DE3017611A1

DE3017611A1 - Gaeranlage fuer abwaesser aus viehzuchtbetrieben

Info

Publication number: DE3017611A1
Application number: DE19803017611
Authority: DE
Inventors: Vladimiro Pozzi
Original assignee: Giza SpA
Current assignee: Giza SpA
Priority date: 1979-05-09
Filing date: 1980-05-08
Publication date: 1980-11-20
Also published as: BE883183A; DK170780A; PL127688B1; AU5791180A; SE434406B; GB2049457A; MA18836A1; CH639239A5; SE8003430L; IN150599B; JPS5663893A; IT1113348B; ES491271A0; FR2455847B1; GB2049457B; AR223871A1; IT7922489A0; FR2455847A1; AU532815B2; EG15258A

Description

Gäranlage für Abwässer aus Viehzuchtbetrieben"

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Gäranlage für Abwässer von Viehzuchtbetrieben, insbesondere für Abwässer aus dem Bereich der Rinder- und Schweinezucht. Die Abwässer aus den Viehzuchtbetrieben werden, um aus diesen Verbrennungsgase und Schlammstoffe für Düngezwecke zu gewinnen und mithin die sich aus deren Verwendung in dieser Eigenschaft ergebene Verunreinigung zu verringern, anäroben Gärungsprozessen in Gäranlagen unterzogen, wo die Abwässer während im voraus eingestellter Zeiträume unter kontrollierten Temperaturbedingungen und unter ständigem Umrühren verarbeitet werden.

Durch das Umrühren dieser Schmutzstoffe in den Gäranlagen soll bewirkt werden, daß die gesamte Flüssigkeitsmasse durchgearbeitet wird, so daß jedes Teilchen mit der Mikrobenflora in Berührung kommt und die gesamte Masse entgast wird, d.h., um die Ausscheidung der Gase, bei denen es sich zum größten Teil um Metangas handelt, die sich während des Gärungsprozesses bilden, zu erleichtern. Das Umrühren der Flüssigkeitsmasse während des Gärungsprozesses muß infolgedessen in präziser und durchgreifender Form geschehen, jedoch nicht zu heftig und auch nicht zu lange, da sonst der Verlauf des Gärungsprozesses gestört würde, indem er entweder verlangsamt oder ganz unterbunden wird.

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Man muß sich infolgedessen vor Augen halten, daß die Abwässser aus Viehzuchtbetrieben sehr dicht sind und daß ein Schlamm-Material, das ein entsprechendes Düngepotential in sich vereint, die Tendenz hat, sich aus dieser Masse herauszulösen. So kommt es innerhalb der Gäranlage zur Bildung von Materialschichten von unterschiedlichem spezifischem Gewicht, was nach Möglichkeit unterbunden werden soll. Gleichzeitig sollte eine übermäßig starke Durchmischung der gesamten Masse aus den obenangegebenen Gründen vermieden werden.

Man hat nun versucht, die üblichen Schaufelrührwerke zu verwenden, um die Abfallflüssigkeit, die sich im Gärungsprozeß befindet, durchzumischen. Die Ergebnisse dieses Verfahrens waren jedoch enttäuschend. Die Abfallflüssigkeit konnte im wesentlichen nur dadurch einheitlich gehalten und gut durchgemischt werden, daß man sie sehr kräftig durchrührte, was jedoch zur Folge hatte, daß der Gärungsprozeß beeinträchtigt wurde.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Gäranlage zu konzipieren, die insbesondere in der Lage ist, eine sachgemäße Gärung der aus Viehzuchtbetrieben stammenden Abwässer sicherzustellen. Eine solche Anlage muß Vorrichtungen besitzen, mit deren Hilfe es möglich ist, die Masse des flüssigen Mediums innerhalb präzisen Kriterien durchzumischen, und dies durch langsames Umrühren, so daß sämtliche Teilchen des Schmutzwassers mit der Mikorobenflora in Berührung kommen, ohne daß hierdurch der Verlauf des Gärungsprozesses beinträchtigt und andererseits eine optimale Entgasung der Masse selbst herbeigeführt wird.

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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin j eine Gäranlage der vorgenannten Art zu entwickeln, die einfach im Aufbau und kostengünstig in der Fertigung und im Betrieb ist.

Diese Aufgaben warden , , „.. _Λ . . - . ,. ⁶ durch eine Garanlage verwirklicht,

in deren Innern mindestens ein im wesentlichen senkrecht ausgerichtetes Rohr vorhanden ist, in dem über den gesamten Längsabschnitt Fenster verteilt sind, während im Innern dieses Rohres eine Schnecke angeordnet ist, die mit einem Rotationsantriebsmotor gekoppelt ist.

Um den Aufbau und die charakteristischen Eigenschaften der Gäranlage noch besser verständlich zu machen, soll nachstehend eine vorzugsweise gewählte Konzeption der Anlage beschrieben werden, die jedoch lediglich den Charakter eines beliebigen Beispiels hat und keineswegs als alleinmögliche Konzeption anzusprechen ist. D~ie Beschreibung erfolgt dabei unter Zugrundelegung folgender beigefügter Zeichnungen. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine schematisch dargestellte Gäranlage;

Fig. 2 eine schematische AxialaufriiSansicht einer Schnecke als Umrührorgan.

Es soll nun zunächst und in erster Linie auf die Fig«, I Bezug genommen werden, in der eine Gäranlagevorrichtung für Abwässer aus Viehzuchtbetrieben schematisch dargestellt wird. Diese Anlage besteht aus einem Behälter I₉

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mit einer öffnung 2, durch die das Abwassermaterial eingeführt wird, einer öffnung 3, über die die zu Düngezwecken verwendeten Schlammstoffe abgeführt werden und Umlauf öffnungen usw., die der E-'nfach'.-heit halber in der Zeichnung nicht numeriert worden sind.

Innerhalb der Gäranlage erreichen die Abwasser jenen Stand, der durch die unterbrochene Linie und den Punkt L angezeigt wird.

Innerhalb der Gäranlage und koaxial zu dieser, ist ein Rohr 4 installiert, in dem verschiedene Gruppen von Fenstern, die durch die Ziffern 5, 6,7 und 8 angedeutet werden, eingearbeitet worden sind (jede Gruppe besteht aus drei verschiedenen Fenstern, die untereinander gleich und egal weit entfernt sind). Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, sind die Fenster 5 langer und breiter ausgebildet als die anderen Fenster, während die Fenster 8 geringfügig oberhalb des Flüssigkeitsspiegeis L· innerhalb der Gäranlage liegen. Darüber hinaus kann man aus der Zeichnung entnehmen, daß die Fenstergruppe 5, 6, 7 und 8 praktisch gleich weit voneinander entfernt liegen. Außerdem kann mann erkennen, daß der Abstand zwischen einer Fenstergruppe und der dariebenlxegenden Fenstergruppe etwa ein Viertel der Länge des Rohres k beträgt.

Innerhalb des Rohres 4 ist eine Schnecke untergebracht, die in der Fig. 2 getrennt schematisch dargestellt wird.

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Der Aufbau der Schnecke ist ziemlich charakteristisch. In ihrem unteren Abschnitt (Abschnitt A-B₉ der durch eine geschwungene Klammer gekennzeichnet wird) stehen aus einem zylindrischen Schaft 9 in radialer Form vier etwa 10° bis 15° gegenüber der Vertikalen geneigte Schaufelelemente 10 vor. An diesen Abschnitt schließt sich der Abschnitt B-C an, ein Bereich, in dem die Schnecke aus einer Schraube mit vier Gängen 11 besteht (d.h., aus vier Spiralen, die den Schaft 9 umhüllen). Schließlich folgt noch der Abschnitt D-E, bei dem es sich um einen Schaftteil 9 ohne Schrauben handelt.

Während die Schaufelelemente 10 auf den unteren Abschnitt der Schnecke begrenzt bleiben, ist festzustellen, daß die Trennzone (Zone C) zwischen den Schrauben 11 und den Schrauben 12 im Bereich der Fenster 5 liegt, während die Schrauben 12 sich nach oben bis über die Fenster 8 hinaus erstrecken. Man muß sich nun außerdem vorstellen, daß die Schnecke an einen Antriebsmotor (der nicht dargestellt wird) angeschlossen ist, und daß der Durchmesser des Rohres 4 weit unter dem Durchmesser des Behälters 1 liegt.

So hat man beispielsweise belegt bzw. festgestellt, daß eine Gäranlage für Abwasser aus Viehzuchtbetrieben folgende Eigenschaften und Merkmale aufweisen kann:

Ein Behälter 1 mit einem Durchmesser von 6,5 m und einer Gesamthöhe von 12 m; ein Rohr 4 mit einem Durchmesser von 0,5 m und einer Höhe von ca. 12 m; Fenster Nr. 5 mit einer Länge von 1 m und einer Breite von 0,2 m; Fenster Nr. 6 und 7 mit einer Länge von 0,75 m und einer Breite von 0,18 m; Fenster Nr. 8 mit einer Länge und Breite von

0,30 m; Schaufelelemente 10 als Bestandteile der Schnekke, die sich axial um 20 cm nach außen erstrecken·- Länge des Abschnittes B-C der Schnecke, wo die Spiralen 11 vier Gänge aufweisen: 1,3 m; Länge des Abschnittes C-D, wo die Spiralen 12 der Schnecke zwei Gänge aufweisen: 7,8 m.

Während der Gärung der Abwasserstoffe (die zwischen 10 und 20 Tage dauern kann und die bei einer Temperatur zwischen 30° und 40 C, vorzugsweise bei 35 C, stattfindet), wird die Schnecke in Drehbewegung versetzt, und zwar vollführt sie zwischen 30 und 120 Umdrehungen pro Minute, vorzugsweise etwa 70 Umdrehungen pro Minute. Die in der Gäranlage vorhandene Flüssigkeit ist sehr dickflüssig und neigt dazu, am Boden des Behälters 1 die stärkste Konsistenz aufzuweisen. Die Schaufeln 10 haben die Aufgabe, das Material am Boden des Rohres 4 abzuschaben. Wichtig ist jedoch das Merkmal der unterschiedlichen Zahl der Gänge der Spiralen 11 und 12 in den Abschnitten B-C bzw. C-D der Schnecke.

So weist im unteren Abschnitt des Behälters 1 die Flüssigkeit eine starke Konsistenz auf, so daß die Spiralen 11 mit vier Gängen so ausgebildet worden sind, daß sie eine kräftige Durchmischungsfunktion ausüben können. Wenn die Schnecke auch im Abschnitt C-D, wo die Flüssigkeit weniger dickflüssig ist, gleichfalls vier Gänge aufweisen würde, so würde eine solche Schnecke eine zu kräftige und zu schnelle Durchmischung der Flüssigkeit herbeiführen und dadurch die Gärung beeinträchtigen. Aus diesem Grunde besitzt die Schnecke im Abschnitt C-D Spiralen 12 mit nur

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zwei Gängen. Auf diese Art und Weise durchmischen die Spiralen 11 mit vier Gängen, während die Schnecke sich dreht» das dickflüssigere Material kräftiger und schneller, während die Spiralen 12 mit zwei Gängen die darüber liegenden Schichten des flüssigen Mediums weniger intensiv durchmischen.

Die Flüssigkeit, die von den Schaufelelementen 10 und folglich von den Spiralen 11 im Bereich des Rohrbodens 4 erfaßt wird, wird sehr schnell und in großen Mengen entlang des Rohres 4 nach oben gesteuert. Da nun diese Flussigkeitsmenge größer ist als jene, die von den Spiralen 12 mit nur zwei Gängen befördert werden kann, wird der überschüssige Flüssigkeitsanteil über die Fenster 5 des Rohres M- aus dem Rohr selbst hinausgedrängt. Auf diese Art und Weise durchläuft im unteren Bereich der Gäranlage der dickflüssigere Teil des Abwassermaterials einen Zyklus , indem er im unteren Endabschnitt des Rohres 4 eindringt, entlang dem Rohr hochsteigt und zum großen Teil im Bereich des unteren Abschnittes der Fenster 5 ausgestoßen wird.

Die Spiralen 12 der Schnecke bewirken ihrerseits eine Ansaugung der Flüssigkeit im Bereich der oberen Abschnitte der Fenster 5, 6,7 und eine Ausscheidung der Flüssigkeit aus dem Rohr 4 über die unteren Abschnitte der Fenster 6, 7 und 8. Auf diese Art und Weise erzeugt die Schnecke in der innerhalb der Gäranlage vorhandenen Flüssigkeit eine Turbulenz, die so stark ausgebildet ist, daß sämtliche Teilchen der Flüssigkeit mit der Mikrobenflora in Berührung kommen, während andererseits diese Turbulenz wiederum so sanft ausgeprägt ist, daß der Gärungsprozeß dadurch

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nicht beeinträchtigt wird. Gleichzeitig wird auf diese Art und Weise die Entwicklung der Verbrennungsgase (zum großen Teil Metangas), die sich während des Gärungsprozesses gebildet haben, ermöglicht. Die Erfahrungen, die in dieser Hinsicht gewonnen worden sind, haben gezeigt, daß optimale Ergebnisse im Rahmen des Gärungsprozesses von Flüssigen Abwasserstoffen aus Tierzucht nur dann erzielt werden können, wenn diese flüssigen Abwasserstoffe durch eine solche Schnecke durchgemischt werden,wie sie oben beschrieben worden ist.

Es ist einleuchtend, daß die Schnecke anstelle aufeinanderfolgender Abschnitte mit Spiralen unterschiedlicher Gangzahl auch eine konstante Zahl von Gängen, jedoch mit unterschiedlicher Steigung umfassen kann, d.h., mit einer geringeren Steigung im Bereich des unteren Abschnittes der Schnecke und nicht im Bereich des obersten Abschnittes der Schnecke.

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Claims

Patentansprüche

1. Gäranlage für flüssige Abwasserstoffe aus Viehzuchtbetrieben mit einem Gärungsbehälter, in dem ein bewegliches , das flüssige Abwassermaterial umrührendes und durchmischendes Organ angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Organ mindestens ein Rohr (4) umfaßt, das im wesentlichen vertikal ausgerichtet ist und über seinen gesamten Längsabschnitt Fenster (5_S 6, 7,8) aufweist, und daß innerhalb dieses Rohres (4) eine sich um die eigene Achse drehende und von einem Motor angetriebene Schnecke angeordnet ist.

ο Gäranlage nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet , daß die Schnecke in ihrem unteren Abschnitt Spiralen (11) aufweist, die eine geringere Steigung aufweisen als die Spiralen (12) im oberen Abschnitt der Schnecke.

3. Gäranlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß diese unterschiedlichen Steigungen durch eine größere Zahl von Gängen im unteren Bereich der Schnecke gebildet sind«

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4. Gäranlage nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß im unteren Endabschnitt (A-B) der Schnecke radiale und um wenige Grade gegenüber der Vertikalen geneigte Schaufelelemente (10) vorstehen.

5. Gäranlage nach den Ansprüchen 1 bis ^, dadurch gekennzeichnet, daß die Fenster (5-8) gruppenweise in bestimmten Abständen zueinander entlang der Achse des Rohres (H-) angeordnet sind.

6. Gäranlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß vier Gruppen solcher Fenster (5-8) vorgesehen sind und jede diester Fenstergruppen drei Fenster umfaßt, die gleichartig ausgebildet und gleich weit voneinander entfernt sind.

7. Gäranlage nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen einer Fenstergruppe und einer angrenzenden Fenstergruppe etwa ein Viertel der Rohrlänge entspricht.

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