WO2014131521A1 - Verfahren und einrichtung zur behandlung von landwirtschaftlicher gülle - Google Patents

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WO2014131521A1 PCT/EP2014/000518 EP2014000518W WO2014131521A1 WO 2014131521 A1 WO2014131521 A1 WO 2014131521A1 EP 2014000518 W EP2014000518 W EP 2014000518W WO 2014131521 A1 WO2014131521 A1 WO 2014131521A1
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manure
phase
precipitation
precipitant
thin
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Hermann Josef Wilhelm
Hanspeter MAAS
Uwe Wilms
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Rogmans, Maria
Agriv Raiffeisen Eg
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    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for the treatment of agricultural manure, according to the preamble of claims 1 and 25, 33, 34, 40.
  • agricultural manure is not just the feces, such as manure and manure
  • Livestock farming recorded, but it also includes the digestate from biogas plants and, if necessary, sewage sludge from the farm's own wastewater treatment plants with; but also silage waters, or surface water in agricultural farms.
  • Such a device is known from EP 0 052 722 B1 for separating manure or sewage sludge into a solid and a liquid phase. The revealed there
  • Arrangement shows a large container, which is provided near the bottom with a flat filter, through which the water after filtration in a kind of clear water cellar
  • the invention is therefore based on the object to significantly increase the separation of thick phase and thin phase or clear phase in vorseparierter and not vorseparierter manure and to enable the effect of a year-round disposal by application of the thin phase of liquid manure and utilization of the thick phase.
  • the core of the process according to the invention is that water is additionally used as a separating agent, such that the suspended in the reaction of the precipitating agent with the manure floating on the separating agent water and / or sink water in the separating agent, and so separated thick phase of a clear phase zones can be separated. It is important here, in resulting several
  • the process according to the invention may be designed such that in the settling or separating vessel the precipitating agent is mixed with the separating agent before the manure of the abovementioned types is then supplied, or the sequence for the Mixing of liquid manure, water and precipitant can be permuted accordingly, as will be explained below.
  • precipitant and separating agent are to be distinguished from one another.
  • the precipitant is a chemical substance which contains, among other things, metal salts such as iron chloride.
  • the separating agent used in the case of the invention is water.
  • the precipitant is thus as chemical
  • the added separating agent leads to the fact that a liquid is supplied with a constant density, in which then the flocs formed by precipitation either float up or fall down.
  • the separation agent thus performs a physical separation
  • Manure which is treated by the method according to the invention, is preferably pre-separated slurry, in which already the solid constituents have already been separated by a mechanical pre-separation. The manure is then so-called pre-separated manure. The at this
  • Preseparation removed solids are attributed to a first thick phase.
  • pre-separated manure can still be viscous nature and is usually also, and has one
  • Dry matter content (TS content) of about 10%.
  • the added precipitant leads to a precipitation of dissolved or dispersed substances in flakes.
  • a separating agent namely water is mixed in as a separating agent. Now it is much more effective to separate the flocculation caused by precipitation.
  • mixing ratios are set in which a part of water is mixed with a part of pre-separated slurry, i. 1: 1.
  • this can be more or less.
  • the flake phase separated after the precipitation, or second thick phase can also be added to the first thick phase already taken in the pre-separation during further recycling, ie fed to the same final recycling, for example recycling in biogas plants or compost.
  • This slurry treatment can be run in batch batches, and a large number of separation applications can be run serially, and thus large quantities of manure can be treated.
  • the precipitation and separation reaction is carried out in a precipitation vessel. That in other words, that the precipitation reaction is carried out in a separate container to the manure cell to perform the reaction optimally and with adjustable and reproducible amounts of precipitant can.
  • first variant in a first step, water is first introduced into the precipitation vessel in which the precipitant is mixed or mixed and fed in a second step only the manure in the water / precipitant mixture becomes.
  • Water / precipitant mixture is initiated.
  • the liquid manure is below the level of liquid forming in the precipitation container
  • Precipitant in the precipitation tank is applied to the amount of water fed into the precipitation tank in each batch.
  • the precipitation reaction takes place immediately and visibly quickly, because the precipitant is immediately effective in the environment of the existing separation agent, and the water as a separating agent, the resulting flocculation immediately deposits by specific gravity in a floating and a sinking phase. The rest of the water contained in the liquid manure together with the separating agent water forms the clear phase.
  • Embodiment is that in a first step, the liquid manure is fed to the precipitation vessel via a pipe, in which precipitant of the supplied manure is already injected in parallel in the pipe, and
  • the separating agent is added to water.
  • This variant is for slurry with higher water content and lower
  • Separating agent water is mixed in a precipitating tank, and the slurry / separating agent mixture is circulated by means of a pump within the precipitation vessel, and during the pumping the precipitant is injected into this pumped Stoffström with.
  • the pumping causes, together with the injection that the
  • the gas and foam formation in the reaction is associated with an increase in volume.
  • Separating agent is recycled for the subsequent separation process.
  • the first fact is that water is used as a release agent in accordance with the invention.
  • the second fact is that the thus separated thin or clear phase is actually separated from the thick phase effectively enough that the clear zone as such is recycled for the subsequent process and is even again suitable as a water-separating agent.
  • Mixture is driven by a pump.
  • Process step is that separate agitators for Acceleration of a precipitation can be completely eliminated. Important is the positioning of such a pump exactly at this point of the process and the device.
  • the pump is a suction-pressure pump whose
  • Pressure side facing the inlet opening in the settling or separation tank is directed or directly into this opens or indirectly.
  • the method according to the invention specifies that the manure is mixed with precipitant as well as with separating agent before being introduced into the settling or separating tank.
  • manure is mixed before being introduced into the settling or separation vessel with precipitant, and the settling or
  • Separation container is filled with the separating agent or is filled simultaneously to the slurry-precipitant mixture introduction into the settling or separation vessel.
  • an advantageous embodiment in which the precipitation process takes place in two stages, such that initially a first Dosageilmenge of the precipitating agent in one of the procedural embodiments specified in the preceding claims in the settling tank or in the manure or in the manure / Water mixture is introduced or injected, and that afterwards in a second step, a second Dosageilmenge of the precipitating agent in one of the procedural embodiments specified in the preceding claims in the settling tank or in the manure or in the manure / Water mixture is introduced or injected, and that afterwards in a second step, a second Dosageilmenge of the precipitating agent in one of the procedural embodiments specified in the preceding claims in the settling tank or in the manure or in the manure / Water mixture is introduced or injected, and that afterwards in a second step, a second Dosageilmenge of the precipitating agent in one of the procedural embodiments specified in the preceding claims in the settling tank or in the manure or in the manure / Water mixture is introduced or
  • Precipitant is added and a first precipitation is achieved. By adding the remaining 10% of the
  • Precipitant for example, five to ten minutes later, then a significant reduction of the turbidity of the clear phase is achieved.
  • Treatment is in particular treatable.
  • the essence of the invention is to on the outer inlet side of the precipitation container a pump for
  • a further device is provided by providing a centrifuge with a rotating swirling element located at the bottom of the bottom, and this centrifuge is either integrated in the precipitating vessel, i.e. the precipitating vessel, or at the thin phase, i.e. at the same time.
  • Klarzonenablauf the precipitation container for post-treatment is connected to optimally mix the precipitant and / or the separating agent by rotation of the filled manure with the liquid manure, and / or effectively separate the precipitated flakes floating or sinking from the clear phase.
  • the pump is a suction / pressure pump, in which the negative pressure side, a pipe section is arranged with a T-tube, to which a connection for the
  • quantity or dosing regulators are provided at the injection openings, for the supply of the precipitant and / or the
  • the precipitation vessel is provided with a height-adjustable, sealed sliding gate, in which a removal opening for the separated thin or clear phase or thick phase or flake phase is arranged, so that through
  • Injection openings via a control device is controllable, and that in the precipitation container and / or in the
  • Pipe section with the pump, a conductivity sensor and / or a pH sensor, and / or an optical sensor-detector measuring path for measuring the turbidity, and / or a density sensor is or are provided, and that via said sensor values together with a automatically sensory recorded TS content of manure or of manure / water mixture the dosage or
  • volume control for the precipitant injection and / or the Trennungsschinjetechnisch is controllable. This results, so to speak, a suction pressure pump with an anaerobic mechanical swirling during the pumping operation through the pump funded manure. This accelerates the precipitation process in the case when before or when the manure enters the pump
  • Falling agent is injected into it.
  • Core of procedural further embodiment of the invention is that in a precipitation or separation vessel after or during precipitation gas or air is blown on the bottom side, such that the precipitated flakes components and other particulate matter by the bottom blown gas or the bottom blown air after be driven up and float in a foam carpet.
  • the aim of the additional measure proposed here is that the flooding and floating of flakes and suspended matter is accelerated so much time that the separation in thick phase and clear zone (thin phase) takes place within a very short time to the precipitation and
  • peeled thin phase is again subjected to a precipitation, and that the same treatment steps as in
  • Foam carpet may optionally be added wetting agents in the form of surfactants. With regard to a device, this is achieved in that the precipitation container bottom side, with air or gas pressurized
  • the bottom nozzles of the precipitation container are introduced for the gas or air introduction in a flat surface compactor, such that the bottom openings are arranged distributed over the entire surface of the surface compactor.
  • Core of the process according to the invention in the further embodiment of the invention is that the precipitating agent iron salts in the form of iron chloride in the form of solutions of iron-II-chloride, or ferric chloride, or ferric sulfate or ferrous chloride , or ferric chloride sulfate
  • Separating agent is supplied to the wastewater.
  • the wastewater from the purification plant is collected in a collection and pumped from there into a precipitation tank, and that on this pumping or conveying line then said precipitant via a metering device in an adjustable mixing ratio to be precipitated Wastewater is injected into the pump or flow.
  • the floating, the thick and flake phase comprehensive foam carpet is tillskimmt or skimmed off, and the remaining thin or clear phase
  • biological flocculants are added, namely dissolved chitin, and / or zeolites as powder, and / or bentonites as powder.
  • the essence of the invention is that when used in the wastewater of cleaning systems of
  • Collectible is collectable from where it is in one
  • Embodiment is specified that the precipitation container bottom side, with air or gas under pressure
  • the thin or clear phase which can be withdrawn from the precipitation container after precipitation can be pumped into another container or a tank in which oxygen or air can be injected at the bottom via nozzles in such a way that bound nitrogen still contained oxidizes and is expelled from the thin or clear zone.
  • a gas volume in which oxygen or air can be injected at the bottom via nozzles in such a way that bound nitrogen still contained oxidizes and is expelled from the thin or clear zone.
  • Nitrogen oxide sensor is arranged so that the
  • a nitrogen-oxide sensor or an oxygen sensor is arranged, so that the oxygen - or Beereinsprudelung on a Controlled with the nitrogen oxide sensor value or the oxygen sensor value control is regulated or limited in quantity.
  • Oxygen demand, BOD biological oxygen demand
  • Oxygen introduction is quantitatively rule or limited.
  • the ground-level introduction of oxygen or air takes place via a tube with sieve arranged close to the ground, or by a tube with perforation pipe arranged close to the ground. This takes place in such a way that via the nitrogen oxide sensor during the vortexing process a saturation of emerging from the thin or clear phase
  • Nitric oxide is detected, and at the latest
  • the thin or clear phase as nutrient water for crop or arable land must contain a defined residual content of nitrogen or nitrogen compounds contained therein.
  • This device can also be calibrated so that defined ranges can be set in the saturation curve for defined remaining amounts of nitrogen compounds in the thin or clear phase. That it is only bubbled until the nitrogen value is one
  • the wastewater in purification plants or the above-mentioned production plants is collected in a collecting tank and pumped from there into a precipitation tank. On this pump or conveyor line is then the
  • Wastewater quantity injected into the pump or flow This has the advantage that it already during the injection of a perfect mixture of the precipitant with the
  • Wastewater gives, and the precipitation already begins there after the injection site.
  • Residual content of nitrogen compounds can be adjusted.
  • Settling tank is mixed with a precipitating agent, and that at least the deducted from the settling tank thin phase and the accumulating during the precipitation process atmospheric nitrogen or gaseous
  • Nitrogen compounds of a closed aquatic plant culture facility are passed with stacked culture vats in which culture vats are planted with cultures of Azolla and / or hanging cultures of Tillandsia.
  • nitrous oxide In particular with iron chlorides, for example, atmospheric nitrogen or gaseous nitrogen compounds such as nitrous oxide are produced.
  • the latter can, for example, also outgas from a field area sprayed directly with liquid manure.
  • nitrous oxide is a long-lived climate gas.
  • the effect used in the invention is that the Azolla performs a nitrogen sorption from the gas phase via a symbiosis with bacteria. ie they can extract nitrogen or nitrogen compounds directly from the air, almost completely replacing a nitrate fertilizer.
  • Nitrogen compounds are released more, even if the exhaust air from the settling tank is passed to these plant cultures.
  • a thick and thin phase separation is carried out.
  • Nitrogen compounds are then fed to the closed aquatic plant culture facility in which at least in part Azolla is cultured.
  • Azolla cultures extract the nitrogen from the ambient air enriched with nitrogen and gaseous nitrogen compounds and metabolize it in a targeted manner.
  • This step leads again to a highly valuable biomass production for subsequent composting.
  • Nitrogen compounds are subsequently biogenic again metabolized and used for a high quality fertilizer.
  • the dewatered thick phase is also introduced into the composter, which leads to a total of rapid composting.
  • the process according to the invention is quite simple to implement and to operate in a substantially sustainable manner.
  • the Azolla is of the genus Azolla caroliniana Willd.
  • the new variety is of the genus Azolla caroliniana Willd.
  • Trough stack are created. These can be in
  • Lich weak zones for example, be cultivated in the lower troughs in the stack because duckweighs still have a higher Weak suitability.
  • Duckweeds are also good nitrate metabolizers, so that, for example, the introduced thin phase in the water lentil cultures
  • the Azolla and duckweed cultivated areas regularly at least a portion of their Cultivated area crop is harvested, and the harvested biomass is composted together with the separated from the manure thick phase in a composter. This is always the case when more amount of harvesting is required than is needed on a new filter substrate in the pass-through filters.
  • Culture stocking is harvested, and the harvested biomass is dried and used in a passage filter as a filter substrate.
  • the culture water is routed serially from trough to trough or trough group to trough group, so that at least almost at the end of the serial transmission
  • purified water is divertable. To create a closed thermal concept for the entire process, it is envisaged that the
  • Plant culture facility is integrated or are.
  • Heat concept in which, for example, the heat produced during composting is immediately available in the plant culture plant for the purpose of increasing and thus facilitating substance replacement stands .
  • the essence of the invention is that when initiated with a precipitant, running in a settling tank
  • Culture troughs with cultures of Azolla and duckweed and / or cultures of Tillandsien are created, and that at least a subset of the regularly harvestable biomass is dried fed to at least one pass filter element as a filter substrate.
  • Passing filter elements is provided as Filterlement for filtering the separated thin phase of the manure is or are.
  • the method and the device or the system can also be operated such that the pass-through filter element or the pass-through filter elements are provided as filter elements for the filtration of municipal wastewater or industrial wastewater.
  • the filter substrate from the said harvested and dried aquatic plants by the regular harvesting of the aquatic crops regularly is exchangeable, and the spent filter substrate is fed to a pyrolysis.
  • FIG. 5 depiction from above in precipitation containers according to FIG.
  • FIG. 7 process illustration
  • FIG. 8 process illustration in overview
  • FIG. 1 shows a clear representation of the individual components of the invention
  • Piping 2 fed in which a pump PI is arranged to convey the manure.
  • a pump PI On the pipe section 2 various connection flanges are provided, which are provided with valves.
  • valve V3 When the valve V3 is opened, manure is conveyed from the reservoir 10 via the pipe section 2 and the pump PI into the precipitation vessel 1.
  • the slurry pumped through the pipe section can immediately be added with the separating agent, wherein the separating agent is preferably entrained here by the slurry flow.
  • dosing or quantity measuring means may be provided which the slurry flow on the one hand and the amount of separating agent supplied in the correct ratio to each other can dose.
  • a valve V4 is provided, on what then precipitant immediately in the
  • Slurry flow can be injected with.
  • dosing and metering may be provided to add the desired amount of precipitant to the appropriate slurry quantity.
  • Controllers are controlled so that the
  • Separating agent, and the amount of precipitant can be mixed in the correct ratio to each other.
  • the mixture of the separating agent 11 and the precipitating agent 12 with the slurry takes place already in the pumped tube. That It needs to take place within the precipitation tank 1 no mechanical mixing more. The precipitation reaction then takes place in the precipitation vessel.
  • valve VI suction and pumping the already precipitated manure or a certain process variants of not yet precipitated manure.
  • the valve VI is opened and it is the liquid manure for example pumped back from the precipitation tank 1 via the pump PI back and introduced into the precipitation tank again.
  • the valves V2 and V4 then precipitating agent 12 and separating agent 11th
  • the precipitation process can also be carried out in the recirculation process. What is important here is that one and the same device leads to a multiplicity of possible methods.
  • the thick phase that is, the thick layer that floats on top or settles down, is then taken down or above.
  • the thick phase thus removed is already in a first compression due to the precipitation process. From there, the thick phase or floating layer is then fed to a filter or centrifuge device. This is pumped there via the pump P2.
  • the separation filter 2 may consist of a stand-alone filter in which the
  • Thick phase is further dehydrated, or it may be a centrifuge, as shown in Figure 4.
  • Thick phase 15 has an even higher degree of compaction.
  • FIG. 2 shows a precipitation container as already shown in FIG. 1, in which a fixed lower removal opening is provided, and one in height on one
  • Discharge opening 13 About the sealed sliding gate 4th you can subtract at any height thin phase (clear zone) or thick phase. The thick phase can also be taken off at the top.
  • FIG. 3 shows the stand filter 20, with which the precipitated manure again between clear phase or thin phase on the one hand and thick phase. On the other hand, flakes are separated.
  • This filter is preferably round, so rotationally symmetrical to the middle shown
  • Sieve material for example made of plastic or metal
  • This filter 2 is then filled with precipitated slurry, initially a lower flap 22 is closed.
  • the first water is already running out as a clear zone, and can run out through the trigger 24.
  • the lower flap 22 is opened, the precipitated manure slides down and is on the way down more and more drained, and thus also compressed, then falls down as
  • At the level of the prints 24 is a kind of siphon formed by a metal sheet 21, which is impermeable to water, so that no separated water in the thick phase
  • FIG. 1 A particularly advantageous embodiment is indicated schematically in FIG. There, a centrifuge 20 is shown, which may be connected at the outlet of the precipitation vessel according to Figure 1, and then separates the precipitated manure even more effectively between flakes and Klarzone.
  • centrifuge 1 is used as a separate centrifuge as in Figure 1 to separate the precipitated slurry even more clearly between Klarzone and flakes, or this centrifuge is already in one
  • Liquid are set in rotation and so centrifugal forces are generated, the flakes of the
  • Rotation produces a meniscus 31 through the rotaion.
  • the swirling element 30 may be a kind of stirrer with a fixed drive shaft, or the swirling element consists of a magnetizable material which is set in rotation by means of a rotating magnetic field generated at the bottom.
  • the effective centrifugal force on the manure can be varied by means of a controllable speed and thus the separation process can be controlled.
  • the resulting clear phase which can be stripped off in the abovementioned process variants can then be used as culture water in plant plants, i. from being used in greenhouses.
  • gas or air is also injected on the bottom side via a bubbler with nozzles 100, specifically at the latest immediately after the introduction of the precipitant or the
  • the forming flakes become strong
  • the mode of operation is that in the precipitation tank and in the other container, in which already after the
  • Precipitation withdrawn clear phase is filled, oxygen or air is blown near the ground, for the oxidation and the gas of the remaining remaining nitrogen compounds.
  • FIG. 6 shows the precipitation vessel 1 used in this embodiment example.
  • the manure is filled in and introduced with precipitant and separating agent, i.e. water or recycled thin or clear phase, and the precipitant and separating agent, i.e. water or recycled thin or clear phase, and the precipitant and separating agent.
  • the thin or clear phase still contains traces of remaining nitrogen compounds, ammonium, etc.
  • the clarified zone in order to be able to further reduce these, in order to be able to apply the clarified zone as nutrient or irrigation water on cultivated or arable land, it can vary depending on the manure and depending on the type of precipitation if necessary, the content of
  • oxygen or air may be blown from a reservoir.
  • This gas then bubbles through the thin or clear phase and oxidizes the nitrogen compounds which emerge in gaseous form into the gas space 111 above the fill level.
  • a sensor is placed in the gas space 110, which is the incoming there nitric oxide compounds such as nitrous oxide, or non-chemically bonded oxygen measures. The gas sensor detects the concentration of the said gas component which there against a
  • Saturation value or a pre-calibrated sensor value moves.
  • This sensor value is read in a control device 115 and correspondingly a manipulated variable for the oxygen or Heileinsprudelung, eg by
  • Oxygen demand, BOD biological oxygen demand
  • the sensor value of which is taken into account in the control so that the introduction of air or oxygen is quantitatively regulable or limitable.
  • FIG. 7 shows an overview of the process steps according to the invention. Agricultural manure in the broad sense, so by definition, not only manure from the
  • Manure 201 Livestock, but also fermentation residues from biogas plants, and if necessary, wastewater from animal slaughter, as well as silage and surface water from farms are referred to herein as manure 201, which is collected a settling tank 202 is fed via a line 203.
  • Injection 205 injected into the line 203, so that the precipitating agent quasi automatically homogeneously mixed into the incoming manure metered.
  • the effect is used that by this line by hydrostatic pressure or by pumping or suction thereby moving slurry at the injection site generates a negative pressure, which injected the
  • the so-called thick phase usually settles down and the clear zone or thin phase is above it.
  • the liquid Klarzone - or thin phase also contains mineral substances, which are particularly contributed by the contribution of digestate from biogas plants. This is fed into a culture water mixer 209 and then into an aquatic plant culture plant 210 of the type described above the culture wells.
  • the settling tank 202, as well as the drainage lines for the thin phase 206 and the culture water mixer 209 and the aquatic plant culture plant 210 are such
  • Nitrogen compounds which are formed in the precipitation, are transferred to the Pf lanzenkulturstrom 210 with. There are either all culture tubs populated with Azolla, or at least part of the tubs.
  • ammonium depleted thin phase becomes the Azolla cultures together with the entrained gaseous
  • the Azolla is capable of gaseous
  • the material flows continue in the way by further draining the withdrawn from the settling thick phase, for example, in a centrifuge 207 or a sieve, and thereby again drained thin phase 208 or Klarzone also the Culture water mixer 209 feeds, and the dewatered thick phase 212 then, for example, in the composting 213 are.
  • the Azolla harvest 211 which can be removed regularly in the aquatic culture plant 210, can likewise be added to the composting device 213, in particular so that the compost can be supplied with the necessary nitrogen again.
  • Plant culture device degas that with a
  • Tillandsien can be cultivated in the Rooerkultureinrchtung completely without
  • Figure 8 shows an embodiment in which also manure or other wastewater a
  • Drip dispenser 222 can be fed, which feeds the wastewater or slurry through-channel filter elements 223, which are filled with dried and ground Azolla as a filter substrate.
  • Azolla flour has a great absorption
  • the filtered filtered water is then supplied to the closed aquatic plant culture plant 210.
  • the harvested quantity 211 removed from this is not fed to composting but is dried and thus forms again regrowing new filter substrate, which is regularly exchanged for the used filter substrate in the pass-through filters 223.
  • the removed used filter substrate can be fed back to various uses.
  • this is a pyrolysis 225 with Generation of pyrolysis gas 231 as an energy source, as well as a way, for example, the heavy metal separation.
  • pre-purified water can be withdrawn at the end when the culture water is passed through in series.
  • Nitrogen sensor / Ammonium sensor (liquid phase) 119 Potassium sensor (liquid phase) 120 sulfur or H2S sensor (liquid phase)

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Behandlung von landwirtschaftlicher Gülle, indem die Gülle in einem Absetz- und/oder Trennverfahren mit Fällungsmittel behandelt und in Dickphase und Dünnphase oder Klarphase getrennt wird, gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1. Um hierbei zu erreichen, die Trennung von Dickphase und Dünnphase oder Klarphase bei vorseparierter und nicht vorseparierter Gülle deutlich zu steigern und im Effekt eine ganzjährige Entsorgung durch Ausbringung der Dünnphase der Gülle und Verwertung der Dickphase zu ermöglichen ist erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass zusätzlich Wasser als Trennungsmittel verwendet wird, derart, dass die bei der Reaktion des Fällungsmittels mit der Gülle ausfallenden Schwebstoffe auf dem Trennungsmittel Wasser aufschwimmen und/oder im Trennungsmittel Wasser absinken, und eine so separierte Dickphase von einer Klarphase zonenweise abgetrennt werden kann.

Description

Verfahren und Einrichtung zur Behandlung von landwirtschaftlicher Gülle
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Behandlung von landwirtschaftlicher Gülle, gemäß Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 25, 33, 34, 40.
Der ganzjährige Anfall landwirtschafIticher Gülle stellt ein großes Problem dar, weil demgegenüber die Gülle aber nicht ganzjährig aufs Feld ausgetragen werden darf. Dies führt dazu, dass die sogenannten Güllekeller, in denen Gülle gespeichert wird, temporär über Ihre Kapazitäten hinausgehend belastet werden. Dies wiederum führt dazu, dass diese überlaufen, und das Nutzvieh möglichwerweise lange Zeit in Ihrer eigenen Gülle stehen muss. Außerdem entstehen dabei im Stall schwere Atemgifte.
Per Definition sind mit landwirtschaftlicher Gülle nicht nur die Fekalien, wie Jauche und Gülle aus der
Viehhaltung erfasst, sondern es gehören auch die Gärreste aus Biogasanlagen und ggfs Klärschlämme aus hofeigenen Kleinkläranlagen mit hinzu; aber auch Silagenwässer, oder Oberflächenwasser in landwirtschaftlichen Höfen.
Das führt natürlich sehr schnell zu den oben genannten Kapazitätsproblemen, wenn dann die Gülle auch nicht ganzjährig als Dünger auf die Felder ausgebracht werden kann. So sind Absetzbecken bekannt, in denen versucht wird, die Gülle in Dickphase und Dünnphase oder Klarphase zu trennen, um die Menge der Gülle zu verdichten.
Eine solche Vorrichtung ist aus der EP 0 052 722 Bl zur Trennung von Gülle oder Klärschlamm in eine feste und in eine flüssige Phase bekannt. Die dort offenbarte
Anordnung zeigt einen Großbehälter, der in Bodennähe mit einem flächigen Filter versehen ist, durch den das Wasser nach Filtration in eine Art Klarwasserkeller
hineinfließt. Hieraus ergeben sich folgende Nachteile. Dadurch, dass die Einrichtung eine statische, unbewegte Filtration durch Diffusion vornimmt, läuft der Prozess einerseits extrem langsam ab und andererseits setzen sich die Bodenfilter sehr schnell zu, und verlangsamen den Diffusionsprozess ganz erheblich.
Außerdem entstehen bei einer zuvorigen Abwasserbehandlung mit Fällungsmitteln weitere leichte Schwebflocken die den Filterboden sehr stark verstopfen würden.
Da beim dort angegebenen bekannten Absetzbecken der
Filterboden verstopft, nutzt es nichts, den Wasserkeller abzulassen, denn das Abwasser steht sodann auf dem zugesetzten verstopften Filterboden, und fließt gar nicht mehr hindurch.
Ein weiterer Nachteil ist, dass die so behandelte Gülle am Ende immer noch stark riecht und außerdem weiterhin immer noch eine deutliche Färbung zeigt. Dies widerum führt wieder dazu, dass selbst die dort abgesetzte
Klarphase wegen des verbleibenden starken Geruchs noch immer als Gülle bezeichnet werden muss, die dem
temporären Ausbringungsverbot unterliegt. Mit diesem bekannten Trennverfahren zwischen Klarphase und Dickphase ist also nichts gewonnen, weil in Summe es bei in zwei Komponenten geteilter stark riechender Gülle bleibt. Weiter unten wird die Definition der Güllen die am Beginn der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in den Fällungsbehälter eingespeist werden vorgenommen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Trennung von Dickphase und Dünnphase oder Klarphase bei vorseparierter und nicht vorseparierter Gülle deutlich zu steigern und im Effekt eine ganzjährige Entsorgung durch Ausbringung der Dünnphase der Gülle und Verwertung der Dickphase zu ermöglichen.
Die gestellte Aufgabe wird bei einem Verfahren der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die
kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 und 25 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 24, und 26 bis 32 angegeben.
Im Hinblick auf eine Einrichtung der gattungsgemäßen Art ist die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 33 und auch 34 und 40 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Einrichtung sind in den übrigen abhängigen Ansprüchen angegeben
Kern der verfahrensgemäßen Erfindung ist, dass zusätzlich Wasser als Trennungsmittel verwendet wird, derart, dass die bei der Reaktion des Fällungsmittels mit der Gülle ausfallenden Schwebstoffe auf dem Trennungsmittel Wasser aufschwimmen und/oder im Trennungsmittel Wasser absinken, und eine so separierte Dickphase von einer Klarphase zonenweise abgetrennt werden kann. Wichtig ist hierbei, in sich ergebenden mehreren
möglichen Verfahrensvarianten in zusammenhängenden
Verfahrensschritten der Gülle, oder die gefällte Gülle das Trennungsmittel Wasser, bzw die Gülle oder die gefällte Gülle dem Trennungsmittel Wasser zuzuführen.
Dabei kann das erfindungsgemäße Verfahren in bestimmten Varianten, die weiter unten noch ausgeführt sind, so ausgestaltet sein, dass im Absetz- oder Trennbehälter das Fällungsmittel mit dem Trennungsmittel vermischt ist, bevor die Gülle der oben genannten Arten sodann zugeführt wird, oder die Reihenfolge für das Zusammenmischen von Gülle, Wasser und Fällungsmittel entsprechend permutiert werden kann, wie weiter unten noch ausgeführt wird.
Wichtig ist hierbei dass die Begriffe Fällungsmittel und Trennungsmittel voneinander zu unterscheiden sind.
Als Fällungsmittel wird ein chemischer Stoff, der bspw unter anderem Metallsalze wie Eisenchlorid enthält bezeichnet .
Als Trennungsmittel wird im erfindungsgemäßen Fall Wasser verwendet .
Das Fällungsmittel wird somit als chemischer
Behandlungsschritt zugeführt.
Das zugeführte Trennungsmittel führt dazu, dass eine Flüssigkeit mit konstanter Dichte zugeführt wird, in dem dann die durch Fällung entstandenen Flocken entweder gezielt aufschwimmen, oder absinken.
Das Trennungsmittel führt also eine physikalische
Abtrennung von Flocken herbei.
Grundsätzlich bedarf es noch einer Begriffsbestimmung für die dargestellten Ausführungsbeispiele. Gülle, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt wird, ist vorzugsweise vorseparierte Gülle, bei der schon die festen Bestandteile bereits durch eine mechanische Vorseparation abgetrennt wurden. Die erhaltene Gülle ist dann sogenannte vorseparierte Gülle. Die bei dieser
Vorseparation entnommenen Feststoffe werden einer ersten Dickphase zugerechnet.
Diese so vorseparierte Gülle wird dann mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren behandelt. D.h die
vorseparierte Gülle kann noch immer zähflüssiger Natur sein und ist sie meistens auch, und hat einen
Trockensubstanz -Gehalt (TS-Gehalt) von ca 10%.
Erfindungsgemäß führt das zugeführte Fällungsmittel zu einer Fällung gelöster oder dispergierter Stoffe in Flocken. Damit sich die Flocken effektiver von der
Klarphase oder Dünnphase trennen können, wird zusätzlich ein Trennungsmittel, nämlich Wasser als Trennungsmittel mit eingemischt. Nun kommt es wesentlich effektiver zu einer Trennung der durch Fällung erwirkten Ausflockungen.
Dabei werden bspw Mischungsverhältnisse eingestellt, bei dem ein Teil Wasser auf ein Teil vorseparierter Gülle zugemischt wird, d.h. 1:1.
Je nach Gülle kann dies mehr oder weniger sein.
Die dan nach der Fällung abgetrennte Flockenphase, oder zweite Dickphase kann bei der weiteren Verwertung auch der bereits bei der Vorseparation entnommenen ersten Dickphase hinzugerechnet, also derselben Endverwertung, wie bspw Rückführung in Biogasanlagen oder Kompost etc zugeführt werden.
Die nach der erfindungsgemäßen Fällung als Klarzone abziehbare Flüssigkeit wird dann im Weiteren auch
Dünnphase oder Klarphase oder Klarzone genannt . In allen sich aus dem erfindungsgemäßen Verfahren ergebenden Zusammenhängen ist das Ziel, dass eine optimale und rasche Fällung und Trennung in Dickphase und Dünnphase erfolgt .
Diese Güllebehandlung kann in diskontinuierlichen Chargen gefahren werden, und es können seriell eine große Anzahl von Separationsanwendungen gefahren werden, und so können große Mengen an Gülle behandelt werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Fällungs- und Trennungsreaktion in einem Fällungsbehälter vorgenommen wird. D.h. mit anderen Worten, dass die Fällungsreaktion in einem zum Güllekeller separaten Behältnis vorgenommen wird, um die Reaktion optimal und mit einstell- und reproduzierbaren Fällungsmittelmengen durchführen zu können.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist als „erste Variante" vorgesehen, dass in einem ersten Schritt zuerst Wasser in den Fällungsbehälter eingeleitet wird, in welches das Fällungsmittel eingemischt ist oder eingemischt wird und in einem zweiten Schritt erst die Gülle in das Wasser/Fällungsmittelgemisch zugeleitet wird.
Wenn darauf geachtet wird, dass die „Vormischung" von Fällungsmittel und Trennmittel nicht zu lange vor
Zuleitung der Gülle verweilt, ist die optimalste, wenn auch nicht die einzig mögliche verfahrensmäßige
Ausgestaltung, dass unmittelbar nach Zuleitung des
Trennmittels Wasser in das Fällungsbehältnis
zusammen mit dem injizierten Fällungsmittel, dann unmittelbar die Gülle in das
Wasser/Fällungsmittelgemisch eingeleitet wird. Vorzugsweise wird die Gülle dabei unterhalb des sich im Fällungsbehälter bildenden Flüssigkeitsspiegels
eingeleitet. Die Menge des in jeder einzelnen Charge verwendeten Wassers und die Menge des verwendeten
Fällungsmittels im Fällungsbehälter wird auf die Menge des in jeder Charge in den Fällungsbehälter zugeleiteten Wassers appliziert.
Dadurch dass die Gülle in dieser Verfahrensweise in das mit Fällungsmittel angemischte Wasser zugeleitet wird.
Erfolgt die Fällungsreaktion sofort und sichtbar schnell, weil das Fällungsmittel sogleich in der Umgebung des vorhandenen Trennungsmittels wirksam ist, und das Wasser als Trennungsmittel, die entstehenden Flockungen sofort nach spezifischen Gewicht in eine aufschwimmende und eine absinkende Phase abscheidet. Das übrige beinhaltete Wasser der Gülle bildet zusammen mit dem Trennungsmittel Wasser die Klarphase.
Eine andere, als „zweite Variante" bezeichnete
Ausgestaltung besteht darin, dass in einem ersten Schritt die Gülle dem Fällungsbehälter über ein Rohr zugeleitet wird, in welches Fällungsmittel der zugeleiteten Gülle bereits im Rohr parallel mit injiziert wird, und
nachfolgend in einem zweiten Schritt das Trennungsmittel Wasser hinzu gefügt wird. Diese Variante ist für Gülle mit höherem Wassergehalt und geringerem
Trockensubstanzgehalt praktikabel .
Eine weitere, d.h. „dritte Variante" besteht darin, dass in einem ersten Schritt zunächst Gülle mit dem
Trennungsmittel Wasser in einem Fällungsbehälter gemischt wird, und das Gülle/Trennungsmittelgemisch, mittels einer Pumpe innerhalb des Fällungsbehälters umgepumpt wird, und während der Umpumpung das Fällungsmittel in diesen umgepumpten Stoffström mit injiziert wird. Die Umpumpung bewirkt zusammen mit der Injizierung, dass das
Fällungsmittel extrem gleichverteilt wird in der Gülle, was zu einem optimalen Fällungsergebnis führt.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass das Rohr zur Güllezuleitung mit einer Pumpe
betrieben wird, die die Gülle von einem Güllebehältnis in den Fällungsbehälter pumpt, und dass im Rohrabschnitt zwischen Güllebehältnis und Pumpe das Fällungsmittel injiziert wird, und in dem Rohrabschnitt zwischen Pumpe und Fällungsbehälter das Trennungsmittel Wasser injiziert wird . Auch hierbei wird in sehr zeitnahen Phasen des
Pumprozesses , d.h. Einleitungsprozesses der Gülle in den Fällungsbehälter zunächst das Fällungsmittel und dann das Trennmittel Wasser injiziert.
Das Gemisch aus Gülle und Wasser und Fällungsmittel erreicht sodann quasi gleichzeitig das Fällungsbehältnis. Hierbei liegen Fällung und Trennung ebenfalls nahezu zeitgleich zusammen. Ferner kann durch entsprechende Zuleitung des Gemisches zum Fällungsbehälter auch der Tatsache Rechnung getragen werden, dass sich das
reagierende Gemisch räumlich im Fällungsbehälter
ausdehnen kann. Insbesondere die Gas- und Schaumbildung bei der Reaktion ist mit einem Volumenzuwachs verbunden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass das Rohr zur Güllezuleitung mit einer Pumpe
betrieben wird, die die Gülle von einem Güllebehältnis in den Fällungsbehälter pum t, und dass im Rohrabschnitt zwischen Pumpe und Fällungsbehälter das Trennungsmittel Wasser zusammen mit dem Fällungsmittel in den in den Fällungsbehälter fließenden Güllestrom injiziert wird.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass beim Starten des Trennverfahrens Brauchwasser oder Frischwasser oder Brunnenwasser als Trennungsmittel verwendet wird und nach erfolgter erster Trennung nachfolgend zumindest ein Teil der aus der besagten Fällung und Trennung gewonnenen Klarphase als
Trennungsmittel rückgeführt wird für den nachfolgenden Trennungsprozess .
Dies ist von ganz erheblichem Vorteil, weil so eine ganze Serie von Gülle-Chargen zur Dick- und Klarphasentrennung durchgefahren werden können, ohne dass nach erfolgter Erstbefüllung mit Wasser in den Folgechargen nochmals systemexternes Wasser nachgefüllt werden muss.
Dieser Vorteil wird von zwei Tatsachen getragen.
Die erste Tatsache ist, dass in erfindungsgemäßer Weise Wasser als Trennmittel verwendet wird.
Die zweite Tatsache ist, dass die so separierte Dünnoder Klarphase tatsächlich so effektiv von der Dickphase getrennt ist, dass die Klarzone als solche sich für den Folgeprozess rückgeführt sogar wieder als Trennungsmittel Wasser eignet.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die in Anspruch 1 angegebene mechanische Bewegung der mit Fällungsmittel und/oder mit Trennungsmittel versehenen Gülle dadurch erfolgt, dass das besagte
Gemisch durch eine Pumpe getrieben wird.
Dadurch erfolgt eine starke mechanische Beanspruchung des Gemisches, indem bspw das Gemisch dadurch verwirbelt, d.h. turbulent bewegt wird. Der Vorteil dieses
Verfahrensschrittes ist, dass gesonderte Rührwerke zur Beschleunigung einer Fällung gänzlich entfallen können. Wichtig ist dabei die Positionierung einer solchen Pumpe genau an dieser Stelle des Prozesses und der Einrichtung. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Pumpe eine Saug-Druck-Pumpe ist, dessen
Druckseite zur Einleitungsöffnung in den Absetz- oder Trennbehälter hin gewandt ist bzw in diese direkt oder indirekt einmündet.
Als „vierte Variante" in der Ausgestaltung des
erfindungsgemäßen Verfahrens ist angegeben, dass die Gülle vor Einleitung in den Absetz- oder Trennbehälter sowohl mit Fällungsmittel, als auch mit Trennungsmittel vermischt wird.
Weiterhin ist vorteilhaft ausgestaltet, dass die Gülle vor Einleitung in den Absetz- oder Trennbehälter mit Fällungsmittel vermischt wird, und der Absetz oder
Trennbehälter mit dem Trennungsmittel gefüllt ist oder simultan zur Gülle-Fällungsmittel-Gemisch-Einleitung in den Absetz- oder Trennbehälter befüllt wird.
Als „fünfte Variante" ist eine vorteilhafte Ausgestaltung angegeben, bei welcher der Fällungsprozess in zwei Stufen erfolgt, derart, dass zunächst eine erste Dosierteilmenge des Fällungsmittels in einer der gemäß den vorherigen Ansprüchen angegebenen verfahrengemäßen Ausgestaltungen in den Absetzbehälter oder in die Gülle oder in das Gülle/Wassergemisch eingebracht oder injiziert wird, und dass hernach in einem zweiten Schritt ein zweite
Dosierteilmenge nochmals dem Absetzbehälter zugeleitet wird . Diese Besonderheit hat sich als ganz erheblich wirksam erwiesen. So wurde beobachtet, dass bspw bei der Fällung eines 1:1 Gemisches von Gülle und Wasser mit insgesamt 2.000 ltr im der ersten Schritt zunächst 90 % des
Fällungsmittels zugegeben wird und eine erste Fällung erzielt wird. Durch Zugabe der restlichen 10 % des
Fällungsmittels, bspw fünf bis zehn Minuten später, wird dann ein signifikante Reduktion der Trübung der Klarphase erzielt .
Wichtig ist hierbei die Erkenntnis, dass man diese fünfte Variante jeweils mit einer Varianten 1 bis 4 kombinieren kann. Auf diese Weise lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren derart betreiben, dass verschiedene Güllen auf diese jeweils für sich optimal angepasste
Behandlungsweise im Besonderen behandelbar ist.
Figure imgf000013_0001
Im übrigen zeigt sich, dass bei Schweingülle der TS- Gehalt (Trockensubstanzgehalt) schon bei nur 5% oder weniger liegt, wodurch auch nur wenig Trennungsmittel Wasser erforderlich ist. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass zusätzlich Eisenhydroxid zugeführt wird, um
spätestens beim Absetz- oder Trennvorgang der Gülle, das in dieser Phase entstehende Lachgas zu resorbieren.
Im Hinblick auf eine Einrichtung der gattungsgemäßen Art besteht der Kern der Erfindung darin, auf der äußeren Einleitseite des Fällungsbehälters eine Pumpe zur
Einleitung der Gülle oder des Gülle-Fällungsmittel- Gemisches oder des Gülle-Fällungsmittel-Trennmittel- Gemisches vorgesehen ist, die das besagte Gemisch während des Pumpens verwirbelt, oder zumindest unter
weitestgehendem Luftabschluss bewegt. Mit dieser Enrichtung ist eine hohe Varianz verschiedener Fällungsprozesse oder Behandlungsreihenfolgen möglich, womit in Folge die Behandlung völlig unterschiedlicher Güllen mit ein und derselben Einrichtung möglich ist. Dies ist ein ganz erheblicher Vorteil, der durch die weiteren Ausgestaltungen noch getragen wird.
Eine weitere Einrichtung ist dadurch gegeben, dass eine Zentrifuge mit einem innen unten am Boden angeordneten rotierenden Verwirbelungselement vorgesehen ist, und diese Zentrifuge entweder in den Fällungsbehälter integriert ist d.h den Fällungbehälter ergibt, oder am Dünnphasen- d.h. Klarzonenablauf des Fällungsbehälters zur Nachbehandlung angeschlossen ist, um durch Rotation der eingefüllten Gülle das Fällungsmittel und/oder das Trennungsmittel optimal mit der Gülle zu vermischen, und/oder die gefällten Flocken aufschwimmend oder absinkend effektiv von der Klarphase zu trennen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die Pumpe eine Saug- /Druckpumpe ist, bei welcher auf der Unterdruckseite ein Rohrabschnitt mit einem T-Rohr angeordnet ist, an welchem ein Anschluß für die
Fällungsmittelinjektions- und/oder ein Anschluss für die Trennungsmittelinjektion vorgesehen ist.
Weiterhin ist vorteilhaft ausgestaltet, dass Mengen- oder Dosierregler an den Injektionsöffnungen vorgesehen sind, für die Zuführung des Fällungsmittels und/oder des
Trennungsmittels .
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die Einrichtung oben mit einem Deckel mit
Abzugsöffnung für den Abzug der bei der Fällung
entstehenden Abgase vorgesehen ist.
Besonders vorteilhaft ist es, dass der Fällungsbehälter mit einer höhenverstellbaren abgedichteten Schiebekulisse versehen ist, in der eine Entnahmeöffnung für die abgetrennte Dünn- oder Klarphase oder Dickphase bzw Flockenphase angeordnet ist, so dass durch
Höhenverstellung der Schiebekulisse die Entnahmeöffnung höhenverstellbar und an den Flüssigkeitsspiegel der Klarphase anpassbar ist, ohne die Dickphase bei der Entnahme aufzumischen oder zu verwirbeln.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die Mengen- oder Dosierregler an den
Injektionsöffnungen über eine Steuereinrichtung steuerbar ist, und dass im Fällungsbehälter und/oder im
Rohrabschnitt mit der Pumpe ein Leitfähigkeitsensor und/oder ein PH-Wert-Sensor, und/oder eine optische Sensor-Detektor-Messtrecke zur Messung der Trübung, und/oder ein Dichtesensor vorgesehen ist bzw sind, und dass über die genannten Sensorwerte zusammen mit einem automatisch sensorisch erfassten TS-Gehalt der Gülle oder des Gülle/Wasser-gemisches die Dosierung oder
Mengenregelung für die Fällungsmittelinjektion und/oder die Trennungsmittelinjektion steuerbar ist. Daraus resultiert sozusagen eine Saug-Druckpumpe mit anearober mechanischer Verwirbelung der während des Pumpbetriebes durch die Pumpe hindurch geförderten Gülle. Dies beschleunigt den Fällungsvorgang in dem Falle, wenn vor oder bei Eintritt der Gülle in die Pumpe das
Fällungsmittel hinein injiziert wird.
Kern der verfahrensgemäßen weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist, dass in einem Fällungs- oder Trennbehälter nach oder während erfolgter Fällung bodenseitig Gas oder Luft eingeblasen wird, derart, dass die zu Flocken ausgefällten Bestandteile und weitere Schwebstoffe durch das bodenseitig eingeblasene Gas oder die bodenseitig eingeblasene Luft nach oben getrieben werden und in einem Schaumteppich aufschwimmen.
Hierbei kommt es darauf an, dass die bodenseitige
Einleitung von Gas oder Luft über die Düsen nicht ein eigenständiger, eine für sich stehende Maßnahme ist, sondern im Kontext der besonderen Weise der Güllefällung nach der DE 10 2013 007 829.6 steht. Schon bei der
Fällung entstehen sofort Gase, die die Flocken und
Schwebstoffe nach oben treiben.
Ziel der hier vorgeschlagenen zusätzlichen Maßnahme ist es, dass das Auftreiben und Aufschwimmen der Flocken und Schwebstoffe so weit zeitlich beschleunigt wird, dass die Trennung in Dickphase und Klarzone (Dünnphase) innerhalb kürzester Zeit erfolgt, um den Fällungs- und
Trennungsvorgang bereits in wenigen Minuten abgeschlossen zu haben, damit der Fällungsbehälter so schnell wie möglich wieder befüllt werden kann. Dies steigert die Durchsatzleistung ganz erheblich. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass der aufschwimmendene , die Dick- und Flockenphase umfassende Schaumteppich abgeskimmt oder abgeschöpft wird, und die verbleibende Dünn- oder Klarphase
abgelassen oder abgepumpt wird.
Weiterhin ist vorteilhaft ausgestaltet, dass die
abgezogene Dünnphase nochmal einer Fällung unterzogen wird, und dass dieselben Behandlungsschritte wie in
Anspruch 14 und Anspruch 15 nochmals vorgenommen werden. D.h. weil mit der erfindungsgemäßen Maßnahme der
Fällungs- und Trennungsvorgang so viel schneller abläuft ist es nunmehr möglich, die abgezogene Klarphase nochmals zu fällen um am Ende nahezu vollständig klares Wasser abzuziehen .
Aufgrund der zeitlichen Beschleunigung des Vorganges können somit Fällungsergebnisse in kurzer Zeit erreicht werden, die bisher nicht möglich waren.
Zur weiteren Beschleunigung des Aufschwimmens des
Schaumteppichs kann optional Netzmittel im Form von Tensiden zugegeben werden. Im Hinblick auf eine Einrichtung wird dies dadurch erreicht, dass der Fällungsbehälter bodenseitige , mit Luft oder Gas unter Druck beaufschlagbare
Einleitungsöffnungen aufweist, so dass bodenseitig Luft oder Gas in den Fällungsbehälter und das darin enthaltene Gülle/Fallungsmittel/Trennungsmittel-Gemisch eingeblasen werden kann, um die Schwebstoffe mitsamt der durch die Fällung erzeugten Flocken nach oben zu einem
aufschwimmenden Schaumteppich zu treiben. In besonders einfacher Ausgestaltung ist angegeben, dass die Bodendüsen des Fällungsbehälters für die Gas- oder Lufteinleitung in einem in einer Bodeneintiefung
eingebrachten Rohr angeordnet sind.
Alternativ dazu ist auch eine Variante vorgeschlagen, bei der die Bodendüsen des Fällungsbehälters für die Gasoder Lufteinleitung in einem flachen Flächensprudler eingebracht sind, derart, dass sich die Bodenöffnungen über die gesamte Fläche des Flächensprudlers verteilt angeordnet sind.
Kern der verfahrensgemäßen Ausführung in der weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist, dass dem Fällungsmittel Eisensalze in Form von Eisenchlorid in Form von Lösungen von Eisen-II-Chlorid, oder Eisen-III-Chlorid, oder Eisen- III-Sulfat oder Eisen-II-Chlorid, oder Eisen-III- Chloridsulfat
in Wasser zugeführt oder gemeinsam mit Wasser als
Trennungsmittel dem Abwasser zugeführt wird.
Weiterhin ist vorteilhaft ausgestaltet, dass ersatzweise oder zusätzlich Stickstoff verstoffwechselnde Bakterien dem Trennungsmittel zugeführt werden.
Weiterhin ist von besonders vorteilhafter Ausgestaltung, dass dass beim Einsatz im Abwasser von Reinigungsanlagen von landwirtschaftlichen Fahrzeugen und Gerätschaften, oder im Abwasser von landwirtschaftlichen oder
nahrungsmittelmäßigen Produktionsprozessen das Abwasser von der Reingungsanlage in einem Sammelbehälter gesammelt und von dort in einen Fällungsbehälter gepumpt wird, und dass auf dieser Pump- oder Förderstrecke sodann das genannte Fällungsmittel über eine Dosiereinrichtung in einem einstellbaren Mischungsverhältnis zur zu fällenden Abwassermenge in den Pump- oder Förderstrom injiziert wird.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass der aufschwimmende, die Dick- und Flockenphase umfassende Schaumteppich abgeskimmt oder abgeschöpft wird, und die verbleibende Dünn- oder Klarphase
abgelassen oder abgepumpt wird. Weiterhin ist vorteilhaft ausgestaltet, dass zusätzlich Netzmittel in Form von Tensiden beigegeben werden.
Weiterhin vorteilhaft ist, dass zusätzlich oder anstelle des Fällungsmittels biologische Flockungsmittel zugegeben werden, nämlich gelöstes Chitin, und/oder Zeolite als Pulver, und/oder Bentonite als Pulver beigegeben werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die abgezogene Dünn- oder Klarphase am Ende nochmals mit Sauerstoff oder Luft von unten nach oben
durchsprudelt wird, derart, dass der Reststickstoffgehalt durch bodenseitige oder bodennahe Einsprudelung aus der Dünn- oder Klarphase ausgetrieben wird.
Hinsichtlich einer einrichtungsgemäßen Weiterentwicklung besteht der Kern der Erfindung darin, dass beim Einsatz im Abwasser von Reinigungsanlagen von
landwirtschaftlichen Fahrzeugen und Gerätschaften oder im Abwasser von landwirtschaftlichen oder
nahrungsmittelmäßigen Produktionsprozessen, das Abwasser von der Reinigungsanlage in einem Auffang- oder
Sammelbehälter sammelbar ist, von wo aus es in einen
Fällungsbehälter gepumpt wird, und dass auf dieser Pumpoder Förderstrecke sodann das Fällungsmittel über eine Dosiereinrichtung in einem einstellbaren Mischungsverhältnis zur zu fällenden Abwassermenge in den Pump- oder Förderstrom über eine am Pump- oder Förderrohr angeordnete Injektionsstelle injizierbar ist. In weiterer einrichtungsgemäßer vorteilhafter
Ausgestaltung ist angegeben, dass der Fällungsbehälter bodenseitige , mit Luft oder Gas unter Druck
beaufschlagbare Einleitungsöffnungen aufweist, so dass bodenseitig Luft oder Gas in den Fällungsbehälter und das darin enthaltene Gülle/Fällungsmittel/Trennungsmittel - Gemisch eingeblasen werden kann, um die Schwebstoffe mitsamt der durch die Fällung erzeugten Flocken nach oben zu einem aufschwimmenden Schaumteppich zu treiben. Weiterhin ist vorteilhaft ausgestaltet, dass die
Bodendüsen des Fällungsbehälters für die Gas- oder
Lufteinleitung in einem in einer Bodeneintiefung
eingebrachten Rohr angeordnet sind. In weiterer Ausgestaltung ist angegeben, dass die
Bodendüsen des Fällungsbehälters für die Gas- oder
Lufteinleitung in einem flachen Flächensprudler
eingebracht sind, derart, dass die Bodenöffnungen über die gesamte Fläche des Flächensprudlers verteilt
angeordnet sind.
Weiterhin ist vorteilhaft ausgestaltet, dass die nach erfolgter Fällung aus dem Fällungsbehälter abziehbare Dünn-, oder Klarphase in ein weiteres Behältnis oder einen Tank pumpbar ist, in welchem bodenseitig über Düsen Sauerstoff oder Luft einsprudelbar ist, in der Weise, dass noch enthaltener gebundener Stickstoff oxidiert und aus der Dünn- oder Klarzone ausgetrieben wird. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass im Bereich des Austrittes des Stickstoffoxides aus der Dünn- oder Klarphase in ein Gasvolumen, ein
Stickstoff -Oxid-Sensor angeordnet ist, so dass die
Sauerstoff- oder Lufteinsprudelung über eine mit dem Stickstoffoxid-Sensorwert gesteuerte Steuerung
mengenmäßig regel- oder begrenzbar ist.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass im Bereich des Gasaustrittes des Stickstoffoxides aus der Dünn- oder Klarphase in ein Gasvolumen im besagten Behältnis, ein Stickstoff -Oxid-Sensor oder ein Sauerstoff -Sensor angeordnet ist, so dass die Sauerstoff - oder Lufteinsprudelung über eine mit dem Stickstoffoxid- Sensorwert oder dem Sauerstoff -Sensorwert gesteuerte Steuerung mengenmäßig regel- oder begrenzbar ist.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass im Bereich der eingefüllten Klarzone oder Klarphase des Behälters zusätzlich auf Schwefel und
Schwefelverbindungen sensitive Sensoren, und/oder auf Kalium oder Kaliumverbindungen sensitive Sensoren, und/oder auf Ammonium sensitive Sensoren, und/oder CSB- Sensoren oder BSB-Sensoren (CSB = Chemischer
Sauerstoffbedarf, BSB = Biologischer Sauerstoffbedarf) angeordnet sind, deren Sensorwert in der Steuerung berücksichtigt wird, so dass die Luft oder
Sauerstoffeinleitung darüber mengenmäßig regel- oder begrenzbar ist.
In letzter vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die bodennahe Sauerstoff- oder Lufteinleitung über ein bodennah angeordnetes Rohr mit Sieb, oder durch ein bodennah angeordnetes Rohr mit Perforationsrohr erfolgt. Dies erfolgt dabei so, dass über den Stickstoffoxid- Sensor während des Strudelvorganges eine Sättigung von aus der Dünn- oder Klarphase austretendem
Stickstoffoxides erkannt wird, und spätestens bei
Sättigung der SprudelVorgang, dieser dann automatisch abgebrochen wird.
Es kann nämlich auch sein, dass entsprechend der
Weiterverwendung der Dünn- oder Klarphase als Nährwasser für Pflanzenkultur- oder Ackerflächen ein definierter Restgehalt an Stickstoff oder StickstoffVerbindungen darin enthalten enthalten sein muss. Diese Einrichtung kann auch so kalibriert werden, dass definierte Bereiche im Sättigungskurvenverlauf für definiert verbleibende Mengen von StickstoffVerbindungen in der Dünn- oder Klarphase eingestellt werden können. D.h. es wird nur solange gesprudelt bis der Stickstoffwert einen
gewünschten Zielwert erreicht.
So kann mit dieser Methode bereits vor Ausbringung des Nährwassers auf Kultur- oder Ackerflächen eine
Eutrophierung verhindert werden.
Das Abwasser bei Reingungsanlagen oder den genannten Produktionsanlagen wird in einem Sammelbehälter gesammelt und von dort in einen Fällungsbehälter gepumpt. Auf dieser Pump- oder Förderstrecke wird sodann das
Fällungsmittel über eine Dosiereinrichtung in einem einstellbaren Mischungsverhältnis zur zu fällenden
Abwassermenge in den Pump- oder Förderstrom injiziert. Dies hat den Vorteil, dass es bereits bei der Injektion eine perfekte Mischung des Fällungsmittels mit dem
Abwasser gibt, und die Fällung bereits dort nach der Injektionsstelle beginnt.
In dem besagten Fällungsbehälter kommt es dann zur abschließenden Reaktion wie im Hauptpatent beschrieben. Ziel der hier vorgeschlagenen zusätzlichen Maßnahme ist es, dass mit einer Vielzahl verschiedener
Hauptfällungsmittel die Dickphase und die Klarphase von Gülle sicher voneinander trennbar sind, und dass vor allem in der entnommenen Klarphase ein definierter
Restgehalt an StickstoffVerbindungen eingestellt werden kann. Kern der verfahrensgemäßen Erfindung in Bezug auf die
Entschadung der gasförmigen Stickoxidverbindungen in der Gülle ist, dass die Gülle vor Einleitung in einen
Absetzbehälter mit einem Fällungsmittel vermischt wird, und dass zumindest die aus dem Absetzbehälter abgezogene Dünnphase sowie der beim Fällungsprozess anfallende Luftstickstoff oder anfallende gasförmige
StickstoffVerbindungen einer geschlossenen aquatischen Pflanzen-Kultureinrichtung mit gestapelten Kulturwannen geleitet wird, in welcher Kulturwannen mit Kulturen aus Azolla und/oder hängende Kulturen aus Tillandsien angelegt sind.
Hierbei wird folgender Effekt genutzt, um eine
vollständige Entsorgung der Gülle zu erzielen, und zugleich einen erheblich hochwertigen Dünger oder Kompost zu erhalten.
Bei der Behandlung der Gülle mit Fällungsmitteln
insbesonderen mit u.a. Eisenchloriden werden zumeist Luftstickstoff oder gasförmige StickstoffVerbindungen wie Lachgas erzeugt. Letzteres kann bspw auch aus einer direkt mit Gülle besprühten Ackerfläche ausgasen. Hierbei sei nur am Rande bemerkt, dass Lachgas ein langlebiges Klimagas ist. Der erfindungsgemäß genutzte Effekt ist, dass die Azolla über eine Symbiose mit Bakterien eine Stickstoffresorption aus der Gasphase durchführt. D.h. sie können Stickstoff oder Stickstoffverbindugnen direkt aus der Luft entnehmen, und dabei eine Nitratdüngung nahezu vollständig ersetzen.
Somit werden bei der Kultivierung von Azolla und/oder auch Tillandsien in einem geschlossenen Photobioreaktor in Kulturwannen oder gestapelten Kulturwannen gemäß der WO 2010043323 diese gasförmigen StickstoffVerbindungen eingeleitet und von den genannten Pflanzenkulturen vollständig aufgenommen und verstoffwechselt . Damit entsteht der Vorteil, dass keinerlei gasförmige
StickstoffVerbindungen mehr freigesetzt werden, wenn auch die Abluft aus dem Absetzungsbehälter zu diesen Pflanzen- Kulturen geleitet wird. Zunächst wird in erfindungsgemäßer Weise nach Fällung eine Dick- und Dünnphasentrennung vorgenommen.
Die Dünnphase, sowie der gasförmig abgezogene
Luftstickstoff und/oder die gasförmigen
StickstoffVerbindungen werden sodann der geschlossenen aquatischen Pflanzen-Kultureinrichtung zugeführt, in welcher zumindest zum Teil Azolla kultiviert sind.
Hierbei wird der genannte Effekt genutzt, dass die
Azolla-Kulturen aus der mit Stickstoff und gasförmigen StickstoffVerbindungen angereicherten Umgebungsluft den Stickstoff entnehmen und diesen gezielt verstoffwechseln .
So macht man sich eine biogene Bindung des bei der
Fällung der Gülle anfallenden gasförmigen Stickstoffs zu nutze .
Dieser Schritt führt wieder zu einer auch in höchstem Maße wertvollen Biomasseerzeugung für die nachfolgende Kompostierung .
D.h. die bei der Trennung der Gülle zerfallenden
Stickstoffverbindungen werden hernach wieder biogen verstoffwechselt und für einen hochwertigen Dünger genutzt. Die entwässerte Dickphase wird ebenso mit in den Komposter eingebracht, was insgesamt zu einer raschen Kompostierung führt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in ganz erheblichem Maßen einfach umzusetzen und in erheblich nachhaltiger Weise zu betreiben. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die Azolla aus der Gattung Azolla caroliniana Willd ist. Im Besonderen wird die neue Sorte
Azolla-caroliniana-Willd. -„Avantii" ,
CPVO Erteilungsnummer 29750 vorgeschlagen, weil diese von erheblichem Massezuwachs und mit üppigem Exterieur gezüchtet wurde. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass als weitere aquatische Kulturen Wasserlinsen in weiteren Kulturwannen angelegt sind, die vorzugsweise im lichtschwächeren Bereich der geschlossenen
Kultureinrichtung, d.h. in den unteren Wannen der
Wannenstapel angelegt sind. Diese können in
Iichtschwachen Zonen, bspw im Bereich unterer Wannen im Stapel kultiviert werden, weil Wasserlinsen noch eine höhere Schwachlicheignung aufweisen. Wasserlinsen sind aber auch gute Nitratverstoffwechseler , so dass bspw die eingeleitete Dünnphase in den Wasserlinsenkulturen das
Kulturwasser sehr stark in Bezug auf Nitrate abreichern.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass von den Azolla- und Wasserlinsen-Kulturflächen regelmäßig mindestens ein Anteil ihres Kulturflächenbesatzes abgeerntet wird, und die geerntete Biomasse zusammen mit der aus der Gülle abgetrennten Dickphase in einem Komposter kompostiert wird. Dies immer dann, wenn mehr Beerntungsmenge anfällt, als man an neuem Filtersubstrat in den Durchleitfiltern benötigt.
Weiterhin ist vorteilhaft ausgestaltet,
dass von den Azolla- und/oder Wasserlinsen-Kulturflächen regelmäßig zumindest ein Anteil ihres
Kulturflächenbesatzes abgeerntet wird, und die geerntete Biomasse getrocknet und in einen Durchleitfilter als Filtersubstrat eingesetzt wird.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass das Kulturwasser seriell von Wanne zu Wanne oder Wannengruppe zu Wannengruppe geleitet wird, so dass am Ende der seriellen Durchleitung zumindest nahezu
gereinigtes Wasser ausleitbar ist. Zur Schaffung eines geschlossenen Wärmekonzeptes für den gesamten Prozess ist vorgesehen, dass die bei der
Kompostierung entstehende Wärme der aquatischen Pflanzen- Kultureinrichtung zugeführt wird. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass der Absetzbehälter, und/oder die Zentrifuge und/oder die Kompostiereinrichtung mit in der geschlossenen
Pflanzenkultureinrichtung integriert ist bzw sind.
Dadurch werden keine Leitungen für die entstehenden Gase benötigt, weil diese sogleich und bestimmungsgemäß in die geschlossene Pflanzenkultureinrichtung entweichen können. Außerdem folgt diese Integration einem schlüssigen
Wärmekonzept, in dem bspw die bei der Kompostierung entstehende Wärme sogleich in der Pflanzenkulturanlage wuchs- und damit stof fWechsel fördernd zur Verfügung steht .
Im Hinblick auf eine Einrichtung besteht der Kern der Erfindung darin, dass bei einem mit Fällungsmittel initiierten, in einem Absetzbehälter ablaufenden
Absetzungsprozess , die abgezogene Dünnphase sowie der beim Fällungsprozess anfallende Luftstickstoff oder anfallende gasförmige Stickstoffverbindungen einer geschlossenen aquatischen Pflanzen-Kultureinrichtung mit gestapelten Kulturwannen geleitet wird, in welcher
Kulturwannen mit Kulturen aus Azolla und Wasserlinsen und/oder Kulturen aus Tillandsien angelegt sind, und dass zumindest eine Teilmenge der daraus regelmäßig erntbaren Biomasse getrocknet mindestens einem Durchleit- Filterelement als Filtersubstrat zuführbar ist.
So entsteht außerdem ein zumindest teilschlüssiges
StoffStromkonzept .
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist daher vorgesehen, dass das Durchleitfilterelement oder die
Durchleitfilterelemente als Filterlement zur Filtration der separierten Dünnphase aus der Gülle vorgesehen ist bzw sind. Alternativ dazu kann das Verfahren und die Einrichtung ode die Anlage aber auch so betrieben werden, dass das Durchleitfilterelement oder die Durchleitfilterelemente als Filterlement zur Filtration von kommunalen Abwässern oder Industrieabwässern vorgesehen ist.
Daher ist in vorteilhafter Ausgestaltung angegeben, dass das Filtersubstrat aus den genannten geernteten und getrockneten aquatischen Pflanzen durch die regelmäßige Beerntung der aquatischen Kulturen regelmäßig austauschbar ist, und das verbrauchte Filtersubstrat einer Pyrolyseeinrichtung zuführbar ist.
Die Erfindung ist in der Zeichnungen dargestellt, und nachfolgend näher erläutert .
Gesamtübersicht
Figur 2 Fällungsbehälter
Figur 3 Filter oder Zentrifuge
Figur 4 Zentrifuge
Figur 5 Darstellung von oben in Fällungsbehälter gemäß
Figur 2
gur 6 : Fäl lungsvorgang mit Nachbehandlung
Klarphase
Figur 7 Prozessdarstellung
Figur 8 Prozessdarstellung in Übersicht
Figur 1 zeigt eine übersichtliche Darstellung der einzelnen Komponenten des erfindungsgemäßen
Fällungsprozesses. Aus einem Reservoir 10 wird Gülle oder vorseparierte Gülle über ein Ventil V3 einem
Rohrabschnitt 2 zugeleitetet, in dem eine Pumpe PI zur Förderung der Gülle angeordnet ist. An dem Rohrabschnitt 2 sind diverse Anschlussflansche vorgesehen, die mit Ventilen versehen sind. Bei Öffnen des Ventiles V3 wird Gülle von dem Reservoir 10 über den Rohrabschnitt 2 und die Pumpe PI in den Fällungsbehälter 1 gefördert.
Über das Ventil V2 kann der durch den Rohrabschnitt hindurch gepumpten Gülle sogleich das Trennungsmittel mit hinzugeführt werden, wobei das Trennungsmittel hier vorzugsweise von der Gülleströmung mitgerissen wird.
Dabei können Dosierer oder Mengenmessmittel vorgesehen sein, die den Güllestrom einerseits und die zugeführte Trennungsmittelmenge im richtigen Verhältnis zueinander dosieren können. Ebenso ist ein Ventil V4 vorgesehen, worüber dann auch Fällungsmittel sogleich in den
Güllestrom mit injiziert werden kann.
Auch hierbei können Dosierer und Mengenmessmittel vorgesehen sein, die die gewünschte Fällungsmittelmenge zu der passenen Güllemenge hinzudosieren.
So können insbesondere die genannten Ventile V3 , V2 und V4 über eine hier nicht weiter dargestellte
Steuereinrichtung gesteuert werden, so dass die
Trennungsmittelmenge, sowie die Fällungsmittelmenge im richtigen Verhältnis zueinander gemischt werden können.
Erfindungsgemäß findet die Mischung des Trennungsmittels 11 und des Fällungsmittels 12 mit der Gülle bereits in dem bepumpten Rohr statt. D.h. es brauch innerhalb des Fällungsbehälters 1 keine mechanische Vermischung mehr stattfinden. Im Fällungsbehälter findet dann die Fällungsreaktions statt .
Um die oben angesprochene Gesamtheit aller
Verfahrensvarianten mit ein und derselben Einrichtung bewerkstelligen zu können, ist auch noch über das Ventil VI eine Absaugung und Umpumpung der bereits gefällten Gülle oder bei einer bestimmten Verfahrensvarianten der noch nicht gefällten Gülle möglich. Bei dieser Umpumpung wird das Ventil VI geöffnet und es wird die Gülle bspw oben vom Fällungsbehälter 1 über die Pumpe PI wieder zurück gepumpt und in den Fällungsbehälter wieder eingeleitet. Dabei können über die Ventile V2 und V4 dann wieder Fällungsmittel 12 und Trennungsmittel 11
hinzudosiert werden. So kann der Fällungsprozess auch im Umpumpverfahren durchgeführt werden. ichtig ist hierbei, dass ein und dieselbe Einrichtung zu einer Vielzahl möglicher Verfahren führt. Am Ausgang des Fällungsbehälters 1 wird dann unten oder oben die Dickphase, also die oben aufschwimmende oder die unten absetzende aus Flocken bestehenden Dickphase entnommen .
Die so entnommene Dickphase befindet sich durch den Fällungsprozess bereits in einer ersten Verdichtung. Von dort wird dann die Dickphase oder Schwimmschicht einer Filter oder Zentrifugeneinrichtung zugeführt. Diese wird über die Pumpe P2 dorthin gefördert. Der Trennfilter 2 kann aus einem Standfilter bestehen, bei dem die
Dickphase weiter entwässert wird, oder es kann eine Zentrifuge sein, die wie in Figur 4 dargestellt ist.
Aber auch eine Dekanterzentrifuge kann hierbei eingesetzt werden. Durch die erzeugten Zentrifugalkräfte trennen sich wiederum die Flocken aus der Fällung von der Klarzone ab.
Die am Filter 20 oder der Zentrifuge entnehmbare
Dickphase 15 hat eine noch höheren Verdichtungsgrad.
Diese kann dann einer Biogasanlage zurückgeführt werden, oder einem Komposter oder einer Pflanzenkulturanlage . Nach der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der resultierende TS-Gehalt in der Klarphase auf unter 0,01 % reduziert.
Figur 2 zeigt einen Fällungsbehälter wie bereits in Figur 1 dargestellt, bei dem ein feste untere Entnahmeöffnung vorgesehen ist, sowie eine in der Höhe auf einer
abgedichteten Schiebekulisse höhenverstellbare
Abzugsöffnung 13. Über die abgedichtete Schiebekulisse 4 wird kann in jeder beliebigen Höhe Dünnphase (Klarzone) oder Dickphase abgezogen werden. Die Dickphase kann aber auch oben abgeskimmt werden.
Darüber ist am Boden des Absetzbehälters aber eine weitere Abzugsöffnung 5 vorhanden, die mit einem Ventil versehen sein kann, und auch als Injektionsöffnung für Fällungsmittel, Trennungsmittel und/oder auch Gülle oder Abwasser verwendet werden kann. Figur 3 zeigt den Standfilter 20, mit welchem die gefällte Gülle nochmals zwischen Klarphase oder Dünnphase einerseits und Dickphase d.h. Flocken andererseits separiert wird. Dieser Filter ist vorzugsweise rund, also rotationssymmetrisch zur gezeigten mittleren
Symmetrielinie.
Dabei ist ein Trichter 20' aus wasserdurchlässigem
Siebmaterial bspw aus Kunststoff oder aus Metall
gebildet, der nach unten konisch zusammenläuft. Dieser Filter 2 wird dann mit gefällter Gülle befüllt, wobei zunächst eine untere Klappe 22 geschlossen wird. Dabei läuft bereits erstes Wasser als Klarzone ab, und kann durch den Abzug 24 auslaufen. Wird nun die untere Klappe 22 geöffnet, so rutscht die gefällte Gülle nach unten und wird auf dem Weg nach unten immer weiter entwässert, und somit auch verdichtet, fällt dann nach unten als
Dickphase heraus und kann über den Abzug 23 abgezogen werden.
Auf der Höhe des Abzüge 24 ist eine Art Syphon gebildet durch ein Blech 21, welches wasserundurchlässig ist, so dass kein abgeschiedenes Wasser in die Dickphase
zurücklaufen kann.
Ein besonders vorteilhafte Ausgestaltung ist schematisch in Figur 4 angegeben. Dort wird eine Zentrifuge 20 gezeigt, die am Ausgang des Fällungsbehälters gemäß Figur 1 angeschlossen sein kann, und die gefällte Gülle dann noch effektiver zwischen Flocken und Klarzone trennt .
Dabei sind aber auch verschiedene Alternativen möglich. Entweder wird die Zentrifuge 1 als separate Zentrifuge wie in Figur 1 genutzt, um die gefällte Gülle noch deutlicher zwischen Klarzone und Flocken zu trennen, oder aber diese Zentrifuge ist bereits in einem
Fällungsbehälter integriert, oder in der Zentrifuge findet der gesamte Fällungsprozess statt. Im letztgenannten Fall wird dann der Gülle 10 einerseits und das Trennungsmittel 11 und das Fällungsmittel 12 andererseits zugeführt.
Wird nun ein bodenseitiges Verwirbelungselement 30 in Drehung versetzt, dann kann drehzahlabhängig die
Flüssigkeit in Rotation versetzt werden und so werden Zentrifugalkräfte erzeugt, die die Flocken von der
Klarzone abtrennen, so dass die Flocken entweder
verstärkt absinken oder verstärkt aufschwimmen.
Je nach dem kann dann die Klarzone bspw unten und die verdichteten Flocken oben abgezogen werden, oder
umgekehrt. Die Abbildung in Figur 4 zeigt, wie die
Rotation eine Meniskus 31 durch die Rotaion erzeugt.
Mann kann also so die in einem anderen Behälter gefällte Gülle weitere separieren, oder man integriert die Fällung bereits in dieses Zentrifugengefäß. D.h, die Zentrifuge 20 ist gleichzeitig Fällungsbehälter 1 und Zentrifuge 20. Das Verwirbelungselement 30 kann eine Art Rührwerk sein mit fester Antriebwelle, oder das Verwirbelungselement besteht aus einem magnetisierbaren Material, welches über eine unten am Boden erzeugtes rotierendes Magnetfeld in Drehung versetzt wird.
So oder so kann über eine regelbare Drehzahl die wirksame Zentrifugalkraft auf die Gülle variiert und damit der Trennungsprozess gesteuert werden.
Die in den genannten Verfahrensvarianten abziehbare resultierende Klarphase kann dann als Kulturwasser in Pflanzenanlagen, d.h. aus in Gewächshäusern verwendet werden .
Im vorliegenden Ausgestaltungsbeispiel gemäß Figur 5 wird bodenseitig auch Gas oder Luft über einen Sprudler mit Düsen 100 eingeblasen, und zwar spätestens unmittelbar nach Einbringen des Fällungsmittels oder des
Trennungsmittels.
Die sich bildenden Flocken werden damit stark
aufgetrieben und schwimmen in einem kompakten Teppich oben auf und können aufgezogen oder abgeskimmt werden. Das Einsprudeln des Gases oder der Luft dauert
vorzugsweise lediglich einige 10 Sekunden bis wenige Minuten .
Die Funktionsweise ist, dass im Fällungsbehälter und in dem weiteren Behältnis, worin bereits die nach der
Fällung abgezogene Klarphase eingefüllt wird, Sauerstoffoder Luft bodennah eingeblasen wird, zur Oxidation und zum Gasautrieb der verbliebenen StickstoffVerbindungen. Dies mit dem Ziel, dass in der Klarzone eine weitere regelbare Reduktion des Stickstoffs erfolgt, auf einen einstellbaren Stickstoffwert . Dies mit dem Ziel dass der Stickstoffwert so einstellbar ist, dass die
Ausbringungsgrenzwerte für stickstoffhaltige Nährwässer einzuhalten sind.
Figur 6 zeigt den in diesem Ausgestaltungsbeispiel verwendeten Fällungsbehälter 1. Hierbei wird, wie in Hauptpatent beschrieben, die Gülle eingefüllt und mit Fällungsmittel und Trennungsmittel, d.h Wasser oder rückgeführte Dünn- oder Klarphase eingegeben und die
Gülle gefällt. Die als Dickphase aufschwimmenden Flocken werden oben abgeskimmt oder abgezogen. Die verbleibende Dünn- oder Klarphase wird dann in einen weiteren Behälter oder Tank 110 überführt. Der Füllstand der Klarphase 112 erfolgt dort bis zu einem Pegel, der ein Gasvolumen 111 belässt .
Die Dünn- oder Klarphase enthält noch Spuren restlicher Stickstoff erbindungen, Ammonium etc. Um diese ggfs weiter zu reduzieren, um die Klarzone dann als Nähr- oder Gießwasser auf Kultur- oder Ackerflächen ausbringen zu können, kann es je nach Gülle und je nach betriebener Fällungsweise ggfs notwendig sein, den Gehalt an
Stickstoffverbindungen in der Dünn- oder Klarphase noch weiter abzusenken.
Hierzu kann bedarfsweise nun bodenseitig, d.h. an der regelbaren Einleitstelle 113 Sauerstoff oder Luft ggfs aus einem Reservoir eingeblasen werden. Dieses Gas perlt dann durch die Dünn- oder Klarphase hindurch und oxidiert die Stickstoffverbindungen, die gasförmig nach oben austreten in den Gasraum 111 oberhalb des Füllstandes. Dort ist ein Sensor in dem Gasraum 110 platziert, der die dort ankommenden Stickstoffoxidverbindungen wie bspw Lachgas, oder den nicht chemisch gebundenen Sauerstoff misst. Der Gassensor erfasst die Konzentration der besagten Gaskomponente, die dort gegen einen
Sättigungswert, oder einen vorkalibrierten Sensorwert fährt. Dieser Sensorwert wird in einer Steuereinrichtung 115 eingelesen und entsprechend eine Stellgröße für die Sauerstoff- oder Lufteinsprudelung, bspw durch
Ansteuerung oder Regelung eines mit einem Gasreservoir verbundenen Ventiles ermittelt und dorthin
durchgesteuert. So können ggfs auch definierte erwünschte Restmengen an StickstoffVerbindungen für den düngenden Einsatz in der Dünn- oder Klarphase eingestellt werden.
Die Verwendung der in Patentanspruch 1 genannten
verschiedenen Fällungsmitteln oder Substanzen in dem Fällungsmittel trägt der Maßgabe Rechnung, die
Einrichtung und das Verfahren dadurch einfach auf die verschiedenen Fällungsbedingungen, d.h. zu fällenden Güllen oder Abwässern genau zu applizieren. Die Vorsehung weiterer Sensoren in der flüssigen
Klarphase, d.h. Klarzone wie bspw auf Schwefel oder Schwefelverbindungen sensitive Sensoren, und/oder auf Kalium oder Kaliumverbindungen sensitive Sensoren, und/oder auf Ammonium sensitive Sensoren, und/oder CSB- Sensoren oder BSB-Sensoren (CSB = Chemischer
Sauerstoffbedarf, BSB = Biologischer Sauerstoffbedarf), deren Sensorwert in der Steuerung berücksichtigt werden, so dass die Luft- oder Sauerstoffeinleitung darüber mengenmäßig regel- oder begrenzbar ist.
Auch können bodennah in den Tank Stickstoffzehrende Bakterien geregelt eingebracht werden und der Prozess der StickstoffVerstoffwechselung so gesteuert werden. Figur 7 zeigt ein Übersicht über die erfindungsgemäßen Prozessschritte. Landwirtschaftliche Gülle im umfassenden Sinn, also per Definition nicht nur Gülle aus der
Tierhaltung, sondern auch Gärreste aus Biogasanlagen, und ggfs auch Abwässer aus der Tierschlachtung, sowie Silier- und Oberflächenwasser von landwirtschaftlichen Betrieben werden hier als Gülle 201 bezeichnet, die gesammelt einen Absetzbehälter 202 über eine Leitung 203 zugeführt wird. Dabei wird ein Fällungsmittel 204 an einer
Injektionsstelle 205 in die Leitung 203 injiziert, so dass das Fällungsmittel sich quasi selbsttätig homogen in die einlaufende Gülle wohl dosiert einmischt. Dabei wird der Effekt genutzt, dass der durch diese Leitung durch hydrostatischen Druck oder durch Pumpung oder Ansaugung hierdurch bewegte Güllestrom an der Injektionsstelle einen Unterdruck erzeugt, der das injizierte
Fällungsmittel sogar ansaugt/mitreisst . Im Absetzbehälter 202 findet dann in einer Verweilzeit sowohl eine
Absetzung der bereits vor Fällungsmittelinjektion bereits in der Gülle vorhandenen Schwebstoffe als auch eine Ausflockung der gelösten Bestandteile, die durch das Fällungsmittel entstehen gemeinsam statt. D.h. die sogenannte Dickphase setzt sich in der Regel nach unten ab, und die Klarzone oder Dünnphase befindet sich darüber. Die flüssige Klarzone - oder Dünnphase enthält auch mineralische Stoffe, die insbesondere durch den Beitrag von Gärresten aus Biogasanlagen beigetragen werden. Dies wird in einem Kulturwassermischer 209 und sodann in eine aquatische Pflanzen-Kulturanlage 210 der eingangs beschriebenen Art den Kulturwannen zugeleitet.
Der Absetzbehälter 202, sowie die Abzugleitungen für die Dünnphase 206 sowie der Kulturwassermischer 209 und die aquatische Pflanzenkulturanlage 210 sind derart
abgeschlossen, dass auch das im Absetzbehälter 202 entstehende Stickstoffgas sowie andere gasförmige
Stickstoffverbindungen, die bei der Fällung entstehen, in die Pf lanzenkulturanlage 210 mit übergeleitet werden. Dort sind entweder sämtliche Kulturwannen mit Azolla besiedelt, oder zumindest ein Teil der Wannen.
Hier greift nun folgender Prozess. Ammonium aus der Gülle wird bei der Fällung umgesetzt und es entstehen dabei Luftstickstoff und gasförmige StickstoffVerbindungen wie bspw Lachgas. Gleichzeitig verarmt die Dünnphase an
Ammonium und generell an Gesamtstickstoff. Eigentlich würde damit der Düngewert der abgezogenen Dünnphase für die aquatischen Kulturen sinken. Gleichzeitig sind gasförmige StickstoffVerbindungen wie Lachgas und andere Stickoxide klimabedenklich.
Dies macht sich nun das erfindungsgemäße Verfahren zu nutze, in der folgenden Weise.
Die ammoniumverarmte Dünnphase wird den Azolla-Kulturen zusammen mit den mitgeschleppten gasförmigen
Stickstoffverbindungen und dem gasförmigen Stickstoff zugeführt. Die Azolla ist in der Lage gasförmigen
Stickstoff aufzunehmen und dabei die Aufnahme von gelösten StickstoffVerbindungen zu substitutieren.
Dies macht man sich in der Kombination aller Merkmale zu nutze. Im Ergebnis wird eine Güllefällung vorgenommen, bei der die entstehenden gasförmigen
Stickstoffverbindungen sofort wieder biogen
verstoffwechselt werden. Darüber hinaus gehen die Stoffströme noch in der Weise weiter, indem man die aus dem Absetzbehälter abgezogene Dickphase weiter entwässert, bspw in einer Zentrifuge 207 oder einer Siebeinrichtung, und die dabei nochmal abgetropfte Dünnphase 208 oder Klarzone ebenfalls dem Kulturwassermischer 209 zuleitet, und die entwässerte Dickphase 212 dann bspw in die Kompostierung 213 gibt. Die in der aquatischen Kulturanlage 210 regelmäßig entnehmbare Azolla-Ernte 211 kann dabei ebenfalls der Kompostiereinrichtung 213 beigegeben werden, insbesondere um dem Kompost so auch wieder den notwendigen Stickstoff zuzuführen .
So entsteht eine schlüssige Gülleverwertung bei der insbesondere unter ökologischen Aspekten hochwertige
Produkte aus der Gülle erzeugt werden, und außerdem die Freisetzung von gasförmigen StickstoffVerbindungen erheblich reduziert bis gänzlich beseitigt wird. Im Gegensatz dazu ist eine direkte Ausbringung von Gülle auf Ackerflächen ineffektiv, weil die scharfe Gülle die Ackerflächer verätzt, und eine Auswaschung durch Regen die Gülle zu schnell ins Grundwasser spült. Außerdem entsteht nach der Ausbringung von Gülle auf Ackerfläche durch die bakteriologische Aktivität im Boden ebenfalls Lachgas als klimaschädliches Gas in nicht unerheblichen Mengen .
Vorteilhaft ist, die Kompostiereinrichtung 213 sowie ggfs auch den Absetzbehälter 202 sogleich mit in die
geschlossene aquatische Pflanzenkultureinrichtung 210 zu integrieren. Dies hat den erheblichen Vorteil, dass die genannten, im Prozess entstehenden gasförmigen
Stickstoffverbindungen und der gasförmige Stickstoff ohne Leitungssystem gleich in die aquatische
Pflanzenkultureinrichtung entgast, die mit einer
geschlossenen Glas- oder Folieneindeckung versehen ist. Weiterhin können in der Pflanzenkultureinrchtung auch Tillandsien kultiviert sein, die gänzlich ohne
Kulturwanne auskommen und sich aus der Luftfeuchte, sowie dem gasförmigen Stickstoff ernähren.
Hinzu kommt, dass die Ausbringung von Gülle ohnehin bei weitem nicht ganzjährig erlaubt ist.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden alle genannten Probleme in Gänze gelöst.
Figur 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem ebenfalls Gülle oder anderes Abwasser einem
Tropfdispenser 222 zuführbar ist, der das Abwasser oder die Gülle Durchleitfilterelementen 223 zuführt, welche mit getrockneter und gemahlener Azolla als Filtersubstrat befüllt sind.
Azolla-Mehl hat eine große Aufnahmefähigkeit und
resobiert unter anderem sogar Schwermetalle, wie sie aus Gärresten aus der Biogasanlagen stammen können.
Das durchgeleitete gefilterte Wasser wird sodann der geschlossenen aquatischen Pflanzenkulturanlage 210 zugeführt. Die dabei entnommene Erntemenge 211 wird anders als im ersten Beispiel nicht einer Kompostierung zugeführt, sondern getrocknet und bildet somit wieder nachwachsendes neues Filtersubstrat, was gegen das verbrauchte Filtersubstrat in den Durchleitfiltern 223 regelmäßig getauscht wird.
Das entnommene verbrauchte Filtersubstrat kann dabei wieder verschiedenen Verwendungen zugeführt werden. Im vorliegenden Beispiel ist dies eine Pyrolyse 225 mit Erzeugung von Pyrolysegas 231 als Energieträger, sowie einer Möglichkeit bspw der Schwermetallabscheidung.
Wenn in der Pflanzenkultureinrichtung auch bspw noch Wasserlinsen mitkultiviert werden, so kann bei einer seriellen Durchleitung des Kulturwassers am Ende sogar vorgereinigtes Wasser abgezogen werden.
Bezugszeichen
I Fällungsbehälter
2 Rohrabschnitt
3 höhenverstellbare Abzugsöffnung
4 Schiebekulisse
5 untere Abzugsöffnung
6 Enfüllöffnung
10 Gülle
II Trennungsmittel
12 Fällungsmittel
13 Dickphasenbabzug (1. Verdichtung)
14 Dünnphasenabzug
15 Dickphasenabzug (2. Verdichtung)
16 Ring mit Rüttler
20 Filter/Zentrifuge
20* Filtersiebtrichter
21 Siphon
22 Klappe
23 Abzugöffnung Dickphase
24 Abzugöffnung Klarphase
30 Verwirbelungselement / Rührer
31 Meniskus
100 Düsen
110 Tank für abgezogene Dünn- oder Klarzone
III verbleibendes Gasvolumen oberhalb Füllpegel
112 Dünn- oder Klarzone
113 Sauerstoff- oder Lufteinsprudelung
114 Abzug Stickstoffreduzierte Dümm oder Klarzone
115 Steuerung
116 Stickstoffoxidsensor (Gasphase)
117 Sauerstoffsensor (Gasphase)
118 Stickstoffsensor / Ammoniumsensor (Flüssigphase) 119 Kaliumsensor (Flüssigphase) 120 Schwefel- oder H2S-Sensor (Flüssigphase)
201 Gülle
202 Absetzbehälter
203 Leitung
204 Fällungsmittel
205 Injektionsstelle
206 Flüssigphase, Dünnphase, Klarzone
207 Zentrifuge für Dickphase
208 Dünnphase aus Zentrifuge
209 Kulturwassermischer
210 aquatische Pflanzenkultureinrichtung
211 Ernte
212 Dickphase
213 Kompostiereinrichtung
220 Trocknung
221 Mehl, Mahlung der Ernte
222 Tropfdispenser
223 Durchleitfilter
224 Auffangwanne
225 Entnommens Filtersubstrat
230 gereinigtes Wasser
231 Pyrolysegas

Claims

Patentansprüche ;
1. Verfahren zur Behandlung von landwirtschaftlicher Gülle, indem die Gülle in einem Absetz- und/oder Trennverfahren mit Fällungsmittel behandelt und in Dickphase und Dünnphase oder Klarphase getrennt wird, dadurch gekennzeichnet,
dass zusätzlich Wasser als Trennungsmittel verwendet wird, derart, dass die bei der Reaktion des
Fällungsmittels mit der Gülle ausfallenden
Schwebstoffe auf dem Trennungsmittel Wasser
aufschwimmen und/oder im Trennungsmittel Wasser absinken, und eine so separierte Dickphase von einer Klarphase zonenweise abgetrennt werden kann.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Fällungs- und Trennungsreaktion in einem Fällungsbehälter vorgenommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass in einem ersten Schritt zuerst Wasser als Trennungsmittel in den Fällungsbehälter eingeleitet wird, in welches das Fällungsmittel eingemischt ist oder eingemischt wird, und in einem zweiten Schritt erst die Gülle in das Wasser/Fällungsmittelgemisch zugeleitet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass in einem ersten Schritt zuerst die Gülle dem Fällungsbehälter über ein Rohr zugeleitet wird, in welches Fällungsmittel der zugeleiteten Gülle bereits im Rohr parallel mit injiziert wird, und nachfolgend in einem zweiten Schritt das
Trennungsmittel Wasser hinzu gefügt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass in einem ersten Schritt zunächst Gülle mit dem Trennungsmittel Wasser in einem Fällungsbehälter gemischt wird, und das Gülle/Trennungsmittelgemisch, mittels einer Pumpe innerhalb des Fällungsbehälters umgepumpt wird, und während der Umpumpung das
Fällungsmittel in diesen umgepumpten Stoffstrom mit injiziert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr zur
Güllezuleitung mit einer Pumpe betrieben wird, die die Gülle von einem Güllebehältnis in den
Fällungsbehälter pumpt, und dass im Rohrabschnitt zwischen Güllebehältnis und Pumpe das Fällungsmittel injiziert wird, und in dem Rohrabschnitt zwischen Pumpe und Fällungsbehälter das Trennungsmittel Wasser injiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Rohr zur Güllezuleitung mit einer Pumpe betrieben wird, die die Gülle von einem
Güllebehältnis in den Fällungsbehälter pumpt, und dass im Rohrabschnitt zwischen Pumpe und
Fällungsbehälter das Trennungsmittel Wasser zusammen mit dem Fällungsmittel in den in den
Fällungsbehälter fließenden Güllestrom injiziert wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass beim Starten des Trennverfahrens Brauchwasser oder Frischwasser oder Brunnenwasser als
Trennungsmittel verwendet wird und nach erfolgter erster Trennung nachfolgend zumindest ein Teil der aus der besagten Fällung und Trennung gewonnenen Klarphase als Trennungsmittel rückgeführt wird für den nachfolgenden Trennungsprozess .
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine mechanische Bewegung der mit
Fällungsmittel und/oder mit Trennungsmittel
versehenen Gülle dadurch erfolgt, dass das besagte Gemisch durch eine Pumpe getrieben wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Pumpe eine Saug-Druck- Pumpe ist, dessen Druckseite zur Einleitungsöffnung in den
Fällungsbehälter hin gewandt ist bzw in diese direkt oder indirekt einmündet.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
dass die Gülle vor Einleitung in den Absetz- oder Trennbehälter sowohl mit Fällungsmittel, als auch mit Trennungsmittel vermischt wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden
Ansprüche , dadurch gekennzeichnet,
dass der Fällungsprozess in zwei Stufen erfolgt, derart, dass zunächst eine erste Dosierteilmenge des Fällungsmittels in einer der gemäß den vorherigen Ansprüchen angegebenen verfahrengemäßen
Ausgestaltungen in den Absetzbehälter oder in die Gülle oder in das Gülle/Wassergemisch eingebracht oder injiziert wird, und dass hernach in einem zweiten Schritt ein zweite Dosierteilmenge nochmals dem Absetzbehälter zugeleitet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden
Ansprüche ,
dadurch gekennzeichnet,
dass zusätzlich Eisenhydroxid zugeführt wird, um spätestens beim Absetz- oder Trennvorgang der Gülle, das in dieser Phase entstehende Lachgas zu
resorbieren oder den Prozess zu denitrifizieren .
Verfahren zur Behandlung von
landwirtschaftlicher Gülle, indem die Gülle in einem Absetz- und/oder Trennverfahren mit Fällungsmittel behandelt und in Dickphase und Dünnphase oder
Klarphase getrennt wird, nach einem der
vorhergehenden Ansprüche ,
dadurch gekennzeichnet,
dass in einem Fällungs- oder Trennbehälter nach oder während erfolgter Fällung bodenseitig Gas oder Luft eingeblasen wird, derart, dass die zu Flocken ausgefällten Bestandteile und weitere Schwebstoffe durch das bodenseitig eingeblasene Gas oder die bodenseitig eingeblasene Luft nach oben getrieben werden und in einem Schaumteppich aufschwimmen.
5. Verfahren nach Anspruch 14 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der aufschwimmendene , die Dick- und
Flockenphase umfassende Schaumteppich abgeskimmt oder abgeschöpft wird, und die verbleibende Dünnoder Klarphase abgelassen oder abgepumpt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass die abgezogene Dünnphase nochmal einer Fällung unterzogen wird, und dass dieselben
Behandlungsschritte wie in Anspruch 14 und Anspruch 15 nochmals vorgenommen werden.
7. Verfahren nach Anspruch 14, 15, 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass zusätzlich Netzmittel in Form von Tensiden beigegeben werden.
8. Verfahren zur Behandlung von
landwirtschaftlicher Gülle oder Abwässer, indem die Gülle/Abwässer in einem Absetz- und/oder
Trennverfahren mit Fällungsmittel behandelt und in Dickphase und Dünnphase oder Klarphase getrennt wird, nach einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet,
dass dem Fällungsmittel Eisensalze, nämlich
Eisenchlorid in Form von Lösungen von Eisen-II- Chlorid, oder Eisen-III-Chlorid, oder Eisen-III- Sulfat oder Eisen-II-Chlorid, oder Eisen-III- Chloridsulfat in Wasser zugeführt oder gemeinsam mit Wasser als Trennungsmittel dem Abwasser zugeführt wird .
9. Verfahren nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet,
dass ersatzweise oder zusätzlich Stickstoff
verstoffwechselnde Bakterien dem Trennungsmittel zugeführt werden.
0. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19,
dadurch gekennzeichnet,
dass beim Einsatz im Abwasser von Reinigungsanlagen von landwirtschaftlichen Fahrzeugen und
Gerätschaften, oder im Abwasser von
landwirtschaftlichen oder nahrungsmittelmäßigen Produktionsprozessen das Abwasser von der
Reingungsanlage in einem Sammelbehälter gesammelt und von dort in einen Fällungsbehälter gepumpt wird, und dass auf dieser Pump- oder Förderstrecke sodann das genannte Fällungsmittel über eine
Dosiereinrichtung in einem einstellbaren
Mischungsverhältnis zur zu fällenden Abwassermenge in dem Pump- oder Förderstrom injiziert wird.
1. Verfahren nach einem der vorhergehenden
Ansprüche 18 bis 20,
dadurch gekennzeichnet,
dass zusätzlich oder anstelle des Fällungsmittels biologische Flockungsmittel zugegeben werden, nämlich gelöstes Chitin, und/oder Zeolite als
Pulver, und/oder Bentonite als Pulver beigegeben werden.
2. Verfahren nach einem der vorhergehenden
Ansprüche 18 bis 21,
dadurch gekennzeichnet,
dass der aufschwimmende, die Dick- und Flockenphase umfassende Schaumteppich abgeskimmt oder abgeschöpft wird, und die verbleibende Dünn- oder Klarphase abgelassen oder abgepumpt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 18, 19 oder 20,
dadurch gekennzeichnet,
dass zusätzlich Netzmittel in Form von Tensiden beigegeben werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden
Ansprüche 18 bis 23,
dadurch gekennzeichnet,
dass die abgezogene Dünn- oder Klarphase am Ende nochmals mit Sauerstoff oder Luft von unten nach oben durchsprudelt wird, derart, dass der
Reststickstoffgehalt durch bodennahe Einsprudelung .
5. Verfahren zur Entsorgung oder Entschadung von landwirtschaftlicher Gülle, bei welchem von der Gülle die sich absetzende Dickphase und die
Dünnphase oder Klarzone voneinander getrennt werden, dadurch gekennzeichnet,
dass die Gülle vor Einleitung in einen
Absetzbehälter mit einem Fällungsmittel vermischt wird, und dass zumindest die aus dem Absetzbehälter abgezogene Dünnphase sowie der beim Fällungsprozess anfallende Luftstickstoff oder anfallende gasförmige Stickstoffverbindungen einer geschlossenen
aquatischen Pflanzen-Kultureinrichtung mit
gestapelten Kulturwannen geleitet wird, in welcher Kulturwannen mit Kulturen aus Azolla und/ oder hängende Kulturen aus Tillandsien angelegt sind.
6. Verfahren nach Anspruch 25,
dadurch gekennzeichnet, dass die Azolla aus der Gattung Azolla caroliniana Willd ist.
7. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26,
dadurch gekennzeichnet,
dass als weitere aquatische Kulturen Wasserlinsen in weiteren Kulturwannen angelegt sind, die
vorzugsweise im lichtschwächeren Bereich der geschlossenen Kultureinrichtung, d.h. in den unteren Wannen der Wannenstapel angelegt sind.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet,
dass von den Azolla- und Wasserlinsen-Kulturflächen regelmäßig mindestens ein Anteil ihres
Kulturflächenbesatzes abgeerntet wird, und die geerntete Biomasse zusammen mit der aus der Gülle abgetrennten Dickphase in einem Komposter
kompostiert wird.
9. Verfahren nach Ansprüche 25 bis 27,
dadurch gekennzeichnet,
dass von den Azolla- und/oder Wasserlinsen- Kulturflächen regelmäßig zumindest eines Anteil ihres Kulturflächenbesatzes abgeerntet wird, und die geerntete Biomasse getrocknet und in einen
Durchleitfilter als Filtersubstrat eingesetzt wird.
0. Verfahren nach einem der vorhergehenden
Ansprüche 25 bis 29,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Kulturwasser seriell von Wanne zu Wanne oder Wannengruppe zu Wannengruppe geleitet wird, so dass am Ende der seriellen Durchleitung zumindest nahezu gereinigtes Wasser ausleitbar ist.
1. Verfahren nach einem der vorhergehenden
Ansprüche ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die bei der Kompostierung entstehende Wärme der aquatischen Pflanzen-Kultureinrichtung zugeführt wird .
2. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 31, dadurch gekennzeichnet,
dass der Absetzbehälter, und/oder die Zentrifuge und/oder die Kompostiereinrichtung mit in der geschlossenen Pflanzenkultureinrichtung integriert sind, um integrierte thermische Ströme und
Stoffströme zu generieren.
3. Einrichtung zur Behandlung von
landwirtschaftlicher Gülle, indem die Gülle über eine Einfüllöffnung in einen Fällungsbehälter leitbar ist und in Dickphase und Dünnphase getrennt wird, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 24,
dadurch gekennzeichnet, auf der äußeren Einleitseite (6) des Fällungsbehälters (1) eine Pumpe (PI) zur Einleitung der Gülle (10) oder des Gülle- Fällungsmittel -Gemisches oder des Gülle- Fallungsmittel -Trennmittel -Gemisches vorgesehen ist, die das besagte Gemisch während des Pumpens
verwirbelt, oder zumindest turbulent und unter weitestgehendem Luftabschluss bewegt.
34. Einrichtung zur Behandlung von
landwirtschaftlicher Gülle, indem die Gülle über eine Einfüllöffnung in einen Fällungsbehälter leitbar ist und in Dickphase und Dünnphase getrennt wird, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 32,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Zentrifuge (20) mit einem innen unten am Boden angeordneten rotierenden Verwirbelungselement (30) vorgesehen ist, und diese Zentrifuge entweder in den Fällungsbehälter (1) integriert ist d.h den Fällungbehälter ergibt, oder am Dünnphasen- oder Klarphasenablauf des Fällungsbehälters zur
Nachbehandlung angeschlossen ist, um durch Rotation der eingefüllten Gülle das Fällungsmittel (12) und/oder das Trennungsmittel (11) optimal mit der Gülle zu vermischen, und/oder die gefällten Flocken aufschwimmend oder absinkend effektiv von der
Klarzone zu trennen.
5. Einrichtung nach Anspruch 33 oder 34,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Pumpe (PI) eine Saug- /Druckpumpe ist, bei welcher auf der Unterdruckseite ein Rohrabschnitt mit einem T-Rohr angeordnet ist, an welchem ein Anschluß für die Fällungsmittelinjektions- und/oder ein Anschluss für die Trennungsmittelinjektion vorgesehen ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 33 oder 34,
dadurch gekennzeichnet,
dass Mengen- oder Dosierregler an den
Injektionsöffnungen vorgesehen sind, für die
Zuführung des Fällungsmittels und/oder des
Trennungsmittels .
7. Einrichtung nach Anspruch einem der
vorhergehenden Ansprüche 33 bis 35, dadurch gekennzeichnet,
dass die Einrichtung oben mit einem Deckel mit
Abzugsöffnung für den Abzug der bei der Fällung entstehenden Abgase vorgesehen ist.
38. Einrichtung nach Anspruch einem der
vorhergehenden Ansprüche 33 bis 37,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Fällungsbehälter (1) mit einer
höhenverstellbaren abgedichteten Schiebekulisse (4) versehen, in der eine Entnahmeöffnung (13) für die abgetrennte Dünn- oder Klarphase angeordnet ist, so dass durch Höhenverstellung der Schiebekulisse die Entnahmeöffnung Höhenverstellbar und an den
Flüssigkeitsspiegel der Klarphase anbpassbar ist, ohne die Dickphase bei der Entnahme aufzumischen oder zu verwirbeln.
39. Einrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 38, dadurch gekennzeichnet,
dass die Mengen- oder Dosierregler an den
Injektionsöffnungen über eine Steuereinrichtung steuerbar ist, und dass im Fällungsbehälter und/oder im Rohrabschnitt mit der Pumpe ein
Leitfähigkeitsensor und/oder ein PH-Wert -Sensor, und/oder eine optische Sensor-Detektor-Messtrecke zur Messung der Trübung vorgesehen ist bzw sind, und dass über die genannten Sensorwerte zusammen mit einem automatisch sensorisch erfassten TS-Gehalt der Gülle oder des Gülle/Wasser-gemisches die Dosierung oder Mengenregelung für die Fällungsmittelinjektion und/oder die Trennungsmittelinjektion steuerbar ist.
40. Einrichtung zur Behandlung von
landwirtschaftlicher Gülle, indem die Gülle über eine Einfüllöffnung in einen Fällungsbehälter leitbar ist und in Dickphase und Dünnphase getrennt wird, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Fällungsbehälter bodenseitige , mit Luft oder Gas unter Druck
beaufschlagbare Einleitungsöffnungen, so dass bodenseitig Luft oder Gas in den Fällungsbehälter und das darin enthaltene
Gülle/Fallungsmittel/Trennungsmittel -Gemisch eingeblasen werden kann, um die Schwebstoffe mitsamt der durch die Fällung erzeugten Flocken nach oben zu einem aufschwimmenden Schaumteppich zu treiben.
1. Einrichtung nach Anspruch 40,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Bodendüsen des Fällungsbehälters für die Gas- oder Lufteinleitung in einem in einer
Bodeneintiefung eingebrachten Rohr angeordnet sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 41,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Bodendüsen des Fällungsbehälters für die Gas- oder Lufteinleitung in einem flachen
Flächensprudler eingebracht sind, derart, dass sich die Bodenöffnungen über die gesamte Fläche des Flächensprudlers verteilt angeordnet sind.
3. Einrichtung zur Behandlung von
landwirtschaftlicher Gülle oder Abwässer, indem die Gülle/Abwässer in einem Absetz- und/oder
Trennverfahren mit Fällungsmittel behandelt und in Dickphase und Dünnphase oder Klarphase getrennt wird, nach einem der Ansprüche 33 bis 42,
dadurch gekennzeichnet, dass beim Einsatz im Abwasser von Reinigungsanlagen von landwirtschaftlichen Fahrzeugen und
Gerätschaften oder im Abwasser von
landwirtschaftlichen oder nahrungsmittelmäßigen Produktionsprozessen, das Abwasser von der
Reinigungsanlage in einem Auf fang- oder
Sammelbehälter sammelbar ist, von wo aus es in einen Fällungsbehälter gepumpt wird, und dass auf dieser Pump- oder Förderstrecke sodann das Fällungsmittel über eine Dosiereinrichtung in einem einstellbaren Mischungsverhältnis zur zu fällenden Abwassermenge in den Pump- oder Förderstrom über eine am Pumpoder Förderrohr angeordnete Injektionsstelle injizierbar ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 43,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Fällungsbehälter bodenseitige , mit Luft oder Gas unter Druck beaufschlagbare
Einleitungsöffnungen aufweist, so dass bodenseitig Luft oder Gas in den Fällungsbehälter und das darin enthaltene Gülle/Fallungsmittel/Trennungsmittel- Gemisch eingeblasen werden kann, um die Schwebstoffe mitsamt der durch die Fällung erzeugten Flocken nach oben zu einem aufschwimmenden Schaumteppich zu treiben.
5. Einrichtung nach Anspruch 43 oder 44,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Bodendüsen des Fällungsbehälters für die Gas- oder Lufteinleitung in einem in einer
Bodeneintiefung eingebrachten Rohr angeordnet sind.
6. Einrichtung nach Anspruch 45,
dadurch gekennzeichnet, dass die Bodendüsen des Fällungsbehälters für die Gas- oder Lufteinleitung in einem flachen
Flächensprudler eingebracht sind, derart, dass sich die Bodenöffnungen über die gesamte Fläche des Flächensprudlers verteilt angeordnet sind.
7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die nach erfolgter Fällung aus dem
Fällungsbehälter abziehbare Dünn-, oder Klarphase in ein weiteres Behältnis pumpbar ist, in welchem bodennah über Düsen Sauerstoff oder Luft
einsprudelbar ist, in der Weise, dass noch
enthaltener gebundener Stickstoff oxidiert und aus der Dünn- oder Klarzone ausgetrieben wird.
8. Einrichtung nach Anspruch 47,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Bereich des Gasaustrittes des
Stickstoffoxides aus der Dünn- oder Klarphase in ein Gasvolumen im besagten Behältnis, ein Stickstoff - Oxid-Sensor oder ein Sauerstoff -Sensor angeordnet ist, so dass die Sauerstoff- oder Lufteinsprudelung über eine mit dem Stickstoffoxid-Sensorwert oder dem Sauerstoff -Sensorwert gesteuerte Steuerung
mengenmäßig regel- oder begrenzbar ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 48,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Bereich der eingefüllten Klarzone oder Klarphase des Behälters zusätzlich auf Schwefel und Schwefelverbindungen sensitive Sensoren, und/oder auf Kalium oder Kaliumverbindungen sensitive
Sensoren, und/oder auf Ammonium sensitive Sensoren, und/oder CSB-Sensoren oder BSB-Sensoren (CSB = Chemischer Sauerstoffbedarf, BSB = Biologischer Sauerstoffbedarf) angeordnet sind, deren Sensorwert in der Steuerung berücksichtigt wird, so dass die Luft oder Sauerstoffeinleitung darüber mengenmäßig regel- oder begrenzbar ist.
0. Einrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die bodennahe Sauerstoff- oder Lufteinleitung über ein bodennah angeordnetes Rohr mit Sieb, oder durch ein bodennah angeordnetes Rohr mit
Perforationsrohr erfolgt.
1. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 25 bis 32, zur Entsorgung von landwirtschaftlicher Gülle, bei welchem von der Gülle die sich absetzende Dickphase und von der Dünnphase oder Klarzone getrennt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei einem mit Fällungsmittel initiierten in einem Absetzbehälter ablaufenden Absetzungsprozess die abgezogene Dünnphase sowie der beim
Fällungsprozess anfallende Luftstickstoff oder anfallende gasförmige StickstoffVerbindungen einer geschlossenen aquatischen Pflanzen-Kultureinrichtung mit gestapelten Kulturwannen geleitet wird, in welcher Kulturwannen mit Kulturen aus Azolla und Wasserlinsen und/oder Kulturen aus Tillandsien angelegt sind, und dass zumindest eine Teilmenge der daraus regelmäßig erntbaren Biomasse getrocknet mindestens einem Durchleit-Filterelement als
Filtersubstrat zuführbar ist.
52. Einrichtung nach Anspruch 51,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Durchleitfilterelement oder die
Durchleitfilterelemente als Filterlement zur
Filtration der separierten Dünnphase aus der Gülle vorgesehen ist bzw sind.
53. Einrichtung nach Anspruch 51 oder 52,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Durchleitfilterelement oder die
Durchleitfilterelemente als Filterlement zur
Filtration von kommunalen Abwässern oder
Industrieabwässern vorgesehen ist.
54. Einrichtung nach Anspruch 53,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Filtersubstrat aus den genannten geernteten und getrockneten aquatischen Pflanzen durch die regelmäßige Beerntung der aquatischen Kulturen regelmäßig austauschbar ist, und das verbrauchte Filtersubstrat einer Pyrolyseeinrichtung zuführbar
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