage eingetragen wurde. Nach dem Vermischen des Fermentorinhalts
wird ein Luftstrom mit 1,5 VolVmin/Fermentor-Vol.
Geschwindigkeit durch den Fermentorinhalt geblasen. Die Fermentation wird 24 Stunden bei 340C fortgeführt,
wobei der pH-Wert der Fermentationsflüssigkeit zwischen 6 und 6,5 gehalten und nach Bedarf mit
10%iger wäßriger Natriumhydroxidlösung korrigiert wird. Nach 24 Stunden Fermentation werden 41
Fermentationsflüssigkeit abgezogen, so daß 1 1 Inokulum
in dem Glasfermentor zurückbleibt.
B) Hauptfermentation
a) Anreicherung
a) Anreicherung
Zu dem im Fermentor gebliebenen 1 1 Inokulum werden 41 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.-% bleibt.
b) Produktionsfermentation
Nach der Beendigung der obigen zweiten 24stündigen Fermentationsperiode wird die Fermentation auf
kontinuierliche Arbeitsweise umgestellt, und zwar derart daß 0,25 l/h Fermentationsflüssigkeit laufend
abgezogen und durch die gleiche Menge Nährboden ersetzt werden. Dieser Nährboden wird auf die folgende
Weise hergestellt
In 1 1 bei 1000C 10 Minuten gekochter und
anschließend auf 30° C abgekühlter Gülle werden
3,2 g Diammoniumhydrogenphosphat,
1,0 g Ammoniumsulfat,
1,0 g Ammoniumchlorid,
5,2 g Kaliumdihydrogenphosphat,
4 g Dinatriumhydrogenphosphat,
4 g Magnesiumchlorid,
4 g Hefe-Hydrolysat,
aufgelöst Außer der laufenden Zugabe dieses Nährbo dens mit 0,25 l/h Geschwindigkeit werden täglich
insgesamt 80 g Methanol der Fermentationsflüssigkeii
zugesetzt, damit die Methanolkonzentration der Fer mentationsflüssigkeit zwischen 0,2 und 0,4 VoL-% bleibt
Während der kontinuierlichen Fermentation wird die bei 34° C gehaltene Fermentationsflüssigkeit mil
400 U/min gerührt und mit 1,5 VoL/VoL/min Luftstromgeschwindigkeit
belüftet
Der gesamte Trockensubstanzgehalt der kontinuierlich
abgezogenen Fermentationsflüssigkeit beträgr 26 g/I. Aus 1 1 Fermentationsflüssigkeit werden durch
Zentrifugal-Separierung (800 U/min) 100 ml Konzentrat (Biomasse) mit 20% Trockensubstanzgehalt und
900 ml überstehende Flüssigkeit mit 0,63% gelöster Trockensubstanz erhalten.
Die erhaltene Biomasse wird im Sprühtrockner getrocknet; es werden auf diese Weise 19,5 g staubförmiges
Produkt mit 10% Feuchtigkeitsgehalt erhalten.
Zusammensetzung des Produkts (auf Trockensubstanz berechnet):
Rohproteine | 65% |
Vitamine: | |
Vitamin Bi | 5μg/g |
Vitamin Bj | 170μg/g |
Vitamin B6 | ^g/g |
Nicotinsäureamid | 175με/ε |
Beispiel 5 |
Es wird auf die im Beispiel 1 beschriebene Weise gearbeitet mit dem Unterschied, daß der während der
Wärmebehandlung nach dem alkalischen Bereich verschobene pH-Wert der Gülle (8,2) 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. Das gesamte Material-Umsatzdiagramm
dieses Beispiels ist in F i g. 3 darge stellt
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% Feuchtig
keitsgehalt erhalten; das Produkt besitzt die folgende Zusammensetzung (auf Trockensubstanz berechnet):
Rohproteine | 71% |
Vitamin Bi | 18μg/g |
Vitamin B2 | !70μg/g |
Vitamin B6 | 25 \iglg |
Cobamid-Coenzym | |
Nicotinsäureamid | 120μg/g |
Cholinchlorid | 1100 μg/g |
Biotin | 11 u.g/g |
Vitamin E | 185 μg/g |
Pantothensäure | 32 ub/b |
Es wird auf die im Beispiel 5 beschriebene Weise gearbeitet mit dem Unterschied, daß die täglich
abgezogenen 100 m3 Fermentationsflüssigkeit zum Er leichtern der Separierung auf die folgende Weise
behandelt werden:
b5 400 kg kristallines Aluminiumsulfat werden in den
Behälter 19 in 2 m3 Wasser gelöst und diese Lösunf unter Rühren den sich im Behälter 35 befindender
100 m3 Fermentationsflüssigkeit zugesetzt. Anschlie
Bend werden 300! 30°/oige Natronlauge zugegeben. Die
auf diese Weise behandelte Fermentationsflüssigkeit, welche einen pH-Wert von 63 besitzt, wird dann dem
Separator 35 zugeführt.
Nach dem Trocknen der separierten Biomasse werden täglich 1710 kg Produkt mit 10% Feuchtigkeitsgehalt
erhalten; das Produkt besitzt die folgende Zusammensetzung (auf Trockensubstanz berechnet):
16
Rohproteine Vitamin Bi Vitamin B2
Vitamin Ββ Cobarnid-Coenzym Nicotinsäureamid
Cholinchlorid Biotin
62%
8.5 Hg/g
75.0 μg/g
15,0 μg/g
400,0 μg/g
150,0 Hg/g
875,0 Hg/g
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Verfahren zur Verwertung von Güllen, insbesondere
von Schweinegülle, zur fermentativen Erzeugung von als Tierfutter verwendbaren Biomassen,
dadurch gekennzeichnet, daß man
a) die Gülle durch Erwärmen auf mindestens 80° C, Halten bei dieser Temperatur während mindestens
fünf Minuten und anschließendes Abkühlen auf höchstens 4O0C einer Wärmebehandlung
unterwirft,
b) aus einem Teil der wärmebehandelten Gülle durch Zugabe von organischen Nährstoffen und
gegebenenfalls von anorganischen Salzen und bzw. oder Vitamin-Vorstufen einen Nährboden
herstellt,
c) dem auf diese Weise hergestellten Nährboden einen 1 bis 3 Kohlenstoffatome enthaltenden
Alkohol und einen organische Verunreinigungen enthaltenden, ausgefaulten Schlamm sowie
gegebenenfalls weitere wärmebehandelte Gülle zusetzt und durch Fermentieren dieses Gemisches
während 1 bis 5 Wochen Impfmaterial herstellt,
d) die wärmehehandelte Gülle mit dem auf diese Weise hergestellten Impfmaterial beimpft und
einen 1 bis 3 Kohlenstoffatome enthaltenden Alkohol und gegebenenfalls einen Nährboden
bzw. weitere Nährstoffe zusetzt, dieses Gemisch kontinuierlich oder halbkontinuierlich bei
26 bis 38° C fermentiert und aus dem fermentierten Gemisch kontinuierlich bzw. periodisch
einen Teil des Gemisches abzieht und durch weitere wärmebehandelte Gülle und weitere
Nährstoffe ersetzt sowie
e) die aus den abgezogenen Anteilen des Gemisches durch Konzentrieren erhaltene Biomasse
trocknet.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
HU78RI682A HU175822B (hu) | 1978-08-25 | 1978-08-25 | Sposob i ustanovka dlja ispol'zovanija navoznoj zhizhi |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2934361A1 DE2934361A1 (de) | 1980-02-28 |
DE2934361C2 true DE2934361C2 (de) | 1982-02-18 |
Family
ID=11001071
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2934361A Expired DE2934361C2 (de) | 1978-08-25 | 1979-08-24 | Verfahren zur Verwertung von Güllen, besonders von Schweinegüllen |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
CA (1) | CA1131811A (de) |
CH (1) | CH643437A5 (de) |
DE (1) | DE2934361C2 (de) |
FR (1) | FR2433891A1 (de) |
GB (1) | GB2029392B (de) |
HU (1) | HU175822B (de) |
SE (1) | SE444452B (de) |
YU (1) | YU207479A (de) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2516541A1 (fr) * | 1981-11-18 | 1983-05-20 | Inst Francais Du Petrole | Procede de production d'un gaz combustible par digestion anaerobie des lisiers |
DE3835468C1 (en) * | 1988-10-18 | 1990-01-25 | Gemabau Gesellschaft Fuer Maschinenanlagen Mbh, 2371 Borgstedt, De | Process and apparatus for liquid manure treatment |
DE4233873A1 (de) * | 1992-10-08 | 1994-04-14 | Gemabau Ges Fuer Maschinenanla | Verfahren zum Aufbereiten von Abwasser |
CH707486A1 (de) * | 2013-01-25 | 2014-07-31 | Axpo Kompogas Engineering Ag | Fermenterbeschickungsverfahren, Biogasanlage und Umrüstungsverfahren. |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2029702A (en) * | 1932-01-23 | 1936-02-04 | Arthur M Buswell | Process for the digestion of industrial wastes |
FR1009198A (fr) * | 1948-05-25 | 1952-05-26 | Procédé de culture de microorganismes | |
US3878303A (en) * | 1973-07-12 | 1975-04-15 | Union Oil Co | Treatment of animal wastes |
US3950562A (en) * | 1973-11-30 | 1976-04-13 | Feed Recycling Co. | Process and apparatus for removing ash and inorganic compounds from cattle manure |
CS175746B1 (de) * | 1974-05-31 | 1977-05-31 | ||
US4041182A (en) * | 1975-04-16 | 1977-08-09 | Erickson Lennart G | Bio-protein feed manufacturing method |
HU176864B (en) * | 1977-08-25 | 1981-05-28 | Richter Gedeon Vegyeszet | Process and equipment for the utilization of sludges forming as by-products of the purification of waste waters containing organic contamination,mainly of communal wastes |
-
1978
- 1978-08-25 HU HU78RI682A patent/HU175822B/hu unknown
-
1979
- 1979-08-21 CA CA334,214A patent/CA1131811A/en not_active Expired
- 1979-08-22 CH CH765979A patent/CH643437A5/de not_active IP Right Cessation
- 1979-08-22 SE SE7907019A patent/SE444452B/xx not_active IP Right Cessation
- 1979-08-23 YU YU02074/79A patent/YU207479A/xx unknown
- 1979-08-24 DE DE2934361A patent/DE2934361C2/de not_active Expired
- 1979-08-24 FR FR7921362A patent/FR2433891A1/fr active Granted
- 1979-08-24 GB GB7920569A patent/GB2029392B/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CH643437A5 (de) | 1984-06-15 |
DE2934361A1 (de) | 1980-02-28 |
GB2029392B (en) | 1982-12-22 |
FR2433891A1 (fr) | 1980-03-21 |
SE7907019L (sv) | 1980-02-26 |
HU175822B (hu) | 1980-10-28 |
GB2029392A (en) | 1980-03-19 |
SE444452B (sv) | 1986-04-14 |
CA1131811A (en) | 1982-09-14 |
YU207479A (en) | 1983-01-21 |
FR2433891B1 (de) | 1984-04-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4093516A (en) | Preparation of liquid fuel and nutrients from municipal waste water | |
DE69712605T2 (de) | Verfahren und vorrichtung zur behandlung von organischen abfallstoffen und anwendung des verfahrens | |
KR101793236B1 (ko) | 유기성폐기물 자원화 처리시스템 | |
DE102011108462A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Biogas aus überwiegend tierischen Exkrementen | |
CN101555171A (zh) | 一种海水养殖污泥和糖厂滤泥生产微生物肥料的方法 | |
JP4793829B2 (ja) | 家畜糞尿の処理装置 | |
DE3049302C2 (de) | Verfahren zur Verwertung von Lebenstätigkeitsprodukten von Tieren und Anlage zur Ausführung desselben | |
CN104150992A (zh) | 利用腐植化微生物实现有机废水液态堆肥的方法及装置 | |
DE19623163A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Verwertung von Tierkörpern | |
DE3625698A1 (de) | Sterilisierbarer wirbelschichtfermenter | |
WO2011145316A1 (ja) | ウキクサ類を用いた有機廃液の有資源化方法 | |
DE2934361C2 (de) | Verfahren zur Verwertung von Güllen, besonders von Schweinegüllen | |
DE3441690C2 (de) | ||
DE102012211781A1 (de) | Verfahren zur Erzeugung von Biogas aus stickstoffhaltiger Biomasse, einschließlich Ammoniakfermentation und Biogasfermentation | |
JP2622799B2 (ja) | 廃棄物からの有用物質の生産方法 | |
CH642334A5 (de) | Verfahren und einrichtung zur verwertung von organische verunreinigungen enthaltendem, insbesonders als nebenprodukt der reinigung von staedtischem abwasser anfallendem schlamm. | |
EP0062026B1 (de) | Verfahren zur Gewinnung von Cellulase und Anlage zur Durchführung des Verfahrens | |
EP0190610B1 (de) | Verfahren zur Gewinnung von Alkohol und proteinangereicherter Schlempe aus zucker-, stärke- und/oder zellulosehaltigen Rohstoffen | |
RU2005789C1 (ru) | Способ очистки животноводческих стоков и получение биомассы | |
US4659661A (en) | Process for the preparation of fermentation broth for coenzyme B12 and other corrinoid production | |
CN115488142B (zh) | 一种废弃有机质资源化合成生物全降解塑料原料的方法 | |
CN106045781A (zh) | 一种利用猪场养殖废液制作液体肥的方法 | |
SU1058484A3 (ru) | Способ утилизации навозной жижи свиней на корм | |
EP1531178A1 (de) | Verfahren zur Gewinnung und Weiterverarbeitung von Hefebiomasse | |
US4752584A (en) | Process for the production of inoculum for anaerobic fermentation of coenzyme B12 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OAP | Request for examination filed | ||
OD | Request for examination | ||
D2 | Grant after examination | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |