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Faulraumanlage und Verfahren zu ihrem Betrieb Die Ausfaulung von pflanzlichen
Stoffen, Fäkalien, Mist und landwirtschaiftlichen organischen Abfällen aller Art
in Faulräumen führt -ganz abgesehen von der gleichzeitigen Gewinnung reichlicher
Methangasmengen für den Koch-, Heizungs-, Treibstoff- und sonstigen Energiebedarf
des Hofes - zu einer wirtschaftlicheren und weniger verlustreichen Umwandlung dieser
Stoffe in Dünger als die übliche Kompostierung auf dem Misthaufen. Doch gilt es
noch, eine Reihe praktischer Probleme für die Brauchbarkeit und Betriebssicherheit
solcher Faulraumanilagen für die Landwirtschaft zu lösen. Unter diesen steht an
vorderster Stelle die Art der laufenden Einbringung der täglich und stündlich anfallenden
Stoffe (wie Stallmist, Kartoffelkraut, Gemüseabfälle, Binsen, Unkräuter usw.) in
den Faulraum.
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Um die Wirtschaftlichkeit einer solchen Anlage im Betrieb voll auszunutzen,
ist es angezeigt, die Einbringung der auszufaulenden Stoffe in einer Weise vorzunehmen,
durch die die Wärmeverluste möglichst niedrig gehalten werden. Die Durchführung
solcher Faulverfahren hat eine bestimmte erhöhte Temperatur des Inhaltes der Faulraumbehälter
zur Voraussetzung, die zur Einschränkung äußerer Wärmezufuhr auf einem bestimmten
Wert gehalten werden muß.
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Um demzufolge bei der Einführung auszufaulender Frischstoffe zu verhindern,
daß durch die verdrängte Faulraumflüssigkeit Wärmeenergie der
Faulraumbehälter
verlorengeht, schlagen die Erfinder vor, die verdrängte Faulraumflüssigkeit durch
besondere Verfahrensmaßnahmen in den Prozeß zurückzuführen. Dies ist mit Hilfe des
erfindungsgemäßen Verfahrens leicht möglich, welches darin besteht, daß die auszufaulenden,
zweckniäßigerweise zerkleinerten Abfallstoffe nach ihrer Mischung in einem Mischbehälter
mit Flüssigkeit zu einem pumpfähigen Brei in den Faulraum gepumpt werden und hierbei
aus @ dem Faulraum verdrängte, z. B. über einen Überlauf ablaufende Flüssigkeit
im Kreislauf zur Einmischung frischer Abfallstoffe benutzt wird. Die aus dem Faulraum
verdrängte Flüssigkeit kann hierbei entweder in den Mischbehälter zur Einmischung
weiterer Frischstoffe zurückgeleitet werden oder in einen oder mehrere andere, nur
teilweise gefüllte Faulräume übertreten oder endlich einem besonderen Zwischenbehälter
zugeführt werden, aus dem es im Kreislauf in geeigneter Weise, d. h. entweder wieder
über den Mischbehälter oder direkt in einen der Faulräume, zurückgeleitet wird.
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Es ist bereits bekannt, einen Teil der ausgefaulten Flüssigkeit zum
Impfen oder Neutralisieren der Frischstoffe zu verwenden.
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Bei der Erfindung handelt es sich um die Verarbeitung von Stoffen,
die im Gegensatz zum Abwasser und dem aus ihm anfallenden Klärschlamm erst mit größeren
Mengen Flüssigkeit in einer besonderen Verfahrensstufe zu einem pümpfähigen Brei
angerührt werden müssen. Diese Vorstufe wird erfindungsgemäß so durchgeführt, daß
hierbei noch kein Faulungsprozeß erfolgt und als Flüssigkeit zum Anrühren immer
wieder die Überlaufflüssigkeit aus den Faulbehältern im Kreislauf zurückgeführt
wird. Diese Überlaufflüssigkeit ist also lediglich als Transportflüssigkeit anzusehen.
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Die Erfindung wird so durchgeführt, däß man in einem Mischbehälter
aus Flüssigkeit und den zu verarbeitenden Feststoffen einen pumpfähigen Brei erzeugt
und diesen in einen vollen Faulraumbehälter pumpt, der dabei überläuft. Der Überlauf
mündet im Mischbehälter unterhalb seines Flüssigkeitsniveaus, um ein Eindringen
von Luft nach Möglichkeit auszuschließen. Der Mischbehälter empfängt auf diese Weise
so viel Flüssigkeit (vergrößert sogar noch durch einen Überschuß, der durch das
Volumen der zugesetzten Stoffe bedingt ist) zurück, wie er abgibt. Dadurch kann
in ihm ein annähernd gleicher. Flüssigkeitsstand gehalten werden. Die in den Faulraum
gepumpten organischen Feststoffe steigen erfahrungsgemäß sofort an die Oberfläche,
so daß durch das im-mittleren oder unteren Bereich des Faulraumes beginnende Überlaufrohr
praktisch nur dünner Schlamm in den Mischbehälter zurückläuft. Es lassen sich auf
diese Weise die auszufaulenden Feststoffe kontinuierlich in den Mischbehälter einbringen
und laufend in den Faulraum überpumpen. Die Vermischung der Feststoffe mit der Überlaufflüssigkeit
erfolgt zweckmäßig durch ein besonderes, im Mischbehälter befindliches Rührwerk.
Die Faulraumflüssigkeit befindet sich bei diesem Verfahren in einem Kreislauf, in
welchem die erforderlichen Bakterien stets erhalten bleiben. Die neuen Feststoffe
werden im Mischbehälter zugefügt und im Faulraum. wie in einem Filter aus diesem
Kreislauf abgetrennt. Durch diese Arbeitsweise ist eine einfache und schnelle Einbringung
der Feststoffe in den Faulraum möglich, ohne daß Luft mit in die Faulräume gelangt.
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Die bauliche Anordnung kann hierbei verschieden sein. Findet z. B.
die obenerwähnte Rührpumpe innerhalb des Mischbehälters Verwendung, so kann die
Anordnung so gewählt werden, daß die Austrittsöffnung der Pumpe vor die Mündung
der Transportleitung von dem Mischbehälter zum Faulraum gestellt werden kann. Sie
besorgt dann im Anschluß an den Mischvorgang gleich noch das Einpumpen des so erzeugten
Breies in den Faulraum. Doch kann dieses Einpumpen auch durch die erfindungsgemäße
Hauptpumpe gleichzeitig mit dem Mischvorgang oder im Anschluß daran erfolgen.
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Es ist von Vorteil, den Faulraum in mehrere Einheiten aufzuteilen,
die zweckmäßig eine zylindrische Form haben und miteinander kommunizieren können.
Hierbei gelten folgende Überlegungen Die Ausbringung des Faulschlammes aus dem Faulraum
erfolgt durch Pumpeinrichtungen. Bei Vorhandensein nur eines Faulraumes, der laufend
mit frischen Stoffen gefüllt wird, würden bei der Ausbringung des Schlammes auch
noch nicht ausgefaulte Stoffe mit entfernt werden, da die gewünschte Ausfaulung
erst in einem längeren Zeitraum erfolgt. Bei der Aufteilung des Gesamtfaulraumes
in mehrere Behälter kann zunächst ein Behälter z. B. z Woche lang gefüllt werden.
Während nun die anderen Behälter entsprechend nacheinander gefüllt werden, und zwar
gegebenenfalls unter Zuhilfenahme der bei der Füllung eines anderen Behälters durch
die Füllung verdrängten Faulraumflüssi.gkeit, erfolgt im ersten Behälter die Ausfaulung
im gewünschten Grade. Nachdem der letzte Behälter gefüllt ist, wird der erste Behälter
entschlammt und die Behandlung dann in der gleichen Reihenfolge fortgesetzt. Die
täglich anfallenden Stoffe (Mist usw.) können auf diese Weise laufend verarbeitet
und zur gewünschten Ausfaulung gebracht werden, und es wird eine gleichmäßige Gasentwicklung
und vollständige Ausfaulung über die Länge der Zeit sichergestellt. Natürlich kann
der Verteilerrhythmus auch anders sein. Wichtig ist, daß der demnächst zu entschlammende
Behälter vor der Entschlammung für einen ausreichenden Zeitraum, z. B. 8 Tage, keine
Zufüllung mehr erhält, damit sein Inhalt bei der Entleerung gleichmäßig ausgefault
ist.
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Bei der Ents.chlammunig eines Faulraumes mit Hilfe einer Pumpe pwerden
mit den festeren Schlammstoffen auch größere Mengen Flüssigkeit aus dem Faulraum
entfernt, wodurch der Flüssigkeitsspiegel im Faulraum entsprechend absinkt. Hierdurch
kann kurzzeitig ein Unterdruck entstehen, wenn nicht schnell genug Gas nachströmt.
Bei
Vorhandensein von Wassertassen besteht dabei die Gefahr, daß Luft eingesogen wird.
Bei landwirtschaftlichen Anlagen befindet sich der zu entfernende Schlamm im allgemeinen
in der obersten Zone, so daß auch Gefahr besteht, daß bei dem schnellen Absinken
des Flüssigkeitsspiegels Gas mit abgesaugt wird bzw. Gas durch das Absaugrohr austreten
kann. Werden aber mehrere Faulräume vorgesehen und alle unten durch eine kommunizierende
Rohrleitung verbunden, so verteilt sich bei Entleerung eines der Faulräume das Absinken
des Flüssigkeitsspiegels gleichmäßig auf alle Faulräume und wird dadurch entsprechend
geringer. In gleicher Weise können Überläufe sämtlicher Faulraumbehälter untereinander
sowie gegebenenfalls auch mit einem zusätzlichen Sammelbehälter für dieÜberlaufflüssigkeit
und/oder dem Mischbehälter derart verbunden sein, daß nach Belieben die Überlaufflüssigkeit
eines beliebigen Faulraumbehälters in einen beliebigen anderen Faulraumbehälter,
in den eventuell vorhandenen Sammelbehälter oder in den Mischbehälter fließen kann.
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Bei der Zerstörung von Schwimmschlammdecken in den Faulräumen zum
Zwecke der besseren Ausfaulung und späteren Ausbringung hat sich insbesondere bei
der Ausfaulung landwirtschaftlicher Abfallstoffe gezeigt, daß Rührwerke nicht ausreichend
sind und Spüleinrichtungen nur genügend wirksam sind, wenn der Faulraumdurchmesser
nicht zu groß ist. Bei größerem Faulraumdurchmesser ist zur Erreichung eines wirksamen
Spülstrahles eine verhältnismäßig größere Pumpenenergie erforderlich, weil diese
nicht proportional mit dem Durchmesser des Faulraumes ansteigt, sondern wesentlich
stärker. Die Unterteilung des gesamten erforderlichen Faulraumes in mehrere kleine
Behälter ermöglicht, mit einer verhältnismäßig geringen Pumpenleistung auskommen
zu können. Die durch dieAufteilung gegebenenfalls entstehenden höheren Baukosten
und größeren Wärmeverluste werden durch die beschriebenen Vorteile mehr als ausgeglichen.
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In einem bekannten Vorschlag wird die Verwendung eines vorzugsweise
von unten auf die Schwimmschlammdecke wirkenden Spülstrahles oder -stromes für die
Auflösung, Bekämpfung und Ausbringung der Schlammdecke beschrieben. Wird dieser
durch die Hauptpumpe außerhalb der Faulbehälter (die für alle Behälter gemeinsam
sein kann) erzeugt, so kann die gleiche Pumpe (und vorzugsweise eine einzige für
die ganze Anlage) wahlweise noch einige oder alle der folgenden (und etwaiger weiterer)
Aufgaben besorgen: i. Beschicken der Faulräume aus dem Mischbehälter, 2. Umpumpen
der Faulraumflüssigkeit durch einen Erhitzer (z. B. in Form einer Heizschlange),
3. Austragen des Schlammes.
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Das sind - einschließlich der Erzeugung des Spülstrahles - insgesamt
vier Aufgaben, zu deren Bewältigung es genügt, eine einzige Pumpe mit einer geeigneten
Schalthahnbatterie zu verbinden. Beispielsweise ist das in Fig. i der Zeichnung
dargestellt, die schematisch eine Anlage nach der Erfindung veranschaulicht. Fig.2
zeigt das Prinzip der Beschickung an dem Beispiel eines einzelnen Faulraumbehälters.
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Nach Fig. i ist der Faulraum in vier zylindrische Behälter I, 1I,
III und IV unterteilt. In jeden der Behälter führen von einer gemeinsamen Schaltbatterie
5 zwei Leitungen. Eine Leitung a führt zum Spülkopf d zur Erzeugung des Spülstromes
für die Bekämpfung der Schwimmschlammschicht und zur Austragung des ausgefaulten
Schlammes. Die Spülköpfe können drehbar sowie höhenverstellbar sein, wie durch die
verschiedenen Darstellungen in den Behältern I bis IV angedeutet ist. Eine Leitung
b ist wahlweise aus dem unteren oder mittleren Teil jedes Faulraumes abgezweigt.
Eine dritte Leitung c ist an den Überlauf e jedes Behälters angeschlossen und führt
zum Mischbehälter f. Die Überläufe e
werden so angelegt, daß kein Gas
aus dem Faulraum in sie hineingelangen kann, daß aber andererseits etwaige Verstopfungen
durch Hindurchstoßen von oben beseitigt werden können.
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An die Schaltbatterie ist als gesonderter Kreislauf der Heizkreislauf
h angeschlossen, mittels dessen z. B. durch eine Leitung b abgezogene Faulraumflüssigkeit
durch eine Heizschlange H geschickt werden kann, die in einen heizbaren Wasserboiler
B eingebettet oder direkt von Heizgasen umströmt oder auf andere Weise beheizt ist.
Die erwärmte Flüssigkeit wird durch die gemeinsame Pumpe P in den Faulraum zurückgeführt
und kann über die Leitungen a zu den Spülköpfen d gedrückt und zur Auflockerung
und Zerstörung der Schwimmschlammdecken benutzt werden. Man läßt den Inhalt eines
Faulraumbehälters so lange durch die Heizschlangen zirkulieren, bis die Temperatur
des Faulraumbehälters um den gewünschten Betrag gestiegen ist.
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Natürlich kann auch der zur Beschickung dienende Flüssigkeitskreislauf
durch den Heizkörper geleitet werden, um von vorherein in das frisch eingetragene
Gut ausreichend zu erwärmen und Wärmeverluste der Faulraumflüssigkeit im Mischbehälter
auszugleichen.
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Den Verlauf der Neubeschickung läßt Fig.2 ohne weiteres erkennen.
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Im Mischbehälter f befindet sich stets eine gewisse Flüssigkeitsmenge.
In diese wirft man die zweckmäßigerweise vorzerkleinerten organischen Abfallstoffe
O (Pfeil) und mischt diese kräftig mit Hilfe eines im Mischbehälter angeordneten
Rührwerkes R, z. B. einer Rührpumpe, mit der vorhandenen Flüssigkeit. Das Rührwerk
R wird durch eine Welle W vom Motor M angetrieben und ist zweckmäßig beweglich gelagert,
z. B. drehbar um die Achse der Welle W und unter Umständen auch heb- und senkbar.
Nach Beendigung der Mischung wird der so hergestellte Brei durch die Leitungen g
und b (oder statt durch eine der. Leitungen b durch Leitungen a und
Spülkopf d) mit Hilfe der Zentralpumpe P in den Faulraumbehälter
(I,
II, III oderIV)gedrückt. Der Brei verdrängt ein gleiches Flüssigkeitsvolumen, das
durch den Überlauf e und die Leitung c in den Mischbehälter zurückfließt. Wird die
Flüssigkeitsmenge im Mischbehälter (infolge des zusätzlichen Volumens der eingeworfenen
Abfallstoffe) zu groß, so kann der Überschuß an ein jauchesammlexgefäß j abgegeben
werden, das gleichzeitig die Jauche des Hofes sammeln kann.
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Von Zeit zu Zeit kann mit Hilfe- der Zentralpumpe P der Inhalt des
Gefäßes j über Leitungen k1, k2, (Fig. z) in einen geschlossenen Jauchesilo VI gepumpt
oder zur Nachfüllung der Faulraumbehälter I, II, III und IV verwendet werden. Natürlich
könnte auch der Mischbehälter selbst entsprechend vergrößert werden.
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Der Silobehälter VI kann, wenn gewünscht, auch laufend für die Aufnahme
von FaulraumflüGsigkeit dienen, die bei der Nachfüllung der Faulraumbehälter mit
frischen Faulstoffen verdrängt wird, um diese Flüssigkeit nach Bedarf entweder für
die Neueinmischung von einzuführenden frischen Faulstoffen im Mischbehälter f oder
für die beliebige Nachfüllung von Faulraumbehältern zur Verfügung zu haben. Selbstverständlich
kann im Rahmen dieser Aufgabenstellung der Behälter VI auch zur Aufnahme zusätzlich
anfallender Abfallflüssigkeiten, z. B. Jauche, Abwässer u. dgl., dienen, die infolge
ihres Gehaltes an faulbaren Stoffen in den Prozeß eingeführt werden sollen.
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Um dabei Wärmeverluste zu vermeiden, ist es zweckmäßig, den Silobehälter
VI mit einer wärmeisolierten Wandung zu versehen, und eine solche Wandung kann vorzugsweise
auch für sämtliche Faulraumbehälter von Nutzen sein.
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Ist der Inhalt eines Faulraumbehälters ausgegoren, so wird der Schlamm
mit Hilfe der Pumpe P über eine Leitung a (wobei der Spülkopf d zum Saugkopf wird)
oder untere Leitung b (Bodenschlamm) abgezogen und z. B. durch Leitungn zurSchlammpresseS
oberhalb der Faulraumbehälter gedrückt. Die z. B. unter Luftabschlüß durch eine
in einem Siebzylinder arbeitende Schnecke abgepreßte Flüssigkeit fließt durch die
Leitung m vorzugsweise in' den Faulraumbehälter zurück, aus dem der Schlamm gerade
entleert wird. Hierdurch und darüber hinaus durch die kommunizierende Verbindung
(über Schalthahnbatterie 5) zwischen den Behältern I, II, III und IV werden wesentliche
Niveauschwankungen in diesen Behältern bei der Schlammaustragung vermieden. Der
Schlamm wird bis zu einer passenden Konsistenz abgepreßt und kann dann beliebig
zu Düngezwecken weiterverarbeitet werden. In dem gezeichneten Ausführungsbeispiel
wird der noch fließfähige Schlamm über eine Leitung o in einen Güllebehälter V gepreßt,
der gegebenenfalls auch mit einer Rührvorrichtung od. dgl. ausgestattet ist und
aus dem er mit Hilfe der ZentralpumpeP und einer Leitungoi und q beispielsweise
in Wagen mit sprengartigen Verteilern abgefüllt und aufs Feld verfahren werden kann.
In dem Ausführungsbeispiel dient der Güllebehälter V als Nachfaulraum. Gasleitungen
r sammeln das Gas aller Behälter I bis V in einem Gasometer G.
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Natürlich sind auch andere Arbeitsweisen mÖglich. Beispielsweise kann
auf die Auspressung des ausgetragenen Faulraumschlammes verzichtet werden, und dieser
ausgetragene Schlamm kann direkt in den Güllebehälter V geleitet werden, um von
hier mit Hilfe geeigneter Leitungen oder Fahrzeuge aufs Feld zur Düngüng gebracht
zu werden. Um vor der Entnahme dieses Schlammes aus dem Behälter V den Schlamm in
eine gleichmäßige, fließfähige Konsistenz zu bringen, falls er sich abgesetzt haben
sollte, wird zweckmäßig im Behälter V ein Rührwerk, z. B. von der Art der für die
Behälter I bis IV beschriebenen, vorgesehen. Eine gleichartige Vorrichtung kann,
wenn es.wünschenswert ist, auch im Behälter VI vorgesehen sein.
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Wie die vorstehende Beschreibung erkennen läßt, ist das Schaltsystem
derart ausgebildet, daß sämtliche Rohrleitungen sowohl an die Saug- als auch an
die Druckseite der zentralen Umwälzpumpe P angeschaltet und auf diese Weise alle
vorkommenden Arbeitsgänge von dieser zentralen Stelle aus bewirkt werden können.
Die bauliche Ausgestaltung erfolgt beispielsweise, derart, daß an die Saug- und
Druckseite der Zentralpumpe .P Rohre v und w angeschlossen sind, die durch
eine Reihe von Querrohre x" x2, x3 usw. verbunden sind. An jedes dieser Querrohre
ist je eine der vorhandenen Leitungen a, b, g, bi, k2 usw. derart angeschlossen,
daß sie nach Wahl sowohl mit der Leitung v oder mit der Leitung w und damit mit
der Saugleitung oder Druckleitung der Pumpe verbunden werden können. Diese Verbindung
wird entweder durch zwei Absperrschieber y1, y2 in jedem Querrohr x oder durch Drei-
oder Vierweghähne gesteuert, an die die betreffende Leitung und die beiden Schenkel
jedes Querrohres x angeschlossen sind.