DE3934122A1 - Verfahren zur aeroben verrottung hochbelasteter abwaesser - Google Patents

Description

Flüssigmist oder Gülle besteht aus den gesamten flüssigen und festen Exkrementen von Haustieren.

Rindergülle hat im Durchschnitt aller Rinderhaltungsformen ca. 8-12%, Schweinegülle ca. 3-8% Trockensubstanz TS.

Diese TS ist zum Teil in der Flüssigphase der Gülle gelöst. Die gelösten Substanzen werden bei unsachgemäßer oder unzeitgemäßer Ausbringung der Gülle als Pflanzendünger in das Grundwasser ab­ geschwemmt. Aus diesem Grund und auch wegen der starken Geruchs­ belästigung wird daher in zunehmendem Maße eine Vollentsorgung der überschüssigen Gülle gefordert.

Im Sinne dieser Vollentsorgungsaufgabe ist Gülle ein extrem hoch belastetes Abwasser.

Wegen ihrer hohen Gehalte an Pflanzennährstoffen ist Gülle aber auch ein hochwertiger Dünger. Die Bestrebungen zur Vollentsor­ gung verfolgen daher das Ziel, insbesondere die Stickstoffver­ bindungen der Gülle einerseits voll zu erhalten, andererseits aber in wasserunlöslichen Verbindungen so festzulegen, daß sie erst bei erwärmtem Boden und dem damit beginnenden Pflanzen­ wachstum durch die Mikroflora des Bodens nach und nach wieder in pflanzenverfügbare Verbindungen umgewandelt werden.

Das gelingt in hohem Maße durch aerobe Heißverrottung unter op­ timierten Prozeßbedingungen.

Das deutsche Bundespatent DE-PS 32 04 471 und die Offenle­ gungsschrift DE-OS 36 11 046 beschreiben eine solche aerobe Vollentsorgung von Gülle.

Durch Zusatz von fein zerkleinertem Stroh wird die fließfähige Gülle zu stapelfähigem Material, das in speziellen Rottereaktor­ schächten unter öfterem Lockern, Mischen und Belüften heiß ver­ rottet.

Nach 6-8tägiger Heißrotte wird in diesen Anlagen eine N-Bin­ dung von über 90% erreicht.

Die Misch-, Lockerungs- und Fördereinrichtungen dieser Anlagen sind in der Lage, das Rottegut beliebig oft zu mischen und gleichzeitig zu lockern und zu belüften sowie zu bestimmten Zeiten durch den Reaktor zu fördern.

Diese Verfahren verarbeiten Gülle nur mit Zuschlagstoffen, vor­ zugsweise zerkleinertem Stroh, das ein untrennbarer Teil des Verfahrensproduktes wird und daher ständig als Hilfsstoff der Gülle zugegeben werden muß.

Solche Verfahren sind unwirtschaftlich, da die Zuschlagstoffe für die angestrebte, wirtschaftliche Verwertung des Ver­ fahrensproduktes zu teuer sind.

Versuche, die gröberen Feststoffe der Gülle abzutrennen und die­ se ohne Zuschlagstoffe in den beschriebenen Anlagen aerob zu verrotten, sind zwar in Bezug auf den raschen Stoffumsatz im op­ timierten Rotteverfahren positiv verlaufen. Damit wird aber keine Vollentsorgung erreicht, da die Flüssigphase der Gülle mit den nicht erfaßten feinen Feststoffen und allen gelösten Inhalt­ stoffen nicht entsorgt wird. Entfernt man diese feinen Fest­ stoffe durch eine Feinfiltration und die gelösten Stoffe durch Umkehrosmose aus der vorgereinigten Flüssigphase der Gülle, so wird das Gesamtverfahren zu teuer.

In der kommunalen Abwassertechnik werden Abwässer im Tropfkör­ perverfahren gereinigt. Die Tropfkörper sind kegel- oder zylin­ derförmig und bestehen aus einer Schüttung von unregelmäßig ge­ formten Bruchstücken, meist Lavaschlacke, die durch einen Außen­ mantel zusammengehalten werden. Die Tropfkörper werden von oben mit zu reinigendem Abwasser besprüht. Beim langsamen Durchsik­ kern des Abwassers werden die Teststoffe zunächst auf der großen inneren Oberfläche der Tropfkörperteile zurückgehalten. Sie bil­ den dort relativ dünne Schichten, die durch die herabtropfende Flüssigkeit feucht gehalten werden. Da diese organischen Oberflächenschichten ständig mit Luft umgeben sind, werden sie schnell von einer aeroben Mikroflora besiedelt und abgebaut. Die durchtropfende Flüssigkeit wird auf dem Weg durch die mehrere Meter hohen Tropfkörper in den aeroben Abbauprozeß einbezogen, so daß ihre gelösten Bestandteile in die Feststoffschichten übergehen.

Das Tropfkörperverfahren findet bei Außentemperaturen statt. Die aerob abgebauten Substanzen werden durch die fortwährend durch den Tropfkörper sickernden Abwässer mit der Zeit abgeschwemmt und bilden in Sammelbecken den Klärschlamm. Dieser muß täglich aus den Sammelbecken abgezogen, anschließend entwässert und in Faultürmen weiterbehandelt werden.

Für das extrem hoch belastete Abwasser Gülle ist dieser Tropf­ körperverfahren nicht geeignet, weil der hohe Feststoffgehalt auf der inneren Oberfläche der Tropfkörper dicke Schichten bil­ den würde, die zum vollständigen aeroben Abbau längere Zeit be­ nötigen. Zudem enthält die Flüssigphase der Gülle so hohe Mengen gelöster Stoffe, daß ein oft wiederholtes Durchsickern derselben Charge durch den Tropfkörper erforderlich wäre, um auch die Gülleflüssigkeit zu reinigen. Dabei wäre nicht zu vermeiden, daß die dickeren Feststoffschichten teilweise mitgerissen werden und im unteren Teil des Tropfkörpers Verdichtungen bilden, die den aeroben Prozeß im Tropfkörper verhindern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, das in Rottereaktoren, die mit technischen Ein­ richtungen zu beliebig oft wiederholbaren Lockerung, Durch­ mischung und Belüftung des Rottegutes ausgerüstet sind, mit ein­ fachen Mitteln durchgeführt werden kann und zur kostengünstigen Vollentsorgung hochbelasteter Abwässer wie z. B. Gülle, führt, wobei insbesondere Zuschlagstoffe sehr weitgehend oder völlig eingespart werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bekannte Rottereaktoren, die mit Misch- Lockerungs- und Fördereinrich­ tungen versehen sind, in der jeweils vorgesehenen Höhe mit rela­ tiv leichten Stückgutteilchen gefüllt werden, welche selber nicht oder nur sehr langsam verrotten und das zu entsorgende Ab­ wasser gleichmäßig über diese Stückgutstapel verteilt wird, so daß sich die Feststoffe des Abwassers beim Durchsickern durch den Stückgutstapel auf den Oberflächen der Stückgutteilchen in Schichten ablagern, die von Luft umgeben sind, während die Flüssigphase des Abwassers durch den Stückgutstapel hindurch in Sammelbehälter absickert und von dort wiederholt über die Stück­ gutstapel zurückgepumpt wird, wobei im Falle einer partiellen Verdichtung, insbesondere im unteren Bereich des Stückgutsta­ pels, derselbe nach Bedarf gelockert und senkrecht zum Reaktor­ boden durchmischt sowie nach der vorgesehenen Rottezeit zum Austrags- ort des Rottereaktors gefördert wird, wo durch Trenn­ vorrichtungen die verrottete Trockensubstanz des Abwasser von den Stückgutteilchen abgesondert und die gereinigten Stückgut­ teilchen erneut am Füllort in den Reaktor gegeben werden und so das Verfahren wiederholt wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind durch die Patentan­ sprüche gekennzeichnet.

Die besonderen Vorteile der Erfindung bestehen in der Einspa­ rung von Kosten für mechanische Trenneinrichtungen mit denen die Feststoffe der Gülle bisher vor dem Reaktordurchgang von der Flüssigphase getrennt werden sowie in der weitgehenden Einspa­ rung von Zuschlagstoffen mit der dadurch bedingten Erhöhung der Verarbeitungskapazität. Außerdem wird die Flüssigphase sehr weitgehend von gelösten Stoffen befreit.

Die Erfindung wird im Folgenden in mehreren Beispielen darge­ stellt.

Holz fällt in vielen Formen als Abfallholz an: Rindenabfälle, Astholz vom Baumschnitt, Kistenabfall aus Industrie und Handel usw. Da es meist untersagt ist, Holzabfälle zu verbrennen, ver­ sucht man vielfach diese zu zerkleinern und anschließend zu kom­ postieren. Zerkleinertes Holz oder Rinde verrottet sehr langsam.

Abfallholz wird mit auf dem Markt vorhandenen Maschinen zu einem Stückgut mit durchschnittlicher Stückgröße von 40-80 mm zer­ kleinert und bis zur jeweils vorgeschriebenen Höhe in Rotte­ schächte der Reaktoren gefüllt. Eine Mischung aus länglichen und runden oder mehr quaderförmigen Stücken bildet besonders lockere Stapel und ist daher vorzuziehen.

Über diesen Stapel aus Holzstücken wird Gülle gesprüht. Um eine Verdichtung des oberen Stapelbereiches beim Aufsprühen der Frischgülle zu verhindern, muß, insbesondere bei hohen Fest­ stoffgehalten der Gülle, die Misch- und Lockerungseinrichtungen in Gang gesetzt werden.

Die aufzutragende Güllemenge pro Stapelvolumen hängt vom Fest­ stoffgehalt der Gülle ab. Es darf nicht zu einer Verdichtung des Stapels kommen, die ein Durchsickern der Gülleflüssigphase ver­ hindert oder sehr stark erschwert.

Die Flüssigphase der Gülle wird in einem Sammelbehälter aufge­ fangen. Sie enthält nach dem ersten Durchsickern noch größere Mengen feiner Feststoffe.

Der beaufschlagte Stückgutstapel wird bis zum Erreichen der thermophilen Rottetemperatur (45 Grad Celsius) im bisher üb­ lichen Verfahren durchmischt und belüftet.

Solbald dieser aktivste Rottezustand erreicht ist, wird die gesammelte Gülleflüssigkeit vorsichtig in geringen Mengen pro Zeiteinheit über die Stapeloberfläche gepumpt. Es darf zu keiner Fließbewegung im Stapel kommen, die größere Feststoffmengen mit­ reißt.

Es ist vorteilhaft, die Gülleflüssigkeit aus Lochrohren auf den Stapel tropfen zu lassen, falls sie für ein feines Aufsprühen durch Düsen noch zu viele Feststoffe enthält.

Ein allmähliches Abschwemmen der Feststoffe in den unteren Be­ reich des Rottestapels ist meist nicht zu vermeiden. Die daraus resultierende Verdichtung wird durch öfteres Durchmischen vom unteren in den oberen Stapelbereich behoben. Gleichzeitig ist für die übliche Belüftung zu sorgen.

Der Rottestapel wird in der üblichen Weise durch den Rottereak­ tor gefördert. Üblicherweise geschieht das so, daß der Rotte­ stapel um eine Füllcharge vom Füllort zum Entnahmeort bewegt und die ausgeschiedene Charge durch eine neue Füllcharge ersetzt wird.

Für das erfindungsgemäße Verfahren gilt dann, daß am Füllort der freiwerdende Raum zunächst wieder mit Festkörperstückgut, im be­ schriebenen Beispiel also mit Holzstücken, gefüllt wird. Die Gülle darf erst auf den Holzstückstapel aufgebracht werden, wenn dieser die volle Höhe erreicht hat, weil sonst größere Mengen Güllefeststoffe in den Sammelbehälter abgeschwemmt werden.

Der Sammelbehälter für die durchgesickerte Gülleflüssigkeit ist in Einzelbehälter für jeden Füllchargenabschnitt des Rottereak­ tors unterteilt, so daß die Flüssigkeit und die im Stapel zu­ rückgehaltenen Feststoffe einer Füllcharge immer im selben Pro­ zeßabschnitt bleiben. Das wird dadurch erreicht, daß die Gülle­ flüssigkeit synchron zur Stapelförderung in den nächsten Sammel­ behälter gepumpt wird.

Die Gülleflüssigkeit wird durch dieses Verfahren ebenfalls aerob gereinigt, da ihre feinen Feststoffe und die in ihr gelösten Substanzen beim langsamen Durchsickern durch die rottenden Feststoffschichten auf den Oberflächen der Holzstücke des Stück­ gutstapels in den aeroben Prozeß einbezogen werden.

Das fertige Rottegut besteht aus der im gewünschten Maß aerob umgesetzten Trockensubstanz der Gülle, die noch weitgehend auf der Oberfläche der Holzstücke haftet. Beides wird aus dem Reak­ tor ausgetragen und vorteilhafterweise auf ein Rüttelsieb ge­ bracht. Durch kurze, schnelle Rüttelbewegung wird das Rottegut in dünner Lage in abgesiebte, verrottete feuchte Gülletrocken­ substanz und die gereinigten Holzstücke getrennt.

Als Trennvorrichtung können aber auch Siebtrommeln, Fliehkraft­ systeme und ähnliche Anlagen benutzt werden.

Die Holzstücke gehen erneut in das Verfahren zurück. Da Holz in einem solchen aeroben Prozeß langsam mit abgebaut wird, müssen die Holzstücke von Zeit zu Zeit erneuert werden. Kompakte Holz­ stücke wie z. B. Astholz oder Kistenholzstücke werden allerdings erst nach ca. 20-25 Durchgängen durch den Rottereaktor so morsch, daß sie auf dem Rüttelsieb zerfallen. Es werden daher nur geringe Mengen dieses billigen Materiales benötigt. Grobes Rindenmaterial zersetzt sich wegen seiner offeneren Faserstruk­ tur schneller, ist aber in der Beschaffung preiswerter als rei­ nes Holzstückgut und daher gut geeignet.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch mit leichtem keramischen oder mineralischem Stückgut wie z. B. Hohlziegelbruch, Abfall aus der keramischen Industrie, gesinterten Rostschlacken, Kalk­ tuff, Lavaschlacke, Koks usw. durchzuführen.

In einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Gülle bei der Füllung einer Charge nur auf einen Teil des frischen Stückgutstapels aufgebracht. Die in den Sammelbehälter abgesickerte Gülleflüssigkeit wird dann immer nur auf den Teil des Stapels aufgesprüht, der nicht mit Frischgülle belastet wur­ de und daher nicht mit der Masse der groben Feststoffe relativ verdichtet ist.

Durch dieses Verfahren wird erreicht, daß die Masse der groben Feststoffe der Gülle mit der Zeit mehr und mehr Flüssigkeit ab­ gibt und daher weniger leicht verdichtet. Je trockener das Rottegut ist, desto leichter ist der aerobe Zustand zu erhalten und desto dichter kann Rottegut lagern ohne anaerob zu werden.

Die Gülleflüssigkeit wird in diesem Verfahren besonders schnell aerob gereinigt, da sie beim Durchsickern durch die weiteren Hohlräume des nicht so stark mit Güllefeststoffen verdichteten Stückgutstapels besonders innig mit der erwärmten Prozeßluft in Berührung kommt.

Diese Variante des Verfahrens kann auch in zwei getrennten Reak­ toren durchgeführt werden. Das hat den Vorteil, daß die Masse der Feststoffe einer Füllcharge und deren zugehörige Flüssigkeit nicht unbedingt in derselben Durchsatzgeschwindigkeit ihren Reaktor durchlaufen. Beide Rottereaktoren werden so gesteuert, daß die jeweils angestrebte Intensität des aeroben Stoffumsatzes erreicht wird.

Claims (5)

1. Verfahren zum rationellen Betreiben bekannter Rottereaktoren, die mit Misch- Lockerungs- Belüftungs- und Fördereinrich­ tungen ausgerüstet sind, welche den Rottegutstapel beliebig oft in der Senkrechten zum Reaktorboden durchmischen, lockern und belüften können, dadurch gekennzeichnet, daß bekannte Rottereaktoren, die mit Misch- Lockerungs- und Förderein­ richtungen versehen sind, in der jeweils vorgesehenen Höhe mit relativ leichten Stückgutteilchen gefüllt werden, welche selber nicht oder nur sehr langsam verrotten und das zu ent­ sorgende Abwasser gleichmäßig über diese Stückgutstapel ver­ teilt wird, so daß sich die Feststoffe des Abwassers beim Durchsickern durch den Stückgutstapel auf den Oberflächen der Stückgutteilchen in Schichten ablagern, die von Luft umgeben sind, während die Flüssigphase des Abwassers durch den Stück­ gutstapel hindurch in Sammelbehälter absickert und von dort wiederholt über die Stückgutstapel zurückgepumpt wird, wobei im Falle einer partiellen Verdichtung, insbesondere im un­ teren Bereich des Stückgutstapels, derselbe nach Bedarf gelockert und senkrecht zum Reaktorboden durchmischt sowie nach der vorgesehenen Rottezeit zum Austragsort des Rotte­ reaktors gefördert wird, wo durch Trennvorrichtungen die verrottete Trockensubstanz des Abwassers von den Stückgut­ teilchen abgesondert und die gereinigten Stückgutteilchen erneut am Füllort in den Reaktor gegeben werden und so das Verfahren wiederholt wird.

2. Verfahren nach Anspruch I dadurch gekennzeichnet, daß das Stückgut aus Holz- oder Rindenstücken besteht.

3. Verfahren nach Anspruch I dadurch gekennzeichnet, daß das Stückgut als leichten porösem mineralischem Material, wie z. B. Lavaschlacke, Kalktuff, Bimsstein oder aus leichten Sinterwerkstoffen, wie z. B. Hohlziegelbruch, keramischen Ab­ fällen o. ä. Material, wie Braunkohle- oder Steinkohleschlac­ ken oder Koks, besteht.

4. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Rottereaktor für jede Füllcharge mit einem Sammelbehälter mit Pumpe und Rücksprühanlage für die abgesickerte Flüssigkeit ausgerüstet ist und die Flüssigkeit auch nach Bedarf in den jeweils nächsten Behälter zu pumpen ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Trennvorrichtung für die Trennung des aus dem Rottereaktors ausgeschiedenen Rottestapels in verrottete Feststoffe und wiederverwendbares Stückgut aus einem Rüttelsieb mit scharf­ kantigem Siebboden oder anderen bekannten Trennverfahren besteht.