DE9208556U1 - Device for converting liquid manure, slurry and domestic wastewater into fertilizer compost - Google Patents
Device for converting liquid manure, slurry and domestic wastewater into fertilizer compostInfo
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Description
Vorrichtung zur Umwandlung von Gülle, Jauche und Hausabwässern in Düngerkompost.Device for converting liquid manure, slurry and domestic wastewater into fertilizer compost.
Das überwiegend übliche Standardverfahren der Gülle- und Jaucheverwertung ist die Flüssigausbringung auf das Feld. Die dazu erforderlichen Anlagen bestehen aus großen Güllesilos zur Lagerung über die nicht zur Gülleausbringung geeignete Jahreszeit, aus leistungsstarken Pumpen und Mixern sowie Zuschlagstoffen zur Gülleaufbereitung, aus Tankwagen zur Gülleausbringung. Die bekannten Nachteile sind:The standard method of liquid manure and slurry utilization is to spread it in liquid form on the field. The systems required for this consist of large liquid manure silos for storage during the season when liquid manure is not suitable for spreading, of powerful pumps and mixers as well as additives for liquid manure processing, and of tank trucks for spreading liquid manure. The known disadvantages are:
Geruchsemissionen bei Lagerung und Ausbringung.Odor emissions during storage and application.
Abgasung von Ammoniak bei der Oberflächligen Feldausbringung bedeutet Umweltbelastung und wirtschaftlichen Verlust.Ammonia emissions during surface field application mean environmental pollution and economic loss.
Versickern von Nährstoffen in den Untergrund aufgrund zeitlich nicht optimaler Abstimmbarkeit der Gülle- und Jaucheausbringung an den Pflanzenbedarf bedeutet wirtschaftlichen Verlust und bezüglich des Nitrateintrags in das Grundwasser einen Umweltschaden. The seepage of nutrients into the subsoil due to the fact that the application of liquid manure and slurry cannot be optimally coordinated with the plant requirements means economic loss and, in terms of nitrate entry into the groundwater, environmental damage.
Hohe Kapitalkosten für die Güllelagerung (Lagerbehälter je nach Viehbestand von 200-800 m3), Güllebehandlung (Mixer, Pumpen, Zuschlagstoffe) und die Gülleausbringung (Tankwagen).High capital costs for slurry storage (storage tanks of 200-800 m 3 depending on livestock), slurry treatment (mixers, pumps, additives) and slurry spreading (tankers).
Im Fall von Hausabwässern erfolgt die Entsorgung üblicherweise über zentrale Kläranlagen mit Klärschlamm als Reststoffen. Bekannte Nachteile sind:In the case of domestic wastewater, disposal usually takes place via central sewage treatment plants with sewage sludge as the residual material. Known disadvantages are:
Hoher Aufwand für die Zusammenführung der Hausabwässer oder im Fall hauseigener Vorkläranlagen der Hauswasserklärschlämme in regionalzentralen Kläranlagen.High costs for the merging of domestic wastewater or, in the case of in-house primary treatment plants, the domestic water sewage sludge in regional central sewage treatment plants.
Wegen Abwasservegrmischung verschiedener Herkünfte eine Schadstoff belastung des zentral anfallenden Klärschlamms und alsDue to the mixing of wastewater from different sources, the centrally generated sewage sludge is contaminated and
Folge hohe Klärschlammentsorgungskosten und ungelöste Entsorgungsprobleme .Result: high sewage sludge disposal costs and unresolved disposal problems.
Wegen der eminenten Nachteile der bisher üblichen Standardverfahren hat es zahlreiche Weiterentwicklungen gegeben, die aber bisher nicht den Durchbruch zur breiteren Anwendung gefunden haben. Die Hauptrichtungen dieser Entwicklungen sind:Due to the eminent disadvantages of the standard procedures used to date, there have been numerous further developments, but these have not yet found a breakthrough for wider application. The main directions of these developments are:
Die anaerobe Vergärung von Gülle und Abwasser zu Methan (Biogas) als Energieträger und zu Reststoffen als Dünger. Als Energieform ist Biogas ohne Subventionen nicht konkurrenzfähig. Im Fall der Zusammenführung der Gülle zu zentralen Biogasanlagen und des Rücktransports der flüssigen Reststoffe zur Feldausbringung entstehen relativ hohe Transportkosten, ohne daß bei den Kosten der konventionellen unmittelbaren Gülleausbringung wesentliche Einsparungen erfolgen können.The anaerobic fermentation of liquid manure and waste water to produce methane (biogas) as an energy source and residues as fertilizer. As a form of energy, biogas is not competitive without subsidies. If the liquid manure is brought together in central biogas plants and the liquid residues are returned for field application, relatively high transport costs arise without any significant savings being made in the costs of conventional direct liquid manure application.
Eliminierung des Ammoniakstickstoffes aus Gülle in Form des unlöslichen Magnesium-Ammoniumphosphats (MgNH4PO4) und Ausbringung der Restgülle nach konventionellen Verfahren, als sogenanntes MAP-Verfahren zum Patent angemeldet.Elimination of ammonia nitrogen from liquid manure in the form of insoluble magnesium ammonium phosphate (MgNH 4 PO 4 ) and application of the residual liquid manure using conventional methods, patent pending as the so-called MAP process.
Gülletrocknung. Hauptelemente dieses in mehreren Varianten bekannten Verfahrens sind die Trennung der Feststoffe und der Flüssigkeit durch Separatoren/Dekanter, die Trocknung der Feststoffe in Trommeltrocknern oder ähnlich bekannten Vorrichtungen und die Ausbringung der flüssigen Phase mit prinzipiell gleicher Technik wie bei der Direktausbringung von Vollgülle. Dieses Verfahren ist relativ kapitalaufwendig und deshalb nur bei sehr hohem Durchsatz und hohen Preisen für den Trockendünger im Vergleich zum Standardverfahren konkurrenzfähig.Slurry drying. The main elements of this process, which is known in several variants, are the separation of solids and liquids using separators/decanters, the drying of solids in drum dryers or similar known devices, and the application of the liquid phase using essentially the same technology as for the direct application of full slurry. This process is relatively capital-intensive and therefore only competitive with the standard process if the throughput is very high and the prices for the dry fertilizer are high.
Kompostierung von Gülle unter Zusatz von Stroh und/oder anderen Zuschlagstoffen.Composting of manure with the addition of straw and/or other additives.
Die Kompostierung ist das älteste und variantenreichste Alternativverfahren zur unmittelbaren Feldausbringung von Gülle, Jauche und Abwasser. Allgemeine Bekanntheit ereichte sie schon in den 20er Jahren dieses Jahrhunderts durch Arbeiten Rudolf Steiners zur biologisch-dynamischen Wirtschaftsweise und im britischen Einflußbereich als sogenannte Indore-Methode nach A. Howard. Neue Entwicklungen setzen an einzelnen Schwachpunkten dieser klassischen Kompostierverfahren an, die vor allem in dem hohen Arbeitsaufwand bestehen, aber auch in Qualitätsproblemen, in NährstoffVerlusten inform von Ammoniakabgasung und Sickersaft, in langer Reifungsdauer (6 Monate und mehr) und großem Platzbedarf für Kompostmieten und -gruben. Die meisten Verfahren bezwecken dabei eine verbesserte und mechanisierte Sauerstoffversorgung durch Belüftung. Ein Verfahren setzt auch Solarenergie ein, indem Gülle in folienüberdachten Häusern in großen Becken getrocknet und kompostisiert wird. Andere Verfahren zielen auf eine Beschleunigung der Rotte und Qualitätsverbesserung des Komposts durch spezielle Kombination der Roh- und Zuschlagsstoffe ab.Composting is the oldest and most varied alternative method to the direct application of liquid manure, slurry and waste water to the field. It became widely known in the 1920s through Rudolf Steiner's work on biodynamic farming and in the British sphere of influence as the so-called Indore method according to A. Howard. New developments address individual weak points of these classic composting methods, which are primarily the high labor costs, but also quality problems, nutrient losses in the form of ammonia emissions and leachate, long maturation times (6 months and more) and large space requirements for compost heaps and pits. Most methods aim to improve and mechanize the supply of oxygen through ventilation. One method also uses solar energy by drying and composting liquid manure in large basins in foil-covered houses. Other methods aim to accelerate rotting and improve the quality of the compost through a special combination of raw materials and additives.
Die meisten der vorstehenden Alternativverfahren zum Standard einschließlich auch der neueren Kompostierungsverfahren - zeichnen sich durch einen hohen Mechanisierungsgrad und dementsprechend hohen Kapitalaufwand aus, ohne daß dieser Meraufwand durch eine zumindest gleichwertige Senkung des Arbeitsaufwandes oder wirtschaftlich verwertbare Qualitätsverbesserung des Endproduktes aufgewogen werden konnte.Most of the above alternative processes to the standard, including the newer composting processes, are characterized by a high degree of mechanization and correspondingly high capital expenditure, without this additional expenditure being offset by at least an equivalent reduction in labor or economically viable improvement in the quality of the end product.
Die in den Ansprüchen 1-5 angegebene Erfindung hat das Ziel, die bekannten Nachteile bei den Standardverfahren der Gülle-, Jauche- und Abwasserentsorgung zu überwinden, ohne dabei wie bei bekannten Alternativverfahren einen hohen Kapitalaufwand zu betreiben. Die Vorteile im einzelnen sind:The invention specified in claims 1-5 aims to overcome the known disadvantages of standard processes for liquid manure, slurry and wastewater disposal without incurring high capital expenditure as with known alternative processes. The advantages in detail are:
Weitqehende Machanisierung und Automatisierung bei geringem KapitalaufwandExtensive mechanization and automation with low capital expenditure
Die für das Verfahren gem. Erfindungsanspruch typischen Anlagen Nr. 1 bis 4 in Figur 1 erfordern einen weitaus geringeren Kapitalaufwand als das bisher übliche Standardverfahren der Gülleentsorgung und andere alternative Spezialverfahren. Trotzdem ist der Arbeitsaufwand gering. Er beschränkt sich im wesentlichen auf das Ein- und Ausbringen der Kompostpalette in den Turm. Damit ist das Verfahren speziell auch in Kleinbetrieben wirtschaftlich einsetzbar, die bisher wegen des hohen Kapitalaufwandes bei der üblichen Güllelagerung und -ausbringung nicht einmal die arbeitswirtschaftlichen Vorteile der Güllewirtschaft gegenüber dem Einstreu- und Festmistverfahren nutzen konnten.The systems no. 1 to 4 in Figure 1 typical for the method according to the invention claim require a much lower capital outlay than the previously usual standard method of manure disposal and other alternative special methods. Nevertheless, the labor required is low. It is essentially limited to placing the compost pallet in and out of the tower. This means that the method can be used economically in small businesses in particular, which until now have not even been able to use the labor-economic advantages of manure management compared to the bedding and solid manure method due to the high capital outlay for the usual manure storage and spreading.
Geringe Ammoniakabgasung und geringe Stickstoffverluste durch Fixierung im KompostLow ammonia emissions and low nitrogen losses due to fixation in the compost
Durch die intensive Belüftung sowohl der Kompostpalette als auch des versprühten Filtrats im Turm und die derart unmittelbare Verarbeitung der frischen Gülle etc. können im Unterschiede zur konventionellen Güllelagerung keine anaeroben Faulprozesse entstehen.Due to the intensive ventilation of both the compost pallet and the sprayed filtrate in the tower and the immediate processing of the fresh liquid manure, etc., no anaerobic digestion processes can occur, in contrast to conventional liquid manure storage.
Pflanzenbautechnische Vorteile: Crop production advantages :
Keine Boden- und Bestandsschäden bei Kompostausbringung wegen freier Wahl des Ausbringungstermins und des um den Faktor ca. 10 verringerten Gewichts.No damage to soil or crops when compost is spread due to the free choice of application date and the weight being reduced by a factor of approx. 10.
Kein Verätzen von Pflanzen und Geschmacksbeeinträchtigung von Futterpflanzen.No burning of plants and no impairment of the taste of fodder plants.
Kein Ertragsdepression durch "Stickstoffsperre" aufgrund des im Kompost engeren C:N-Verhältnisses.No yield depression due to "nitrogen lock" due to the narrower C:N ratio in compost.
Langsamere Nährstoffreisetzung erlaubt, die Kompostdüngung jährlich aufeinmal vorzunehmen.Slower nutrient release allows compost fertilization to be carried out once a year.
Keine Belastung mit Fremdstoffen, wie sie bei allen zentralen Formen der Gülle- und Abwasserentsorgung mit vermischter Restgülle oder Klärschlamm möglich ist.No contamination with foreign substances, as is possible with all central forms of liquid manure and wastewater disposal with mixed residual liquid manure or sewage sludge.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figur 1 erläutert:An embodiment of the invention is explained using Figure 1:
Aus einer (meist vorhandenen) Sammelgrube (1.0) direkt am oder unter dem Stall bezw. Haus wird die Gülle etc. täglich im Umfang ihres Anfalles von einer Pumpe bekannter Bauarten (1.1) über ein Rohr (1.2) durch eine Öffnung des Turmes (2.1) auf den Kompost (2.2) in der Gitterbospalette gefördert. Die intervallweise Förderung (=ca. 10 see) wird durch einen Niveauregler (1.3) im Sammelbehälter gesteuert. Aus einem Stall mit z.B. 30 Kühen und 60 Liter Gülleanfall je Kuh und Tag werden so im 24-Stunden-Betrieb im Beispiel rd. 1,8 m3 auf die Kompostpalette gebracht. Die Frischgülle etc. sickert unter Zurücklassung von Feuchtigkeit und Feststoffen durch das organische Filter- und Fermentiermaterial der Palette (2.2) und tritt am Boden und teilweise auch an den Seiten als Dünngülle (=Filtrat) aus. Über eine am Boden eingelassene Dränage (3.1) läuft sie unter Flur im eigenen Gefälle in den Filtratbehälter (3.0), gegen Grobstoffen zusätzlich durch ein Feinsieb (3.2) gesichert. Aus dem Filtratbehälter (3.0) wird die Dünngülle etc. über eine Saug- und Druckpumpe mit Druckkessel bekannter Bauart (3.3) auf die Sprühdose im oberen Teil des Turmes (2.3) gedrückt und dort fein versprüht. Durch den Füllstandsmesser wird der Pumpenbetrieb automatisch geregelt (3.4). Das Volumen des Filtratbehälters könnte bei täglichem Betrieb des Filtriers- und Trocknungsturmes auf ca. die Hälfte des täglichenFrom a (usually existing) collection pit (1.0) directly at or under the stable or house, the liquid manure etc. is pumped daily in the amount produced by a pump of known design (1.1) via a pipe (1.2) through an opening in the tower (2.1) onto the compost (2.2) in the grate pallet. The interval-based pumping (=approx. 10 litres) is controlled by a level controller (1.3) in the collection container. From a stable with, for example, 30 cows and 60 litres of liquid manure per cow per day, in the example around 1.8 m3 are brought to the compost pallet in 24-hour operation. The fresh liquid manure etc. seeps through the organic filter and fermentation material of the pallet (2.2), leaving behind moisture and solids, and emerges at the bottom and sometimes also at the sides as thin liquid manure (=filtrate). It runs underground at its own gradient into the filtrate tank (3.0) via a drainage system (3.1) set into the floor, and is additionally protected against coarse material by a fine sieve (3.2). From the filtrate tank (3.0), the thin liquid manure etc. is pressed via a suction and pressure pump with a pressure vessel of a known design (3.3) onto the spray can in the upper part of the tower (2.3) and is finely sprayed there. The pump operation is automatically regulated by the level gauge (3.4). The volume of the filtrate tank could be reduced to about half of the daily volume if the filtration and drying tower is operated daily.
Frischgülleanfalles beschränkt sein; im Beispiel eines 30 Kühe-Bestandes also auf nur rd. 1 m3 . Zur Überbrückung kalter und feuchter Tage mit nur geringem Wirkungsgrad des solaren Warmluftkollektors (4.0) sollte die Speicherkapazität des Filtratbehälters (3.0) aber möglichst größer bemessen sein.of fresh slurry; in the example of a herd of 30 cows, this would be only around 1 m 3 . To bridge cold and damp days with only a low efficiency of the solar warm air collector (4.0), the storage capacity of the filtrate tank (3.0) should be as large as possible.
Der Fermentier- und Trocknungsturm (2.0) als Kernstück der Anlage hat eine Höhe von ca. 6 m; nicht wesentlich niedriger, um eine genügende Verdunstung des oben (2.3) eingesprühten Filtrats im aufsteigenden Luftstrom zu ermöglichen; aber auch nicht wesentlich höher, weil ein Rest des Flüssigkeitsnebels auf den Rohkompost in der Palette niederrieseln soll, um eine gleichmäßige Durchfeuchtung und Nährstoffeintragung in den Kompost zu gewährleisten .The fermentation and drying tower (2.0) as the core of the system has a height of approx. 6 m; not significantly lower to allow sufficient evaporation of the filtrate sprayed in above (2.3) in the rising air flow; but also not significantly higher because a remainder of the liquid mist should trickle down onto the raw compost in the pallet to ensure even moisture penetration and nutrient input into the compost.
Der Turm ist nach oben durch ein Dach abgedeckt, in das eine Abluftvorrichtung (2.4) z.B. nach Art des Anspruchs 3 eingebaut ist, die nur (feuchte) Luft austreten läßt und mitgerissenen Sprühnebel zuvor nach innen abscheidet.The tower is covered at the top by a roof into which an exhaust air device (2.4) is installed, e.g. according to the type of claim 3, which only allows (moist) air to escape and first separates entrained spray mist inside.
Die Bodenfläche des Turmes beträgt im Beispiel der kleinsten Turmkapazität ca. 1,50 &khgr; 1,50 m als Standplatz für die Kompostpalette (2.2). Die Maße der Palette sind zwecks allseitigem Luftzutritt und bequemer Einbringbarkeit in den Turm etwas kleiner, also im Beispiel ca. 1,20 &khgr; 1,20 m bei einer Höhe von ebenfalls ca. 1,20 m.In the example of the smallest tower capacity, the floor area of the tower is approximately 1.50 x 1.50 m as a base for the compost pallet (2.2). The dimensions of the pallet are somewhat smaller to allow air access from all sides and to make it easier to place in the tower, so in the example it is approximately 1.20 x 1.20 m with a height of approximately 1.20 m.
Ist die Fermentier- und Trocknungskapazität des kleinsten Turmes nach vorstehendem Beispiel in Figur 1 für größere Gülle-, Jauche- und Abwassermengen zu klein, kann eine Kapazitätserweiterung durch Verbreiterung des Turms erfolgen, sodaß die Bodenfläche Platz für 2 oder mehr Kompostpaletten bietet. Die einzelne Palette soll nicht vergrößert werden, um eine gleichmäßige Durchfeuchtung und Durchlüftung des Paletteninhalts zu gewährleisten.If the fermentation and drying capacity of the smallest tower according to the example in Figure 1 is too small for larger quantities of liquid manure, slurry and waste water, the capacity can be increased by widening the tower so that the floor area offers space for 2 or more compost pallets. The individual pallet should not be enlarged in order to ensure even moisture and ventilation of the pallet contents.
In einer Turmseite unmittelbar über dem Boden ist ein Öffnung (2.4) für die Zufuhr frischer (=sauerstoffreicher) und relativIn one side of the tower immediately above the ground there is an opening (2.4) for the supply of fresh (= oxygen-rich) and relatively
trockener und warmer Luft aus dem solaren Warmluftkollektor (4.0) geschnitten. Der Kollektortunnel kann nach Anspruch 4 ein- oder wie im Beispiel der Figur 1 mehrbahnig ausgeführt sein, ausgerüstet mit einem Ventilator (4.1a) am Luftaustritt im Übergang zum Turm oder zusätzliich mit einem zweiten Ventilator (4.1b) am Lufteingang wie im Bild der Figur 1. Ein- und Ausschaltung des Ventilatorbetriebs und synchron der Filtratversprühung im Turm kann durch einen umgepolten Dämmerungsschalter und/oder einen Temperaturdifferenzschalter automatisiert werden. Die Luftförderkapazität des oder der Ventilatoren soll im Beispiel der kleinsten Ausführung mindestens 4.800 m3 je Stunde betragen. Die stündlich mögliche Wasserverdunstung bei 100 % rel. Feuchte im Luftaustritt des Turms beträgt bei Erwärmung durch Solarkollektor und mikrobielle Umsetzung um z.B. 15°C auf 25°C bei einer relative Ausgangs feuchte der Luft von 7 5 % rd. 6 0 kg. Bei Erwärmung um ebenfalls 15°C auf 300C bei gleicher Ausgangsfeuchte der Luft (=rel. Feuchte) betrüge die stündliche Wasserverdunstung rd. 100 kg. Allgemein ist die mögliche Wasserverdunstung im Turm nach den Daten in Figur 2 um so größer, je niedriger die relative Feuchte und höher die Temperatur der Außenluft ist und - des weiteren je höher diese Luft durch den Solarkollektor und den Fermentationsprozeß im Kompost erwärmt wird.dry and warm air from the solar warm air collector (4.0). The collector tunnel can be designed with one lane according to claim 4 or, as in the example in Figure 1, with multiple lanes, equipped with a fan (4.1a) at the air outlet in the transition to the tower or additionally with a second fan (4.1b) at the air inlet as in the picture in Figure 1. Switching the fan on and off and synchronously the filtrate spraying in the tower can be automated by a reversed twilight switch and/or a temperature difference switch. The air flow capacity of the fan(s) should be at least 4,800 m 3 per hour in the example of the smallest version. The hourly possible water evaporation at 100% rel. Humidity in the air outlet of the tower is around 60 kg when heated by solar collector and microbial conversion by 15°C to 25°C with a relative initial humidity of 75%. When heated by 15°C to 30 ° C with the same initial humidity of the air (=rel. humidity), the hourly water evaporation would be around 100 kg. In general, according to the data in Figure 2, the lower the relative humidity and higher the temperature of the outside air and - furthermore - the higher this air is heated by the solar collector and the fermentation process in the compost, the greater the possible water evaporation in the tower.
Claims (5)
gemäß (b) angeschlossener Filtratbehälter (3.0), dem eine FiI-tratpumpe (3.3) zur Filtratversprühung (2.3) im oberen Turmteil zugeordnet ist,c. a soil drainage system connected to the fermentation and drying tower
according to (b) connected filtrate container (3.0), to which a filtrate pump (3.3) for filtrate spraying (2.3) is assigned in the upper part of the tower,
hat, die in Verbindung zum solaren Wärmekollektor steht,c. an air supply opening on one side directly above the floor
which is connected to the solar heat collector,
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE9208556U DE9208556U1 (en) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | Device for converting liquid manure, slurry and domestic wastewater into fertilizer compost |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE9208556U DE9208556U1 (en) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | Device for converting liquid manure, slurry and domestic wastewater into fertilizer compost |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE9208556U1 true DE9208556U1 (en) | 1992-12-24 |
Family
ID=6880954
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE9208556U Expired - Lifetime DE9208556U1 (en) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | Device for converting liquid manure, slurry and domestic wastewater into fertilizer compost |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE9208556U1 (en) |
-
1992
- 1992-06-26 DE DE9208556U patent/DE9208556U1/en not_active Expired - Lifetime
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