WO2014167098A1 - Verfahren und vorrichtung zur aeroben mikrobiologischen erwärmung schüttfähiger feuchter organischer feststoffe - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur aeroben mikrobiologischen erwärmung schüttfähiger feuchter organischer feststoffe Download PDF

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oxygen
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PCT/EP2014/057374
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Otto Roiss
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Röhren- Und Pumpenwerk Bauer Ges.M.B.H.
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Definitions

  • the present invention relates to a method for aerobic microbiological heating of free-flowing moist organic solids and to a corresponding device.
  • partially dewatered manure preferably manure
  • hygienized litter is treated in order to obtain hygienized litter.
  • the process and apparatus for the thermophilic organisms in the solid must provide appropriate living conditions so that maximum utilization of high temperature production by these organisms becomes possible.
  • the object is achieved by a method for aerobic microbiological warming pourable moist organic solids, preferably partially dehydrated manure.
  • the method produces litter for cattle, preferably for dairy cattle, from the resulting manure.
  • the method comprises at least the following steps: (i) introducing the solid into a drum, (ii) rotating the drum about a rotation axis and simultaneously conveying the solid in the drum.
  • the axis of rotation of the drum is in particular aligned approximately horizontally and extends through the two end faces of the drum.
  • the conveying of the solid takes place in particular from one end face to the other end face, (iii)
  • an introduction of oxygen into the solid takes place via at least one perforated tube.
  • This tube extends in the drum from the entry to the discharge side and rotates together with the drum.
  • atmospheric oxygen is used, so that ambient air can be introduced into the solid via the pipe.
  • an entry of the solid material into the drum and a discharge of the solid material out of the drum occur.
  • there is a continuous operation of the method in which, during the rotation of the drum, an entry and a discharge of the solid occur. Simultaneously with this entry and discharge of the solid carried the conveying of the solid in the drum and at the same time introducing the oxygen into the solid.
  • the Conveying the solids in the drum is preferably accomplished by rotating the drum and any vanes in the drum.
  • the entry of the solid and / or the discharge of the solid takes place continuously, and the drum is continuously rotated during this.
  • the discharge can be designed so that a laterally arranged on the front side of the drum discharge chute allows the adjustment of the degree of filling of 65 to 75%.
  • the solid can be conveyed for example via a screw conveyor into the interior of the drum.
  • the solid can be introduced via a flap system. In both cases, one speaks here of a continuous entry or discharge of the solid.
  • a mixing phase and a rest phase arise during each revolution of the drum.
  • a ventilation tube dips into the solid, mixes the solid and at the same time displaces the solid with oxygen or air.
  • the tube is again conveyed out of the solid by turning the drum.
  • the tube In the resting phase, the tube is outside the solid.
  • the perforated tube within the drum preferably extends parallel to the axis of rotation and spaced from the axis of rotation.
  • the perforated tube is arranged at a small distance from the inside of the lateral surface of the drum.
  • the perforated tube is immersed in the solid at each revolution and is again transported out of the solid.
  • an active mixing of the solid with the tube and optionally arranged guide vanes takes place. In this mixing takes place an entry of oxygen in the solid. In particular, air is introduced so that an enrichment takes place with the atmospheric oxygen.
  • the resting phase the solid is in inner peace. This allows the aerobic organisms to grow, resulting in simultaneously stops microbiological warming. The fact that before the resting phases in each case an active mixing and thereby an entry of oxygen, the aerobic organisms in the resting phases have sufficient oxygen for the propagation and thus for the microbiological warming. During the rest phase there is no mixing or at least only superficial mixing as in the mixing phases.
  • the solid is moved in a continuous process along the conveying direction.
  • a movement of the solid occurs during the resting phases. This can lead to a minimal mixing.
  • the solid is as far as possible in an internal rest during the resting phases and only moves relative to its surroundings.
  • the high temperature of at least 70 ° C over a longer period of time can be achieved, in particular, if optimal living conditions for thermophilic microorganisms are created.
  • archaea proliferate even at a temperature of, for example, 1 10 ° C.
  • the method according to the invention and also the device according to the invention represent optimal living conditions for the multiplication of aerobic thermophilic microorganisms. This is particularly important since aerobic organisms which require oxygen for their metabolism have a much faster propagation rate and therefore also higher performance in temperature generation have as anaerobic organisms.
  • the method of the invention promotes the growth of archaea, which are mostly aerobic-chemoorganotrophic and gain their energy from chemical reactions of organic compounds.
  • the invention further comprises an apparatus for carrying out the method just described.
  • the device comprises for this purpose a rotatably arranged drum, an entry device on the drum and a discharge device on the drum.
  • the entry device is designed to introduce the solid.
  • the discharge device is designed to discharge the solid from the drum. det.
  • at least one perforated tube is provided for introducing oxygen, in particular atmospheric oxygen, into the solid.
  • the tube extends in the drum and is rotatably connected to the drum.
  • the tube is arranged parallel to the axis of rotation of the drum and spaced from the axis of rotation.
  • At least one supply air connection is provided in the drum for introducing the oxygen or the air into the perforated tube.
  • the supply air connection is located in particular in one end face of the drum.
  • the end face is fixed to the supply air connection with respect to the rotating drum.
  • the pipe is connected to the supply air connection via a rotary coupling.
  • a first fan For sucking the air out of the drum, a first fan is preferably used.
  • at least one second fan is preferably used.
  • the second fan is connected to the supply air connection and thus to the pipe.
  • the exhaust air and the supply air are preferably coupled via a heat exchanger.
  • the power of the first fan is preferably greater than the power of the second fan. So in the drum remains a negative pressure and the air flow from the pipe into the solid is ensured.
  • the first fan must additionally dissipate the evaporated amount of water with.
  • at least one unilaterally open hood is arranged on the tube in order to avoid clogging of the perforation of the tube with solid, wherein the hood is pivotable relative to the tube.
  • the hood is a U-shaped profile placed on the pipe, eg a bent sheet metal.
  • the hood will sag with the open side due to gravity directed down.
  • the hood deflects somewhat in the tangential direction without the solid particles falling into the hood and thus into the perforation of the tube.
  • the tangential change in position of the hood is advantageous on exit from the solid for pivoting back into the downwardly open starting position in solids-free space.
  • the hood can also be placed only on corresponding pipe ends, so that can be dispensed with the perforated pipe.
  • the microorganisms By a correspondingly slow rotation of the drum, for example, one revolution per minute, the microorganisms have sufficient time to gain from the implementation of organic compounds a corresponding amount of energy for the required increase in temperature can. As a result, a higher water evaporation is achieved. The content of dry matter in the solid to be introduced can thus be effectively reduced. Accordingly, an upstream press screw separator is less loaded.
  • Fig. 1 is a first isometric view of a device according to the invention for
  • Fig. 2 is a second isometric view of the device according to the invention for
  • FIG. 6 shows a detail of FIG. 5, and the arrangement of guide vanes in the drum of the device according to the invention for carrying out the method according to the invention according to the embodiment.
  • the figures show an embodiment of a device 1 for the aerobic microbiological warming of pourable moist organic solids.
  • the inventive method is performed.
  • the device 1 comprises a drum 2.
  • This drum 2 is rotatably mounted about an axis of rotation 3.
  • a plurality of bearings 4 are provided for storage of the drum 2 .
  • These bearings 4 support the outside of the lateral surface 32 of the drum 2.
  • two drives 5 are provided to enable the drum 2 in rotation.
  • an entry end face 6 and a discharge end face 7 are defined on the drum 2, an entry end face 6 and a discharge end face 7 are defined.
  • an entry device 8 is integrated in the entry end face 6 .
  • a discharge device 9 is integrated in the discharge end 7 .
  • the entry device 8 serves to continuously introduce the solid into the interior of the drum. About the discharge 9 continuously solid is discharged.
  • a press screw separator 10 is located in front of the feed device 8.
  • slurry 10 is first partially dewatered and then conveyed via a hopper to a screw conveyor 1 1 of the entry device 8.
  • a screw conveyor 1 1 of the entry device 8 About this screw conveyor 1 1 and a fixed part of the entry end face 6 of the partially dewatered solid is conveyed into the drum 2.
  • a non-rotating, fixed portion of the discharge end 7 is provided. Furthermore, here is a discharge chute 13. Due to the arrangement of the discharge chute 13 in the Austragsstirnseite 7 constantly falls the same proportion of the solid in the discharge chute 13 and thus to the outside, as he is registered on the entry side.
  • the set height discharge chute 13 is responsible for the degree of filling in the drum, from 65 to 75%.
  • a perforated tube 15 is located inside the drum 2, a perforated tube 15.
  • This perforated tube has, for example, a perforated lateral surface. This surface is again wrapped with a fabric, so that the perforated tube 15 is formed.
  • the perforated tube 15 extends parallel to the axis of rotation 3 and extends inside on the lateral surface of the drum 2.
  • the tube 15 is rotatably connected to the drum 2, so that the tube 15 rotates with the drum 2.
  • the tube 15 is connected via a rotary coupling 21 with a supply air connection 22.
  • the pipe end 16 on the entry end face 6 is closed.
  • the tube 15 is fixedly connected to the drum 2.
  • the tube pieces 18 are fixedly connected to guide vanes 17, wherein the guide vanes 17 are in turn firmly connected to the drum 2. Hissing the pipe sections 18, the tube 15 is formed by intermediate pieces 19. In particular, these intermediate pieces 19 are perforated.
  • a flexible pipe piece 20 e.g. a hose used.
  • Fig. 2 shows the arrangement of a first fan 12 at the entry end face 6. About this first fan 12, air is sucked from the drum 2, so that a negative pressure in the drum 2 is formed.
  • a second fan 24 is preferably arranged on the supply air connection 22.
  • the exhaust port 23 of the first fan 12 is formed as a fireplace.
  • the use of a heat exchanger 25 according to FIG. 4 is recommended.
  • the fresh air 26 for the second fan 24 is heated by the exhaust air 27.
  • the exhaust air connection 23 of the first fan 12 is consequently connected to the heat exchanger 25 here.
  • FIG. 5 and the associated detail in FIG. 6 show the use of pivotable hoods 29 on the tube 15.
  • the hoods 29 prevent clogging, in particular sticking, of the solid on or in the perforated tube 15.
  • the hood 29 comprises a one-sided open one U-profile. This U-profile is placed over the tube 15, wherein the legs of the U-profile are substantially longer than the pipe diameter. As a result, the hood 29 pivots with the opening down. End faces of the U-profile are closed with closures 30 so that the hood 29 does not slide from the tube 15.
  • detents 31 are arranged to limit a displacement of the hood 29 in the longitudinal direction. In this arrangement can be dispensed with perforated tube 15.
  • vanes 17 In the drum 2, partially on the tube 15 are vanes 17.
  • the arrangement of the guide vane shows in particular Fig. 7.
  • the tube 15 Upon rotation of the drum 2, the tube 15 is always immersed in the solid and thus mixes the solid and passes through it simultaneously with oxygen , To enhance this mixing, the vanes 17 are provided. Further, the vanes 17 may be formed so as to convey the solid in the longitudinal direction of the drum 2 by rotating the drum 2.
  • the drum 2 is filled in operation with 65 to 75% of its volume with solids, so that it is always ensured that the tube 15 emerges from the solid at each revolution and immersed in the solid again.
  • the operation of the device 1 is continuous, so that the drum 2 is always rotating, and solid material is always conveyed into the drum 2 via the feeding device 8. Also, the discharge takes place continuously, so that constantly a certain proportion of the solid from the discharge chute 13 falls. At the same time, the supply of the solid takes place with oxygen through the perforated tube 15 continuously, since with each revolution of the drum 2, the tube 15 is immersed in the solid, mixed it simultaneously and supplied with air. After this mixing phase follows at each revolution of the drum 2 always a rest phase in which the tube 15 moves over the solid and thus the solid remains approximately at rest.
  • the design of the mixing and rest phases is favored by the correct arrangement of the guide vanes 17. Between the vanes 17 is in each case a rest phase. On the guide vanes 17 takes place an active mixing.
  • the respective vane 17 extends from one end 33 to the other end 33 along a blade longitudinal axis 34. With the two ends 33, the respective vane 17 is fixed to the lateral surface 32 of the drum 2. Accordingly, the guide vanes 17 rotate with the drum 2 about the rotation axis. 3
  • the blade longitudinal axis 34 in particular the center of the guide blade 17, intersects the axis of rotation 3.
  • the guide vanes 17 thus extend transversely through the drum 2.
  • the guide vanes 17 ensure a thorough mixing of the solid in the mixing zones in the radial direction, ie perpendicular to the axis of rotation 3.
  • the propeller-like rotation, the rotating vane 17 can exert pressure on the solid in the conveying direction. As a result, the solid moves continuously from the feed side to the discharge side.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur aeroben mikrobiologischen Erwärmung schüttfähiger feuchter organischer Feststoffe, vorzugsweise von teilweise entwässerter Gülle, umfassend die folgenden Schritte: (i) Eintragen des Feststoffes in eine Trommel (2), (ii) Drehen der Trommel (2) um eine Drehachse (3) und gleichzeitiges Fördern des Feststoffes in der Trommel (2), und (iii) Einbringen von Sauerstoff, insbesondere Luftsauerstoff, in den Feststoff über zumindest ein perforiertes Rohr (15), wobei sich das Rohr (15) in der Trommel (2) erstreckt und mit der Trommel (2) dreht, wobei während dem Drehen der Trommel (2) ein Eintrag des Feststoffes in die Trommel (2) und/oder ein Austrag des Feststoffes aus der Trommel (2) erfolgt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur aeroben mikrobiologischen Erwärmung schüttfähiger feuchter organischer Feststoffe
Beschreibung Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur aeroben mikrobiologischen Erwärmung schüttfähiger feuchter organischer Feststoffe sowie eine entsprechende Vorrichtung. Insbesondere wird mittels dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung teilweise entwässerte Gülle, vorzugsweise Rindergülle, behandelt, um hygienisiertes Einstreu zu erhalten.
Der Stand der Technik, beispielsweise EP 1 817 532, beschreibt, dass Rindergülle mit Separatoren teilweise entwässert wird und anschließend in Drehtrommeln hygienisiert wird. Dadurch kann aus der Gülle Einstreu recycelt werden. Entsprechende Vorschriften (beispielsweise die Verordnung EG 1774/202 des Europäischen Parlaments) schreiben zur Nutzung eines solchen Stoffes eine Hygienisierung bei 70°C und bei einer Verweildauer von 1 Stunde vor. Die Nutzung externer Wärmequellen ist dabei aus betriebswirtschaftlichen Gründen nicht akzeptabel. Nachteilig bei vorbekannten Lösungen ist, dass der einzubringende Feststoff einen Gehalt an Trockensubstanz aufzuweisen hat, der kontinuierlich über 38% liegen muss, um die geforderten Werte von 70°C über 1 Stunde zu erreichen. Der vorgeschaltete Pressschneckenseparator kommt dabei mechanisch an seine Grenzen. Die Schwankungsbreite der angelieferten Gülle erfordert weiterhin besondere Maßnahmen bei der Regulierung des gesamten Prozesses.
Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, ein Verfahren zur aeroben mikrobiologischen Erwärmung schüttfähiger feuchter organischer Feststoffe und eine entsprechende Vorrichtung bereitzustellen, die bei kostengünstiger Durchführung bzw. Herstellung eine sichere und energieeffiziente Erwärmung des Feststoffes, insbesondere zum Hygieni- sieren von Einstreu, ermöglichen. Insbesondere müssen das Verfahren und die Vorrichtung für die thermophilen Organismen in dem Feststoff entsprechende Lebensbedin- gungen schaffen, so dass eine maximale Ausnutzung der hohen Temperaturerzeugung durch diese Organismen möglich wird.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die unabhängigen Ansprüche. Die abhängigen Ansprüche haben jeweils vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zum Gegenstand.
Somit wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur aeroben mikrobiologischen Erwärmung schüttfähiger feuchter organischer Feststoffe, vorzugsweise von teilweise entwässerter Gülle. Insbesondere wird durch das Verfahren Einstreu für Rinder, vorzugsweise für Milchviehanlagen, aus der anfallenden Gülle erzeugt. Das Verfahren um- fasst zumindest die folgenden Schritte: (i) Eintragen des Feststoffes in eine Trommel, (ii) Drehen der Trommel um eine Drehachse und gleichzeitiges Fördern des Feststoffes in der Trommel. Die Drehachse der Trommel ist dabei insbesondere in etwa horizontal ausgerichtet und verläuft durch die beiden Stirnseiten der Trommel. Das Fördern des Feststoffes erfolgt dabei insbesondere von einer Stirnseite zur anderen Stirnseite, (iii) Als weiterer Schritt erfolgt ein Einbringen von Sauerstoff in den Feststoff über zumindest ein perforiertes Rohr. Dieses Rohr erstreckt sich dabei in der Trommel von der Eintrags- zur Austragsseite und dreht zusammen mit der Trommel. Bevorzugt wird Luftsauerstoff verwendet, sodass über das Rohr Umgebungsluft in den Feststoff eingebracht werden kann. Während dem Drehen der Trommel erfolgen ein Eintrag des Fest- Stoffes in die Trommel und ein Austrag des Feststoffes aus der Trommel. Es erfolgt also erfindungsgemäß ein kontinuierlicher Betrieb des Verfahrens, bei dem während dem Drehen der Trommel ein Eintrag und ein Austrag des Feststoffes erfolgen. Gleichzeitig mit diesem Eintrag und Austrag des Feststoffes erfolgen das Fördern des Feststoffes in der Trommel und gleichzeitig ein Einbringen des Sauerstoffes in den Feststoff. Das Fördern des Feststoffes in der Trommel erfolgt bevorzugt durch das Drehen der Trommel und etwaige Leitschaufeln in der Trommel.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Eintrag des Feststoffes und/oder der Austrag des Feststoffes kontinuierlich erfolgt, und die Trommel während dessen kontinuierlich gedreht wird. Der Austrag kann dabei so gestaltet werden, dass eine an der Stirnseite der Trommel seitlich angeordnete Austragsschütte die Einstellung des Füllgrades von 65 bis 75% ermöglicht. An der Eintragsseite kann der Feststoff beispielsweise über eine Förderschnecke in das Innere der Trommel befördert werden. Alternativ dazu kann über ein Klappensystem der Feststoff eingeschleust werden. In beiden Fällen spricht man hier von einem kontinuierlichen Eintragen bzw. Austragen des Feststoffes. Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass bei jeder Umdrehung der Trommel eine Mischphase und eine Ruhephase entstehen. In der Mischphase taucht ein Belüftungs- rohr, nachfolgend nur als Rohr bezeichnet, in den Feststoff ein, durchmischt den Feststoff und versetzt gleichzeitig den Feststoff mit Sauerstoff bzw. Luft. Nach der Mischphase wird das Rohr durch Drehen der Trommel wieder aus dem Feststoff herausbe- fördert. In der Ruhephase befindet sich das Rohr außerhalb des Feststoffes. In dieser Ruhephase erfolgt keine Durchmischung des Feststoffes bzw. eine Durchmischung in einem oberflächlichen Maße als in der Mischphase. Um die Mischphase und die Ruhephase auf einfache Weise zu erzeugen, erstreckt sich das perforierte Rohr innerhalb der Trommel bevorzugt parallel zur Drehachse und beabstandet von der Drehachse. Insbesondere ist das perforierte Rohr in einem geringen Abstand von der Innenseite der Mantelfläche der Trommel angeordnet. Dadurch wird gewährleistet, dass durch einfaches Drehen der Trommel das perforierte Rohr bei jeder Umdrehung in den Feststoff eintaucht und wieder aus dem Feststoff herausbefördert wird. In der Mischphase erfolgt ein aktives Durchmischen des Feststoffes mit dem Rohr und optional angeordneten Leitschaufeln. Bei diesem Durchmischen erfolgt ein Eintrag von Sauerstoff in den Feststoff. Insbesondere wird dabei Luft eingetragen, so dass eine Anreicherung mit dem Luftsauerstoff erfolgt. In der Ruhephase befindet sich der Feststoff in innerlicher Ruhe. Dadurch können die aeroben Organismen wachsen, wodurch sich gleichzeitig die mikrobiologische Erwärmung einstellt. Dadurch, dass vor den Ruhephasen jeweils eine aktive Durchmischung und dabei ein Eintrag von Sauerstoff erfolgt, haben die aeroben Organismen in den Ruhephasen ausreichend Sauerstoff für die Vermehrung und somit für die mikrobiologische Erwärmung. Während der Ruhephase erfolgt kein Durchmischen oder zumindest nur ein oberflächliches Durchmischen als in den Mischphasen. Vorteilhafterweise wird der Feststoff in einem kontinuierlichen Pro- zess entlang der Förderrichtung bewegt. Dadurch erfolgt auch während der Ruhephasen eine Bewegung des Feststoffes. Dabei kann es zu einem minimalen Durchmischen kommen. Vorteilhafterweise befindet sich jedoch der Feststoff während den Ruhepha- sen so weit als möglich in einer innerlichen Ruhe und bewegt sich lediglich relativ zu seiner Umgebung.
Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass die hohe Temperatur von zumindest 70°C über einen längeren Zeitraum insbesondere dann erreicht werden kann, wenn optimale Lebensbedingungen für thermophile Mikroorganismen geschaffen werden. So vermehren sich Archaeen sogar noch bei einer Temperatur von beispielsweise 1 10°C. Insbesondere stellen das erfindungsgemäße Verfahren und auch die erfindungsgemäße Vorrichtung optimale Lebensbedingungen für die Vermehrung von aeroben thermo- philen Mikroorganismen dar. Dies ist insbesondere wichtig, da aerobe Organismen, die für ihren Stoffwechsel Sauerstoff benötigen, eine weit schnellere Vermehrungsrate und damit also auch eine höhere Leistung bei der Temperaturerzeugung haben als anaerobe Organismen. Insbesondere fördert das erfindungsgemäße Verfahren das Wachstum von Archaeen, die meist aerob-chemoorganotroph sind und ihre Energie aus chemischen Umsetzungen von organischen Verbindungen gewinnen.
Bevorzugt wird Luft in das Rohr eingeblasen und die Luft aus der Trommel abgesaugt. Insbesondere bei kalten Umgebungstemperaturen empfiehlt sich ein Wärmetauscher zum Übertragen der Wärme von der abgesaugten Luft zur einzublasenden Luft. Die Erfindung umfasst des Weiteren eine Vorrichtung zum Durchführen des soeben beschrieben Verfahrens. Die Vorrichtung umfasst hierzu eine drehbar angeordnete Trommel, eine Eintragsvorrichtung an der Trommel und eine Austragsvorrichtung an der Trommel. Die Eintragsvorrichtung ist zum Eintragen des Feststoffes ausgebildet. Die Austragsvorrichtung ist zum Austragen des Feststoffes aus der Trommel ausgebil- det. Des Weiteren ist zumindest ein perforiertes Rohr zum Einbringen von Sauerstoff, insbesondere Luftsauerstoff, in den Feststoff vorgesehen. Das Rohr erstreckt sich dabei in der Trommel und ist mit der Trommel drehfest verbunden. Durch diese Anordnung des Rohres in der Trommel kann das vorbeschriebene Verfahren durchgeführt werden.
Insbesondere ist vorgesehen, dass das Rohr parallel zur Drehachse der Trommel und beabstandet von der Drehachse angeordnet ist. Durch eine Anordnung des Rohres möglichst nahe an der Innenwandung der Trommel wird sichergestellt, dass das Rohr bei jeder Umdrehung der Trommel stets aus dem Feststoff austritt und wieder in den Feststoff eintritt und somit die Mischphase und die Ruhephase gewährleistet sind.
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass zumindest ein Zuluftanschluss in der Trommel zur Einleitung des Sauerstoffes bzw. der Luft in das perforierte Rohr vorgesehen ist. Der Zuluftanschluss befindet sich insbesondere in einer Stirnseite der Trommel. Vorzugsweise steht die Stirnseite mit dem Zuluftanschluss gegenüber der rotierenden Trommel fest. Über eine Drehkupplung wird das Rohr mit dem Zuluftanschluss verbunden.
Zum Absaugen der Luft aus der Trommel wird vorzugsweise ein erster Lüfter verwen- det. Um die Luft bzw. den Sauerstoff in das Trommelinnere zu befördern wird bevorzugt zumindest ein zweiter Lüfter verwendet. Der zweite Lüfter ist an den Zuluftanschluss und somit an das Rohr angeschlossen. Die Abluft und die Zuluft werden vorzugsweise über einen Wärmetauscher gekoppelt. Die Leistung des ersten Lüfters ist vorzugsweise größer als die Leistung des zweiten Lüfters. So bleibt in der Trommel ein Unterdruck und der Luftstrom aus dem Rohr in den Feststoff ist sichergestellt. Ferner muss der erste Lüfter zusätzlich die verdampfte Wassermenge mit abführen. Vorzugsweise ist zumindest eine einseitig offene Haube auf dem Rohr angeordnet, um ein Zusetzen der Perforation des Rohres mit Feststoff zu vermeiden, wobei die Haube gegenüber dem Rohr schwenkbar ist. Insbesondere ist die Haube ein auf das Rohr aufgelegtes U-förmiges Profil, z.B. ein gebogenes Blech. Wenn sich das Rohr über dem Feststoff befindet, ist die Haube aufgrund der Schwerkraft mit der offenen Seite nach unten gerichtet. Bei der Bewegung des Rohrs durch den Feststoff wird die Haube etwas in die tangentiale Richtung abgelenkt, ohne das Feststoffpartikel in die Haube und somit in die Perforation des Rohrs hineinfallen. Die tangentiale Lageänderung der Haube ist beim Austritt aus dem Feststoff für das Zurückschwenken in die nach unten offene Aus- gangslage im feststofffreien Raum von Vorteil.
Die Haube kann auch nur auf entsprechenden Rohrenden aufgelegt werden, sodass auf das perforierte Rohr verzichtet werden kann. Die Unteransprüche und die vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens finden entsprechend vorteilhafte Anwendung für die erfindungsgemäße Vorrichtung. Dementsprechend finden auch die Unteransprüche und vorteilhaften Ausgestaltungen, wie sie im Rahmen der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben werden, vorteilhafte Anwendung für das erfindungsgemäße Verfahren.
Durch ein entsprechend langsames Drehen der Trommel von beispielsweise einer Umdrehung pro Minute haben die Mikroorganismen ausreichend Zeit, um aus der Umsetzung von organischen Verbindungen eine entsprechende Menge an Energie für die erforderliche Erhöhung der Temperatur gewinnen zu können. Im Ergebnis wird auch eine höhere Wasserverdampfung erreicht. Der Gehalt an Trockenmasse in dem einzubringenden Feststoff kann somit wirksam verringert werden. Dementsprechend wird ein vorgeschalteter Pressschneckenseparator weniger belastet.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der begleitenden Zeichnung im Detail beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine erste isometrische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum
Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 eine zweite isometrische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum
Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem Ausführungsbeispiel, eine Innenansicht der Trommel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem Ausführungsbeispiel, die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Wärmetauscher zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem Ausführungsbeispiel, die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Haube auf dem Rohr zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem Ausführungsbeispiel,
Fig. 6 eine Detail zu Fig. 5, und die Anordnung von Leitschaufeln in der Trommel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem Ausführungsbeispiel.
Die Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1 zum aeroben mikrobiologischen Erwärmen schüttfähiger feuchter organischer Feststoffe. Mittels dieser Vorrichtung 1 wird das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt.
Die Vorrichtung 1 umfasst eine Trommel 2. Diese Trommel 2 ist um eine Drehachse 3 drehbeweglich gelagert. Zur Lagerung der Trommel 2 sind mehrere Lager 4 vorgesehen. Diese Lager 4 stützen die Außenseite der Mantelfläche 32 der Trommel 2. Des Weiteren sind zwei Antriebe 5 vorgesehen, um die Trommel 2 in Rotation zu versetzen.
An der Trommel 2 sind eine Eintragsstirnseite 6 und eine Austragsstirnseite 7 definiert. In die Eintragsstirnseite 6 ist eine Eintragsvorrichtung 8 integriert. In die Austragsstirnseite 7 ist eine Austragsvorrichtung 9 integriert. Die Eintragsvorrichtung 8 dient zum kontinuierlichen Eintragen des Feststoffes in das Trommelinnere. Über die Austragsvorrichtung 9 wird kontinuierlich Feststoff ausgetragen.
Wie die Fig. 1 und 2 aus verschiedenen Perspektiven zeigen, befindet sich vor der Eintragsvorrichtung 8 ein Pressschneckenseparator 10. Über diesen Pressschneckensepa- rator 10 wird beispielsweise Gülle zunächst teilentwässert und dann über einen Trichter auf eine Förderschnecke 1 1 der Eintragsvorrichtung 8 gefördert. Über diese Förderschnecke 1 1 und einen feststehenden Teil der Eintragsstirnseite 6 wird der teilentwässerte Feststoff in die Trommel 2 gefördert.
An der Austragsvorrichtung 9 ist ein nicht rotierender, feststehender Anteil der Austragsstirnseite 7 vorgesehen. Des Weiteren befindet sich hier eine Austragsschütte 13. Durch die Anordnung der Austragsschütte 13 in der Austragsstirnseite 7 fällt ständig der gleiche Anteil des Feststoffes in die Austragsschütte 13 und somit nach außen, wie er auf der Eintragsseite eingetragen wird. Die eingestellte Höhe Austragsschütte 13 ist für den Füllgrad in der Trommel, von 65 bis 75% verantwortlich.
Wie Fig. 3 zweigt, befindet sich im Inneren der Trommel 2 ein perforiertes Rohr 15. Dieses perforierte Rohr weist beispielsweise eine gelochte Mantelfläche auf. Diese Mantel- fläche ist wiederum mit einem Gewebe umwickelt, sodass das perforierte Rohr 15 entsteht.
Das perforierte Rohr 15 erstreckt sich parallel zur Drehachse 3 und verläuft innen an der Mantelfläche der Trommel 2. Das Rohr 15 ist drehfest mit der Trommel 2 verbun- den, sodass das Rohr 15 mit der Trommel 2 mitdreht. An der Austragsstirnseite 7 ist das Rohr 15 über eine Drehkupplung 21 mit einem Zuluftanschluss 22 verbunden. Das Rohrende 16 an der Eintragsstirnseite 6 ist verschlossen.
An festen Rohrstücken 18 ist das Rohr 15 fest mit der Trommel 2 verbunden. Insbeson- dere sind die Rohrstücke 18 fest mit Leitschaufeln 17 verbunden, wobei die Leitschaufeln 17 wiederrum mit der Trommel 2 fest verbunden sind. Zischen den Rohrstücken 18 ist das Rohr 15 durch Zwischenstücke 19 gebildet. Insbesondere diese Zwischenstücke 19 sind perforiert. Zwischen dem Zuluftanschluss 22 und dem horizontalen Anteil des Rohrs 15 ist ein flexibles Rohrstück 20, z.B. ein Schlauch, eingesetzt.
Insbesondere Fig. 2 zeigt die Anordnung eines ersten Lüfters 12 an der Eintragsstirnseite 6. Über diesen ersten Lüfter 12 wird Luft aus der Trommel 2 angesaugt, sodass ein Unterdruck in der Trommel 2 entsteht. Wie Fig. 4 schematisch vereinfacht zeigt, wird bevorzugt am Zuluftanschluss 22 ein zweiter Lüfter 24 angeordnet. In einer einfa- chen Ausführung ist der Abluftanschluss 23 des ersten Lüfters 12 als Kamin ausgebildet. In Abhängigkeit der Umgebungstemperatur empfiehlt sich der Einsatz eines Wärmetauschers 25 gemäß Fig. 4. Im Wärmetauscher 25 wird die Frischluft 26 für den zweiten Lüfter 24 durch die Abluft 27 erwärmt. Der Abluftanschluss 23 des ersten Lüf- ters 12 ist hier folglich mit dem Wärmetauscher 25 verbunden. Ferner entsteht im Wärmetauscher 25 ein Kondensat 28 aus der feuchten Abluft 27.
Fig. 5 und zugehöriges Detail in Fig. 6 zeigen die Verwendung von schwenkbaren Hauben 29 auf dem Rohr 15. Die Hauben 29 vermeiden ein Zusetzen, insbesondere Anba- cken, des Feststoffes an oder im perforierten Rohr 15. Die Haube 29 umfasst ein einseitig offenes U-Profil. Dieses U-Profil ist über das Rohr 15 gelegt, wobei die Schenkel des U-Profils wesentlich länger sind als der Rohrdurchmesser. Dadurch schwenkt die Haube 29 mit der Öffnung nach unten. Stirnseiten des U-Profils sind mit Verschlüssen 30 verschlossen, damit die Haube 29 nicht vom Rohr 15 gleitet. Auf den Rohrstücken 18 sind Arretierungen 31 angeordnet, um ein verschieben der Haube 29 in Längsrichtung zu begrenzen. Bei dieser Anordnung kann auch auf perforierte Rohr 15 verzichtet werden.
In der Trommel 2, teilweise am Rohr 15 befinden sich Leitschaufeln 17. Die Anordnung der Leitschaufel zeigt insbesondere Fig. 7. Bei einer Drehung der Trommel 2 taucht das Rohr 15 stets in den Feststoff ein und durchmischt so den Feststoff und durchsetzt ihn gleichzeitig mit Sauerstoff. Um dieses Durchmischen zu verstärken, sind die Leitschaufeln 17 vorgesehen. Des Weiteren können die Leitschaufeln 17 so geformt werden, um durch Drehen der Trommel 2 den Feststoff in Längsrichtung der Trommel 2 zu fördern.
Insbesondere wird die Trommel 2 im Betrieb mit 65 bis 75% ihres Volumens mit Feststoff befüllt, sodass stets gewährleistet ist, dass das Rohr 15 bei jeder Umdrehung aus dem Feststoff austritt und wieder in den Feststoff eintaucht.
Der Betrieb der Vorrichtung 1 ist kontinuierlich, sodass die Trommel 2 stets dreht, und stets über die Eintragsvorrichtung 8 Feststoff in die Trommel 2 befördert wird. Auch der Austrag erfolgt kontinuierlich, sodass ständig ein gewisser Anteil des Feststoffes aus der Austragsschütte 13 fällt. Gleichzeitig erfolgt auch die Versorgung des Feststoffes mit Sauerstoff über das perforierte Rohr 15 kontinuierlich, da bei jeder Umdrehung der Trommel 2 das Rohr 15 in den Feststoff eintaucht, ihn gleichzeitig durchmischt und mit Luft versorgt. Nach dieser Mischphase folgt bei jeder Umdrehung der Trommel 2 stets eine Ruhephase, bei der sich das Rohr 15 über den Feststoff hinwegbewegt und somit der Feststoff annähernd in Ruhe bleibt.
Die Ausgestaltung der Misch- und Ruhephasen wird durch die richtige Anordnung der Leitschaufeln 17 begünstigt. Zwischen den Leitschaufeln 17 befindet sich jeweils eine Ruhephase. An den Leitschaufeln 17 erfolgt ein aktives Durchmischen.
Die jeweilige Leitschaufel 17 erstreckt sich von einem Ende 33 zum anderen Ende 33 entlang einer Schaufellängsachse 34. Mit den beiden Enden 33 ist die jeweilige Leitschaufel 17 an der Mantelfläche 32 des Der Trommel 2 befestigt. Dementsprechend rotieren die Leitschaufeln 17 mit der Trommel 2 um die Drehachse 3.
Die Schaufellängsachse 34, insbesondere die Mitte der Leitschaufel 17, schneidet die Drehachse 3. Die Leitschaufeln 17 erstrecken sich somit quer durch die Trommel 2.
Jeweils zwei benachbarte Leitschaufel 17 sind zueinander um 90° versetzt angeordnet. Des Weiteren sind die einzelnen Leitschaufel 17 propellerartig um ihre Schaufellängsachse 34 verdreht.
Die Leitschaufeln 17 sorgen für eine Durchmischung des Feststoffes in den Mischzonen in radialer Richtung, also senkrecht zur Drehachse 3. Durch die propellerartige Verdre- hung, können die rotierenden Leitschaufel 17 einen Druck auf den Feststoff in Förderrichtung ausüben. Dadurch bewegt sich der Feststoff kontinuierlich von der Eintragsseite zur Austragsseite. Bezugszeichen liste
1 Vorrichtung
2 Trommel
3 Drehachse
4 Lager
5 Antrieb
6 Eintragsstirnseite
7 Austragsstimseite
8 Eintragsvorrichtung
9 Austrag svorrichtung
10 Pressschneckenseparator
11 Förderschnecke
12 erster Lüfter
13 Austragsschütte oder Austragsrohr
15 perforiertes Rohr
16 Rohrende
17 Leitschaufeln
18 Rohrstücke
19 Zwischenstücke
20 flexible Rohrstücke
21 Drehkupplung
22 Zuluftanschluss
23 Abluftanschluss
24 zweiter Lüfter
25 Wärmetauscher
26 Frischluft
27 Abluft
28 Kondensat
29 schwenkbare Haube
30 Verschlüsse
31 Arretierung
32 Mantelfläche
33 Ende œchaufellängsachse

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur aeroben mikrobiologischen Erwärmung schüttfähiger feuchter organischer Feststoffe, vorzugsweise von teilweise entwässerter Gülle, umfassend die folgenden Schritte:
- Eintragen des Feststoffes in eine Trommel (2),
- Drehen der Trommel (2) um eine Drehachse (3) und gleichzeitiges Fördern des Feststoffes in der Trommel (2), und
- Einbringen von Sauerstoff, insbesondere Luftsauerstoff, in den Feststoff über zumindest ein perforiertes Rohr (15), wobei sich das Rohr (15) in der Trommel (2) erstreckt und mit der Trommel (2) dreht,
- wobei während dem Drehen der Trommel (2) ein Eintrag des Feststoffes in die Trommel (2) und/oder ein Austrag des Feststoffes aus der Trommel (2) erfolgen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Eintrag des
Feststoffes und/oder der Austrag des Feststoffes kontinuierlich erfolgen.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei jeder Umdrehung der Trommel (2) eine Mischphase und eine Ruhephase entstehen,
wobei in der Mischphase das Rohr (15) in den Feststoff eintaucht, den Feststoff durchmischt und gleichzeitig mit Sauerstoff versetzt, wobei nach der Mischphase das Rohr (15) wieder aus dem Feststoff herausbefördert wird, und
wobei in der Ruhephase sich das Rohr (15) außerhalb des Feststoffes befindet und der Feststoff nur oberflächlich, also in einem geringeren Maße als in der Mischphase durchmischt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in das Rohr (15) Luft eingeblasen wird und die Luft aus der Trommel (2) abgesaugt wird .
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Wärmetauschers (25) Wärme aus der abgesaugten Luft an die eingeblasene Luft abgegeben wird.
Vorrichtung (1 ) zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorhergehende Ansprüche, umfassend
- eine drehbar angeordnete Trommel (2),
- eine Eintragsvorrichtung (8) an der Trommel (2) zum Eintragen des Feststoffes,
- eine Austragsvorrichtung (9) an der Trommel (2) zum Austragen des Feststoffes,
- zumindest ein perforiertes Rohr (15) zum Einbringen von Sauerstoff, insbesondere Luftsauerstoff, in den Feststoff, wobei sich das Rohr (15) in der Trommel (2) erstreckt und mit der Trommel (2) drehfest verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (15) parallel zur Drehachse (3) der Trommel (2) und beabstandet von der Drehachse (3) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (15) nahe an der Mantelfläche der Trommel (2) verläuft.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Zuluftanschluss (22) in der Trommel (2), insbesondere in zumindest einer Stirnseite der Trommel (2), eine Einleitung des Sauerstoffs in das Rohr (15) ermöglicht.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite mit dem Zuluftanschluss (22) gegenüber der rotierenden Trommel feststeht, und der Zuluftanschluss (22) über eine Drehkupplung (21 ) mit dem Rohr (15) verbunden ist.
11 . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, gekennzeichnet durch einen ersten Lüfter (12), vorzugsweise an der Eintragsstirnseite (6) der Trommel (2), zum Absaugen der Luft aus der Trommel (2).
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11 , gekennzeichnet durch einen zweiten Lüfter (12), vorzugsweise am Zuluftanschluss (22), zum Einblasen der Luft in das Rohr (15).
13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 1 und 12, gekennzeichnet durch einen Wärmetauscher (25) zum Übertragen der Wärme aus der abgesaugten Luft an die eingeblasene Luft.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, gekennzeichnet durch zumindest eine einseitig offene Haube (29) auf dem Rohr (15), wobei die Haube (29) gegenüber dem Rohr (15) schwenkbar ist. 5. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Haube (29) eine auf das Rohr (15) aufgelegtes U-förmiges Profil ist.
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