DE3785135T2

DE3785135T2 - Verfahren zur verarbeitung von fluessigem duengemittel.

Info

Publication number: DE3785135T2
Application number: DE8787202034T
Authority: DE
Inventors: Berend Hilberts
Original assignee: PROMEST BV
Current assignee: PROMEST BV
Priority date: 1986-10-23
Filing date: 1987-10-22
Publication date: 1993-07-15
Anticipated expiration: 2007-10-23
Also published as: EP0265027B1; NL8602652A; ATE87605T1; EP0265027A2; EP0265027A3; DE3785135D1; ES2039427T3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung flüssiger Jauche zu einem Feststoff auf der einen Seite, im wesentlichen bestehend aus organischem Material und Mineralien, und einer Flüssigkeit auf der anderen Seite durch Ausführen einer anaeroben Reinigung der flüssigen Jauche, bei der Biogas gebildet wird, und einer Endbehandlung.
Das explosive Wachstum von landwirtschaftlichen Betrieben hat das Problem überschüssiger Jauche hervorgerufen. Das Ergebnis ist eine Überdüngung in den Bereichen, wo der Überschuß entsteht, manchmal wird sogar die Jauche abgeladen. Das beeinträchtigt die Qualität der Umgebung, wobei auch die Fruchtbarkeit des Bodens in Gefahr gerät. Um dieses Problem anzugehen, wurde eine Reihe von Möglichkeiten untersucht, so:
- den Transport der Jauche aus Gebieten mit Überschuß zu Gebieten, wo Jauche knapp ist,
- Aufbereiten der Jauche auf dem Hof und
- Aufbereiten der Jauche in industriellem Maßstab.
Zum Auffinden einer bleibenden Lösung dieses Problems wurde insbesondere die letztgenannte Möglichkeit untersucht. Dieses Verfahren ist kompliziert und nur dann ökonomisch lösbar, wenn die Sache in einem großen Maßstab angegangen wird. Deshalb wurde das eingangs erwähnte gattungsgemäße Verfahren in diesem Rahmen entwickelt. Der Zweck ist das Auffinden einer Lösung für das Jaucheproblem durch Aufbereiten tierischer Jauche in eine hochgradig organische Jauche in einer umweltverträglichen Weise und mit möglichst niedrigen Kosten.
Das eingangs erwähnte Verfahren ist aus der französischen Patentanmeldung 2 455 848 bekannt, die ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Fermentieren von Jauche beschreibt, bestehend aus festen und flüssigen Komponenten, wobei das Fermentieren anaerobisch während 10 bis 20 Tagen bei einer Temperatur von 30-40 ºC ausgeführt wird. Ein Biogas, bestehend aus durchschnittlich 70% Methan und 30% Kohlendioxid entsteht dabei. Die anaerobe Fermentation der flüssigen Jauche ist eine der Möglichkeiten, die angewendet werden kann, um das Problem anzugehen, sie ist jedoch unzureichend zur Erzeugung eines Abwassers, welches in das Oberflächenwasser oder in den Kanal abgelassen werden kann. Daher wurde nun ein gesamter Prozeß entwickelt, der mehrere Stufen umfaßt, die für sich bekannt sind, jedoch in ihrer Gesamtheit die Aufbereitung flüssiger Jauche in einen Feststoff auf der einen Seite ermöglicht, der ökonomisch weiterverwendet werden kann, und einer Flüssigkeit auf der anderen Seite, die einen so niedrigen Gehalt an schädlichen Substanzen enthält, daß die Flüssigkeit ohne irgendwelche Probleme abgelassen werden kann.
Die britische Patentschrift 1 492 396 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbereiten tierischer Jauche, wobei die Mischung von festen und flüssigen Komponenten zuerst mit Hilfe eines rotierenden Vakuumfilters getrennt wird, und dann wird das Filtrat auf 110-120 ºC mit Hilfe eines Warmetauschers erhitzt. Auf diese Weise kann ein für das Land geeigneter Dünger und ein Filtrat, welches abgeladen werden kann, aus der tierischen Jauche erhalten werden. Der Zweck des Erhitzens des Filtrats ist u.a. das Töten von Bakterien und anderer pathogener Mikroorganismen. Die Zusammensetzung der flüssigen Jauche ist nun aber komplizierter geworden, so daß eine derartige verhältnismäßig einfache Methode nicht länger effektiv angewendet werden kann, um verwendbare Endprodukte zu erhalten.
Die genannte Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß der Erfindung gelöst, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die fermentierte Jauche mechanisch in einen Kuchen und ein Filtrat getrennt wird, wobei das Filtrat aerobisch gereinigt und konzentriert wird.
Dieses Verfahren wird in einem Betrieb mit mehreren Vorrichtungen, welche die verschiedenen Teile umfassen, die gemeinsam die gewünschte Prozeßlinie bilden, ausgeführt. Diese Prozeßlinie kann verändert werden in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der flüssigen Jauche und den Forderungen an das Endprodukt. Die wichtigsten Teile sind die Fermentierungseinrichtung, die Trennvorrichtung, die Trockner für den Jauchekuchen, eine aerobe Reinigungsanlage und eine Verdampfungsanlage.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beschreibung näher erläutert, wobei Bezug genommen wird auf die beigefügte Zeichnung, welche in einem Blockdiagramm zwei Ausführungen des anwendbaren Verfahrens darstellt, wobei
Fig. 1 ein Blockdiagramm ist, bei dem nach der mechanischen Trennung zuerst die aerobe Reinigung ausgeführt wird, und
Fig. 2 ein Blockdiagramm, gemäß dem nach der mechanischen Trennung zuerst die Verdampfung stattfindet und dann die aerobe Reinigung.
Nach dem ersten Diagramm wird flüssige Jauche, die 8% Fettanteile enthält, zu einer anaeroben Reinigungs- oder Fermentations-Anlage geliefert, wobei Biogas entsteht. Ein großer Vorteil dieser Fermentation ist, daß eine Anzahl von Geruchskomponenten so entfernt wird, daß die dadurch erzeugte Geruchsbelästigung reduziert wird. Aus dem Fermentationsprozeß wird eine fermentierte Jauche mit einem Feststoffgehalt von etwa 6% erhalten, wobei diese fermentierte Jauche mechanisch getrennt wird. Ein Vorteil der fermentierten Jauche ist, daß die Trocknungseigenschaften verbessert werden, so daß eine leichtere Trennung in einen Kuchen und in ein Filtrat erreichbar ist. Der Kuchen hat einen Feststoffanteil von etwa 30%. Das Filtrat aus der mechanischen Trennung wird teilweise gereinigt in einer aeroben Reinigung, wobei aktivierter Schlamm verwendet wird. Die Mischung von Filtrat - aktiviertem Schlamm und Wasser wird der Luft ausgesetzt. Das Filtrat mit einem Feststoff- oder Trockenanteil von 1-2%, welches einer aeroben Reinigung zugeführt wird, ist noch ungenügend gereinigt, um es direkt abladen zu können. Nach der aeroben Reinigung ist das organische Material nahezu vollständig umgewandelt, und das Abwasser enthält nur etwas organische Anteile, Salze und Ammoniak, wobei das Abwasser, eventuell nach einer Säurebehandlung zum Abbinden des anwesenden Ammoniaks, konzentriert wird oder in anderer Weise behandelt wird, um die anorganischen und organischen Restbestandteile zu entfernen. Die Notwendigkeit dieses letzten Schritts hängt u.a. von der flüssigen Jauche ab, die verwendet wird, und die Zusammensetzung der flüssigen Jauche ihrerseits hängt u.a. ab von dem Futter, welches den Tieren verabreicht wird.
Die aerobe Reinigung wird so ausgeführt, daß eine weitere Zersetzung der organischen Anteile erreicht wird. Die Reife für den dabei verwendeten aktivierten Schlamm ist derart, daß nitrierte Mikroorganismen am Leben erhalten werden können. Der im Filtrat anwesende Stickstoff ist weitgehend biochemisch oxidiert in Nitrate und Nitrite. Während dieses biochemischen Prozesses wird eine Säure gebildet. Der pH-Wert des Mediums muß bei 7 während dieses Prozesses gehalten werden, um die Hemmung der Nitrierung zu verhindern. Daher wird es bevorzugt, Kalk zuzusetzen. Ein Vorteil dieser Behandlung ist, wenn Abwasser weiter aufbereitet wird, wo es nicht notwendig ist, eine Säure zuzusetzen, um das Entweichen von Ammoniak beim Verdampfen zu verhindern.
Die Blockdiagramme in den Figuren 1 und 2 werden nun näher erläutert. Der Unterschied zwischen Fig. 1 und Fig. 2 kann vor allem im Wechsel von der aeroben Reinigung 10 und dem Verdampfer 11 zu dem Verdampfer 20 und der aeroben Reinigung 21 gesehen werden.
Gleiche Teile sind in den Figuren 1 und 2 mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Anlage soll 100000 m³ Jauche pro Jahr aufbereiten. Diese Jauche wird in Tankwagen zur Abladestation 1 gebracht, worauf die Jauche über ein Gitter 2 geleitet wird, um grobe Materialien oder sperrigen Abfall zu entfernen. Die vom sperrigen Abfall befreite Jauche wird dann homogenisiert und im Speichertank 3 für einige Tage gespeichert. Dann findet die auch als anaerobe Reinigung bekannte Fermentation entlang zweier getrennter Linien statt, welche verschiedene Jauchefermente haben, die in der Zeichnung durch 4a und 4b bezeichnet sind. Es ist jedoch auch möglich, die Fermentation in einem einzigen Fermentor auszuführen. Als Ergebnis wird Biogas produziert, welches auf der einen Seite in dem Siedehaus 5 in Dampf umgewandelt werden kann, und auf der anderen Seite kann Wärme und Elektrizität davon in der Wärmekrafteinheit 6 erhalten werden. Aus dem Fermentationsprozeß kann auch Sand erhalten und abgeladen werden, und die fermentierte Jauche wird mechanisch getrennt, vorzugsweise mit Hilfe einer Zentrifuge 7. Um die fermentierte Jauche in eine Flüssigkeit und in einen Feststoff zu trennen, wird ein Polyelektrolyt zur mechanischen Trennung zur Einrichtung 7 geliefert. Nach der mechanischen Trennung entstehen zwei Hauptströme, nämlich auf der einen Seite die Flüssigfraktion, welche eventuell zu einem Abwasser führt, welches in den Kanal oder in das Oberflächenwasser abgelassen wird, und auf der anderen Seite ein trockenes Granulatmaterial. Um dieses Trockenmaterial zu erhalten, wird der Kuchen aus der fermentierten Jauche zu einem Trockner 8 geleitet, und der getrocknete Kuchen wird in einer Vorrichtung 9 in seine endgültige Form gebracht, so daß trockene Jauchekörner abgeladen werden können. Diese Körner sind als Dünger geeignet oder können nach möglichem weiterem Aufbereiten als Viehfutter dienen. Die Flüssigfraktion aus der zentrifugierten fermentierten Jauche auf der einen Seite wird weiterbehandelt in einer aeroben Reinigung 10. Um den pH-Wert auf den gewünschten Wert von etwa 7 zu halten, wird während der aeroben Reinigung Kalk zugesetzt. In dieser aeroben Reinigung werden irgendwelche Geruchskomponenten zersetzt, und eine gepufferte Nitrierung findet statt. Die aerobe Reinigung erfolgt mit Hilfe eines aktivierten Schlamms mit dem Zusatz von Luft. Der überschüssige Schlamm wird zurück zur fermentierten Jauche geführt, bevor die Trennung in flüssige und feste Phase stattfindet. Zu der aeroben Reinigung wird ebenso das Kondensat zugeführt, welches in dem Trockner 8 erhalten wird. Die aus der aeroben Reinigungsanlage 10 erhaltene Flüssigkeit wird einem Verdampfer 11 zugeführt. Das Konzentrat aus dem Verdampfer wird dem Trockner 8 zugeführt, und die verbleibende Flüssigkeit enthält nun so wenige Verunreinigungen, daß diese Flüssigkeit in das Oberflächenwasser abgelassen werden kann. Auf diese Weise wurde die flüssige Jauche auf der einen Seite zu einem trockenen verwendbaren Material und auf der anderen Seite in eine Flüssigkeit, die abgelassen werden kann, aufbereitet. Während dieses Prozesses wurde Biogas erhalten, welches effektiv als eine Energiequelle im vorliegenden Prozeß verwendet werden kann. Die Festkomponenten können einfach aufbereitet werden und bilden ein verwendbares Endprodukt.
Das Blockdiagramm gemäß Fig. 2 stimmt weitestgehend mit dem Blockdiagramm der Fig. 1 überein, wobei nur die Aufbereitung des flüssigen Materials, welches nach der mechanischen Trennung der fermentierten Jauche erhalten wurde, unterschiedlich ausgeführt wird. Die aus der Zentrifuge 7 erhaltene Flüssigkeit wird nämlich erst dem Verdampfer 20 zugeführt. Um zu vermeiden, daß Ammoniak während der Verdampfung dieser Flüssigkeit entweicht, wird eine Säure zugesetzt, so daß das Ammoniak direkt in Ammoniumsalze gebunden wird. Die Flüssigkeit aus dem Verdampfer wird der aeroben Reinigung 21 zugeführt, welche der letzte Schritt vor dem Ablassen der Flüssigkeit in den Kanal oder in das Oberflächenwasser ist. Das Konzentrat aus dem Verdampfer 20 wird dem Trockner 8 zugeführt.
Beginnend mit 100000 m³ frischer Jauche wurden 11000 t eines granulierten Produktes erhalten, welches etwa 90% Trockenanteil hat. Die Zusammensetzung des Trockenanteils besteht zu 50-60% aus organischen Anteilen, 4-7% aus stickstoffhaltigen Komponenten, wie NO&sub3;, zu 7-11% aus Calcium in Form von Salzen, 3-5% Phosphor, berechnet als P&sub2;O&sub5; und zu 5-7% aus Kalium, berechnet als K&sub2;O.

Claims

1. Verfahren zur Aufbereitung von flüssiger Jauche zu einem Feststoff auf der einen Seite, im wesentlichen bestehend aus organischem Material und Mineralien, und einer Flüssigkeit auf der anderen Seite durch Ausführen einer anaeroben Reinigung der flüssigen Jauche, bei der Biogas gebildet wird, und einer Endbehandlung, dadurch gekennzeichnet, daß die fermentierte Jauche mechanisch in einen Kuchen und ein Filtrat getrennt wird, wobei das Filtrat aerobisch gereinigt und konzentriert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aerobe Reinigung kombiniert wird mit einer abgepufferten Nitrierung, wozu abgepufferter Kalk geliefert wird zum Aufrechterhalten eines pH-Werts von etwa 7, worauf die Verdampfung ausgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Trennung nach der anaeroben Reinigung durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Trennung einen Zentrifugierungsprozeß einschließt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtrat mit Hilfe einer Säure verdampft wird und die dadurch erhaltene verdampfte Flüssigkeit einer aeroben Reinigung unterworfen wird, worauf die Flüssigkeit abgelassen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der abgetrennte Kuchen nach der Zentrifugierung der fermentierten Jauche getrocknet und granuliert oder pelletiert wird.