DE3049302C2

DE3049302C2 - Verfahren zur Verwertung von Lebenstätigkeitsprodukten von Tieren und Anlage zur Ausführung desselben

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Publication number: DE3049302C2
Application number: DE3049302A
Authority: DE
Inventors: Vyacheslav D. &Scaron;epovalov; Aleksandr A. Moskva &Scaron;mu&scaron;kin; Albert F. Moskva &Scaron;olin; Karen V. Aleksandrian; Vyacheslav K. Chuvashskaya Alekseev; Konstantin I. Moskva Bitrich; Viktor I. Borodin; Pavel P. Bu&scaron;tets; Evgeny V. Degtyarev; Vladimir P. Kalinigrad Moskovskaja oblast' Dibtsov; Alfred N. Grigorian; Vitaly V. Pu&scaron;kino Moskovskaja oblast' Lalov; Stepan E. Erevan Markarian; Ivan Z. Metelsky; Anatoly G. Puzankov; Ivan F. Vasilenko
Original assignee: ARMJANSKIJ NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ INSTITUT MECHANIZACII I ELEKTRIFIKACII SEL'SKOGO CHOZJAJSTVA EREVAN SU; CENTRAL'NAJA EKSPERIMENTAL'NO-ISSLEDOVATEL'SKAJA I KONSTRUKTORSKO-TECHNOLOGICESKAJA LABORATORIJA CHIMIZACII SEL'SKOGO CHOZJAJSTVA MOSKVA SU; VSESOJUZNYJ NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ INSTITUT BIOSINTEZA BELKOVYCH VESCESTV; VSESOJUZNYJ NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ INSTITUT GENETIKI I SELEKCII MIKROORGANIZMOV (VNIIGENETIKA); VSESOJUZNYJ NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ INSTITUT KOMPLEKSNYCH PROBLEM MASINOSTROENIJA DLJA ZIVOTNOVODSTVA I KORMOPROIZVODSTVA
Current assignee: ARMJANSKIJ NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ INSTITUT MECHANIZACII I ELEKTRIFIKACII SEL'SKOGO CHOZJAJSTVA EREVAN SU; CENTRAL'NAJA EKSPERIMENTAL'NO-ISSLEDOVATEL'SKAJA I KONSTRUKTORSKO-TECHNOLOGICESKAJA LABORATORIJA CHIMIZACII SEL'SKOGO CHOZJAJSTVA MOSKVA SU; VSESOJUZNYJ NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ INSTITUT BIOSINTEZA BELKOVYCH VESCESTV; VSESOJUZNYJ NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ INSTITUT GENETIKI I SELEKCII MIKROORGANIZMOV (VNIIGENETIKA); VSESOJUZNYJ NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ INSTITUT KOMPLEKSNYCH PROBLEM MASINOSTROENIJA DLJA ZIVOTNOVODSTVA I KORMOPROIZVODSTVA
Priority date: 1980-12-29
Filing date: 1980-12-29
Publication date: 1984-06-14
Also published as: FR2500990A1; SE8100076L; CA1161577A; FR2500990B1; SE450769B; DE3049302A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, wie es im Gattungsbegriff des Patentanspruches 1 vorausgesetzt wird.

Zur Verwertung der Lebenstätigkeitsprodukte von Tieren ist aus dem SU-Erfinderschein 2 94 825 ein Verfahren gemäß Gattungsbegriff des Anspruches 1 bekannt, nach dem zur Herstellung von organischen Düngemitteln und Biogas der Stallmist mehrere Tage in Behältern gespeichert und dabei durch Mikroorganismen zersetzt wird. Die langen Verweilzeiten von über einer Woche in den Gefäßen ertordern einen hohen Investitionsaufwand für die Durchführung dieser Verfahren und machen daher diese Verfahren unrentabel, eine Verwertung der Futtermittel ist nicht vorgesehen.

Aus der US-PS 33 75 116 Ist die Herstellung von Futtermitteln aus Stalldung bekannt. Dieses Verfahren besitzt den Nachteil, daß zusammen mit den Futtermitteln, die aus dem Stallmist innerhalb des Zyklus »Futter - Tier - Mist - Futter« entstehen, viele schädliche Stoffe zurückbleiben (Schwermetallsalze, Mykotoxine u. a.), die aus dem Tierorganismus zusammen mit den Exkrementen ausgeschieden werden. Außerdem ist ein auf solche Art und Weise erhaltenes Futterprodukt arm an Lysin, Methionin und anderen essentiellen Aminosäuren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Weiterbildung des eingangs umrissenen Verfahrens und eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben, die einerseits den anaeroben Zerfallsprozeß der organischen Stoffe zu beschleuniger! und andererseits Futtermiuel aus Stalldung zu erzielen gestatten, die frei von unerwünschten Schadstoffen und reich an essentiellen Aminosäuren sind.

Dies wird bei einem Verfahren der eingangs erläuterten Gattung dadurch erreicht, daß der Stallmist vor der anaeroben Vergärung einer Dekomprassionsbehandlung unterzogen und die anaerobe Vergärung mit gesteuerter Unterdruckerzeugung geführt wird, während das dabei entstehende Biogas und andere Stickstoff- und Kohlenstoff enthaltende Komponenten nach deren Austritt aus den ausgestoßenen Luftmassen der Tierhaltungsräume und aus der llüssigen Mistfraktion als Nährstoffelemente des Kulurmediums in einem aeroben Prozeß verwendet werden, bei dem sie einer Verarbeitung mittels prototropher Bakterien unterzogen werden, und die Biomasse dieser letzteren desintegriert und als Futter verwendet wird, wobei das nach der Verarbeitung miuels der prototrophen Bakterien abgehende Gasgemisch als Energieträger im System der anaeroben Vergärung verwendet wird, während die vergärte Masse vor der Trennung in Fraktionen durch eine mineral-organische Suspension ausgefällt wird.

Durch die Dekompressionsbehandlung und die anaerobe Vergärung mit gesteuerter Unierdruckerzeugung kann der anaerobe Zerlall der organischen Stolle drei- und mehrmal so schnell durchgeführt werden, so daß nur ein entsprechend geringeres Behältervolumen benötigt wird. Die Verwendung des erhaltenen Biogases als Rohstoff zur Herstellung tier Futtermittel erfolgt mit Hilfe

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von aeroben prototrophen Bakterien, die ein Eiweißvitaminkonzentrat autbessern, das frei ist von schädlichen Schwermetallverbindungen und dergleichen.

Zur Verbesserung der Zerkleinerung und Dispergierung des Stallmistes sowie zur Beschleunigung der Einleitung des Prozesses der araeroben Mistvergärung und zur nachfolgenden Intensivierung desselben wird die Dekompressionsbehandlung des Stallmistes zweckmäßigerweise durch dessen Sättigen mit Gas unter einem Druck von 50 bis 120 kp/cm² mit nachfolgendem Druckabfall auf 0 bis - 1200 mm WS durchgeführt.

Zur Vermeidung von zu viel Sauerstoff in der Mistmasse, der einen Hemmstoff des anaeroben Prozesses darstellt, kann als zur Sättigung der Mistmasse bestimmtes Gas ein Biogas verwendet werden.

Zur Beschleunigung der Ableitung der gasförmigen Ausscheidungsprodukte aus dem Kultivierungsmedium von Methanbakterien wird der Unterdruck in der Gärkammer zweckmäßigerweise im Bereich von 0 bis -1200 mm WS aufrechterhalten und die Masse zyklisch umgerührt, wobei ein jeder Zyklus von dem Moment an beginnt, da ein Unterdruck von -100 bis -900 mm WS erreicht ist.

Zur Gewährleistung der Biosynthese von Eiweiß können im Prozeß als methanoxidierende Mikroorganismen vorzugsweise folgender Arten verwendet werden:

Methilococcus capsulatus,
Methilosinus trichosporium,
Methilosinus sporium.

Zur Erhöhung der Intensität des Prozesses der Eiweißblosynihese wird der aerobe Prozeß zweckmäßigerweise bei Überdruck des Gasgemisches geführt und folgender Kultivierungsbetrieb aufrechterhalten:

Temperatur des Kulturmediums 30 bis 45° C

Azidität (ph) 5,5 bis 7,0

Druck des sauerstoffenthaltenden 1,1 bis 40 kp/cm²

Gases

Kohlensäuregehalt bis 30%.

Zur Intens'vierung des Prozesses dei Trennung eier gegorenen Masse in flüssige und feste Fraktionen sowie zur Bilanzierung der Zusammensetzung der gewonnenen festen organischen Düngung hinsichtlich der hauptsächlichen Düngungskomponenten (Stickstoff, Phosphor, Kalzium) kann als Fällungsmittel eine Suspension folgender Zusammensetzung verwendet werden:

Monoammoniumphosphat 5 bis 15%

(NH₄H₂PO₄)

Kalziumchlorid (CaCl₂) 5 bis 15%

Lösungsmittel (flüssige Mistfraktion) der Rest,

wobei das Volumenverhältnis von Suspension und der auszufällenden Masse im Bereich um 1 : 1 gewählt werden kann.

Die Aufgabe wird ferner dadurch gelöst, daß in einer im Zusammenhang mit der Durchführung des Verfahrens nach dem SU-Erfinderschein Nr. 2 94 825 bekannten Anlage zur Verwertung von Viehaltungsabfällen, die einen anaeroben mikrobiologischen Reaktor enthält, der einen Gärungs- und einen Speicherungsbehäl'ter einschließt, die mit einem F.rwärmungssystem sowie mit Vorrichtungen zur Zuführung von Stallmist und Entnahme der gegorenen Masse versehen sind, von denen die letzte mit einem Mittel zur Trennung der gegorenen Masse in feste und llüssige Fraktionen verbunden Ist,

während der Speicherungsbehalter Mittel zur Eninahmc und Reinigung des Biogases besitzt, erlindungsgemüß der Speicherungsbehältcr über ein Unierdruckmittel beaul'schlagbar und über das Mittel zur Biogasentnahme und die Reinigungseinheit mit einem anaeroben mikrobiologischen Retiklor verbunden ist, der einen Desintegrator der Biomasse, einen Konzentrator und eine Abführungsleitung des abgearbeiteten Biogases zum Erwärmungssystem des Gärungsbehälters besitzt, wahrend der anaerobe mikrobiologische Reaktor eine Einrichtung zur automatischen Regelung und Kontrolle der Intensität des Gärungsprozesses besitzt.

Zweckmäßig ist die Einrichtung zur automatischen Regelung und Kontrolle der Intensität des Gärungsprozesses mit einem Mittel zur Aulrechterhaltung vorgegebenen Unterdrucks im Speicherungsbehälter und einem Zähler der Biogasmenge versehen, die während der Aufrechterhaltung der Gärungsintensität zusammenwirkt.

Das Mittel zur Aulrcchterhaltung des vorgegebenen Unterdrucks ist zweckmäßigerweise in Gestalt einer Balgpumpe ausgeführt, die aus einer Kraltkammer, einem Balg, einem Taktgenerator, einem Drucksteller, einem pneumatischen Vergleichselement und aus Druckluftventilen besteht, von denen zwei mit dem Balg, dem Speicherungsbehälter und dem Gasbehälter und die übrigen mit der Kraftkammer, dem Drucksteller und dem pneumatischen Vergleichselement verbunden sind, dessen einer Eingang an den Balg und dessen anderer Eingang an den Drucksteller angeschlossen ist, wobei der Zähler der Biogasmenge mit dem mit den Druckluflventuen verbundenen Taktgenerator verbunden ist.

Zur Erhöhung der Arbeitszuverlässigkeit und einfachen konstruktiven Gestaltung bei gewährleisteter erforderlicher Genauigkeit der Mistdosterung bei der Mistzufuhr zum Reaktor ist das Mittel zur Mistzführung und Entnahme der gegorenen Masse zweckmäßigerweise in Gestalt von mindestens drei miteinander nicht in Verbindung stehenden Drucklufikammern mit einem in ihnen einmontierten Ein- und Ausgangsabschnilt einer elastischen Materialleitung ausgeführt, die mittels Stutzen verbunden sind, und mit einem pneumatischen Impulserzeuger versehen, dessen Ausgang mit der Kammer des Eingangsabschnittes unmittelbar, mit den Kammern des Eingangs- und Zwischenabschnittes aber über Zeitverzögerungselemente in Verbindung gesetzt ist.

Das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung besteht in folgendem.

Aufgrund durchgeführter Untersuchungen und theoretischer Begründungen der Ahlaufgesetzmäßigkeiten der Prozesse der mikrobiologischen Verarbeitung von organisehen Substraten ist festgestellt worden, daß ihre Intensität von der Anfälligkeit des Substrats für die mikrobiologische Zersetzung (Homogenität. Fehlen konkurrierender Flora, niedrige Höhe des Oxidations- und Reduktionspotentials) sowie von den Zufuhrbedingungen von Nährstoffen zum Kulturmedium und von den Entnahmebedingungen von Ausscheidungsprodukten aus demselben abhängig ist.

Es ist bekannt, daß in jedem Kubizemimeter des zur Behandlugn geleiteien Stalldungs gegen 6 Mrd. verschiedene Mikroorganismen enthalten sind, unter denen neben den Methanbakterien, die für den Prozeß der anaeroben Vergärung verantwortlich sind, ein bedeutender Teil von für den Prozeß nutzlosen Mikroben enthalten ist, die mit der Arbeitspopulation um das gemeinsame Substrat wettkämpfen.

Daraus ergibt sich eine wesentliche Verlangsamung des normalen Prozesses der Methanvergärung, die gegenüber dem erlindungsgemäßen (bei fehlendem Konkurrenzkampf) 2 bis 3 Tage beträgt.

Durch die Beseitigung der konkurrierenden Population bei im übrigen gleichen Bedingungen wird das Anstiegslempo der Zahl von mcthanbildenden Bakterien und somit die Geschwindigkeit des eigentlichen Meihanvergärungsprozesses vergrößert.

Durch experimentelle Untersuchungen ist lerner festgestellt worden, daß die Durchführung einer Dekompressionsbehandlung des Materials eine Sterilisation desselben vor der Zuführung zum Kulturmedium gewährleistet und eine Verkürzung der Exposition des Methanvergärungsprozesses des Stallmistes um mindestens zwei Tage gewährleisten kann.

Es ist ferner festgestellt worden, daß die Geschwindigkeit des Prozesses der Zersetzung von organischen Abfällen nicht nur durch das Bestehen von wettkämplenden Populationen von Mikroorganismen, sondern auch durch die Speicherung von Ausscheidungsprodukten im Kulturmedium begrenzt werden kann.

Zu diesen gehören hier vor allem Methan und Kohlensäure.

Es hat sich gezeigt, daß eine stündige Ableitung von Ausscheidungsprodukten aus dem Kulturmedium gewährleistet sein sollten.

Durch Untersuchungen ist testgestellt worden, daß dies durch die Führung des Prozesses bei Unterdruck in einem Gasbehälter im Bereich von !00 bis 900 mm WS erzielt werden kann, wobei die gesamte gärende Masse umgerührt wird.

Da die gegorene Masse, die im Ergebnis der anaeroben mikrobiologischen Stalldungverarbeitung entsteht, eine stabile Kolloidlösung darstellt, wird sie zur nachfolgenden Trennung in feste und llüssige Fraktionen zweckmäßigerweise ausgefällt.

Durchgeführte Untersuchungen haben ergeben, daß zu diesem Ziel am geeignetsten die Koagulierung der gegorenen Masse durch Elektrolyte ist, die den Boden nicht verunreinigen, gut ausfällen und den Düngewert des Stallmistes erhöhen. Zur Koagulierung mittels Elektrolyten ist es wesentlich, daß deren Konzentration einen bestimmten Wert nicht übersteigt.

Da die Prozeßintensität von der Konzentration des Substrats (CH₄₁O₂) abhängig ist, stellt die Druckerhöhung im Kultivierungssystem eines der effektiven Verfahren zur Steigerung der Prozeßleistung dar.

Erfindungsgemäß soll das bei der anaeroben Stallmistvergärung entwickelte Biogas in der bakteriellen Biomasse im aeroben Prozeß der intensiven Fermentation verwendet werden.

Es ist durch experimentelle Untersuchungen festegestellt worden, daß der aerobe Prozeß der mikrobiologischen Oxidierung des Biogases zweckmäßigerweise bei einem Druck der Gasphase im Fermentator von 1,1 bis 40 kp/cm² geführt wird.

Vorzugsweise wird zur Ausfällung der vergärten Masse eine Suspension verwendet, die aus 5 bis 15% Monoammoniumphosphat, 5 bis 15% Kalziumchlorid und Lösungsmittel besteht, als welches eine flüssige Mistfraktion verwendet wird, die in die auszufällende Masse unter einem Volumenverhältnis zu dieser im Bereich um 1 :1 eingeführt wird.

Mit der Ausführung der erwähnten Operation schafft man ein wirtschaftliches Verfahren zur Verwertung von Viehhaltungsabfällen, das auf der Basis von gesteuerten mikrobiologischen Prozessen ausgeführt wird, die mit höherer Geschwindigkeit ablaufen und eine höhere ' Verwertungseffektivität von Lebenstätigkeitsabfällen von '

Tieren als die bekannten Verfahren gewährleisten.

Die Ausführung des Verfahrens ist in einer Anlage möglich, in der die erforderlichen Prozeßparameier eingehalten sind. Der in der Praxis erzielte Umwandlungsfaktor von Lebenstätigkeitsprodukten von Tieren zu Futter, unter welchem das Verhältnis der Menge von Nährstoffen und deren Zersetzungsprodukten, die in den Lebenstätigkeitsabfällen von Tieren enthalten sind, zur Menge dieser Stoffe, die zu einem Futter umgewandelt sind, das allen zoosanitären Anforderungen genügt, verstanden wird, beträgt für Anlagen mit einem Rauminhalt der Arbeitskammer bis 20 m^! 0,9.

Durchgeführte Experimente haben ergeben, daß bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verwertung von Lebenstätigkeitsprodukten von Tieren die Gewinnung von konzentrierten organisch-mineralischen Düngern ohne Verluste an Nährstoffen gewährleistet wird. Hierbei wird zugleich ein höherer Grad der Einbeziehung der in den Lebenstätigkeitsprodukten von Tieren enthaltenen Nährstoffen in den Futterzyklus der landwirtschaftlichen Produktion gewährleistet.

Die Umwandlung der Nährstoffe aus dem Stalldung zu Futter durch dessen Verwendung im Feldbau geht sehr langsam vor sich (in 2 bis 3 Jahren seit dem Augenblick des Einbringens des Stalldungs in den Boden). Das erl'indungsgemäße Verfahren ermöglicht, Eiweisfutter bereits nach 1 bis 2 Tagen nach der Zuleitung des Stalldungs zur Behandlung herzustellen.

Berechnet auf eine Tonne der absolut trockenen Mistsubstanz kann aus den Produkten der anaeroben Verarbeitung über 60 kg Eiweiß gewonnen werden. Dies bedeutet, daß aus dem Slalldung einer Mastanlage für 10 000 Großrinder etwa 600 t Eiweiß im Jahr (ungefähr 1,7 t Eiweiß pro Tag) ohne Qualitätseinbuße und Verringerung des Produktionsvolumens von organischen Düngemitteln erzeugt werden können.

Die durchgeführten Versuche zur Verfütterung des aus der Biomasse von methanoxidierten Bakterien gewonnenen Eiweiß- und Vitaminkonzentrat an Tiere haben keine negativen Folgen der Verfütterung dieses Produktes erbracht.

Der Anwendungseffekt des Eiweiß- und Vitaminkonzentrats mikrobilen Ursprungs als Futterzusatz ist dem Effekt der zielgleichen Anwendung von bekannten Eiweiß- und Vitaminzustäzen derselben Konzentration ähnlich.

Die erfindungsgemäß vorseschlagene Technologie gestattet, im Viehhaltungsbetrieb einen beschleunigten Zyklus der Bikonversion von Futterstoffen parallel zum traditionellen Weg der Regeneration derselben im Feldbau auszuführen, was reale Möglichkeiten der Ausgestaltung von Viehhaliungskomplexen als abfallfreien Betrieben gewährleisten, die allen Anforderungen des Umweltschutzes entsprechen.

Zum besseren Verständnis des Grundgedankens der Erfindung sind Zeichnungen des technologischen Schemas des Verfahrens und der konkreten Ausführung der Einrichtungen gemäß der Erfindung beigefügt; es zeigt

Fig. 1 technologisches Schema des Verfahrens zur Verwertung von Lebenstätigkeitsprodukten von Tieren;

Fig. 2 Schema der Einrichtung zur dosierten Mistzuführung;

Fig. 3 schematische Darstellung der Konstruktion der Einrichtung zur Dekompressionsbehandlung des Stallmistes;

Fig.4 Schema der Einrichtung zur automatischen Regelung und Kontrolle der Intensität des Vergärungs-Drozesses des Stallmistes;

Fig. 5 Schema der technologischen Reihe zur Entwässerung der vergärten Mistmasse;

Fig. 6 Erläuterung der Ausfällungsinlensität der vergärten Masse ohne Behandlung (Kurven 1. 2, 3) und bei Behandlung der vergärten Masse durch eine N, P, Caenthaltende Suspension (Kurven 1, 2, 3).

Die in den Zeichnungen dargestellten Einrichtungen (Flg. 2, 3, 5 und 6) gehören zur Konstruktion der Anlage (Fig. I) zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verlah-

lö rens, die eine Einrichtung 1 zur dosierten Mistzuführung, einen Zerkleinerungshomogenlsator 2, eine Einrichtung 3 zur Dekompressionsbehandlung, einen anaeroben mikrobiologischen Reaktor 4, der einen Gärungsbehälter 5 einschließt, der mit einem Erwärmungssystem 6 und einer Einrichtung zur Entnahme 7 und zur Rezirkulierung 8 der vergärten Masse ausgestaltet ist, sowie einen Speicherungsbehälter 9 enthält, der mit einem Mittel zur Entnahme des Biogases 10, einer Einrichtung 11 zur automatischen Regelung und Kontrolle der Intensität des Gärungsprozesses und einer Reinigungseinheit 12 ausgestattet ist. Die letztere ist mit einem aeroben mikrobiologischen Reaktor 13 verbunden, dessen Eingang über einen Konzentrator-Sterilisator 14 auch mit einem Ventilationssystem 15 eines Viehhaltungsraums 16 verbunden und mit einem Zuteiler 17 von Mineralkomponenten ausgestattet ist. Der Ausgang des anaeroben mikrobiologischen Reaktors 4 ist mit einem Trennner 18 der vergärten Masse in flüssige 19 und feste Fraktion 20 verbunden, der mit einer Einrichtung 21 zur Vorbereitung der Ausfällsuspension und einem System 22 zur Rezirkulierung der flüssigen Mistfraktion ausgestattet ist.

Der Ausgang des aeroben mikrobiologischen Reaktors 13 ist mit einem Konzentrator (Verdicker) 24 der Biomasse verbunden, und dieser letzterer ist mit einer Einrichtung 25 zur Desintegricrung derselben verbunden. Hierbei ist eine Rohrleitung 26 für Abgase des aeroben mikrobiologischen Reaktors 13 mit dem Erwärmngssystem 6 des anaeroben Reaktors 4 über eine Reinigungseinrichtung 27, eine Rohrleitung 28 zur Zuführung des Oxidationsmittels mit einer Quelle sauerstoffenthaltenden Gases verbunden, als welches Luft aus einem Verdichter 29 oder Sauerstoff aus einer Druckflasche 30 verwendet wird.
Das Schema der Einrichtung 1 zur dosierten Mistzuführung ist in Fig. 2 dargestellt.

Gemäß diesem Schema besteht die Einrichtung 1 aus einem abgedichteten Gehäuse, in dem Abschnitte der elastischen Materialleitung, und zwar ein Eingangsabschnitt 31, ein Zwischenabschniit 32 und ein Endab-

"" schnitt 33 eingeschlossen sind, die beispielsweise aus Gummirohr bzw. Gummischlauch gefertigt sind. Das abgedichtete Gehäuse ist durch Membranen 36 mit Stutzen in drei Druckluftkammern entsprechend den vorgenannten Abschnitten der Materialleitung unterteilt.

Diese Druckluftkammern sind über Verzögerungsleitungen 34 und 35 verbunden, die aus nach dem Wiederholungsschema geschalteten Relais und einer Drossel 37 mit einem Impulserzeuger 38 bestehen. Die variable Drossel 37 gewährleistet die Variierung der Folgefrequenz der Impulse.

Die Einrichtung 3 zusammen mit dem anaeroben mikrobiologischen Reaktor 4 ist schematisch in Fig. 3 dargestellt. Sie besteht aus einem Einlaßventil 39, einer Dekompresslonskammer 40, die mit einem Druckanzeiger ausgestaltet ist und einem Ablaßventil 42, das mit einem Injektor 43 verbunden ist.

Hierbei wird eine Gasleitung 44 der Dekompressionskammer 40 mit Hilfe von Ventilen 45 und 46 mit einer

Druckgasquelle 47 (im Augenblick des Anlassens der Anlage) oder mit einem Mittel 48 zur Gasverdichtung bei normalem Beirieb verbunden.

Die Einrichtung 11 zur automatischen Steuerung und Kontrolle der Intensität Stallmistvergärungsprozesse ist in Fig 4 schematisch dargestellt und enthält: ein Mittel 49 zur Aufrechtcrhaitung vorgegebenen Unterdrucks im Speicherungsbehülter 9 durch zwangsweise Ableitung des während der Gärung entstehenden Biogases aus dem Speicherungsbehülter 9, das in Gestalt einer gesteuerten Balgpumpe ausgeführt ist, die aus einem Balg 50, einer Kralikammer Sl, einem Drucksteller 52, aus Druckluft ventilen 53, 54, 55 und 56 sowie aus einem Impulserzeuger 57 mit einem Trigger 58 besteht; eine regelbare Drossei 59, einen Diuckluitbehälier 60, ein Druckluftventi! 61, ein Vergleichselement 62, dessen einer Eingang an einen Einsteller 63 maximalen Unierdrucks, dessen zweiter Eingang an einen Balg 59 angeschlossen ist, der über ein Ventil 55 mit einem Gasbehälter 64 verbunden ist, während der Ausgang über das Druckluftventil 56 mit der Kraftkammer 51 verbunden ist; einen Zähler 65 tür die Menge des abgeleiteten Biogases, der aus einem magnetisch gesteuerten Kontakt 66, einem elektropneumatischen Wandler 67 und einem Ziffernanzeiger 68 besieht.

Die Einrichtung zur Ausfällung der vergärten Masse ist in Fig. 5 schematisch dargestellt. Sie besieht aus einer Einheit 69 zur Vorbereitung der Ausfällsuspension mit einem Regler 70 der Suspensionszuführung, einer Einrichtung 22 zur Rezirkulierung der flüssigen Mistlraklion, einem Koagulator 71, der mit einem Umrührer 72 ausgestattet ist, einer Ausfällkammer 73, einem Granuliertrenner 74 und aus Dosiereinrichtungen 21 und 23.

Die vorstehend beschriebene Anlage und die zu ihr gehörenden Einrichtungen arbeiten auf die folgende Weise.

Der Stallmist wird aus dem Viehhaltungsraum 16 (Fig. 1) mit Hilfe der Einrichtung 1 zur dosienen Mlstzulührung (Fig. 1, 2) dem Zerkleinerungshomogenisator 2 zugeführt, wo er bis auf Teilchen mit einer Größe zerkleinert wird, die 1 bis 2 mm übersteigt, und dabei in eine homogene Masse umgeformt. Nach dem Zerkleinerungshomogenisator gelangt der Stallmist in die Einrichtung 3 zur Dekompressionsbehandlung. die zum Zerreißen der Hüllen von Mikroorganismen von konkurrierenden Gruppen und Helmintheneiern führt. Die biologisch aktiven Stoffe, die hierbei in die behandelte Mistmasse abgeschieden werden, beschleunigen den Prozeß der Methanvergärung im Gärungsbehälter 5 des anaeroben Reaktors 4, in den der der Dekompressionsbehandlung unterzogene Stallmist eingespritzt sowie ein aktiver Rest der vorherigen Substanz eingeführt wird, der die Arbeiisassoziation von Methanbakterien enthält.

Der Prozeß wird bei einer Temperatur von 50 bis 56°, einem pH = 6,5 bis 7,0 bei einem Unterdruck im Speicherungsbehälter 9 geführt, der im Bereich von 0 bis -1200 mm WS aufrechterhalten wird.

Während der Methanvergärung im Gärungsbehälter 5 findet intensive Umwandlung organischer Stoffe statt, die mit dem Übergang flüchtiger (vorwiegend ammoniakallschen) Stickstoflormen in eine beim Einbringen und Speichern stabile Ammoniumform und der Entwicklung von Biogas begleitet wird, das zu 65% aus Methan (CH₄ und zu 35% aus Kohlendioxid (CO₂) besteht.

Die vergärte Ma se wird mit Hilfe der Einrichtung 7 zur Entnahme dei selben aus dem Gärungsbehälter 5 abgeleitet und dem Trenner 18 zugeführt, in den auch die Ausfällsuspension gelangt, die aus der flüssigen Mistfraktion 19 und einem Koagulanten besteht, als welcher einen Düngungswert besitzenden Mineralkomponenten verwendet werden, und zwar 5 bis 15% Monoammoniumphosphat (NH₄H₂PO₄) und gleiche Menge Kalziumchlorid (CaCl₂). Hierbei erfolgt das Vermischen der Austonsuspension mit der auszufällenden \ergarten Masse bei deren Volumenverhältnis um 1:1. Dadurch nimmt die Ausfällgeschwindigkeit gegenüber dem natürlichen Abstehen um Dutzende von Maien zu und der Energieaulwand für die Abtrennung der festen Fraktion 20 ent-

ιυ sprechend ab.

Das während der Stallmistvergärung entwickelte Biogas wird aus dem Speicherungsbehälter 9 mittels eines Biogasentnahmemittels 10 entnommen, das von der Einheit 11 gesteuert wird, die zur Konstruktion der Einrich-

:5 lung zur Kontrolle und Steuerung des Methanvergärungsprozesses gehört (Fig. 1, 4).

Danach passiert das Biogas die Reinigungseinheit 12 und gelangt in den aeroben mikrobiologischen Reaktor 13, dem auch Wasser, Quellen von Stickstoff. Phosphor.

Kalium, Magnesium und Mikroelementen (mit Hilfe des Zuteilers 17), sauerstoffenthaltendes Gas-Luftgemisch und/oder Sauerstoff aus der Druckflasche 28 oder vom Verdichter 29 sowie stickstoff- und kohlenstoffenthaltende Gase zugeführt werden, die in dei Einrichtung 14

2t aus den Ventilalionsabgängen des Viehhaltungsraums 16 adsorbiert worden sind.

Als Produzent von Eiweißstoffen wird eine gemischte Kultur von Mikroorganismen folgender Arten verwendet:

Methilococcus capsulatus
Methilosinus trichosporium
Meihilosinus sporium

Fakultative methilotrophische Organismen, die zur j) gemischten Kultur der Mikroorganismen gehören und imstande sind, die Methanhomologen zu assimilieren, gehören zu der Art Flavobakierium gasotypicum.

Der aerobe Kultivierungsprozeß erfolgt bei einer Temperatur von 36 bis 50° C, wobei der pH-Wert des Kultur-■lo mediums im Bereich von 4,0 bis 6,0. die Konzentration des« AmmoniaksticksioHs im Bereich von 50 bis 150 mg/1 und des Phosphors im Bereich von 50 bis 100 mg/1 aufrechterhalten wird.

Der Kultivierungsprozeß wird bei einem Gasdruck

4> geführt, der höher als der atmosphärische Druck ist und im Bereich von 1.1 bis 40 kp/cm² liegt. Das rezirkulierte Gasgemisch wird durch eine Reinigungseinrichtung 27 geleitet, wo es vom Kohlendioxidüberschuß befreit wird, wobei der Kohlendioxidgehalt in konstanter Höhe aul-

jo rechterhalten wird.

Die kontinuierliche Kultivierung der gemischten Kultur erfolgt bei einem Verdünnungskoeffizienten von 0,15 bis 0,25 h'¹, d. h., 15 bis 25% werden pro Stunde neu eingebracht. Die Suspension von Mikroorganismen gelangt aus dem Stadium der Kultivierung im aeroben Reaktor 13 In die Einrichtung 24 zur Vorverdickung, wo eine Druckabnahme des Flusses erfolgt, wodurch die im Kulturmedium gelösten Gase aus der flüssigen Phase und teilweise aus den Mikroorganismen selber desorbiert werden. Hierbei findet infolge hoher Druckabnahmege schwindigkeit das Zerreißen der Hüllen eines Teils der zu kultivierenden Bakterien statt. Als Folge davon gehen die im Innern der Zellen enthaltenen biologischen Stoffe in das Kulturmedium über, das nach der vorläufigen ^b5 Verdickung in der Einrichtung 24 in den aeroben Reaktor 13 teilweise zurückkehrt und zur Stimulierung des Wachstums von Mikroorganismen benutzt wird.

Das auf dem Stadium der Reinigung (in der Einrich-

tune 27) absorbierte Kohlendioxid, das wahrend der Biosvnthese entwickeil worden ist, und die es begleitenden komponenten der abgearbeiteten Gasphase aus dem Kultivierungsstadium im Reaktor 13 sowie das Im \ erdicker !Konzentrator) 24 desorbierte Gas werden mit atmosphärischer LuIt vermischt und im Erwärmungssystem des Wärmeaustauschers 6 verbrannt, durch welchen mit HiIIe der Einrichtung 8 zur Rezirkulierung die vereine Masse mit einer Periodizitäi geleitet wird die von der Veränderung der Temperatur im Gärungsbehälter 5 abhängig ist. Die gewonnene Biomasse von metnanoxidierenden Mikroorganismen, die bis aut eine vorgegebene Konzentration verdickt ist, wird dem Desintegrator 25 zugeleitet, wo die Bakterienhüllen zerstört werden, wonach das erzeugte Konzentrat in eine hutterameilung 75 geleitet wird, wo es ins Futter als Eiweißzusatz, vorwiegend in flüssigem Zustand, eingeführt wird.

Die Wirkungsweise der originellen Einrichtungen, die zur Konstruktion der Anlage gehören, ist durch Fig. 2, 3, 4 und 5 erläutert.

In Fig 2 ist eine Einrichtung zur dosierten Mistzuführung dargestellt. Sie wird sowohl zur Mistzuführung zum Gärunesbehälter 5 wie auch zur Entnahme der vergärten Masse~aus demselben. Zuführung des Filtrats in die Ausfälleinrichtung 18 und Durchpumpung der zur vergärenden Masse durch den Wärmeaustauscher 6 benutzt. Die Einrichtung arbeitet auf die folgende Weise. Das beförderte oder dosierte Medium (flüssiger Mist. Kulturtlüssigkeil oder FiltraO füllt die Abschnitte 31, 32 und 33 der Materialleitung, wonach unter der Druckluttwirkung die am Ausgang des Impulserzeugers 38 entsteht der Endabschnitt 33 der Materialleitung zusammengedrückt wird, wodurch der Austritt des zu befördernden Mediums verhindert wird.

Im nächsten Augenblick wird der Eingangsabschnitt 31 der Materialleilung unter der Druckluftwirkung am Ausgang der Verzögerungsleitung 35 versperrt, und das gesamte Volumen des zu befördernden Mediums, das die elastische Materialleitung gefüllt hat. ist nun im Zwischenabschnitt 32 eingesperrt. Danach tritt am Ausgang des Impulserzeugers 38 Null auf, der Endabschnitt wird geöffnet, der Zwischenabschnitt 32 aber, der über die Verzögerungsleitung 36 gesteuert wird, wird zusammengedrückt, wobei das in ihm eingeschlossene Medium in Richtung des Endabschnitts 33 ausgestoßen wird, der danach unter der Wirkung eines nächsten Druckluftimpulses am Ausgang des Impulserzeugers 38 zusammengedrückt wird, wobei das erwähnte Mediumvolumen aus der Einrichtung beförden wird. Da darauf der Druck in den pneumatischen Kammern der Abschnitte 31, 32 und 33 erneut abfällt, werden die letzteren aufgesperrt, so daß sie nun auf einen nächsten Füllungszyklus der elastischen Materialleitung durch das zu befördernde (zu dosierende) Medium vorbereitet sind.

Der Stallmist wird vor dem Gelangen in den anaeroben mikrobiologischen Reaktor 4 erf'indungsgemäß einer Dekompressionsbehandlung unterzogen, die die Erhöhung der Anfälligkeit dieses grobdispersen Mediums für die mikrobielle Zersetzung und die Zuführung einer begleitenden Mikrotlora bezweckt, die eine hemmende Wirkung auf die Entwicklung der Arbeitspopulation von methanbildenden Bakterien ausübt.

Gemäß dem Schema der in Fig. 3 dargestellten Einrichtung wird der Stallmist durch das Einlaßventil 39 der Dekompressionskammer 40 zugeführt; aus der Rohrleitung 44 wird Biogas zugeleitet. Das letztere bildet sich während der Methanvergärung im Behälter 5 und wird mittels einer Hochdruckpumpe 48 durch das Ventil 45 in die Rohrlekung 44 bzw. durch das Ventil 46 in eine Speicherungsflasche 47 eingedrückt, die zur Speicherung des Biogasüberschusses und zur Gewährleistung der Arbeit der Dekompressionskammer 40 beim Anlassen des anaeroben Reaktors erforderlich ist, wenn Biogas noch nicht entwickelt wird.

Bei Erreichen eines Biogasdruckes in der Dekompressionskammer, der gleich 50 bis 120 kp/cnr ist, wird das Ventil 40 geschlossen und das Ablaßventil 42 geöffnet, ίο wodurch das Gas- und Flüssigkeitsgemisch durch einen Injektor 43 in den Gärungsbehülter 5 des anaeroben Reaktors eingespritzt wird.

Infolge des abrupten Druckabfalls werden die Mikroorganismen und pflanzlichen Teilchen Im Augenblick des Austritts aus der Dekornprcssionskarnmer zerstört, wodurch die Anfälligkeit des Ausgangssubstrats (Ausgangsmists) für die durch die Mikroorganismen der Arbeiispopulation eingeleitete Verarbeitung erheblich gesteigert wird.

Die Kontrolle und Steuerung des Prozesses der anaeroben Vergärung erfolgt mittels der Einrichtung 11, deren Prinzipschema in Fig. 4 dargestellt ist. Mit Hilfe dieser Einrichtung wird automatisches Aufrechterhalten eines solchen Unterdrucks im anaeroben Reaktor gewährleistet, bei dem die Prozeßintensitiit maximal ist. Hierbei ist der'Prozeßintensität eine Biogasmenge zugeordnet, die in einer Zeiteinheit entwickelt wird.

Die Einrichtung arbeitet auf die folgende Weise. Die zu vergärende Masse wird dem Gärungsbehälier 5 zyklisch zugeführt, in dem Verhältnisse geschaffen werden die für die Gewährleistung der Lebenstätigkeit der Methanbakterien erforderlich sind. Mit fortschreitendem Entwickeln des von diesen Bakterien produzierten Biogases aus der zu vergärenden Masse wird es durch ein Druckluftventil 54 einem Druckluftbehälter 50 variablen Volumens zugeleitet, der mit einem gesteuerten Detormator zusammenwirkt. Infolgedessen erfolgt unter gleichzeitigem Umrühren der zu vergärenden Masse eine intensive Ableitung von gasförmigen Metabolismusprodukten, der Methanbakterien, in Gestalt eines meihan- »nthaltenden Gases bei Druckabnahme im Gärungsbehälter von 0 bis -1200 mm WS. Dies führt zur erheblichen Steigerung der Intensität des Gärungsprozesses. Das Vakuum über der zu vergärenden Masse wird von einem Vakuumeinsteller 63 eingestellt, der mit einer der Kammern eines Vergleichselementes 62 verbunden ist. Auf diese Weise wird ein proportionaler Luftverbrauch aus der Kraftkammer 51 des Mittels 8 (Fig. 1) zur zwangsweisen Ableitung des entstehenden Biogases aus dem Gärungsbehälter 5 unter Vakuumbedingungen bei vorgeschriebener Vakuumhöhe im Balg 50 je nach dem Einströmen des Biogases erzielt.

Bei Einnahme der oberen Endstellung durch den Balg 50 was dem vollständigen Füllen desselben mit Biogas ⁵⁵ entspricht, sprechen die Kontakte eines magnetisch gesteuerten Gebers 66 an und schaltet sich der Stromkreis eines elektropneumatischen Wandlers 67 und eines Ziffernanzeigers 68 ein. Gleichzeitig wird der Luftdruck einem Trigger 58 eines Taktgenerators 57 zugeführt. Mit ⁶⁰ Druckzunahme bis auf eine dem Hochstaudruck gleiche Höhe wird der Trigger 58 umgeschaltet. Gleichzeitig werden die Druckluftventile 53, 54, 55, 56 und 61 umgeschaltet. Der zur Deformation des Balges 50 erforderliche Luftdruck gelangt vom Drucksteller 52 in die Kraftkam-⁶⁵ mer 51. Das Biogas aus dem Balg 50 wird durch das Druckluftventil 55 in einen Gasbehälter 64 ausgestoßen. In diesem Augenblick unterbindet das Druck'.uftventil die Zuführung des Überdrucks zum Vergleichselement

16, das Druckluttventil 54 dagegen die rückwärtige Zuführung des Biogas?* zum Speicherungsbehälter 9. Beim Übergang des Balges 50 aus der oberen EndsteHung in die untere Stellung werden die Kontakte des magnetisch gesteuerten Gebers 66 getrennt, wird der elektropneumatische Wandler 67 in den Ausgangszustand umgeschaltet, wobei an seinem Ausgang »0« erscheint.

Nach einer Zeitspanne, die der Füllungszeit des Druckluttbehälters 60 und der Entleerungszeit des Balges 50 gleich ist, wird der Trigger 58 in die Normalstellung ;o umgeschaltet, wodurch die Steuerkammern der Druckluftventile 53, 54, 55, 56 und 61 mit der Atmosphäre verbunden werden. In der Kraftkammer 51 wird der eingestellte Druck eingespeichert, der Speicherungsbehälter 9 wird mit dem Balg 50, die Kraftkammer 51 mit dem Vergleichselement 62 und der Druckluttbehälter 60 mit der Atmosphäre verbunden. Die den Balg 50 und den Gasbehälter 64 verbindende Rohrleitung wird getrennt. Im weiteren wiederholt sich der Zyklus.

Die Zeit der vollständigen Entleerung des Balges 50 wird von der regelbaren Drossel 59 eingestellt.

Diese Einrichtung gestaltet, die Intensität des Prozesses der anaeroben Mistverarbeitung dank intensiver Ableitung von Produkten des Bakterienmetabolismus in Gestalt von Biogasbläschen zu erhöhen, die aus der zu vergärenden Flüssigkeit bei Druckabnahme über ihr von 0 bis zu -1200 mm WS austreten.

Außerdem gestattet diese Einrichtung, eine genaue automatische Kontrolle der Intensität des Vergärungsprozesses zu gewährleisten.

Nach der anaeroben Mistverarbeilung erhält man eine gegorene Masse, die die Gestalt einer kolloidalen Lösung besitzt. Zur Gewährleistung einer hochproduktiven Entwässerung derselben ist das Ausfällen von organischen Kolloiden erforderlich, zu dessen Ausführung die Anwendung von bestehenden Ausfällungsverfahren durch metallenthaltende Koagulanten wegen ihrer Kostspieligkeit und der Verunreinigungsgelahr des Bodens und des Grundwassers durch schildliche Verbindungen unzweckmäßig ist.

Daher verwendet man vorzugsweise anstatt metallenthaltender Koagulanten eine Auslällsuspension, die aus Mineraldüngern, und zwar Monoammoniumphosphat (NH₄H₂PO₄) - 10¹V, - und Kaliumchlorid (CaCl₂) oder Kalk - 10%- besteht. Als flüssige Phase des Dispersionsmediums wird flüssige Mistfraklion verwendet, die aus dem Stallmist während der Trennung gelöst wird. Hierbei wird die Auställösung in einem Verhältnis im Eereich um 1 : 1 (zwei Volumenteile der flüssigen Phase pro zwei Mistteile) in den Stallmist eingeführt, der eine Temperatur von 50 bis 55° C (dies ist die Misttempcralur am Ausgang des Faulbehälters) besitzt, wonach intensiv umge-• rührt wird, worauf man sie 10 bis 15 min lang abstehen läßt und während dieser Zeit eine .asche Trennung des Gemisches in Fraktionen im Verhältnis von 1 : 1 erzielt.

Die flüssige Fraktion Hießt ab, und der Absatz kommt in die mechanische Trennung.

Nach der Behandlung des Stallmistes nach diesem Verfahren wird die Filtrationszeit ums lüfache und mehr verringert, und es entsteht ein organisch-mineralischer Komplexdünger, der nach N. P. Ca ausbalanciert ist. Ein Ausführungsbeispiel des vorliegenden Verfahrens ist durch ein Schema in Fig. 5 erläutert. Gemäß diesem Schema gelangt dii vergärte Mislmasse, die eine Temperatur von 55" C besitzt, aus dem Gärungsbchälter 5 in eine Koagulationskammer 71, die mit einem Rührwerk 72 ausgestaltet ist und in die durch eine Sperrvorrichtung 70 die vorhci vorbereitete Ausfällsuspcnsiun im Verhali-

25

30

35

40

50

55

b5 nis im Bereich um 1 :1 (zwei Lösungsteile je zwei Mistteile) zugeführt wird. Der auf diese Weise vorbereitete flüssige Stallmist gelangt in die Ausfällkammer 73, wo dessen intensive Entmischung in flüssig Fraktion und Absatz stattfindet, der Absatz wird einer Einrichtung 74 zur Entwässerung und Granulierung desselben zugeführt, und ein Teil der flüssigen Fraktion wird über die Rohrleitung 22 einer Kammer 69 zur Vorbereitung der Ausfällsuspension zugeführt, in die von der Dosiereinrichtung 21 auch Monoammoniumphosphat (NH₄H₂PO₄) - 5 bis 15% - und Kalziumchlorid (CaCl₂) oder Kalk - 5 bis 15% - zugeführt werden. '

Für die Anlaßperiode, wenn kein Filtvat des flüssigen Stallmistes gewonnen ist, wird als Dispersionsmedium normales Wasser verwendet.

Die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gestattet dank Verkürzung der für die Trennung des Stallmistes in Fraktionen erforderlichen Zeit, die Arbeitsleistung der Trennungseinrichtungen um mehr als das lOfache zu erhöhen. Dabei fehlen in der flüssigen Mistfraklion schwebende Teilchen praktisch vollkommen. In Fig. 6 geben die Kurven 1, 2, 3, 4 Abhängigkeiten des natürlichen Ab.;etzens des flüssigen Stallmistes wieder:

1 - Frischmist;

2 - vergärter Stallmist;

3 - Frischmist im Gemisch mit der Ausfällösung·,

4 - vergärter Stallmist im Gemisch mit der Auställösung.

Zur Konstruktion der Kurven wurden in die Meßzylinder je 60 ml des zu untersuchenden Stallmistes eingefüllt, und nach bestimmten Zeitspannen wurde das Volumen des entstehenden Absatzes registriert (in % zum Gesamtvolumen). Aus den angeführten Abhängigkeiten ist ersichtlich, daß zum Ausfällen von 20% des Absatzes im Frischmist etwa 50 Stunden erforderlich waren, wobei der vergärte Stallmist sich praktisch nicht entmischte. Nach der Vermischung des frischen bzw. des vergärten Stallmistes mit der Ausfällösung.bilden sich 50% Absatz in 10 bis 12 min, wonach die Volumenzunahme aufhört, d. h. die Geschwindigkeit des natürlichen Absetzens fast ums 3001'ache zunimmt, wobei die flüssige Phase gelbliche Farbe besitzt und in Ihr schwebende Teilchen fehlen, während im Frischmist die flüssige Phase dunkle Farbe besitzt und im oberen Teil eine Schicht vorhanden ist. die aus schwebenden Teilchen besteht. Die Kurven 1, 2, 3, 4 geben Abhängigkeiten der Filtrationsgeschwindigkeit des gleichen Volumens / 60 ml / des zu untersuchenden Stallmistes bei im übrigen gleichen Bedingungen (Temperatur, Unterdruck, Filtrationsfläche, Filterpapier) wieder, aus denen ersichtlich ist, daß der vergärte Stallmist praktisch nicht filtriert wird, während der Frischmist in 14 min um 60% abgefiltert wurde und die Filtration beendet war. Für die Filtrierung derselben Arten des mit der Ausfällösung vermischten Stallmistes waren 50 bis 60 sek erforderlich, d. h. die Filtrationsgeschwindlgkeil nahm proportional der Geschwindigkeit des natürlichen Absetzens zu.

Das aus der vergärten Masse gewonnene Flltrat des flüssigen Stallmistes bedarf keiner Entseuchung, was dessen Einbringen mit Hilfe von Beregnungsanlagen bzw. Anlagen zum Unter-dem-Boden-Einbringen ermöglicht.

Die feste Misifraktion. die in diesem Fall in Gestalt von kapselicrlen Granalien mit einer Hülle aus Mineralkomponenlen erzeugt wird, stellt einen organisch-mineralischen Komplexdünger dar, der in den Boden mit Hilfe von bekannten, für die Mineraldünger bestimmten

Streuern oder lokal bei der Kopfdüngung von Pflanzen eingebracht werden kann. Dabei entfällt praktisch der Bedarf an der Entwicklung von speziellen Maschinen, die ausschließlich zur Streuung von organischen Düngern bestimmt sind. Der wirtschaftliche Nutzeffekt aus der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in beträchtlicher Ertragserhöhung, Erhöhung der Arbeitsleistung der Trennungsvorrichtungen (die eine bedeutende Verringerung des Aufwandes für die Verarbeitung von 11 Stallmist gewährleistet) und in der Reduzierung des für die Streuung von organischen Düngern erforderlichen Maschinenparks.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

15

20

25

30

35

Claims

Temperatur des Kulturmediums Azidität Druck des Sauerstoffen haltenden Gases Kohlensäurcg· halt 30 bis 45° C 5,5 bis 7,0

1.1 bis 40 kp/cm²

bis 30%.

10

20

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verwertung von Lebenstätigkeitsprodukten von Tieren, das in der anaeroben Vergärung von Stallmist, die unter ständigem Umrühren erfolgt, in der Trennung der vergärten Masse in flüssige und feste Fraktionen, die als Düngung verwendet werden, sowie in der Biogasentwicklung besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Stallmist vor der anaeroben Vergärung einer Dekompressionsbehandlung unterzogen und die anaerobe Vergärung mit gesteuerter Unterduckerzeugung geführt wird, während das dabei entstehende Biogas und andere Stickstoff und Kohlenstoff enthaltende Komponenten nach deren Austritt aus den ausgestoßenen Luftmassen der Tierhaltungsräume und aus der flüssigen Mistfraktion als Nährsioff'elemente des Kulturmediums in einem aeroben Prozeß verwendet werden, bei dem sie einer Verarbeitung mittels proioiropher Bakterien unterzogen werden, und die Biomasse dieser letzteren desintegriert und als Futter verwendet wird, wobei das nach der Verarbeitung mittels der prototrophen Bakterien abgehende Gasgemisch als Energieträger im System der anaeroben Vergärung verwendet wird, während die vergärte Masse vor der Trennung in Fraktionen durch eine mineralorganische Suspension ausgefällt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dekompressionsbehandlung des Stallmistes durch dessen Sättigung mit Gas unter einem Druck von 50 bis I2Ukp/cm² mit nachfolgender Druckabnahme bis auf 0 bis - 1200 mm WS uurchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sättigung der Mistmasse Biogas verwendet wird, das während der anaeroben Stallmistverarbeitung entwickelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruck in der Gärungskammer ^4(l Im Bereich von 0 bis - 1200 mm WS aufrechterhalten wird und jeder Umrührzyklus von dem Augenblick an einsetzt, da ein Unterdruck von -100 bis -900 mm WS erreicht ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die prototrophen Bakterien, die im aeroben Prozeß verwendet werden, obligat oder fakultativ aus Mikroorganismen folgender Arten bestehen:

Melhilococcus capsulatus
Methilosinus trichosporium
Methilosinus sporium.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aerobe Prozeß der Biomassenherstellung unter einem Überdruck des Gasgemisches geführt wird, wobei aufrechterhalten werden:

Yi

-,o

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausfällung der vergärten Masse eine Suspension folgender Zusammensetzung verwendet wird:
Monoammoniumphosphat 5 bis 1596

(NH₄H₂PO₄)

Kaliumchlorid (CaCl₂) 5 bis 15%

Lösungsmittel Rest,

(flüssige Mistfraktion)

wobei die Vermischung der Suspension mit der auszufällenden Masse bei einem Volumenverhältnis im Bereich um 1 : 1 durchgeführt wird.

8. Anlage zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, die einen anaeroben mikrobiologischen Reaktor enthält, der einen Gärungs- und einen Speicherungsbehälter enthält, die mit einem Erwärmungssystem sowie mit Einrichtungen zur Zuführung von Stallmist und Entnahme der vergärten Masse ausgestattet sind, von denen die letztere mit einem Mittel zur Trennung der vergärten Masse in feste und flüssige Fraktionen verbunden ist, während der Speicherungsbenälter Mittel zur Entnahme und Reinigung von Biogas besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherungsbehälter (9) über ein Unterdruckmittel beaufschlagbar und über das Mitte! (10? zur Biogasentnahrre und die Reinigungseinheit (12) mit einem aeroben mikrobiologischen Reaktor (13) verbunden ist, der einen Biomassendesintegrator (25), einen Konzentrator (24), eine Rohrleitung (26) zur Ableitung des nach der Verarbeitung mittels prototrophen Bakterien abgehenden Gasgemisches in ein System (6) zur Erwärmung des Gärungsbehälters (5) besitzt, während der anaerobe mikrobiologische Reaktor (4) eine Einrichtung (11) zur automatischen Regelung und Kontrolle der Intensität des Gärungsprozesses enthält.

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (H) zur automatischer! Regelung und Kontrolle der Intensität des Gärungsprozesses ein Mittel (49) zur Aulrechterhaltung eines vorgegebenen Unterdrucks im Speicherungsbehälter (9) und einen Zähler (65) der Biogasmenge besitzt, die während der Aulrechterhaltung der vorgegebenen Intensität zusammenwirken.

10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (49) zur Aufrechterhaltung des vorgegebenen Unterdrucks in Gestall einer Balgpumpe ausgeführt ist, die aus einer Kraltkammer (51), einem Balg (50). einem Taktgenerator (57), einem Drucksteller (64), einem pneumatischen Vergleichselement (62) und aus Druckluftventilen (53, 54, 55, 56, 61) besteht, von denen zwei mit dem Balg (50), dem Speicherungsbehälter (9) und dem Gasbehälter (64) und die anderen mit der Kraftkammer (51), dem Drucksteller (52) und dem pneumatischen Vergleichselement (62) verbunden sind, dessen einer Eingang an dem Balg (50) und dessen anderer Eingang an den Drucksieller (63) angeschlossen ist. wobei der Biogasmengenzähler (65) mit dem Taktgenerator (57) verbunden ist, der mit den Druckluftventilen (53, 54, 55, 56, 61) gekoppelt ist.

11. Anlage nach Anspruch 8. dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (1,7) zur Siallmistzuführung und Entnahme der vergärten Masse mindestens drei miteinander nicht in Verbindung siehende Druckluftkammern mit einem in ihnen einmontierten Eingangsabschnitt (31), einem Zwischenabschnitt (32) und einem Ausgangsabschnitt (33) einer elastischen MatcrialleiUing. die mittels Stutzen (36) verbunden

sind, sowie einen pneumatischen Impulserzeuger (37) besitzt, dessen Ausgang mit der Kammer des Ausgangsabschnitts (33) unmittelbar, mit de.i Kammern des Eingangsabschnitts (31) und ries Zwischenabschnitts (32) aber Ober Zeitverzögerungselemente (34) und (35) verbunden ist.