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Verfahren und Vorrichtung zur Separierung von Gülle
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Separierung
von Gülle, d. h. zum Trennen der Gülle in einem Güllebehälter in eine die Güllefeststoffe
enthaltende Schwimmschicht und eine untere Schicht aus dünnflüssiger Gülleflüssigkeit.
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Es sind verschiedene, äußerst aufwendige Verfahren, z. B.
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Zentrifugierverfahren zur Separierung von Gülle bekannt.
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Es besteht ein erheblicher Bedarf zur Vereinfachung dieser verfahren.
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Andererseits ist es bekannt, daß Gülle in wohldosierter Weise belüftet
werden muß, um eine Verbesserung der Gülle
herbeizuführen. Bei dieser
Belüftung werden Rührwerkzeuge verwendet, welche durch in der Gülle schwebende Langteile,
wie Stroh, Gras, Schnüre oder dergleichen, in erheblicher Weise gestört werden können.
Diese Störung könnte durch eine Separierung der Gülle unterbunden werden.
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Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur
Separierung von Gülle zu schaffen, welches auf einfache Weise durchführbar ist und
mit einem Verfahren zur Güllebelüftung kombiniert ist.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen dieses Verfahrens sowie Vorrichtungen zur Durchführung
dieses Verfahrens sind in den Unteransprüchen genannt.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht einer Güllegrube mit einer Vorrichtung zur Einführung
von Wasser oder Jauche mit Rückstoß-Rühreffekt, und Fig. 2 eine zweite Ausführungsform
einer Vorrichtung zur Einführung von Wasser und/oder Jauche unter Verwendung einer
Gehäusepumpe.
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Fig. 1 zeigt eine allgemein mit 1 bezeichnete Güllegrube mit Betonwänden
2. In der Güllegrube ist ein allgemein mit 4 Dezeichnetes Rührwerkzeug angeordnet.
Dieses umfaßt einen am oberen Rand der Güllegrube befestigten Rahmen 6 mit einem
Lager 7, in dem eine drehbare Hohlwelle 8 gelagert ist. Diese trägt an ihrem unteren
Ende zwei Rührarme 10, 12, deren Enden verschlossen sind. Der linke Rührarm 10 weist
zum Betrachter hin offene Durchlässe 14 auf.
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Der Rührarm 12 weist ebensolche Durchlässe auf der vom Betrachter
abgewandten Seite auf. Wenn in diesen Rührarm eine Flüssigkeit, z. B. Wasser oder
Jauche unter Druck eingepumpt wird, so tritt diese Flüssigkeit durch die Offnungen
14 in horizontaler Richtung (in der Zeichnung vertikal zur Papierebene) aus. Hierdurch
wird ein Rückstoßeffekt erzeugt, welcher auf beide Rührarme in gleichem Drehsinn
einwirkt. Die vertikale drehbare Hohlwelle 8 ist über eine Gleitkupplung9 mit einer
Rohrleitung 16 verbunden.
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In diese Rohrleitung 16 kann Wasser unter Druck, z. B.
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mit Hilfe einer Pumpe eingeführt werden. Anstelle des Wassers kann
auch Jauche eingeführt werden. Es ist wesentlich, daß die einzuführende Flüssigkeit
arm an faserigem Material ist. Ferner ist es wichtig, daß die einzuführende Flüssigkeit
ausreichende Mengen Luft enthält, und zwar
entweder physikalisch
gelöst oder in feinverteilter Form.
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Durch die Druckbeaufschlagung der Flüssigkeit wird ihre Aufnahmefähigkeit
für Luft wesentlich erhöht. Zusätzlich können Luftbläschen in die Flüssigkeit eingeschlagen
Werden.
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Diese mit Luft oder Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit (Wasser oder
Jauche) tritt nun durch die Düsenöffnungen 14 in die Gülle aus. Die Rotation der
Rührarme 10, 12 aufgrund des Rückstoßeffektes führt dazu, daß die austretende Flüssigkeit
gleichmäßig über den gesamten Güllegrubenquerschnitt verteilt wird. An den Stellen,
an denen die Flüssigkeit austritt, sinkt naturgemäß die Viskosität der Gülle, so
daß hierdurch die Rotation der Rührarme gefördert wird. Sobald die unter Druck stehende
mit Luft oder Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit aus den-Düsenöffnungen 14 austritt
wird sie entspannt, so daß die gelöste Luft in Form feinster Bläschen freigesetzt
wird. Diese entstehenden Luftbläschen sowie die bereits vorhandenen Luftbläschen
setzen sich an die Oberflächen der in der Gülle vorhandenen Feststoffe, und zwar
insbesondere auch an die faserigen Feststoffe, wie Gras, Heu, Stroh, Schnüre, Stricke
oder andere Langteile. Aufgrund der Auftriebskraft werden nun die mit Luft besetzten
Feststoffteilchen in der Güllegrube aufwärts getragen. Hierdurch findet eine Separation
statt. Nach kurzer Betriebszeit befindet sich am Boden der Güllegrube eine feststoffarme
Flüssigkeit, während die Feststoffe in Form einer luftreichen Schwimmschicht im
oberen Teil der Güllegrube vorliegen.
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Sobald dieser Zustand erreicht ist, kann man zur weiteren Lufteintragung
anstelle des Wassers oder der Jauche auch die am Boden der Güllegrube befindliche
dünnflüssige Gülleflüssigkeit verwenden. Der Güllebehälter kann in Anpassung an
das Rührwerkzeug kreisförmig sein. Es ist ferner möglich, quadratische Güllebehälter
zu verwenden. Bei rechteckigen Güllebehältern bleiben größere Bereiche von
der
direkten Einwirkung der Rührarme frei. In diesem Fall kann man in der Güllegrube
zwei Rührwerkzeuge anordnen, wobei die beiden Rührarme des ersten Rührwerkzeugs
in einer anderen Höhe angeordnet sind als die beiden Rührarme des zweiten Werkzeugs,
so daß die Rührarme der beiden Rührwerkzeuge aneinander vorbei bewegt werden können.
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Dadurch, daß in die Gülle dünnflüssiges Wasser oder dünnflüssige Jauche
ohne Feststoffteile, insbesondere ohne Gras, Stroh oder Schnüre eingeführt wird,
kann eine frisch verrührte Gülle sofort störungsfrei belüftet werden. Der Belüftungsvorgang
wird durch Langteile, welche in der Gülle stets vorhanden sind und bei frisch verrührter
Gülle gleichmäßig verteilt vorliegen, somit nicht behindert. Wenn man demgegenüber
anstelle des Wassers oder der Jauche die verrührte Gülle im Kreislauf durch das
Rührwerkzeug führt, so kommt es naturgemäß leicht zu Verstopfungen der Düsenöffnungen.
Außerdem hat die Gülle eine hohe Viskosität und setzt der Drehbewegung des Rührwerkzeugs
einen erheblichen Widerstand entgegen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird
hingegen in der Zone der Drehbewegung des Rührwerkzeugs dünnflüssiges Wasser in
die Gülle eingeführt, so daß in dieser Zone die Viskosität schon zu Beginn des Belüftungsvorgangs
erheblich herabgesetzt wird.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin,
daß erhebliche Mengen Luft in dem unter Druck stehenden Wasser oder der unter Druck
stehenden Jauche physikalisch gelöst sind. Diese Luftmengen oder Sauerstoffmengen
treten bei der Entspannung beim Austritt aus den Düsenöffnungen in Form von feinsten
Bläschen aus.
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Aufgrund der relativ geringen Auftriebsbewegung der äuBerst feinen
Luftbläschen, haben diese genügend Zeit, sich an
die Feststoffpartikel
in der Gülle anzuhaften. Hierdurch wird der Effekt des Auftriebs der Güllefeststoffteile
erheblich gefördert. Es kann somit sichergestellt werden, daß die Luftzufuhr nicht
nur für die mikrobiologischen Vorgänge in der Gülle optimal ist, sondern auch für
den Auftrieb der Güllefeststoffteile.
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Die Wasser- oder Jauchemenge zur Herbeiführung eines dünnflüssigen
Zustandes der Gülle am Boden des Güllebehälters wird dadurch herabgesetzt, daß das
Rührwerkzeug rotiert und die Stellen des Austritts des Wassers oder der Jauche somit
ständig verlagert werden und über den gesamten Querschnitt der Güllegrube verteilt
werden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden in der zuzuführenden
Flüssigkeit Gülleveredelungsstoffe dispergiert, und zwar Bakterienstämme zur Modifizierung
der Mikroorganismenpopulation der Gülle, Tonmineralien, Lehm, Steinmehl, Bentonit
oder dergleichen. Durch diese Zusätze kann die Gülle in verschiedenster Weise verbessert
werden, insbesondere können auf diese Weise auch Nährstoffe ergänzt werden.
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Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht nun darin, daß
diese zuzusetzenden Stoffe auf einfachste Weise vollständig gleichmäßig in der gesamten
Güllemasse verteilt werden.
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Das Rührwerkzeug wird vorzugsweise in einer Höhe von 20 bis 30 cm
vom Boden angeordnet. Die Düsenöffnungen können zum Ende der Rührarme hin allmählich
größere Durchmesser aufweisen, und zwar entsprechend der Abnahme des Drucks zum
Ende der Rührarme hin. Zum Einbringen der Luft in das Wasser oder die Jauche kann
neben der Güllegrube ein kleines Flüssigkeitsbecken frostgeschützt angeordnet werden.
In dieses Becken wird nicht nur Wasser oder Jauche eingeführt,
sondern
auch Luft unter dem gewünschten Druck. Daher kann die Flüssigkeit sich mit Luft
sättigen, bevor ein Ventil zwischen diesem Becken und dem Rührwerkzeug geöffnet
wird. Man kann in diesem Becken auch während der Förderung der Flüssigkeit Luft
in die Flüssigkeit einschlagen.
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Bei der bisher beschriebenen Ausführungsform ist das Rührwerkzeug
an einen Rahmen gelagert, welcher am oberen Rand der Güllegrube befestigt ist. Dies
gestattet eine einfache Entnahme des Rührwerkzeugs für Wartungs- und Reinigungszwecke.
Alternativ kann das Rührwerkzeug aber auch am Boden der Güllegrube gelagert werden.
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Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen wird mit Luft gesättigte
und gegebenenfalls Luftbläschen enthaltende Flüssigkeit (Wasser oder Jauche) unter
Druck durch eine Düse in die Gülle eingeführt. Man kann das Verfahren jedoch auch
derart abwandeln, daß man zunächst die Flüssigkeit unter Druck setzt, ohne ausreichende
Mengen Luft darin zu lösen oder zu verteilen. Diese unter Druck gesetzte Flüssigkeit
wird nun durch einen Ejektor getrieben, dessen Ansaugeinlaß zur Atmosphäre freiliegt,
so daß der Ejektor Luft ansaugt und in Form von feinsten Bläschen in der Flüssigkeit
verteilt. Der Auslaß des Ejektors mündet direkt in den unteren Bereich der Güllegrube.
Vorzugsweise kann der Ejektor in der Güllegrube angeordnet sein. Es können naturgemäß
mehrere Ejektoren vorhanden sein und diese können insbesondere auch rotierend angeordnet
werden, wobei wiederum der Rückstoßeffekt ausgenutzt werden kann.
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Eine weitere Ausführungsform zur Durchführung des erfindungsgemaßen
Verfahrens ist in Fig. 2 gezeigt. Hierbei wird eine bekannte, allgemein mit 20 bezeichnete
Gehäusepumpe für die Güllebelüftung verwendet. Die Gehäusepumpe ist im unteren Bereich
der ;ülle angeordnet und erzeugt einen
Güllestrahl, welcher waagrecht
oder schräg nach unten gerichtet ist. Der Güllestrahl tritt etwa tangential aus
dem Gehäuse der Gehäusepumpe aus. Der nicht gezeigte Rotor der Gehäusepumpe wird
über eine vertikale Welle mit einem über dem Güllebecken angeordneten Motor angetrieben.
In das Innere des Gehäuses wird Luft über die hohl ausgeführte Rohrwelle oder über
eine gesonderte Luftleitung in dosierter Form eingeleitet. Die Gülle wird bei diesem
bekannten Gerät über eine Ansaugöffnung im Gehäuse angesaugt.
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Diese Ansaugöffnung kann in der oberen Wandung oder der unteren Wandung
des Gehäuses liegen oder aber auch in der Seitenwandung. Ein solches Gerät eignet
sich vorzüglich zur Belüftung der Gülle. Zu Anfang des" Belüftungsvorgangs können
jedoch Schwierigkeiten aufgrund der hohen Viskosität und insbesondere aufgrund des
hohen Feststoffgehaltes der Gülle eintreten. Insbesondere kann es vorkommen, daß
Langteile, wie Heu, Stroh oder Schnüre zu Verstopfungen und anderen erheblichen
Störungen führen. Das erfindungsgemäße Prinzip eignet sich auch zur Behebung dieser
Schwierigkeiten. Erfindungsgemäß wird nämlich eine Rohrleitung 22 vorgesehen, welche
einerseits in einen Wasser- oder Jauchebehälter führt und andererseits in die Güllegrube
hineinreicht. Das in der Gülle liegende Ende der Rohrleitung 22 befindet sich unmittelbar
über der Ansaugöffnung der Gehäusepumpe. Diese saugt daher im wesentlichen keine
Gülle an, sonderen dünnflüssiges von Feststoffen und insbesondere von Langteilen
freies Wasser (und/oder Jauche).
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Hierdurch wird ein störungsfreier Betrieb der Gehäusepumpe während
einer Anfangsbetriebsphase gewährleistet. Die Gehäusepumpe saugt auch während dieser
Anfangsphase Luft an und diese Luft wird gleichmäßig im angesaugten Wasser (oder
Jauche) verteilt. Der Belüftungseffekt wird somit durch die erfindungsgemäße Maßnahme
nicht gestört. Vielmehr kommt es zu einem Anhaften der feinverteilten Luftbläschen
an den Feststoffen in der Gülle und insbesondere auch
an den Langteilen
in der Gülle, so daß die gesamten Feststoffe duch Auftriebseffekt hochgetrieben
werden. Sobald dieser Zustand erreicht ist und im Bereich der Gehäusepumpe eine
dünnflüssige von groben Feststoffen im wesentlichen freie Gülle vorliegt, wird die
Rohrleitung 22 weggeschwenkt oder auf andere Weise entfernt, so daß der Ansaugeinlaß
der Gehäusepumpe nun die von Feststoffen abgereicherte Gülleflüssigkeit ansaugt.
Auf diese Weise kann der Sauerstoffeintrag in optimaler Weise fortgesetzt werden,
ohne daß eine übermäßige Wassereinfüllung notwendig ist und ohne daß es nun noch
zu Störungen kommen kann.
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Die Auslaßöffnung der Rohrleitung 22 sollte derart ausgebildet sein,
daß sie der Ansaugöffnung der Gehäusepumpe im wesentlichen angepaßt ist, so daß
eine Ansaugung von Gülle während der Anfangsbetriebsphase, während der Wasser oder
Jauche angesaugt werden soll, im wesentlichen vermieden wird.
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Die Gehäusepumpe 20 ist vorzugsweise drehbar gelagert.
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Dadurch ist es möglich, im Verlauf der Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens den etwa tangential aus dem Gehäuse der Gehäusepumpe austretenden Güllestrahl
so zu lenken, daß aufeinanderfolgend verschiedene Bodenbereiche der Güllegrube mit
der aus der Rohrleitung 22 angesaugten, von Feststoffen und insbesondere von Langteilen
freien Flüssigkeit bestrichen werden. Die Richtungsänderung des Güllestrahls kann
einfach durch Drehung der Gehäusepumpe 20 um deren Längsachse erreicht werden, und
zwar durch eine zweckentsprechende manuelle oder automatische Betätigung.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, und zwar bei jeder der Ausführungsformen,
wird die anfängliche Einführung von Wasser oder Jauche oder dergleichen solange
durchgeführt, bis im unteren Teil der Güllegrube eine ausreichend dünnflüssige und
von Feststoffteilen, insbesondere von Langteilen (Schnüre, Stoh oder dergleichen),
ausreichend freie Gülle vorliegt. Sodann kann der Betrieb auf Ansaugung der Gülleflüssigkeit
umgeschaltet werden. Die gesamte Belüftung (ob mit oder ohne Umschaltung auf Gülleansaugbetrieb)
wird solange fortgesetzt bis eine ausreichende Sauerstoffmenge eingetragen ist und
eine möglichst weitgehende Separierung in eine unten stehenden dünnflüssige Gülle
und eine obenauf schwimmende Schwimmdecke aus Feststoffteilchen und Luftbläschen
vorliegt. Dieser Vorgang wird in gewünschten zeitlichen Abständen wiederholt. Vor
dem Ausbringen der Gülle auf die Wiesen oder Felder muß sie verrührt werden, d.
h.
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die obenauf schwimmende Schwimmdecke muß in die Gülle eingerührt werden,
so daß wiederum eine möglichst gleichförmige Verteilung der Feststoffe erreicht
wird. Danach ist die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, d. h.
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die anfängliche Einleitung von Wasser oder Jauche, während des nächsten
Belüftungsvorgangs von besonderer Bedeutung.
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