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Verfahren und Anlage zum Geruchfreimachen von Gülle
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Geruchfreimachen von Gülle
und eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
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Die moderne Viehhaltung in größeren Stallungen und die Abführung
von Kot und Harn, der sogenannten Gülle, als Schwemmist, also ohne Strohzusatz,
führt bereits seit langem zu erheblichen Geruchsproblemen, und zwar zum einen bei
der Lagerung der Gülle in Gruben und darüber hinaus bei der Ausbringung der Gülle
auf Wiesen und Felder. Diesem Geruchsbelästigungsproblem ist man schon seit geraumer
Zeit dadurch begegnet, daß die Gülle eineranaeroben Oxidation, d. h. einer Oxidation
durch Luftbakterien unter Luftsauerstoffzufuhr,unterzogen wurde. Dieses Verfahren
führt durchaus - was die Geruchsprobleme angeht - zu zufriedenstellenden Ergebnissen;
es ist aber recht aufwendig, da zum einen zur anaeroben Oxidation Luft in die Gülle
eingeblasen und/oder eingerührt werden muß und da insbesondere für den Boden wesentlichen
Nährstoffe bei dieser anaeroben Oxidation chemisch zersetzt werden und hierdurch
als Nährstoff für den Boden verloren gehen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und
eine Anlage der gattungsgemäßen Art zu schaffen, womit in energetisch günstiger
Weise unter Erhaltung aller Boden-Nährstoffe eine Geruchfreimachung von Gülle möglich
ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der gattungsgemäßen
Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Durch die
Kühlung der Gülle wird sie bereits während der Lagerung praktisch geruchfrei. Andererseits
werden durch die Kühlung die Tiere selbst nicht beeinträchtigt, da die Kühlung erst
nach der Entfernung aus dem Stall erfolgt. Durch die Kühlung werden auch die bei
normaler Lagerung unter Umgebungsverhältnissen auftretenden Oxidationsprozesse verlangsamt,
so daß die für den Boden wichtigen Nährstoffe und Substanzen in höherem Maße erhalten
bleiben.
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Dieses Verfahren zur Geruchfreimachung von Gülle ermöglicht darüber
hinaus in erheblichem Maße eine Wärmerückgewinnung, und zwar eine Rückgewinnung
der in der Gülle von den Tieren her noch enthaltenen Wärme und - bei längerer Lagerung
der Gülle bis zum Austrag auf Wiesen und Felder - der durch die Sonne und die Umgebung
wieder an die lagernde Gülle abgegebenen Wärme.
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Die ersterwähnte, ständig von den Tieren her anfallende Wärmemenge
wird zweckmäßigerweise zur ständigen Brauchwassererwärmung eingesetzt, während die
zweiterwähnte, in größeren Zeitabständen dafür aber auch in größeren Mengen anfallende
Wärmemenge zur Heu- und/oder Getreidetrocknung eingesetzt werden kann. Insbesondere
letzteres ist deshalb von Interesse, weil jeweils nach einem Heu- oder Getreideschnitt
zuerst die Trocknung erfolgen muß und anschließend die entsprechenden Wiesen bzw.
Feldermit Gülle gedüngt werden müssen. Diese ist dann von dem vorhergehenden Wärmeentzug
gut gekühlt und
ist bereits zu einem wesentlichen Teil in den Boden
eingedrungen, bevor sie durch entsprechende Erwärmung wieder geruchsaktiv wird,
so daß auch auf den Feldern zumindest eine erhebliche Minderung der Geruchsbelästigung
eintritt.
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Die Kühlung und Wärmerückgewinnung erfolgt nach den Ansprüchen 6 und
7. Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung, die eine Anlage nach
der Erfindung zeigt.
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Aus einem Stall 1, in dem Tierstände 2 und einige Tiere 3 erkennbar
sind, gelangt Schwemmist, d. h. Kot und Urin, in üblicher Weise durch einen Schwemmistkanal
4 in eine Vorgrube 5, die etwa bis zur an einem Tag anfallenden Schwemmistmenge
aufnehmen kann. Bei einem Schwemmistanfall von 35 bis 45 kg Kot-Urin-Gemisch pro
Großyieheinheit und bei einer üblichen Stallgröße von 50 Großvieheinheiten bedeutet
dies, daß 3 die Vorgrube etwa ein Volumen von 2 m hat. Unter einer Großvieheinheit
versteht man die Masse von 500 kg Lebendgewicht.
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Die Vorgrube ist mit einer Hauptgrube 6 mittels einer Leitung 7 und
einer Pumpe 8 verbunden, die gleichzeitig als Rühr- und Umwälzvorrichtung in der
Vorgrube 5 dient. Derartige Ausgestaltungen sind allgemein bekannt. Die Pumpe 8
befindet sich hierbei als Tauchpumpe in der Vorgrube 5; lediglich aus Gründen der
Ubersichtlichkeit ist sie in der Zeichnung zwischen der Vorgrube 5 und der Hauptgrube
6 dargestellt.
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Die Hauptgrube 6 hat für die oben angegebene Stallgröße ein Volumen
von etwa 200 m3, d. h. bei zylindrischer
Ausgestaltung einen Durchmesser
von 8 bis lo m und eine Tiefe von ungefähr 4 m. Vorgrube 5 und Hauptgrube 6 sind
in der Regel nach oben offen.Dies gilt zumindest für die Hauptgrube 6.
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In der Vorgrube 5 ist ein erster Verdampfer 9 einer Wärmepumpe angeordnet,
während in der Hauptgrube 6 ein zweiter Verdampfer 10 der Wärmepumpe angeordnet
ist.
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Ein Kompressor 11 mit nicht dargestelltem Antriebsmotor befindet sich
in einem Wohnhaus 12, während sich ein zweiter Kompressor 13 in einem lseu- und
Getreideboden 14 befindet. Der Kompressor 11 ist über eine Vorlaufleitung 15 und
eine Rücklaufleitung 16 wahlweise mit dem ersten Verdampfer 9 oder dem zweiten Verdampfer
1o oder dem ersten Verdampfer 9 und dem zweiten Verdampfer 1o in Reihenschaltung
verbindbar. Um eine solche alternative Schaltung zu ermöglichen, sind in der Rücklaufleitung
16 vor dem ersten Verdampfer 9,in der Verbindungsleitung 17 zwischen dem ersten
Verdampfer 9 und dem zweiten Verdampfer 1o und in der Vorlaufleitung 15 unmittelbar
hinter dem zweiten Verdampfer 1o jeweils ein 3-Wege-Ventil 18, 19, 20 angeordnet,
wobei noch zwischen dem 3-Wege-Ventil 18 vor dem ersten Verdampfer 9 und dem 3-Wege-Ventil
20 hinter dem zweiten Verdampfer 1o eine Überbrückungsleitung 21 und zwischen dem
3-Wege-Ventil 19 und dem Ventil 20 eine weitere Überbrückungsleitung 22 angeordnet
sind. Durch entsprechende Schaltung dieser drei Ventile 18, 19, 20 kann die Rücklaufleitung
16 direkt unter Überbrückung des ersten Verdampfers 9 auf den Eingang des zweiten
Verdampfers 1o oder die Vorlaufleitung 15 unter Überbrückung des zweiten Verdampfers
10 direkt an den ersten Verdamfer 9 geschaltet werden. Weiterhin können beide Verdampfer
9, 1o in Reihe und die Rücklaufleitung 16 auf den ersten Verdampfer 9 und die Vorlaufleitung
15 an den zweiten Verdampfer 1o geschaltet werden. Im Wohnhaus 12 sind
ein
oder mehrere Kondensatoren 23 in die Rücklaufleitung 16 geschaltet. Es kann sich
hierbei um Heizkörper handeln oder um einen Wärmetauscher, in dem die Kondensationswärme
an einen Brauchwasserkreislauf abgegeben wird. Der Kompressor 13 mit Vorlaufleitung
15, Rücklaufleitung 16, Kondensatoren 23 und erstem Verdampfer 9 und zweitem Verdampfer
1o bildet eine erste Wärmepumpe 24. Der Kompressor 13 im Heu-und Getreideboden 14
ist mittels einer Vorlaufleitung 15' und ein 3-Wege-Ventil 25 an die Vorlaufleitung
15 angeschlossen. Über ein oder mehrere Kondensatoren 26 ist mit dem Kompressor
13 eine Rücklaufleitung 16' über ein 3-Wege-Ventil 27 mit der Rücklaufleitung 16
verbunden. Uber den Kompressor 13, die Vorlaufleitung 15', die Rücklaufleitung 16'
und die beiden Verdampfer 9, 10 wird eine zweite Wärmepumpe 28 gebildet, die alternativ
zur ersten Wärmepumpe 24 eingesetzt werden kann. Die Kondensatoren 26 dienen als
Heizungen zum Trocknen von Heu und/oder Getreide.
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Alternativ kann selbstverständlich mit den Verdampfern 9, 10 nur eine
einzige Wärmepumpe verbunden sein, die über Wärmetauscher die Wärme wahlweise an
Sekundär-Wärmekreisläufe zur Brauchwassererwärmung für das Wohnhaus 12 oder zur
Trocknung von Heu und/oder Getreide abgibt. Die entsprechende Ausgestaltung hängt
von wirtschaftlichen Überlegungen, und zwar insbesondere der räumlichen Zuordnung
von Wohnhaus 12 zu Heu- und Getreideboden 14 ab.
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Die Wirkungsweise ist derart, daß dem ständig in die Vorgrube 5 fließenden
Kot-Harn-Gemisch (Gülle) ständig über den ersten Verdampfer 9 Wärme entzogen wird,
die über die Kondensatoren 23 insbesondere zur Brauchwassererwärmung im Wohnhaus
12 abgegeben wird. Hierbei
sind die Ventile 18, 19, 20 so geschaltet,
daß nur der erste Verdampfer 9 von dem gemäß den Strömungsrichtungspfeilen 29 strömenden
Wärmeträger, beispielsweise irigen,durchströmt wird.
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Die in der Vorgrube 5 befindliche Gülle kann auf Temperaturen von
2 bis 4 OC abgekühlt werden. Die bei den oben geschilderten Verhältnissen aus etwa
2000 kg pro Tag Gülle zu entziehende Wärmemenge von 40 ooo kcal reicht zur Erwärmung
von looo 1 Brauchwasser pro Tag auf 55 bis 60 OC aus.
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In der Hauptgrube 6 erwärmt sich die gekühlte Gülle wieder unter dem
Einfluß der Bodenwärme und der Lufttemperatur und insbesondere der Sonneneinstrahlung,
da Gülle sehr dunkel ist. Diese Wärmemenge kann in größeren Intervallen in verhältnismäßig
großen Mengen wieder entzogen werden, und zwar insbesondere zur Heu- und/ oder Getreidetrocknung,
die im Sommer notwendig ist, wenn auch die Erwärmung der Gülle am größten ist.
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Jeweils nach einem Heu- und/oder Getreideschnitt wird Gülle auf die
entsprechende Wiese bzw. das entsprechende Feld ausgetragen. Wenn die Gülle zuvor
zur Trocknung des entsprechenden Heus und/oder Getreides gekühlt ist, kann sie praktisch
geruchfrei auf die Wiese bzw. das Feld aufgebracht werden, da sie sich in der kurzen
Zeit des Transportes und des Austrags nicht nennenswert erwärmt.