DE4201198A1 - Verwendung von guelle - Google Patents
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Description
Der Boden als einer der wichtigsten Grundlagen aller Lebensprozesse
bildet nicht nur die Produktionsgrundlage für die Land- und Forstwirt
schaft und einem Teil des Naturhaushaltes und der Landwirtschaft, sondern
ist darüber hinaus auch Speicher und Filter für den Wasserhaushalt, Sied
lungs- und Verkehrsfläche sowie Träger von Bodenschätzen.
Die intensive wirtschaftliche Nutzung führt zu einer erheblichen
Belastung der Umwelt und des Naturhaushalts und damit auch des Bodens.
Insbesondere die Einträge von mit der Luft eingetragenen Schadstoffen, wie
Ammoniak, Stickoxide, Schwefeloxide, Staub, Mikrostaub, saurer Regen, und
von Schwermetallen, die aus dem Boden nicht mehr oder nur mit größtem
Aufwand entfernt werden können, stellen ein schwerwiegendes Problem dar.
Für die Bundesrepublik Deutschland liegt die Emissionsdichte an Ammoniak
im mittleren Bereich, aber in Europa werden insgesamt 6,4 Millionen Tonnen
Ammoniak (NH₃) emittiert, wobei rund 80% bei der Viehhaltung anfällt.
Hierbei weisen im Ländervergleich die Niederlande die höchste
Emissionsdichte und Frankreich die höchste Gesamtemission an Ammoniak auf.
Insbesondere aber die Einträge von Schwermetallen bedeuten ein hohes
Maß an Risiko. Für die Bundesrepublik Deutschland/West wird ein mittlerer
Schwermetalleintrag von 1,2 kg/ha und Jahr geschätzt. In der Reihenfolge
ihrer Bedeutung für die Umwelt gehören die Industrieabfälle, Luftver
schmutzung, Siedlungsabfälle, Flußsedimente, Klärschlamm/Gülle und land
wirtschaftliche Chemikalien zu den wichtigsten Quellen der Kontamination
mit Schwermetallen und anderen Schadstoffen. Aber auch eine Vielzahl orga
nischer Stoffe, wie Chlorkohlenwasserstoffe (CKW), polychlorierte Bi
phenyle (PCB), polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK), Dioxine
und Trinitro-Toluen (TNT) stellen eine Gefahrenquelle für die boden
biologischen Vorgänge dar.
Es kann heute davon ausgegangen werden, daß ein wesentlicher Teil der
Schäden, insbesondere die durch Stickstoffverbindungen (NOx, NH₂)
verursachten Schäden, nicht durch die Industrie und den
Kraftfahrzeugverkehr, sondern von der Landwirtschaft verursacht werden. Es
hat sich nämlich gezeigt, daß sowohl durch die Düngung der Felder mit
Gülle, Jauche und Klärschlamm als auch durch die Düngung mit sog.
Standarddüngemitteln große Mengen an Schadstoffen in die Luft und in die
Abwässer (Unter- und Grundwässer) gelangen. In den vergangenen Jahren
konnte wissenschaftlich belegt werden, daß die in der Nachbarschaft von
Agrarfabriken beobachteten erheblichen Bauschäden hierin ihre Ursache
haben.
Es hat sich insbesondere herausgestellt, daß der mit Gülle auf Äcker
und Grasflächen ausgebrachte Stickstoff nicht in den Boden gelangt, sondern
größtenteils mit der Luft entweicht. Hierbei wurde bei Modellversuchen im
Windkanal festgestellt, daß die Menge des entweichenden Stickstoffs um so
größer, je flüssiger der ausgebrachte Dünger ist. Wird statt flüssiger
Gülle luftgetrockneter Dünger ausgebracht, so gehen nur noch 21% des
Stickstoffs verloren. Auch in der Tierhaltung entweichen in Abhängigkeit
vom Flüssigkeitsgrad der anfallenden Abfallstoffe bis 50% des Stickstoffs
in die Luft. Es ist daher davon auszugehen, daß in Agrarregionen die Land
wirtschaft mehr Stickstoff - wenn auch in einer anderen chemischen Aus
gangsform - in die Luft freisetzt als Autoverkehr und Industrie zusammen.
Zum Vergleich zu den Stickoxiden (NO, NO₂) stellt der in
landwirtschaftlichen Betrieben emittierte Ammoniak die reaktivere
Verbindung dar und wird daher nicht mit den Luftströmungen in große
Entfernungen getragen, sondern reagiert im wesentlichen im Emissionsbereich
ab und entfaltet hier seine größte negative Wirkung. Er macht von den für
Mitteleuropa ermittelten Eintragsmengen von ca 3 t/km² etwa ein Drittel
aus, wobei nach den Untersuchungen feststeht, daß das Ammonium-Ion
(=NH₄⁺), die geladene Form des Ammoniaks ein gefährliches Pflanzengift
darstellt, dessen Aufnahme durch die Pflanze nicht kontrolliert werden
kann. Neben der Giftwirkung auf die einzelne Pflanze führt ein übergroßer
Ammoniumeintrag zur Verwirrung des Stickstoffhaushalts ganzer Ökosysteme,
wobei sich die Wirkung des Ammoniums und der Stickoxide addiert und
insbesondere die Wälder im Hinblick auf ihren vergleichsweise geringen
Stickstoffbedarf außerordentlich empfindlich reagieren. Hierbei ist
auffällig der verminderte Magnesiumgehalt geschädigter Bäume, während der
Stickstoffgehalt der geschädigten Bäume der ungeschädigten Bäume ent
spricht oder ihn sogar übertrifft. Daraus ergibt sich, daß das Verhältnis
von Magnesium zu Stickstoff erheblich verändert wird (reduzierte
Photosynthese vermindert stark das Wachstum und schwächt den Baum).
In der Bundesrepublik Deutschland/West werden von etwa 15 Millionen
Großvieheinheiten jährlich insgesamt 240 Millionen Tonnen Exkremente in
Form von Jauche, Gülle und Stallmist produziert. Bereits 30% des Viehbe
standes stehen auf Gülle, wobei sich pro Hektar landwirtschaftlicher Nutz
fläche jährlich ein Aufkommen von 0,2 Kubikmeter Hühnergülle, 2,2 Kubik
meter Rinder- und 2,4 Kubikmeter Schweinegülle ergeben. Bezogen auf die
etwa 12 Millionen Hektar Agrarfläche der Bundesrepublik Deutschland/West
ergibt sich ein Anfall von 80 Millionen Kubikmeter Gülle pro Jahr mit
steigender Tendenz. Als Düngeinheit wird hierbei die von einer bestimmten
Anzahl von Tieren während eines Jahres erzeugte Gülle-, Geflügelkot- oder
Jauche und Stallmistmenge bezeichnet, die nicht mehr als 80 kg Stickstoff,
bewertet als Gesamtstickstoff, oder nicht mehr als 60 kg Phosphat, bewer
tet als Gesamtphosphat, enthält.
In der Nähe großer Viehhaltungsbetriebe und Weideflächen kann Ammoniak
sowohl zur Eutrophierung als auch zur Versäuerung von Gewässern beitragen,
wobei bereits 0,3 mg anorganischer Stickstoff pro Liter als kritischer
Wert gilt, bei dessen Überschreitung es in einem See zur Algenbildung kom
men kann. So sind in den Weidegebieten der Niederlande bereits über 80%
aller schwach gepufferten Seen und Teiche mit pH-Werten von im Durch
schnitt 3,8 (stärker als Essigsäure) stark übersäuert. Die Wirkung des Ein
trages von Ammoniumverbindungen in Abwässern kann sehr vielfältig sein. So
zeigte sich unter simulierten Feldbedingungen bei Zugabe von Ammonsulfat
(NH₄)₂SO₄ eine starke Verminderung der Alkalität, d. h. eine Ansäuerung
bzw. Absenkung des pH-Wertes sowie eine Veränderung der Stickstoff
bindungsformen. Bei diesem, als Nitrifikationsvorgang bezeichneten Prozeß
werden entsprechend der Gleichung NH₄⁺2 O₂ → NO₃-+H₂O+2 H⁺
für jedes erzeugte NO₃-Anion, durch Nitrifizierung von NH₄⁺-Kation, zwei
H⁺-Ionen freigesetzt. Das Ausmaß der Absenkung des pH-Wertes wird haupt
sächlich von der Anwesenheit von Puffersubstanzen bestimmt. So wirkt etwa
das HCO₃-Anion in den Versuchen, so lange es vorlag, als Puffer. Nach
Verbrauch des HCO₃-Anions sank der pH-Wert unter dem Einfluß von NH₄⁺
während einer gewissen Zeit - etwa 20 Tage - rapide, danach nur noch sehr
langsam. Dies resultiert aus dem Umstand, daß bei pH-Werten unter 4,5 der
Nitrifikationsvorgang nicht mehr möglich ist und NH₄⁺ dann nicht mehr in
Nitratanion NO₃- umgewandelt werden kann. Es kommt daher zu einer
Anreicherung von Ammoniak. Diese Pufferwirkung erfolgt in der Weise, daß
sich zunächst aus Calciumkarbonat/Branntkalk unter Einwirkung von Wasser
und Kohlendioxid nach der Gleichung
ein Puffersystem Calciumhydrogenkarbonat/Calciumkarbonat bildet, das den
Nitrifikationsvorgang durch Einfangen von H⁺-Ionen
NH₄⁺ + 2 O₂ → NO₃- + 3 H⁺
aufhält. Calciumcarbonat ist im Wasser unlöslich, unter Einfluß von Wasser
und Kohlendioxid löst es sich jedoch im Gülle-Wasser zu
Calciumhydrogenkarbonat Ca(HCO₃)₂, das im Gleichgewicht mit dem Überschuß
an Calciumkarbonat (siehe oben) und dem fein verteilten kohlensauren Kalk
steht, so daß der ständig versäuernde Zufluß von Protonen (=H⁺-Kationen)
abgefangen wird. Es tritt die Pufferwirkung ein, die in der Gülle der
Gleichung
folgt. Bezogen auf einen täglichen Anfall von 200 Kubikmeter Gülle mit
einer rechnerisch angenommen n/10 molaren Ammoniak-Lösung, d. h.
1,7 g NH₃/Liter, wovon nur ca. 1% zu Ionen nach der Reaktion
umreagiert, ergeben sich die aus der chemischen Reaktionskette der
Ammoniumbildung
rechnerisch der Ammonium-Gehalt:
1,7 g/l × 0,01 × (18/17) × 1000 l/m³ × 200 m³/Tag = 1000 g NH₄⁺
und nach der Nitrifikation
rechnerisch 378 g H⁺-Ionen, die durch Puffer abgefangen werden müssen.
Bei der nachfolgenden Pufferung nach der Gleichung
werden rechnerisch insgesamt ca. 23,0 kg HCO₃-Anionen bei dem Abfangen von
H⁺ verbraucht, woraus wiederum - bezogen auf 200 m³ Gülle - nach der
Massen-Gleichung
CaCO₃-Menge: 23 058 g × 100,08 g : 162,08 g = 14 237,7 g = 14,237 kg
ein Kalkbedarf von ca 14,3 kg, bezogen auf den Feststoffgehalt der Gülle
ein Kalkbedarf von ca 14,3 kg, bezogen auf den Feststoffgehalt der Gülle
CaO-Menge: 14,3 × 1,5 × 56,08 (CaO)/100,08 (CaCO₃) = 8,40
von 8,4 kg ergibt.
Für manche Fischarten und für die Fischbrut wirkt Ammoniak schon in
einer Konzentration von 0,2 mg/Liter giftig, generell eine Konzentration
von 3 mg/l für Fische und Plankton wird als toxisch angesehen. Durch
Ammoniumoxidation, verbunden mit dem oxidativen Abbau weiterer organischer
Substanzen, kann ferner der in einem Gewässer enthaltene Sauerstoff vor
allem bei geringer Wasserführung (geringer Sauerstoffzufuhr) und hoher
Temperatur (über 15°C) schnell unter Umständen vollständig aufgezehrt
werden. Für die Oxidation von einem Milligramm Ammoniumstickstoff werden
rund 4,5 mg Sauerstoff verbraucht. Die Folgen sind Fischsterben. Wegen
dieser hohen Fischtoxizität von Ammoniak wurden in der Schweiz
Ammoniak-Werte als Qualitätsmerkmal für Gewässer festgelegt, die entweder
unter 0,1 mg NH₃/l liegen oder in der Summe von (NH₃⁺ NH₄⁺) Gehalte von
0,5 mg N/Liter nicht übersteigen dürfen. Wäßrige Lösungen von Ammoniak
gelten in der Bundesrepublik Deutschland/West als wassergefährdende
Flüssigkeit im Sinne der Wassergesetze.
Entsprechende Probleme ergeben sich bei der Behandlung der in großer
Menge aus den Abwasserreinigungsanlagen in behandelter oder unbehandelter
Form (Rohschlamm) anfallenden Klärschlämme, einschließlich der aus Klein
kläranlagen und geschlossenen Abwasser-Sammelgruben anfallenden Fäkal
schlämme. Sie weisen in der Regel einen Wassergehalt von über 96%, ent
sprechend einen Feststoffgehalt (FS) bzw. eine Trockensubstanz (TS) von
etwa 4% auf, die von abgesetzten Fest- und Schwebestoffen, den unlöslichen
Fällungsprodukten und den Schlammflocken aus der Abwasserreinigung gebil
det werden. Ihre Aufarbeitung erfolgt stufenweise derart, daß zunächst der
frische oder ausgefaulte Schlamm in einer Vorbehandlungsstufe in einem
Absetzbecken eingedickt und anschließend aerob, d. h. unter Belüftung, oder
anaerob, d. h. unter Luftabschluß, stabilisiert wird durch sog. "Minera
lisierung", d. h. teilweise Überführung der organischen Bestandteile in
anorganische Verbindungen. Je nach dem weiteren Verwendungszweck erfolgt
danach Pasteurisierung durch Temperaturbehandlung während einer Zeit von
etwa 30 Minuten bei 70°C oder Entwässerung durch Versickerung und
Verdunstung auf Trockenbeeten oder Zentrifugierung bzw. Filtrierung unter
Druck. Zur Vorbereitung der Filtrierung kann eine sog. "Konditionierung"
erforderlich sein im Hinblick darauf, daß der Schlamm in seiner Rohform
wegen seiner kollodialen Beschaffenheit schlecht filtrierbar ist. Die
Konditionierung erfolgt mit dem Ziel der Erzielung einer besseren Flockung
chemisch durch Zugabe von Metallsalzen, wie z. B. Eisenchlorid und
Kalkmilch, oder zum Zwecke der Zerstörung der kollodialen Struktur des
Schlammes thermisch während einer Zeit von bis zu zwei Stunden bei etwa
200°C. Die weitere Verarbeitung der Klärschlämme erfolgt durch - soweit
möglich - Kompostierung oder Trocknung und Verbrennung.
Die beschriebenen Verfahren der Verarbeitung sind angesichts der zu
nehmenden Verknappung von Deponieraum, der von den Kläranlagen immer wei
ter entfernt liegenden Deponien, der immer schwieriger werdenden Unter
bringung von Klärschlämmen in der Landwirtschaft einerseits und des sich
ständig erhöhenden Anfalls an derartigen Klärschlämmen und insbesondere
Gülle in hohem Maße unbefriedigend. Insbesondere der enorme Anfall an
Gülle mit seinen vorstehend geschilderten Folgen für die unmittelbare
Umgebung macht eine Lösung außerordentlich dringlich.
Der vorliegenden Erfindung liegt demgemäß als Aufgabe die Schaffung
eines Verfahrens zugrunde, mit dessen Hilfe Gülle kurzfristig in eine Form
gebracht werden kann, in der eine unmittelbare Schädigung der Umwelt
vermieden und in der sie nutzbringend wieder in den Kreislauf gebracht
werden kann.
Diese Aufgabe wird auf die im Patentanspruch 1 wiedergegebene Weise
gelöst.
Durch die Nutzung der einen hohen Wasseranteil aufweisenden Gülle als
Pelletierflüssigkeit zur Pelletierung von hydroxidbildenden Materialien
mit möglichst hohem Verbrauch an Reaktionswasser kann die Gülle schnell,
kostengünstig und abfallfrei in eine feste Form überführt werden unter
gleichzeitiger Bindung der die großen Umweltprobleme verursachenden
flüchtigen Ammonium-Bestandteile, die im Gegenteil bei Wahl entsprechender
Materialien in biologisch bzw. pflanzenphysiologisch nutzbringende
Ammoniumverbindungen überführt und wieder in den biologischen Kreislauf
eingebracht werden können. Hierbei stellt das in der Gülle enthaltene
Wasser (ca. 93% der Gülle) ein landwirtschaftlich nutzbares Wirkmittel
dar, das bei der Aufarbeitung vollständig in dem Endprodukt als Chemie-
und Pelletierwasser integriert bleibt. Die thermische Aufkonzentrierung
der Gülle ist demgegenüber außerordentlich aufwendig, wobei der abge
dampfte Wasseranteil von Geruchsstoffen intensiv gereinigt werden müßte.
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens der Erfindung besteht auch darin,
daß die bisher nur sehr begrenzt einsetzbaren Klärschlämme nutzbringend
und ohne Umweltbelastung ebenfalls in den biologischen Kreislauf einge
bracht werden können. Die Pellets sind als Düngemittel ganzjährig ein
setzbar und können auch aufgrund ihrer geringen Herstellungskosten zur
Lösung der bekannten erheblichen Ernährungprobleme in den Ländern der
Dritten Welt beitragen. Das Produkt fällt in der Form eines gezielt langzeitig
wirkenden Düngemittels (= slow release fertilizer) an, dessen volle
Nährkraft für die Pflanzen verfügbar bleibt, ohne Belastung der Gewässer
und ohne Freisetzung schädlicher Stoffe in die Atmosphäre.
Hierbei kann eine Minimierung bzw. vollständige Beseitigung der
Geruchsbelästigung außer durch Zugabe von absorbierenden und gegenüber den
Geruchsstoffen chemischen Aktivstoffen erreicht werden durch sog. "Chemie
sorption" des enthaltenen und/oder des mikrobiologisch entstehenden, als
Trägergas für die Geruchsstoffe dienenden Ammoniaks. Sie erfolgt durch
Zugabe von Magnesiumoxid, Magnesiumhydroxid und Phosphaten/Phosphorsäure
in den zu pelletierenden Materialstrom unter Einhaltung des praktisch und
chemisch notwendigen Gewichtsverhältnisses von Mg : N : P
das zur Bildung von unlöslichem, für Düngezwecke geeignetem Magne
sium-Ammonium-Phosphat MgNH₄PO₄ (=MAP) erforderlich ist, wobei in der
Endphase der Umsetzung ein geringer stöchiometrischer Überschuß an
Mg + P gegenüber N von ca. 15% zur Vollendung der Reaktion eingehalten
werden sollte.
Weitere Ausführungsformen und Vorteile ergeben sich aus der nachfol
genden Beschreibung, in der die Erfindung anhand eines Beispiels unter
Bezugnahme auf die in der Anlage beigefügten Block-Schemata erläutert ist. Es zeigt
Fig. 1 die Schemadarstellung einer Aufarbeitungsanlage zur Pelle
tierung von Gülle und/oder Klärschlamm,
Fig. 2 die Schemadarstellung des Verfahrensablaufs bei der Pelle
tierung von Gülle und/oder Klärschlamm,
Es steht frische Gülle zur Aufarbeitung mit einem Feststoffgehalt von
7% und jeweils 3,5 Gew.-% Phosphat- und Ammonium-Bestandteilen, d. h. 3,5 kg
PO₄ und 3,5 · 18/62 = 1,016 kg NH₄ zur Verfügung. Das Verhältnis
PO₄ : NH₄ beträgt 3,5 : 1,016. Das zugrunde zu legende Mengenverhältnis
Mg : NH₄ : PO₄ beträgt
3,3 <kg< + 1,58 <kg< + 2,6 <kg< = (MgNH₄PO₄)
Die Frischgülle wird zunächst - siehe das anliegende Blockschema - in
einer Vorstufe auf eine Temperatur von etwa 70°C gebracht, wobei zum
Zwecke der Desodorisierung und Desozonisierung Mangan-Nitrat in einer
Menge von 0,001%, bezogen auf den Feststoffgehalt der Gülle zugesetzt
wird.
Die in dieser Weise vorbereitete Gülle gelangt danach in die
Pelletierungsstufe ("Pelletierung nach dem MM-Verfahren" des anhängenden
Blockschemas), wobei es zur Vorbereitung der Pelletierung der Berechnung
der einzusetzenden Materialien bedarf. Hierbei wird davon ausgegangen, daß
der vorhandene Ammoniak vollständig zu Magnesium-Ammonium-Phosphat
umgesetzt werden soll, wozu es der Zugabe von 2,75 kg Magnesium in Form
von 2,9 kg MgO oder 4,2 kg Mg(OH)₂ bedarf. Darüber hinaus sollte zur
sicheren Vermeidung von Geruchsbildung während der Reaktion - bezogen auf
das vorhandene Ammonium - ein ca. 15%iger Überschuß an Reaktionsmaterial
eingesetzt werden, so daß im Ergebnis der Gülle im Verlauf der
Verarbeitung 3,3 kg MgO (alternativ 4,8 kg Mg(OH)₂) sowie 2,6 kg Phosphat
pro m³ Flüssigkeit zuzugeben sind. Die Zugabe des Magnesiums kann in Form
reiner Chemikalien erfolgen, vorteilhaft erfolgt sie jedoch zur Zuführung
einer gleichwerten Menge an kalziniertem Domit, der ein hohes
Wasserbindungsvermögen und darüber hinaus Kalkkomponente besitzt, die
einerseits pflanzenphysiologisch vorteilhaft ist und andererseits der
Pufferung der Nitrifizierung der Gülle dient. Entsprechend erfolgt die
Zugabe des Phosphates durch Einführung von (flüssiger) Phosphorsäure oder
eines Phosphatsalzes.
Die Pelletierung erfolgt in der Weise, daß die hydroxidbildenden
Materialien zusammen mit den trockenen Zuschlagstoffen - einschließlich
des gegebenenfalls zuzugebenden trockenen Klärschlammes - intensiv ge
mischt und die Mischung durch Zugabe von Gülle als Pelletierflüssigkeit
unter ständiger Kühlung pelletiert wird. Hierbei wird zur weiteren
Steigerung der Geruchsvernichtungsrate dem Einsatzmaterial Betonit oder
Aktivbetonit in einer Menge von 5 bis 10%, bezogen auf die pulverförmige
Reaktionsmasse, zugegeben. Dieses Hilfsmittel beeinflußt den Pelle
tierungsvorgang durch seine Aufnahme von Wasser und der wäßrigen Lösungen
weiterhin positiv, gilt darüber hinaus als tonartiges Material und dient
damit auch als Bodenstrukturverbesserer und im Boden als ein
wasserspeicherndes Mittel (Bodenfeuchtigkeit, Regenfälle, künstliche
Bewässerung).
Die resultierenden Pellets können unmittelbar konfektioniert und zur
Verwendung in der Land- oder Forstwirtschaft versandt werden,
eine beispielhafte Zusammenstellung der Anteilgrößen von Zusatzstoffen zu
100 kg Gülle mit 7 Gew.-% und 40 Gew.-% Feststoffgehalt (=FS) gibt das
folgende Beispiel 1:
Beispiel 1 Variante A:
Bei der Arbeitsweise nach dem Beispiel 1 wird der ungewöhnlich hohe
Wasserüberschuß der Gülle in einer Weise beseitigt, daß der gesamte
Wasservorrat dem Boden verfügbar gemacht wird und keinen sekundären Abfall
bildet. Ein großer Teil des Wasseranteiles wird als sog. Chemiewasser
betrachtet (siehe Tabelle) und in der Reaktion mit dem kalzinierten
Dolomit als Hydroxid nach der Gleichung
CaO + H₂O = Ca(OH)₂
(56,08) g + (18,0) g = (74,08) g
gebunden. Der Anteil an an Kalk gebundenem Wasser beträgt danach
100 · 18,0/74,08 = ca 25,0% und der Anteil an gemäß der Gleichung
MgO + H₂O = Mg(OH)₂
(40,3) g + (18,0) g = (58,3) g
an Magnesiumoxid gebundenem Wasser 100 · 18,0/58,3=ca. 31,0%
In einer entsprechenden Weise kann als Einsatzmaterial anstelle der
Frischgülle mit 7%igem Feststoffanteil vorkonzentrierte Gülle mit jedem
beliebigen, beispielsweise 40%igem Feststoffanteil eingesetzt werden mit
oder ohne Zugabe von Klärschlamm. Die Verarbeitung erfolgt grundsätzlich
in der gleichen, vorstehend beschriebenen Weise derart, daß zuerst
kalziniertes Dolomit 61,5/38,5 aus den Lagersilos 3, 4, 5 in einer
Einsatzmenge von 184,35 kg (106,35/157,17/130,0 kg), enthaltend 5 Gew.-%
Betonit sowie gegebenenfalls 0,001 Gew.-% Mangannitrat und 0,015 Gew.-%
Duftmittel über die Waagen 6, 7 und Zellenradschleuse 8, 9 in den
Pelletiermischer 10 vorgelegt und intensiv/homogen gemischt werden. Die
volle Homogenität des Pulver-Gemisches wird nach 5 Minuten Mischzeit
erreicht.
Es wird danach die gepufferte oder aber die frische, vorerst
alternativ bei ca. 70°C thermisch desinfizierte und/oder desodorisierte
Gülle, in der das Verhältnis, gewichtsbezogen, von Ammonium NH₄⁺ zu
Magnesiumoxid und/oder Magnesiumhydroxid zu Phoshat PO₄3⁻ auf
1,58 : 3,3/4,8 : 2,6 vorläufig erstellt worden ist mittels der Pumpe 2 aus
dem Vorratsbehälter 1 in den Pelletiermischer 10 dosierend eingebracht.
Der Inhalt des Vorratsbehälters 1 wird im Kreislauf mit der Pumpe 2
intensiv und homogen gemischt. Der Inhalt des Pelletiermischers wird nun
in an sich bekannter Weise durch
Mikropelletier-/Mikrobeschichtungs-Verfahren pelletiert, das pelletierte
Material mit ca. 3 bis 5 Gew.-% Dolomit bezogen auf die eingesetzte
Dolomitmasse, trocken gepudert und pneumatisch in die Lagerbunker 12, 13
gefördert. Während des Pelletiervorganges wird der Pelletiermischer inten
siv auf Raumtemperatur gekühlt. Die Konfektionierung (Absiebung der Fein
fraktion unter 0,5 mm und der Grobfraktion größer 5 mm) und die Abwiegung
in Säcke oder andere Transportbehälter erfolgt aus den Lagerbunkern. Die
Fein- und Grobfraktionen werden nach einem Mahlvorgang auf die Korngröße
unter 100 Mikrometer gemahlen und rezirkuliert. Auch die Wandbeläge aus
der Reinigung der Wände des Pelletiermischers werden gemahlen und
rezykliert. Der Füllungsgrad des pelletierten Materials beträgt min 60 Vol.-%
und das gerüttelte Schüttgewicht 1,15 bis 1,20 kg/Liter.
Es werden nachstehend noch einige Berechnungsbeispiele für andere
Einsatzmengen-Verhältnisse als Variante B des vorstehenden Beispiels
wiedergebeben.
Thermische Vermischung 80-90°C
Gülle mit 7,0% Feststoff. Einsatzmenge: 100 kg.
Gülle mit 7,0% Feststoff. Einsatzmenge: 100 kg.
Die erforderliche Einsatzmenge × an Dolomit 61,5/38,5 (kalziniert) für
jeweils 100 kg Gülle mit dem angegebenen Feststoffgehalt beträgt danach
50/50 Gülle 7/93 und Klärschlamm 30/70 (- = 30% FS). Einsatzmenge 100 kg.
Klärschlamm 30/70 (=30% FS). Einsatzmenge 100 kg.
Klärschlammpellets-Zusammensetzung
Es wird Dolomit aus CaO + MgO im Verhältnis CaO : 61,5 und MgO: 38,5%
künstlich gemischt. Nachfolgend werden für verschiedene Varianten das
Chemiewasser und der chemisch bindende Dolomitanteil berechnet. Das
Pelletierwasser beträgt 15,0 Gew.-%, bezogen auf die trockene Pelletmasse.
Variante 1
Gülle mit 7,0 Ges.-% Feststoff. Einsatzmenge: 100,0 kg; x = Dolomit
61,5/8,5, kalziniert für 100,0 kg Gülle 93/7.
Variante 2
Gülle mit 40,0 Gew.-% Feststoff. Einsatzmenge: 100,0 kg; x = Dolomit
61,5/38,5, kalziniert, für 100,0 kg Gülle 60/40.
Variante 3
Gülle mit 93,7 und Klärschlamm 70/30 (= 30 G.-% Feststoff) zu je 50 kg.
Einsatzmenge: 100,0 kg; x=Dolomit 61,5/38,5, kalziniert.
Einsatzmenge: 100,0 kg; x=Dolomit 61,5/38,5, kalziniert.
Variante 4
Klärschlamm mit 30 Gew.-% Festsstoff.
Einsatzmenge: 100,0 kg; x=Dolomit 61,5/38,5, kalziniert, für 100,0 kg
Klärschlamm 70/30.
Bemerkung: Klärschlamm in den oben beschriebenen Varianten ohne Schwerme
tall- und Dioxin-Gehalt.
Minimierte Gülle-Pellets-Mengen
Nutzung der In-Situ-Abwärme bei der Gülle-Pelletierung
Nach dem optimierten Verfahren wird die Rohgülle während des Pelletie
rungsverfahrens gleichzeitig und simultan stark konzentriert, desinfiziert,
desodoriert und danach pelletiert. Als bei der Konzentration
wärmetechnisch wirkende Materialien, die unter starker exothermischer
Reaktion Güllewasser chemisch binden und die Arbeitstemperaturen bis auf
ca. 100°C erhöhen, wobei das Güllewasser gleichzeitig chemisch gebunden
und physikalisch verdampft wird, gelten vor allem oxidische Verbindungen,
die eine große Reaktionsfreudigkeit mit Wasser zeigen, vor allem Calcium-
und Magnesium-Oxide und deren Gemische.
Wärmeverluste der isolierten Misch- und Pelletierausrüstung wurden
erfahrungsgemäß mit 20% angenommen. Wärmeaufnahme des Materialgemisches
wurde mit 15% vorausberechnet.
Variante 5
Gülle mit 7,0 Gew.-% Feststoff.
Einsatzmenge: 100,0 kg; x = Dolomit 61,5/38,5, kalziniert, für 100 kg Gülle
93/7.
Verdampfung: (0,270874 + 0,1801405) · 89,64 = 0,4508805 · 89,20 = 40,4170 kg
Berechnung des Chemiewasseranteiles.
Menge an:
Theoretische Aufkonzentrierung der Gülle:
7,0 · 100/93,0 - (40,41 + 30,7570) = 700,0/20,48 = 34,18%
Variante 6
Gülle mit 7,0 Gew.-% Feststoff.
Einsatzmenge: 100,0 kg; x = Kalk (CaO) für 100 kg Gülle 93/7.
Einsatzmenge: 100,0 kg; x = Kalk (CaO) für 100 kg Gülle 93/7.
Theoretische Aufkonzentrierung der Gülle:
7,0 · 10093,0-(42,2057 + 30,7570) = 700,0/20,04 = 34,93%
Variante 7
Gülle mit 7,0 Gew.-% Feststoff, Einsatzmenge 100,0 kg; Bindemittel:
kalzinierter Original-Dolomit s. g. Hufgard-Magnesium-Brandkalk, feinst
gemahlen; 60% CaO + 25% MgO.
Theoretische Aufkonzentrierung der Gülle:
7,0 · 100/93,0-(31,34 + 39,27) = 700,0/22,39 = 31,26%
Gegenüberstellung von Varianten (für 100,0 kg Gülle-Abfall):
Pellets-Mengen
Variante 1: 259,98 kg (Gülle 93/7 + Dolomit 61,5/38,5)
Variante 2: 193,95 kg (Gülle 60/40 + Dolomit 61,5/38,5)
Variante 3: 236,96 kg (Gülle 93/7 + Klärschlamm 70/30 + Dolomit 61,5/38,5)
Variante 4: 213,96 kg (Klärschlamm 70/30 + Dolomit 61,5/38,5)
Variante 2: 193,95 kg (Gülle 60/40 + Dolomit 61,5/38,5)
Variante 3: 236,96 kg (Gülle 93/7 + Klärschlamm 70/30 + Dolomit 61,5/38,5)
Variante 4: 213,96 kg (Klärschlamm 70/30 + Dolomit 61,5/38,5)
Minimalisierte Güllepellets-Mengen (In-situ-Abwärmenutzungs-Verfahren)
Variante 5: 149,22 kg (Gülle 93/7 + Dolomit 61,5/38,5)
Variante 6: 153,62 kg (Gülle 93/7 + Kalk)
Variante 7: 166,73 kg (Gülle 93/7 - Dolomit 60/25)
Variante 6: 153,62 kg (Gülle 93/7 + Kalk)
Variante 7: 166,73 kg (Gülle 93/7 - Dolomit 60/25)
Claims (29)
1. Verwendung von Gülle als Pelletierflüssigkeit zur Pelletierung von
hydroxidbildenden (Wasser chemisch bindenden) Materialien unter gegebenen
falls Zugabe von etwässertem, vorzugsweise stark entwässertem Klär
schlamm.
2. Verfahren zur Herstellung von Düngemitteln für die Land- und Forst
wirtschaft nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als hydroxidbil
dende Materialien mit dem in der Gülle enthaltenen hohen Gehalt an Wasser
pflanzenphysiologisch wirksame Reaktionsprodukte bildende Materialien,
insbesondere die Oxide, Hydroxide oder Carbonate von Magnesium und Calcium
Verwendung finden.
3. Verfahren zur Herstellung vn Düngemitteln für die Land- und Forst
wirtschaft, dadurch gekennzeichnet, daß als hydroxidbildendes Material
kalzinierter Dolomit Verwendung findet.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
die Flüssigkeit als Reaktionswasser aufnehmenden Materialien zusammen mit
den trockenen Zuschlagstoffen intensiv gemischt, danach gegebenenfalls mit
entwässertem, insbesondere stark bis auf einen Feststoffgehalt von 50%
oder entwässertem Klärschlamm vermischt und die Mischung durch Zugabe von
Gülle als Pelletierflüssigkeit unter ständiger Kühlung auf Zimmer
temperatur pelletiert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß als Pelletierflüssigkeit Frischgülle und Frischschlamm mit einer
Lagerzeit bis zu zehn Tagen eingesetzt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß unter
Nutzung der hohen Exothermie der hydroxidbildenden Reaktion durch schnelle
Zugabe eines Teils der Gülle, vorteilhaft 30 bis 40% der zur Durchführung
des vollen Pelletierungsvorgangs notwendigen Wasseranteiles, die Mischung
schnell auf die Arbeitstemperatur von 80 bis 95°C gebracht und
anschließend durch dosierte Zugabe der Restflüssigkeit die Pelletierung
beendigt und danach ein Desinfizierungs- und Desodorisierungsvorgang
angeschlossen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Desinfizierungs- und Desodorierungsvorgänge zur Vervollständigung der
Aufarbeitung wenigstens 10 bis 15 Minuten lang geführt werden, worauf das
zu pelletierende Gemisch auf Zimmertemperatur abgekühlt wird und weitere
Portionen von Gülle zwecks Pelletierung zugeführt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß in
der Abkühlphase die zweite Portion der Gülle, insgesamt 65 bis 75% des
Gesamtgüllezusatzes dem homogenisierenden Mischvorgang zugeführt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6, 7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die abgedampften Gülle-Brüden kondensiert und anderswo
nützlich eingesetzt werden.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 6, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Abwärme des Vormisch-Vorganges zur Trocknung der Gülle-Grünpellets
herangezogen wird.
11. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei
Verwendung von Gülle aus der auf Strohschütte betriebenen Viehhaltungen
das Stroh zusammen mit der Gülle einpelletiert wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 5, 6, 7 oder 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Stroh enthaltende Fraktion der Gülle nach dem
freien Absetzen in dem Tagesbehälter in einem ein oder mehrere
Messerköpfe aufweisenden Pelletiermischer mit einer Umdrehungsge
schwindigkeit der Schneidelemente von bis zu 3000 U/min. zusammen mit
pulverförmigen Anteilen der zu pelletierenden Masse in der Weise
vorgemischt wird, daß zunächst keine Granulatbildung eintritt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 5, 6, 7, 11 oder 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die Stroh enthaltende Gülle durch einen intensiv
arbeitenden Shredder geführt wird, in dem die flüssige Phase der Gülle und
das Stroh vor dem Pelletiervorgang zu einer homogenen pelletierbaren Masse
aufgearbeitet werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 5, 6, 7, 11, 12 und 13, dadurch
gekennzeichnet, daß die Stroh enthaltende Gülle zunächst filtriert wird
und in flüssige Phase einerseits und Stroh enthaltende Phase andererseits
geteilt wird, wobei die Stroh enthaltende Phase geshreddet wird und die
beiden Phasen vor der Pelletierung wiederum zusammengeführt werden.
15. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die hohe
Exothermie der Reaktion zwischen den oxidischen am Pelletierungsvorgang
teilnehmenden Rohstoffen und dem hohen Wasseranteil der Gülle bzw. des
Klärschlammes, oder deren Gemischen, zur In-situ-Abwärmenutzung und zum
Verdampfen eines Teiles des Güllewasser-Anteiles, d. h. zur Pseudokonzen
trierung der Gülle in der Vorstufe des Pelletierungsvorganges in der sog.
feuchten Mischphase vor der Keimbildungsstufe direkt genutzt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß die In-situ-Lagerung unter einem mindestens der
Pelletierungstemperatur von 40°C entsprechendem Vacuum durchgeführt wird
und daß die Brüten unter atmosphärischem Druck durch Abkühlung kondensiert
werden.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 16, dadurch gekennzeich
net, daß das Gülle-Kondensat zwecks Beseitigung von Geruchsstoffen mit
ozonhaltigem Aktivgas aufgearbeitet wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch
gekennzeichnet, daß der Frischgülle bzw. dem Frischschlamm zum Zwecke der
Pufferung der Nitrifizierung ihres Ammoniumgehaltes pulverförmiges
Calziumcarbonat in einer Menge zwischen 3 und 15 Gew.-%, bezogen auf den
Feststoffgehalt, zugesetzt wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekenn
zeichnet, daß den Materialien zum Zwecke der Desodorisierung und
Desozonisierung wasserlösliche Mangan-II-Salze, vorteilhaft Mangan-Nitrat,
in einer Menge von 0,001%, bezogen auf den Feststoffgehalt der Einsatz
materialien zugesetzt wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekenn
zeichnet, daß in den Einsatzmaterialien in Abhängigkeit von ihrer Analyse
vor der Pelletierung oder während des Pelletiervorganges durch Zugabe
einer entsprechenden Menge an Zuschlagstoffen, insbesondere Magnesium
komponente ein Verhältnis
NH₄⁺ : MgO : PO₄³⁻ = 1 : 3,3 : 2,6bzw.NH₄⁺ : Mg(OH)₂ : PO₄³⁻ = 1 : 4,8 : 2,6eingestellt wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Gebrauchseigenschaften,
insbesonderee des Pelletisierverhaltens, der Flüssigkeitsbindung, der
Geruchseigenschaften des gewonnen Materials, anstelle einer
entsprechenden Menge an wasserbindenden Anteilen Bentonit und/oder
Aktivbentonit in einer Menge zwischen 5 bis 10 Gew.-%-Anteilen zugegeben
wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeich
net, daß unmittelbar vor Beginn des Keimbildungsstadiums des Pelle
tier-Vorganges die weitere Pelletierung bis zur Vollendung der wasserbin
denden Reaktion unter Abführung der Rektionswärme unterbrochen wird.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die
Pelletiermasse zur Vollendung der wasserbindenden Reaktion aus dem
Pelletiermischer in ein anderes Reaktionsgefäß übernommen und nach einer
Reaktionszeit von etwa 30 Minuten zurückgeführt wird.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeich
net, daß zur Verhinderung einer Agglomeratbildung der Grünpellets am Ende
des Pelletiervorganges die halbfeuchte Pelletiermasse mit kalziniertem
Dolomit gepudert und gemischt wird.
25. Verfahren nach einem der Ansprüchen 1 bis 24, dadurch gekennzeich
net, daß der Pelletiermasse während des Pelletiervorganges Duftstoffe
zugegeben werden.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeich
net, daß die Grünpellets direkt nach dem Pelletiervorgang schonend gesiebt
werden, wobei die Feinfraktion unter 0,5 mm und die Grobfraktion über 5-
6 mm abgesondert wird.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die abge
trennten Fein- bzw. Grobfraktionen sowie die Reinigungsabfälle von den
Wänden des Pelletiermischers auf Korn unter 100 Mikrometer gemahlen und
dem Pelletiervorgang bis zu 20 Gew.-% des Materialeinsatzes zugeführt
werden.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeich
net, daß die Fertigpellets eine geschüttelte Raumfüllung von 60 bis 65 Vol.-%
und ein geschüttetes Schüttgewicht von 1,15 bis 1,20 aufweisen.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeich
net, daß die Fertigpellets dank des Gehaltes an Magnesium und Ozon-/Ge
ruchs-Vernichtungsmittels und Beseitigung von Ammoniak-Imissionen im
besonderen Maß gegen Auswirkungen des sauren Regens und Absterben von
Wäldern ganzjährig forstwirtschaftlich eingesetzt werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4201198A DE4201198A1 (de) | 1992-01-17 | 1992-01-17 | Verwendung von guelle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4201198A DE4201198A1 (de) | 1992-01-17 | 1992-01-17 | Verwendung von guelle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4201198A1 true DE4201198A1 (de) | 1993-07-22 |
Family
ID=6449749
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4201198A Withdrawn DE4201198A1 (de) | 1992-01-17 | 1992-01-17 | Verwendung von guelle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4201198A1 (de) |
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