DE3614056A1 - Verfahren und vorrichtung zum aufbereiten landwirtschaftlicher abfallprodukte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zum Aufbereiten landwirtschaftlicher Abfallproduk­ te.

Bei der landwirtschaftlichen Produktion fallen eine Vielzahl von Abfallprodukte wie Stroh, Rübenerde und insbesondere Gülle an.

Insbesondere die Gülle, ein Gemisch aus Kot und Harn, das bei der einstreulosen Tierhaltung anfällt, ist ein an sich wertvolles Düngemittel. In den letzten Jahren hat sich jedoch gezeigt, daß bei einer hohen Konzentra­ tion von Viehhaltungsbetrieben in einer Region eine Schädigung des Grundwassers durch zu hohe Ausbringungs­ mengen der Gülle droht.

Problematisch ist auch die Verwertung des anfallenden Strohs, nachdem das früher übliche Abflammen des Strohs auf dem Feld weitgehend verboten ist und auch das Verbrennen von Stroh in besonderen Öfen zu Abluftpro­ blemen führt. Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die es ermöglichen, landwirtschaftliche Abfallprodukte derart aufzubereiten, daß diese einer weiteren Nutzung zuge­ führt werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch Ein­ bringen der Abfallprodukte in einen Nitrifizierraum einer Drehtrommel, Umwälzen der Luft in dem Nitrifi­ zierraum unter deren Führung durch einen Wärmetauscher und Zugabe von Frischluft, Fördern der nitrifizierten Abfallprodukte in einen anschließenden Denitrifizier­ raum der Drehtrommel, Umwälzen der Luft in dem Denitri­ fizierraum unter deren Führung durch ein mit einer sauren Absorbtionslösung gefüllten Behälter, und Aus­ bringen der denitrifizierten Abfallstoffe aus dem Deni­ trifizierraum.

Die den Stickstoff aufnehmende Absorbtionslösung soll dabei düngeaktiv sein, wobei insbesondere Phosphorsäure in Betracht kommt.

Die entsprechende Vorrichtung ist gekennzeichnet durch eine drehbar gelagerte Trommel, mit einer Einlaßöff­ nung und einer Auslaßöffnung, einer quer zur Trommel­ achse verlaufenden, die Trommel in einen Nitrifizier­ raum und einen Denitrifizierraum teilenden Trennwand, ersten Fördermitteln zum Fördern des zu kompostierenden Guts in dem Nitrifizierraum von der Einlaßöffnung in Richtung auf die Trennwand, zweiten Fördermitteln zum Fördern des kompostierten Guts im Denitrifizierraum von der Trennwand zu der Auslaßöffnung, einer Mehrzahl von an der Innenwandung der Trommel angeordneten, sich durch den Nitrifizierraum erstreckenden, mit seitlichen Bohrungen versehenen ersten Rohren, einer Mehrzahl von an der Innenwand der Trommel angeordneten, sich durch den Denitrifizierraum erstreckender, mit Bohrungen versehenen zweiten Rohren, und einer die ersten Rohre mit einer ersten Luftzufuhrleitung bzw. einer ersten Luftabfuhrleitung und die zweiten Rohre mit einer zwei­ ten Lufzufuhrleitung und einer zweiten Luftabfuhrlei­ tung derart verbindenden Flanschanordnung, daß die bei Drehung der Trommel jeweils unten liegenden ersten bzw. zweiten Rohre mit der ersten bzw. zweiten Luftzufuhr­ leitung und die jeweils oben liegenden ersten bzw. zweiten Rohre mit der ersten bzw. der zweiten Luftab­ fuhrleitung kommunizieren, sowie einen zwischen der ersten Luftzufuhrleitung und der ersten Luftabfuhrlei­ tung geschalteten Wärmetauscher, einen mit einer geeig­ neten sauren Absorbtionslösung gefüllten, zwischen der zweiten Luftzufuhrleitung und der zweiten Luftabfuhr­ leitung geschalteten Stickstoffabscheider, einen die Trommel in Drehung versetzenden Elektromotor, und die Umwälzung der Luft bewirkende, in den Luftzufuhr- und/ oder Luftabfuhrleitungen angeordnete Ventilatoren.

Dabei kann vorgesehen sein, daß die Flanschanordnung aus einem ersten Paar von konzentrischen, mit den er­ sten Rohren bzw. den zweiten Rohren kommunizierenden ersten bzw. zweiten Bohrungen versehenen, mit der Trom­ mel rotierenden Flanschringen und einem zweiten Paar von konzentrischen, mit jeweils einer unteren, mit der ersten bzw. der zweiten Luftzufuhrleitung kommunizie­ renden und einer oberen, mit der ersten bzw. der zwei­ ten Luftabfuhrleitung kommunizierenden, gebogenen Lang­ löchern, deren Länge dem Abstand der ersten bzw. der zweiten Bohrungen voneinander entspricht, versehenen inneren und äußeren Flanschringen besteht.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Stickstoffabscheider einen ersten mit der sauren Absorbtionslösung gefüllten Behälter auf­ weist, in den die zweite Luftabfuhrleitung oberhalb dessen Flüssigkeitsspiegel mündet und an den die zweite Luftzufuhrleitung oberhalb des Flüssigkeitsspie­ gels angeschlossen ist.

Weiter kann vorgesehen sein, daß der Stickstoffabschei­ der einen zweiten Behälter aufweist, der zur Aufnahme von über einen Überlauf des ersten Behälters abfließen­ der Flüssigkeit dient.

Das erste und das zweite Fördermittel können als mit­ tels eines Elektromotors angetriebene Schneckenförderer ausgebildet sein.

Weiter kann vorgesehen sein, daß die Trennwand einen schaufelartig in Richtung auf den Nitrifizierraum abge­ bogenen Abschnitt aufweist.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die erste Luftzufuhrleitung mit einem Schnüffelventil versehen.

Um eine Stickstoffabscheidung auch der in dem Denitri­ fizierraum umgewälzten Luft zu bewirken, kann eine die erste Luftabfuhrleitung vor dem Stickstoffabscheider mit der zweiten Luftabfuhrleitung verbindenden Stich­ leitung vorgesehen sein.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, in der ein Ausführungsbei­ spiel der Erfindung anhand einer Zeichnung im einzelnen erläutert wird. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung der Anlage, wobei die Lagerungselemente der Drehtrommel und die Förderelemente für die aufzubereitenden Abfallprodukte nicht dargestellt sind,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Flanschanordnung in vergrößertem Maß­ stab.

Fig. 1 verdeutlicht in einer lediglich schematischen Querschnittsansicht die Trommel 10, den Wärmetauscher 34 und den Stickstoffabscheider 44 sowie die diese Elemente miteinander verbindenden Rohrleitungen.

Die um die eigene Längsachse mittels eines - nicht gezeigten - Elektromotors drehbare Trommel 10 wird durch eine Trennwand 20 in einen vorderen Nitrifizier­ raum 16 und einen hinteren Denitrifizierraum 18 aufge­ teilt. Der Nitrifizierraum 16 ist mit einer Einlaßöff­ nung 12 und der Denitrifizierraum 18 mit einer Auslaß­ öffnung 14 versehen.

Entlang der Innenwandung der Trommel 10 erstrecken sich durch den Nitrifizierraum 16 mit seitlichen Bohrungen versehene erste Rohre 22, durch den Denitrifizierraum entsprechend angeordnete zweite Rohre 24, wobei eine Vielzahl derartiger erster Rohre - in Fig. 2 sind je­ weils 8 solcher Rohre dargestellt - mit gleichem Ab­ stand voneinander über den Umfang verteilt sind. Diese ersten Rohre 22 und zweiten Rohre 24 sind zu einer Flanschanordnung 38 geführt, die derart ausgebildet ist, daß die bei Drehung der Trommel 10 jeweils oben liegenden ersten Rohre 22 bzw. zweiten Rohre 24 mit einer ersten Luftabfuhrleitung 32 bzw. mit einer zwei­ ten Luftabfuhrleitung 36 verbunden sind. Die jeweils unten liegenden ersten Rohre 22 bzw. zweiten Rohre 24 sind entsprechend mit einer ersten Luftzufuhrleitung 30 bzw. einer zweiten Luftzufuhrleitung 34 verbunden.

Die Flanschanordnung 38, die bewirkt, daß die bei Dreh­ ung der Trommel jeweils oben liegenden ersten und zwei­ ten Rohre 22, 24 mit der ersten bzw. zweiten Luftab­ fuhrleitung 32, 36 kommunizieren und die jeweils unten liegenden ersten bzw. zweiten Rohre 22, 24 mit der er­ sten bzw. zweiten Luftzufuhrleitung 30, 34, kommunizie­ ren, ist einseitig mit gebogenen Langlöchern 56, 58 ausgebildet, deren Länge dem Abstand der ersten bzw. der zweiten Bohrungen 48, 50 voneinander entspricht. Eines der jeweils oben liegenden ersten bzw. zweiten Rohre 22, 24 kommuniziert daher jeweils über eines der Langlöcher 56, 58 mit den entsprechenden Luftzufuhrlei­ tungen 30, 34, während ein entsprechendes jeweils unten liegendes der ersten und zweiten Rohre 22, 24 über das zweite Langloch 58 mit den entsprechenden ersten bzw. zweiten Luftzufuhrleitungen 30, 34 kommuniziert. Zwi­ schen die erste Luftzufuhrleitung 30 und die erste Luftabfuhrleitung 32 ist ein Wärmetauscher 34 und zwi­ schen die zweite Luftzufuhrleitung 34 und die zweite Luftabfuhrleitung 36 ist ein Stickstoffabscheider, der mit einer geeigneten sauren Absorbtionslösung gefüllt ist, geschaltet. In die Luftzufuhr- und Luftabfuhrlei­ tungen 30, 34, 36 sind Ventilatoren 78, 80, 82 geschal­ tet.

Die Ventilatoren 78, 80, 82 bewirken eine Umwälzung der Luft sowohl in dem Nitrifizierraum 16 als auch in dem Denitrifizierraum 18. Dabei wird die durch den Nitrifi­ zierraum 16 umgewälzte Luft durch die bei Drehung der Trommel 10 jeweils oben liegenden ersten Rohre 22 aus dem Nitrifizierraum 16, über die Flanschanordnung 52 und die die erste Luftabfuhrleitung 32 durch den Wärme­ tauscher 34 und sodann teilweise durch die erste Luft­ zufuhrleitung 30 über die Flanschanordnung und die in der Drehtrommel 10 dann unten liegenden ersten Rohre zurück in den Nitrifizierraum 16 und zu einem anderen Teil durch die Stichleitung 76 in die zu dem Stick­ stoffabscheider 44 führende zweite Luftabfuhrleitung 36 geführt. Ein in der ersten Luftzufuhrleitung 30 ange­ ordnetes Schnüffelventil 74 sorgt dabei für das Ansau­ gen von Frischluft.

Die durch den Denitrifizierraum 18 umgewälzte Luft wird dagegen durch die bei der Drehung der Trommel 10 je­ weils oben liegenden zweiten Rohre 24 aus diesem über die Flanschanordnung 38 und die zweite Luftabfuhrlei­ tung 36 in den Stickstoffabscheider 44 geführt und nach Führung durch die Absorbtionslösung des Stickstoff­ abscheiders 44 über die zweite Luftzufuhrleitung 34, die Flanschanordnung 38 und die jeweils unten liegenden zweiten Rohre 24 in den Denitrifizierraum rückgeführt.

In dem Nitrifizierraum 16 findet eine Nitrifikation, also eine Zersetzung der eingebrachten stickstoffhalti­ gen Abfallprodukte unter Bildung von Ammoniak und des­ sen Oxidation über Nitrit zu Nitrat, durch den Stoff­ wechsel entsprechender nitrifikanter, aerober Bakterien statt. Dabei bewirkt die ständige Drehung der Trommel eine gute Durchmischung der eingebrachten Abfallproduk­ te. Die Führung der in dem Nitrifizierraum 16 umgewälz­ ten Luft durch den Wärmetauscher 34 bewirkt, daß die Temperatur in dem Nitrifizierraum 16 auf einen Wert gehalten werden kann, bei dem die Stoffwechselaktivität der nitrifikanten Bakterien optimal ist. Soweit bereits im Nitrifizierraum 16 Stickstoffe entstehen, werden diese durch die Führung eines Teiles der Umluft des Nitrifizierraums 16 durch den Stickstoffabscheider 44 in diesem ausgewaschen. Über das Schnüffelventil 74 wird sauerstoffreiche Frischluft, die die aeroben ni­ trifikanten Bakterien benötigen, angesaugt.

Nicht gezeigte Fördermittel (dabei kann es sich um besondere Schneckenförderer, oder aber auch lediglich um eine zur Horizontalen geneigte Anordnung der Drehtrommel handeln) fördern das Gut in Fig. 1 von links nach rechts, in dem Nitrifizierraum 16 also von der Einfüllöffnung in Richtung auf die Trennwand 20. Diese Trennwand 20 ist mit einem schaufelartig abgebo­ genen Abschnitt 72 versehen, der das Gut aus dem Nitri­ fizierraum 16 in den Denitrifizierraum 18 fördert.

Die Luftumwälzung in dem Nitrifizierraum 16 erfolgt über die zweiten Rohre 24, wobei die umgewälzte Luft vollständig durch den Stickstoffabscheider 44 geführt wird. In dem Denitrifizierraum wirken anaerobe denitri­ fikante Bakterien, die die in dem Nitrifizierraum 16 gebildeten Nitrate zu gasförmigen Stickstoff bzw. Stickstoffoxyd umwandeln. Stickstoff bzw. Stickstoff­ oxide werden durch die zweiten Rohre 24 über die Flanschanordnung 38 und die zweite Luftabfuhrleitung 36 durch den Stickstoffabscheider 44 geführt, in dem sie Stickstoff und Stickstoffoxyd an die Absorbtionslösung in dem Stickstoffabscheider abgeben. Die stickstoffarme Luft wird sodann über die zweite Luftzufuhrleitung 34 und die Flanschanordnung 38 sowie die zweiten Rohre 24 wieder in den Denitrifizierraum 18 eingebracht. Eine Kühlung der durch den Denitrifizierraum 18 umgewälzten Luft ist dabei nicht erforderlich, da der Vorgang nicht exotherm ist.

Die schließlich aus der Auslaßöffnung 14 herausgelasse­ nen Abfallprodukte sind stickstoffarm und können pro­ blemlos auf das Feld ausgebracht werden.

Durch das Verfahren wird weiter eine wertvolle stick­ stoffreiche Düngelösung gewonnen, da die in den Stick­ stoffbehälter 44 eingebrachte düngeaktive Absorbtions­ lösung, die Phosphorsäure beinhalten kann, ist stick­ stoffreich und somit ein wertvolles Produkt, das lager- und transportfähig ist und genau dosiert und zu einem nicht zu einer Umweltbelastung führenden Zeitpunkt zur Düngung auf dem Feld ausgebracht werden kann.

Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren wird also stickstoffreichen landwirtschaftlichen Abfallpro­ dukten, insbesondere der Gülle, der Stickstoffanteil entzogen, wodurch ein stickstoffarmes, problemlos aus­ bringbares Gut erzeugt wird. Bei diesem Prozeß wird weiter Wärme gewonnen, die geeignet genutzt werden kann. Schließlich wird eine gut verwertbare, stick­ stoffreiche Düngelösung gewonnen. Die geschlossene Ausbildung des vorgeschlagenen Systems stellt weiter sicher, daß eine Geruchsbelästigung durch den Verrot­ tungsvorgang vermieden wird.

Durch eine ständige Messung des ph-Wertes kann das Abführen der mit Stickstoff gesättigten Absorbtionslö­ sung und die Zufuhr frischer Absorbtionslösung automa­ tisiert werden.

Anders als bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Wärmetauscher auch dem Stickstoffabscheider nachgeschaltet sein.

Claims (11)

1. Verfahren zum Aufbereiten landwirtschaftlicher Abfallprodukte, gekennzeichnet durch

• - Einbringen der Abfallprodukte in einen Nitrifi­ zierraum einer Drehtrommel,
• - Umwälzen der Luft in dem Nitrifizierraum unter deren Führung durch einen Wärmetauscher und Zugabe von Frischluft,
• - Fördern der nitrifizierten Abfallprodukte in einen anschließenden Denitrifizierraum der Drehtrommel,
• - Umwälzen der Luft in dem Denitrifizierraum unter deren Führung durch ein mit einer sauren Absorbtionslö­ sung gefüllten Behälter, und
• - Ausbringen der denitrifizierten Abfallstoffe aus dem Denitrifizierraum.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Stickstoff aufnehmende Absorbtionslösung düngeaktiv ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorbtionslösung Phosphorsäure aufweist.

4. Vorrichtung zum Aufbereiten landwirtschaftlicher Abfallprodukte, gekennzeichnet durch

• - eine drehbar gelagerte Trommel (10), mit
  • - einer Einlaßöffnung (12) und einer Auslaßöffnung (14),
  • - einer quer zur Trommelachse verlaufenden, die Trommel (10) in einen Nitrifizierraum (16) und einen Denitrifizierraum (18) teilenden Trennwand (20),
  • - ersten Fördermitteln (26) zum Fördern des zu kompostierenden Guts in dem Nitrifizierraum (16) von der Einlaßöffnung (12) in Richtung auf die Trennwand (20),
  • - zweiten Fördermitteln (28) zum Fördern des kompostierten Guts im Denitrifizierraum (18) von der Trennwand (20) zu der Auslaßöffnung (14),
  • - einer Mehrzahl von an der Innenwandung der Trommel (10) angeordneten, sich durch den Nitrifizierraum (16) erstreckenden, mit seitlichen Bohrungen versehenen ersten Rohren (22),
  • - einer Mehrzahl von an der Innenwand der Trommel (10) angeordneten, sich durch den Denitrifizierraum (18) erstreckender, mit Bohrungen versehenen zweiten Rohren (24), und
  • - einer die ersten Rohre (22) mit einer ersten Luftzufuhrleitung (30) bzw. einer ersten Luftabfuhrleitung (32) und die zweiten Rohre (24) mit einer zweiten Luftzufuhrleitung (34) bzw. einer zweiten Luftabfuhrleitung (36) derart verbindenden Flanschanordnung (38), daß die bei Drehung der Trommel (10) jeweils unten liegenden ersten bzw. zweiten Rohre (22, 24) mit der ersten bzw. zweiten Luftzufuhrleitung (30, 34) und die jeweils oben liegenden ersten bzw. zweiten Rohre (22, 24) mit der ersten bzw. der zweiten Luftabfuhrleitung (32, 36) kommunizieren, sowie
• - einen zwischen der ersten Luftzufuhrleitung (30) und der ersten Luftabfuhrleitung (32) geschalteten Wärmetauscher (34),
• - einen mit einer geeigneten sauren Absorbtionslösung gefüllten, zwischen der zweiten Luftzufuhrleitung (34) und der zweiten Luftabfuhrleitung (36) geschalteten Stickstoffabscheider (44),
• - einen die Trommel (10) in Drehung versetzenden Elektromotor, und
• - die Umwälzung der Luft bewirkende, in den Luftzufuhr- und/oder Luftabfuhrleitungen (30, 32, 34, 36) angeordnete Ventilatoren (78, 80, 82).

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Flanschanordnung (38) aus einem ersten Paar von konzentrischen, mit den ersten Rohren (22) bzw. den zweiten Rohren (24) kommunizierenden ersten bzw. zweiten Bohrungen (48, 50) versehenen, mit der Trommel (10) rotierenden Flanschringen (52, 54) und einem zweiten Paar von konzentrischen, mit jeweils einer unteren, mit der ersten bzw. der zweiten Luftzu­ fuhrleitung (30, 34) kommunizierenden und einer oberen, mit der ersten bzw. der zweiten Luftabfuhrleitung (32, 36) kommunizierenden, gebogenen Langloch (56, 58), deren Länge dem Abstand der ersten bzw. der zweiten Bohrungen (48, 50) voneinander entspricht, versehenen inneren und äußeren Flanschringen (60, 62) besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der Stickstoffabscheider (44) einen ersten mit der sauren Absorbtionslösung gefüllten Behälter (64) aufweist, in den die zweite Luftabfuhr­ leitung (36) oberhalb dessen Flüssigkeitsspiegels mün­ det und an den die zweite Luftzufuhrleitung (34) ober­ halb des Flüssigkeitsspiegels angeschlossen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Stickstoffabscheider (44) einen zweiten Behälter (66) aufweist, der zur Aufnahme von über einen Überlauf (84) des ersten Behälters (64) abfließender Flüssigkeit dient.

8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Fördermittel als mittels eines Elektromotors angetriebene Schneckenförderer ausgebildet sind.

9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (20) einen schaufelartig in Richtung auf den Nitrifizierraum (16) abgebogenen Abschnitt (72) aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Luftzufuhr­ leitung (30) mit einem Schnüffelventil (74) versehen ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, gekennzeichnet durch eine die erste Luftabfuhrlei­ tung (32) vor dem Stickstoffabscheider mit der zweiten Luftabfuhrleitung (36) verbindenden Stichleitung (76).