DE4212196C2 - Verfahren zur kontinuierlichen Verarbeitung von Rohgülle - Google Patents

Verfahren zur kontinuierlichen Verarbeitung von Rohgülle

Info

Publication number
DE4212196C2
DE4212196C2 DE4212196A DE4212196A DE4212196C2 DE 4212196 C2 DE4212196 C2 DE 4212196C2 DE 4212196 A DE4212196 A DE 4212196A DE 4212196 A DE4212196 A DE 4212196A DE 4212196 C2 DE4212196 C2 DE 4212196C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
reactor
biogas
dünngülle
manure
solids
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 - Fee Related
Application number
DE4212196A
Other languages
English (en)
Other versions
DE4212196A1 (de
Inventor
Siegfried Silbe
Wolf-Dietrich Dr Wunderlich
Joerg Dr Burgwardt
Fritz Bernstein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PPM UMWELTTECHNIK GMBH & CO. KG, 16515 ORANIENBURG
Original Assignee
SILBE SIEGFRIED 16515 ORANIENBURG DE
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SILBE SIEGFRIED 16515 ORANIENBURG DE filed Critical SILBE SIEGFRIED 16515 ORANIENBURG DE
Priority to DE4212196A priority Critical patent/DE4212196C2/de
Publication of DE4212196A1 publication Critical patent/DE4212196A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE4212196C2 publication Critical patent/DE4212196C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C05FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05FORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F3/00Fertilisers from human or animal excrements, e.g. manure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/14Ultrafiltration; Microfiltration
    • B01D61/145Ultrafiltration
    • B01D61/146Ultrafiltration comprising multiple ultrafiltration steps
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/58Multistep processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F9/00Multistage treatment of water, waste water or sewage
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS 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
    • C12M21/00Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/04Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing gas, e.g. biogas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS 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
    • C12M45/00Means for pre-treatment of biological substances
    • C12M45/02Means for pre-treatment of biological substances by mechanical forces; Stirring; Trituration; Comminuting
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS 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
    • C12M45/00Means for pre-treatment of biological substances
    • C12M45/04Phase separators; Separation of non fermentable material; Fractionation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/025Reverse osmosis; Hyperfiltration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/14Ultrafiltration; Microfiltration
    • B01D61/145Ultrafiltration
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/34Treatment of water, waste water, or sewage with mechanical oscillations
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/441Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by reverse osmosis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/444Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by ultrafiltration or microfiltration
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/02Biological treatment
    • C02F11/04Anaerobic treatment; Production of methane by such processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/20Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from animal husbandry
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2301/00General aspects of water treatment
    • C02F2301/08Multistage treatments, e.g. repetition of the same process step under different conditions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00Specific treatment goals
    • C02F2303/24Separation of coarse particles, e.g. by using sieves or screens
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/20Fertilizers of biological origin, e.g. guano or fertilizers made from animal corpses
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/141Feedstock
    • Y02P20/145Feedstock the feedstock being materials of biological origin
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/40Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Verarbeitung von Rohgülle und ähnlichen biologischen Abfall­ produkten, unter Gewinnung von Biogas, Feststoffdünger, Flüssigdüngerkonzentrat und Brauchwasser.
Die zunehmende Konzentrierung umfangreicher Tierbestände in landwirtschaftlichen Großviehanlagen führte zu einer Umstellung der traditionellen Stallmist/Jauche-Wirtschaft auf die effektivere Flüssigmist/Güllewirtschaft.
Die in großen industriellen Anlagen anfallende Güllemenge verursacht grundsätzlich eine Reihe von Folgeproblemen, die sich aus den natürlichen pfanzenbaulichen Erfordernissen, den zulässigen Stickstoffbelastungen der Böden und des Grundwassers, dem Defizit an landwirtschaftlicher Nutzfläche im Verhältnis zum Tierbestand und den daraus resultierenden enormen Lagerkapazitäten und dem damit verbundenen Wertverlust, insbesondere bei der konzentrierten Ausbringung durch Ammoniakemmission, die bis zu 35 % des Stickstoffs betreffen kann, ergeben. Gleichzeitig ist mit dieser Emission eine erhebliche Umweltbelastung verbunden.
Zur Aufbereitung von und Energiegewinnung aus Gülle und anderen biologischen Abwässern und Schlämmen ist bereits eine Vielzahl von Verfahrenspatenten beschrieben und Vorrichtungen dazu vorgestellt worden. Den bekannten Verfahren ist gemeinsam, daß sie das Problem der Güllebeseitigung - sei es durch Anwendung eines neuen Verfahrensschrittes oder anderer Technologien - immer nur in einen anderen Problembereich verlagern.
Die bekannten Verfahren sind deshalb weder für sich genommen, noch in der Zusammenstellung verschiedener Verfahrensschritte, in der Lage, das Gülleproblem als Ganzes zu lösen.
So wird in DE 30 49 302 wie auch in DE 38 43 789 nur das Verfahren der Biogaserzeugung betrachtet, die Komplexität des Gesamtverar­ beitungsverfahrens wird aber außer Betracht gelassen.
In DE 38 43 789 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufbereitung besonders von Gülle beschrieben, das sich dadurch auszeichnet, daß die Gülle einer anaeroben Vergärung unter Erzeugung von Biogas unterworfen wird. Hierzu werden aus der Gülle die Feststoffe abgetrennt, die Dünngülle kontinuierlich einem mit Bakterien immobilisierten Festbett-Durchfluß-Reaktor zugeführt, wobei aus diesem das anfallende Biogas und die Abfallprodukte abgeführt werden. Nachteilig hierbei ist insbesondere, daß nur ein einzelner Schritt der Gülleverarbeitungstechnologie und -technik betrachtet wird.
Nach DE 39 05 265 wird Dünngülle, die nach Abtrennung des Feststoffanteiles durch Filtration erhalten wird, auf einen pH- Wert von 11-14,2 eingestellt, dann Eisen- oder Aluminiumionen in einer solchen Menge zugegeben, daß ein Ausflocken erfolgt. Die ausgeflockten Feststoffe werden vom Überstand getrennt, der Überstand mittels an sich bekannter Verfahren weiter aufgearbeitet.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist es, daß die gesamte Gülle auf einen pH-Wert < 11 eingestellt werden muß. Die gewonnenen Feststoffe müssen nach der vorgeschlagenen zwei- oder mehrstufigen Zentrifugation (die einen hohen anlagentechnischen Aufwand darstellen) neutralisiert werden, um als Düngemittel Verwendung finden zu können, das erhaltene Filtrat muß ebenfalls neutralisiert werden, bevor es einer üblichen Wasseraufbereitung unterzogen werden kann. Des weiteren ist durch die mehrfache starke pH-Wert-Regulierung der Aufwand an zuzugebenden Chemikalien, die wieder als Abfall beseitigt werden müssen, sehr hoch.
In DE 39 11 024 wird vorgeschlagen, die anfallende Gülle im Kreislauf durch ein sich in Wechselwirkung mit der Gülle zersetzenden Material sowie durch eine Wasserentzugseinrichtung zu leiten. Als Wasserentzugseinrichtung werden Anlagen für die Umkehrosmose, Verdampfung oder Elektrodialyse empfohlen.
Dem internationalen bekannten Stand der Anwendung der Umkehrosmose ist zu entnehmen, daß vor der Umkehrosmose weitgehende Vorfiltereinrichtungen einzusetzen sind, um das Membran-Fouling einzuschränken.
Bei der so vorgenommenen Umkehrosmose tritt ein sehr schneller, gravierender Permeationsabfall durch Fouling und Scaling ein, der auch durch Reinigung mit Schmierseife nicht zu beheben ist. Die nichtionogenen Tenside der Schmierseife verstärken den Foulingprozeß zusätzlich.
In DE 39 28 815 wird ein Verfahren zur Behandlung von Biomassen, wie Klärschlamm, Gülle u. a. vorgestellt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Biomasse nach einer Vorbehandlung in einer Temperatur-Druck-Hydrolyse (TDH) in der Flüssigphase bei 150 bis 300°C, vorzugsweise 180-300°C, in einem ein- oder mehrstufigen Hydrolysesystem, ggf. unter Anwendung von anorganischen Katalysatoren wie Ca, Na und K, behandelt wird, wobei eine Restmasse als Festphase und eine mit monomeren Wertstoffen angereicherte Flüssigphase anfällt.
Durch die Wirkungsweise der Hydrolyse und der Anwendung von anorganischen Katalysatoren werden die Biopolymere eines Biomasseschlammes (Getreide, Lipide, Polynucleitide, Polysaccaride) in monomere Werkstoffe (Aminosäuren, Fettsäuren, Fettalkohole u. a.) abgebaut. Parallel zu der in der wäßrigen Lösung stattfindenden Hydrolyse verläuft die Umwandlung der in der Roh-Biomasse akkumulierten Schwermetalle in wasserlösliche Verbindungen und deren Lösung in das Hydrolysat.
Die Auftrennung dieses Hydrolysates erfolgt in einem Membransystem mit der Cross-Flow-Filtration und der Umkehrosmose, wobei die Schwermetalle und die Salze aufkonzentriert werden.
Der Nachteil dieses Verfahrens besteht in dem hohen Energiebedarf für die Temperatur-Druck-Hydrolyse in der Flüssigphase sowie weiteren Separations- und Filtrationsschritten für die Hydrolysataufbereitung. Hinzu kommt, daß durch die bei der Hydrolyse auftretende Desaminierung und Decarboxylierung von Aminosäuren, Proteiden, Lipiden und Polynucleotiden, sich Ammoniak und Kohlendioxyd bildet, die in die Luft entweichen können. Damit gehen wertvolle Inhaltsstoffe für die Energie- bzw. Düngemittel­ gewinnung verloren. Auch dieses Verfahren beinhaltet nur die Lösung einzelner Verfahrensschritte, nicht die Lösung des Gesamtkomplexes.
Weiter wird in DE 40 06 239 ein Verfahren zur Entsorgung von Gülle, Klärschlamm u. a. beschrieben. Dieses zeichnet sich aus durch eine Vorkonditionierung der Gülle durch Herstellen optimaler Mischungsverhältnisse für die Kompostierung, eine kontinuierliche Kompostierung - Rotteverfahren - in einem belüfteten Reaktor und eine chargenweise Nachkonzentrierung bei 28 bis 38° C und einer Luftfeuchtigkeit von etwa 90% für eine Zeitspanne von 10 bis 14 Tagen. Bei der Vorkonditionierung werden Abfälle aus der Holzindustrie, Stroh, Algen, Pflanzen, mineralverseuchte Erde und/oder Bakterienstämme zugemischt.
In DE 40 09 886 wird ein Verfahren zum Behandeln der Gülle mit einem feinkörnigen, kohlenstoffhaltigen Material, wie Braunkohle, beschrieben. Dabei wird die Gülle mit der Kohle in einem Rührbehälter innig vermischt, das Gemenge durch Separation oder Filtration in eine flüssige Phase und den Feststoffanteil getrennt. Die flüssige Phase wird direkt auf dem Grünland verregnet oder durch Umkehrosmose konzentriert, wobei das Konzentrat ggf. in Verdampfern weiter aufkonzentriert und das Wasser dem Vorfluter zugeführt wird. Das bei der Feststofftrennung anfallende Konzentrat, das aus Kohlefeststoff und Güllefeststoff besteht, wird ggf. getrocknet oder kompostiert und als Boden­ verbesserungsmittel auf die Felder gebracht.
Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß der Kohle-Gülle- Schlamm in sehr großen Mengen anfällt und die Kompostierung außerordentlich langsam verläuft. So ist allgemein bekannt, daß Stroh nur wenige Tage, Sägespäne einige Wochen und die Braunkohle mehrere Monate zur Kompostierung benötigen. Die Ausbringung des Kohle-Gülle-Schlammes in größeren Mengen ohne Kompostierung ist jedoch mit einer erheblichen Verschlechterung der Boden­ beschaffenheit und -fruchtbarkeit verbunden.
Es gibt zahlreiche weitere Veröffentlichungen, die sich mit einzelnen Verfahrensschritten der Gülleverarbeitung, wie Biogasgewinnung, Kompostierung, Separation, Filtration und Ammoniakentfernung befassen. Die Lösung des gesamten, komplexen Verfahrens der abfallfreien Gülleverwertung wird davon nicht berührt.
So ist das Ziel der Erfindung, ein ökologisch, ökonomisch und anlagentechnisch effektives Verfahren zur Verarbeitung landwirtschaftlicher Abprodukte, wie Gülle der Rinder-, Schweine- oder Geflügelproduktion, zu Biogas, Kompost und anderen Biodüngern bei gleichzeitigem, vollständigem Brauchwasserrecycling zu entwickeln.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Kombination von intensiver mechanolytischer Behandlung, begrenzten enzymatischen und mikrobiellen Reaktionen und Prozeßabläufen sowie einer partiellen Konzentrierung der verschiedenen Inhaltsstoffe und partielle Rückführung der Konzentrate zur Beschleunigung der mikrobiologischen Prozesse der Gülleinhaltsstoffe, die mikrobiologischen Verarbeitungsprozesse der Gas- und Kompostbildung so zu aktivieren, daß diese Prozesse kontinuierlich im Durchfluß erfolgen können, ohne daß Verzögerungen im Gasbildungs- und Kompostierungsverlauf auftreten, wobei das in dem Prozeß anfallende, aus der Gülle zurückgewonnene Wasser eine solche Reinheit aufweist, daß es als Trinkwasser für die Tiere oder als Prozeßwasser für die Verarbeitung zurückgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Festlegung bestimmter Verfahrensschritte nach den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Hauptanspruchs gelöst.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, innerhalb des erfindungsgemäßen UF-Impulsreaktors Möglichkeiten zu schaffen, die ablaufenden Prozesse optimal zu verändern.
Diese Aufgabe wird durch den Einsatz rohrförmiger Membranen nach den kennzeichnenden Merkmalen des Nebenanspruches 2 gelöst.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung war die Einstellung optimaler verfahrenstechnischer Durchlaufzeiten der Gülle sowie der Herstellung optimaler Verfahrensparameter.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Nebenansprüche 3 bis 5 gelöst.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, bei Gewährleistung einer hohen Variabilität in der Anpassung der individuellen Zusammenstellung und kürzester Verweildauer der zu verarbeitenden Medien eine ökonomische und anwenderfreundliche Lösung zu schaffen, die sich durch einen hohen Wirkungsgrad, Funktionssicherheit und minimalen ausrüstungstechnischen Aufwand auszeichnet.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß durch die Zuordnung rohrförmiger Membranen in einem UF- Impulsreaktor mit einem cut-off-Wert < 4000 optimale Voraussetzungen geschaffen werden, den gesamten Prozeßablauf entsprechend der gestellten technischen Aufgabe zu gestalten. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß dieses Verfahren, das in Verbindung mit einer modifizierten, beschleunigten anaeroben Fermentation der Gülle zur Gewinnung eines qualitativ hochwertigen Methans, der Kompostierung von Feststoffbestandteilen, eines konsequenten Wasserrecyclings - gekoppelt mit der Erzeugung von elektrischer Energie und Warmwasser - eine optimale, wirtschaftlich tragfähige, umweltschonende Verwertungslinie repräsentiert.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung des Ausführungsbeispieles, der Zeichnung und den Ansprüchen zu entnehmen.
Ausführungsbeispiel
Die in der zugehörigen Zeichnung dargestellte Verarbeitungslinie ist für die Verwertung von Rinder- und Schweinegülle ausgelegt, die am Beispiel einer Milchviehanlage mit einem Bestand von 1300 Milchkühen und einem täglichen Anfall von 100 m³ Gülle nachfolgend in ihrer Wirkungsweise erläutert wird. Hierbei wurden Anlagenteile, die nicht unmittelbar zum erfindungsgemäßen Bestandteil gehören, nicht bezeichnet.
Die Rohgülle wird in einem Rohgüllebehälter 1 mit einem Fassungsvermögen von 300 m³ zwischengelagert. Zu diesem Zeitpunkt sind für die Rohgülle folgende Parameter charakteristisch:
Gesamttrockensubstanz
75,00 g/kg
organische Trockensubstanz 65,00 g/kg
NH-Stickstoff 3,50 g/kg
Phosphat 1,10 g/kg
CSV 70,00 g/kg
BSB 30,00 g/kg
Erster Schritt der Gülleaufbereitung ist die Abtrennung der grobfasrigen Feststoffe mittels Preßschneckenseparator 2. Dieser Verfahrensschritt führt zur Abtrennung von etwa 50% der Feststoffe aus der Rohgülle.
Der mit dem Preßschneckenseparator 2 abgetrennte Festmist (30% Trockensubstanzgehalt) wird in einer Mehrkammer-Kompostieranlage 7 unter Zumischung der aus dem UF-Membranreaktor 5, wegen seiner eingesetzten Rohrmembranen so benannt, als Nachkonzentrierstufe anfallenden Konzentrate (17 bis 25% Trockensubstanz) vermischt. Damit verbunden ist die biologische Stimulierung der Kompostiervorgänge durch die aktive Mikroflora des UF (Ultrafiltration)-Konzentrates.
Die technische Variante des Mehrkammer-Kompostiersystems 7 in Verbindung mit dem Zusatz des aktiven UF-Konzentrates führt zu einer Verminderung der Kompostierarbeiten um 50%.
Der Weg aus dem Preßschneckenseparator 2 ablaufenden Dünngülle führt über einen UF-Impulsreaktor 4. Dieser wird über eine Anfahrleitung mit Wasser in Betrieb gesetzt. Dabei ist die Dünngülle durch folgende Parameter charakterisiert:
Gesamttrockensubstanz
47,00 g/kg
organische Trockensubstanz 35,00 g/kg
Stickstoff 1,83 g/kg
Phosphat 0,60 g/kg
CSV 47,00 g/kg
BSB 6,00 g/kg
organische Säuren 3,00 g/kg
Diese Dünngülle durchläuft erfindungsgemäß einen intensiven, mechanolytischen Aufschluß mit Freisetzung von Aktivatoren und einer Aktivierung der mesophilen Mikroflora in einer Vorfermentationsstufe in dem UF-Impulsreaktor 4, der ebenfalls, wie der benannte Membranreaktor, als Rohrreaktor ausgeführt ist.
Die Rohrreaktoren sind mit semipermeablen Rohrmembranen ausgestattet, die einen Rohrquerschnitt in diesem Anwendungsfall von 14 mm und einen cut-off-Wert von 80 000 aufweisen. Durch die wechselnde mechanische Beanspruchung im Wandbereich der Rohrmembranen bei einer Wandschubbeanspruchung von = 0,8 kg/ms und dem Strömungsbereich im Rohrinneren bei gleichzeitig zunehmender Trockensubstanzkonzentration erfolgt eine intensive mechanolytische Belastung der Gülleinhaltstoffe. Die mittlere Überströmungsgeschwindigkeit wird hierbei auf etwa 2,6 m/s eingestellt.
Die kontinuierliche Schaltung des UF-Impulsreaktors 4 ermöglicht bei gleichbleibenden Betriebsbedingungen eine Anhebung des Trockensubstanzgehaltes der Dünngülle im Verhältnis 1 : 2. Daraus folgt durch die damit verbundene Reduzierung des Wasseranteils eine Reduzierung der zu verarbeitenden Gesamtgüllemenge auf 50 m³/h. Der technologische Vorteil dieser Verfahrensweise liegt neben der Aktivierung des biologischen Systems in der deutlichen Reduzierung der Güllemenge, die dem Biogasreaktor 6 zugeführt werden muß.
Für die Biogasgewinnung bedeutet dieser Schritt
  • - die Förderung der Biogasproduktion durch erhöhtes Trocken­ substanzangebot und aktiviertes biologischen System und
  • - die Verringerung der zu fermentierenden Flüssigkeit ermöglicht es, das Reaktorvolumen zu verringern, was zu erheblicher Verminderung der Investitionskosten führt.
Die Biogaserzeugung dient in erster Linie der Energieversorgung der gesamten Anlage. Biogas ist aufgrund seiner Klopffestigkeit ein mit Erdgas vergleichbarer Kraftstoff für Otto-Motoren. Aus diesem Grund und aus wirtschaftlichen Erwägungen ist erfindungsgemäß die Verwertung des Biogases in Gasmotor-Generator- Modulen mit Wärmerückgewinnung zur Erzeugung von Elektroenergie vorgesehen.
Als Biogasreaktor 6 wird ein Festbettreaktor eingesetzt, dessen eingebrachte Trägermaterialien eine spezifische Oberfläche von 250 m²/m aufweisen. Dadurch wird eine Verkürzung der Verweilzeit erzielt.
Während bei einem herkömmlichen Rührkesselreaktor mit ca. 20 Tagen Verweilzeit das Reaktorvolumen das 20-fache der täglich zu bearbeitenden Güllemenge betragen muß, reduziert sich das benötigte Volumen durch die Verwendung des Festbettreaktors mit einer Verweilzeit von 4 Tagen auf 20%.
Durch diesen Aufbau der Biogasanlage, dem sparsamen Einsatz an Prozeßenergie sowie Ausnutzung aller Wärmerückgewinnungs­ möglichkeiten ist ein positives Betriebsergebnis erreichbar.
Die aus dem Biogasreaktor 6 ablaufende fermentierte Gülle wird in einer UF-Nachkonzentrierstufe im UF-Membranreaktor 5 (zur Unterscheidung zum Impulsreaktor 4 wegen seiner eingesetzten Rohrmembranen so benannt) auf eine Endkonzentration von 22% Trockensubstanz eingestellt. Das Konzentrat wird der Mehrkammer- Kompostieranlage 7, wie bereits erwähnt, zugeführt.
Sowohl aus dem UF-Impulsreaktor 4, wie auch dem UF-Membranreaktor 5 als Nachkonzentrationsstufe, fallen Permeate an, die noch 8 bzw. 9 g/kg Trockensubstanz enthalten. Diese Inhaltsstoffe sind vorwiegend Mineralbestandteile, niedermolekulare N-Verbindungen, organische Säuren u. a. Stoffwechselprodukte der Mikroflora.
Zur Rückgewinnung des hohen Anteiles organischer Säuren aus dem Permeat des UF-Impulsreaktors 4 von 3,0 g/kg und einer gleichzeitigen Weiteraufarbeitung des UF-Permeates zu Wasser und einem Reststoffkonzentrat wird das Permeat in einem gesonderten Zwischenbehälter 3 gesammelt und über ein zweistufiges Umkehr- Osmose-System 8 geleitet.
Das Umkehr-Osmose-System 8 ist so geschaltet, daß ein Reinwasser- Rückgewinn von 90% gesichert wird, d. h. bei vorliegendem Beispiel werden 80 m³/d Permeat über dieses System gereinigt. Dabei fallen 72 m³/d Reinwasser in Trinkwasserqualität und 8 m³/d Reststoffkonzentrat mit einem Gehalt an organischen Säuren von 8,2 g/kg an.
Dieses Konzentrat wird zur Beschleunigung des Gasbildungsprozesses und als Kompostierhilfsmittel in den Arbeitsprozeß zurückgeführt, wobei 1 m³/d in die Mehrkammer-Kompostieranlage 7 und 7 m³/d in den Biogasreaktor 6 zurückgeführt werden.
Das anfallende Reinwasser wird direkt als Tränk- oder Brauchwasser eingesetzt und damit der gesamte Kreislauf geschlossen.

Claims (5)

1. Verfahren zur kontinuierlichen Verarbeitung von Rohgülle unter Gewinnung von Biogas, Feststoffdünger, Flüssigdüngerkonzentrat und Brauchwasser mit folgenden Schritten:
  • a) Die Rohgülle wird in bekannter Weise in einem Preßschnecken­ separator (2) in Feststoffe und Dünngülle zerlegt.
  • b) Die Feststoffe aus dem Preßschneckenseparator (2) werden in einer Mehrkammerkompostierungsanlage (7) in bekannter Weise in Feststoffdünger umgewandelt.
  • c) Die Dünngülle aus dem Preßschneckenseparator (2) wird in einem UF (Ultrafiltration)-Impulsreaktor (4) in aufkonzen­ zentrierte Dünngülle mit einem Feststoffgehalt von 7 bis 10 Gew.-%, einem N-Substanzengehalt von 0,35 bis 0,60 Gew.-% und einem pH-Wert von 6,8 bis 8,6 und in ein Permeat zerlegt.
  • d) Die aufkonzentrierte Dünngülle aus dem UF-Impulsreaktor (4) wird in bekannter Weise in einen Biogasreaktor (6) zwecks Erzeugung von Biogas geleitet.
  • e) Die aus dem Biogasreaktor (6) ablaufende fermentierte Dünn­ gülle wird in einem UF-Membranreaktor (5) in ein Dünngülle­ konzentrat mit einem Feststoffgehalt von 17 bis 25 Gew.-% und in ein Permeat aufgetrennt.
  • f) Das Dünngüllekonzentrat aus dem UF-Membranreaktor (5) wird der Mehrkammerkompostierungsanlage (7) zugeführt und dort mit den Feststoffen aus dem Preßschneckenseparator (2) vermischt.
  • g) Die Permeate aus dem UF-Impulsreaktor (4) und dem UF- Membranreaktor (5) werden in bekannter Weise in einer zwei­ stufigen Umkehrosmoseanlage (8) in ein Flüssigdünger­ konzentrat und in Brauchwasser aufgetrennt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß in dem UF-Impulsreaktor (4) rohrförmige Membranen mit einem cut-off- Wert von < 4000 eingesetzt werden.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß in dem UF-Impulsreaktor (4) über den Membranen eine Strömung mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,6 bis 1,0 m/s, vorzugsweise von 0,8 m/s, eingestellt wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß in dem UF-Impulsreaktor (4) über den Membranen eine Reynoldzahl von 600 bis 1400, vorzugsweise 1000, und eine Wandschubspannung von 0,6 bis 1,0 kgm-1s-2, vorzugsweise von 0,8 kgm-1s-2, eingestellt wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß in den den einzelnen Membranen vor- und nachgeordneten Durchströmkanälen kurzzeitig Scherkräfte von < 12 kgm-1s-2 und Reynoldzahlen < 11 000 eingestellt werden.
DE4212196A 1992-04-10 1992-04-10 Verfahren zur kontinuierlichen Verarbeitung von Rohgülle Expired - Fee Related DE4212196C2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4212196A DE4212196C2 (de) 1992-04-10 1992-04-10 Verfahren zur kontinuierlichen Verarbeitung von Rohgülle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4212196A DE4212196C2 (de) 1992-04-10 1992-04-10 Verfahren zur kontinuierlichen Verarbeitung von Rohgülle

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE4212196A1 DE4212196A1 (de) 1993-04-15
DE4212196C2 true DE4212196C2 (de) 1995-04-06

Family

ID=6456621

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4212196A Expired - Fee Related DE4212196C2 (de) 1992-04-10 1992-04-10 Verfahren zur kontinuierlichen Verarbeitung von Rohgülle

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE4212196C2 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998022393A1 (en) * 1996-11-15 1998-05-28 Agro Miljø A/S Method for separating organic waste
DE19731177C1 (de) * 1997-07-10 1998-10-15 Ufi Tec Inst Fuer Membrantechn Mobile Anlage zur Aufbereitung von Gülle
DE102007008188A1 (de) * 2007-02-12 2008-08-28 Linke, Torsten Bodensubstrat aus kompostierten Fäkalien und Verfahren zu dessen Herstellung

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL9400395A (nl) * 1994-03-14 1995-10-02 Berend Jan Smit Composteringswerkwijze en de verkregen compost.
NL9401495A (nl) * 1994-09-15 1996-04-01 Ceres Milieu Holding Bv Werkwijze en inrichting voor het defosfateren van varkensmest.
DE19937876C2 (de) * 1999-08-17 2002-11-14 Aquatec Gmbh Inst Fuer Wassera Verfahren zur biologischen Umsetzung von organischen Stoffen zu Methangas
EP1211308A1 (de) * 2000-12-01 2002-06-05 EnviTec-Mall - Umweltsysteme GmbH &amp; Co. KG Verfahren zur Verwertung von Tiermehl
DE10113278A1 (de) * 2001-03-16 2002-09-19 Zahnradfabrik Friedrichshafen Verfahren zur Aufbereitung von Waschwässern aus der Druckgussimprägnierung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE102012009174A1 (de) 2012-05-09 2013-11-14 Harald Süße Virologisch unbedenkliche Tandem-Verarbeitung landwirtschaftlicher Sekundärrohstoffe (VITANSERO)
DE102017206190A1 (de) * 2017-04-11 2018-10-11 Röhren- Und Pumpenwerk Bauer Ges.M.B.H. Verfahren zum Betrieb einer Biogasanlage und zur Nutzung von Gülle
DE102017005251A1 (de) 2017-06-01 2018-12-06 Harald Süße Verfahren zur umweltfreundlichen Direktverarbeitung organischer Abfalle, insbesondere Gülle, Festmist, Gärresten, Flotaten, Jauche, Kot, Schlachtabfällen, Klärschlämmen, Stroh, Schilfresten zur Herstellung von Energie, Dünger und Brauchwasser. (UDV-Verfahren)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3049302C2 (de) * 1980-12-29 1984-06-14 Armjanskij nau&ccaron;no-issledovatel'skij institut mechanizacii i elektrifikacii sel'skogo chozjajstva, Erevan Verfahren zur Verwertung von Lebenstätigkeitsprodukten von Tieren und Anlage zur Ausführung desselben
DE3843789A1 (de) * 1987-12-24 1989-07-13 Langer Bsa Maschf Verfahren und vorrichtung zur aufbereitung von organischen abfallprodukten aus fest- und fluessigstoffen, insbesondere guelle
DE3928815A1 (de) * 1988-12-13 1990-06-21 Still Otto Gmbh Verfahren zur behandlung von biomassen, z. b. bei der biologischen abwasserreinigung anfallenden klaerschlaemmen, guelle, sonstigen mikrobiologischen oder nachwachsenden biomassen
DE3905265A1 (de) * 1989-02-21 1990-08-23 Krumme Hermann Josef Verfahren zur veredelung von guelle
DE3911024A1 (de) * 1989-04-05 1990-10-11 Omnitech Computertechnik Und E Verfahren und anlage zum vermindern des bei einer tierhaltung anfallenden guelle-volumes
DE3928518A1 (de) * 1989-08-29 1991-03-07 Franz Merk Vorrichtung zum separieren von rohguelle in feststoffanteile und duennguelle
DE4006239C2 (de) * 1990-02-28 1997-10-23 Knuth Boedecker Verfahren zur Entsorgung von Gülle, Klärschlamm und Müll sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE4009886C2 (de) * 1990-03-28 1995-08-31 Gerd W Dipl Ing Felgener Verfahren zum Behandeln von Gülle

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998022393A1 (en) * 1996-11-15 1998-05-28 Agro Miljø A/S Method for separating organic waste
DE19731177C1 (de) * 1997-07-10 1998-10-15 Ufi Tec Inst Fuer Membrantechn Mobile Anlage zur Aufbereitung von Gülle
EP0890561A2 (de) 1997-07-10 1999-01-13 UFI-TEC Institut für Membrantechnologie GmbH Mobile Anlage zur Aufbereitung von Gülle
DE102007008188A1 (de) * 2007-02-12 2008-08-28 Linke, Torsten Bodensubstrat aus kompostierten Fäkalien und Verfahren zu dessen Herstellung

Also Published As

Publication number Publication date
DE4212196A1 (de) 1993-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2952794C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung organischer Abfallmassen mit hohem Gehalt an Stickstoffverbindungen
DE102005055310B4 (de) Verfahren zur Aufbereitung von Gärresten
EP2491112B1 (de) Algenkulturverfahren
DE1904239A1 (de) Verfahren zur Gewinnung eiweissartiger Produkte aus Abfallstoffen
DE2609256A1 (de) Verfahren zur herstellung von proteinhaltigen futtermittelzusaetzen
EP1757562A1 (de) Anordnung und Verfahren zur Aufbereitung von Biogas-Gärresten, Güllen und Klärschlämmen
DE4212196C2 (de) Verfahren zur kontinuierlichen Verarbeitung von Rohgülle
EP0377832A2 (de) Verfahren zur Behandlung von Biomassen, z.B. Klärschlämmen, Gülle, usw.
EP0968964B1 (de) Verfahren zur stofflichen Verwertung von Gülle
DE102016014103A1 (de) Verfahren zur stofflichen Verwertung von industrieller und agrarischer Biomasse und von biogenen Reststoffen
EP0589155B1 (de) Anaerobe Behandlung stark fetthaltiger Substanzen
DE102014001912A1 (de) Verfahren zur stofflichen und energetischen Verwertung biogener Reststoffe von Anlagen zur Bioethanolgewinnung und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens
DE102018009592A1 (de) Verfahren zur Ressourcenoptimierung der Biologischen Abwasserreinigung
DE102018006337A1 (de) Anlage und Verfahren zur Aufbereitung von Gärresten, Gülle und anderen hochbelasteten Abwässern
DE102007056916B4 (de) Anlage und Verfahren zur Herstellung von Biogas
WO2017121422A1 (de) Verfahren zur stofflichen und energetischen verwertung von flüssigen und feinteiligen reststoffen der palmölgewinnung
DE102014001907A1 (de) Verfahren zur stofflichen und energetischen Verwendung biogener Reststoffe von Braustätten und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens
EP3066205B1 (de) Verfahren zur herstellung von biogas enthaltend eine verringerung der ammoniumkonzentration durch anammox
CH642334A5 (de) Verfahren und einrichtung zur verwertung von organische verunreinigungen enthaltendem, insbesonders als nebenprodukt der reinigung von staedtischem abwasser anfallendem schlamm.
DE102010033442A1 (de) Verfahren zur Aufkonzentration von Mikroorganismen in wässrigen Substraten
DE2335538B1 (de) Verfahren zur Beschleunigung und Intensivierung biologischer Abbauvorgaenge
EP2090660A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Biogas unter Zugabe von Carbokalk
DE2655614A1 (de) Verfahren zur abwasserreinigung
DE2442533A1 (de) Verfahren zur behandlung der bei der destillation von weissweinen anfallenden rueckstaende
DE10205950A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von ammonium-, phosphat- und kaliumhaltigen Flüssigkeiten

Legal Events

Date Code Title Description
OAV Publication of unexamined application with consent of applicant
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: PPM UMWELTTECHNIK GMBH & CO. KG, 16515 ORANIENBURG

8339 Ceased/non-payment of the annual fee