DE3904326A1

DE3904326A1 - Verfahren zum sammeln und entfernen von schadgasen oder faulgasen durch in der guelle schwimmende hauben

Info

Publication number: DE3904326A1
Application number: DE3904326A
Authority: DE
Inventors: Josef Hunkemoeller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-02-14
Filing date: 1989-02-14
Publication date: 1990-08-16

Description

Verfahren zum Sammeln und Entfernen von Schadgasen oder Faulgasen durch in der Gülle schwimmende Hauben.

1. Die Gülle und ihre Nachteile

Gülle ist ein Gemisch von Harn und Kot. Die Tiere in der modernen Stallhaltung werden auf Spaltenböden gehalten (Abb. 1). Die von ihnen ausgeschiedenen Exkremente (Harn und Kot) fallen durch den Spaltenboden hindurch. Unter dem Spaltenboden befindet sich ein Sammelbecken, in dem die Exkremente als Gülle gesammelt und gelagert werden können. Aufgrund des offenen Spaltenbodens steht die Gülle in direktem Kontakt mit der sich über ihr befindlichen Stalluft. Diese Art der Haltung hat wesentliche Nachteile für Klima, Haltung, Gesundheit und Umwelt.

a) Schadgasbildung

Die Schadgase entstehen zum großen Teil in der Gülle. Die Gülle ist kein toter Lebensraum, sondern ein ideales Biotop für Mikroorganismen und Parasiten. Aerobe und anaerobe Bakterien nutzen die organischen Bestandteile der Gülle für ihre Stoffwechselaktivität. Als Endprodukte entstehen u. a. Gase. Diese Gase (NH3, H2S, CH4 u. a.) entweichen aus der Gülle und vermischen sich mit der Stalluft. Da diese Gase z. B. auf die Schleimhäute der im Stall gehaltenen Nutztiere reizend (negativer Effekt) wirken, werden sie auch als Schadgase bezeichnet. Die Erkrankungshäufigkeit und die Schwere der Erkrankung nehmen bei erhöhtem Schadgasanteil deutlich zu. Als Folge der verschlechterten Luftqualität muß die warme Stalluft in erhöhtem Maße durch kalte Frischluft ersetzt werden. Bei diesem Vorgang wird jedoch die Stalltemperatur zum Nachteil für Gesundheit und Mastleistung gesenkt. An heißen Sommertagen ist die Schadgasbildung in der Gülle sogar so stark, daß es bei einem Ausfall der Stallüftung zu einem Massensterben der im Stall gehaltenen Nutztiere kommen kann. In den Stallungen sind daher i. d. R. Warnanlagen oder Notstromaggregate installiert.

Aufgrund des nachteiligen Effektes der Schadgase für die Tierhaltung ist man bestrebt, diese zu beseitigen, oder zu vermindern. Dies geschieht bisher durch:

- Heizen des Stalles mit dem Ziel einer erhöhten Frischluftzufuhr im Winter
- Frischluftzufuhr in großen Mengen im Sommer
- Verkleinerung der Güllebecken unter dem Spaltenboden und eine daraus resultierende häufigere Entleerung des Güllebeckens
- Absaugen der Abluft unterhalb der Spalten, damit die Schadgase in vermindertem Maße mit der Stalluft vermischt werden.

b) Parasitenvermehrung

Parasiten wie z. B. Fliegen vermehren sich durch Eiablage. Die Eier entwickeln sich zu Larven und via der Metamorphose entstehen hieraus adulte Fliegen. Die Gülleoberfläche eignet sich als idealer Lebensraum für diese Vorgänge: Sie ist stets feucht und trocknet nie aus, sie ist warm aufgrund der bakteriellen Aktivität und sie ist geschützt vor natürlichen Feinden. Aufgrund dieser idealen Verhältnisse ist die Gülleoberfläche im Sommer von einem regelrechten Rasen aus Fliegen bedeckt. Die idealen Vermehrungsbedingungen führen zu einem massenhaften Auftreten von Fliegen in der näheren Umgebung offener Gülleoberflächen. Zur Beseitigung dieser Fliegenplage müssen regelmäßig chemische Bekämpfungsmittel eingesetzt werden.

c) Wasserverdunstung an der Gülleoberfläche

Die feuchte Gülleoberfläche sorgt für eine ständige Verdampfung von Wasser. Diese Wasserverdampfung entzieht der Gülle und somit dem Stall Verdampfungsenergie. Außerdem trägt sie im Winter insbesondere bei schlecht isolierten Stallungen dazu bei, daß sich an kalten Wänden vermehrt Schwitzwasser durch Kondensation bildet. Das Schwitzwasser ist dann verantwortlich für die Durchfeuchtung der Wand und für die daraus resultierende noch schlechtere Isoliereigenschaft der Wand. Dieser Energieverlust begünstigt ein naßkaltes, ungesundes Klima im Stall.

d) Auskühlung des Stalles

Die Frischluftzufuhr im Stall sorgt für den Austausch der Stalluft und die gleichzeitige Reduzierung der Schadgase. Der Austausch einer warmen Stalluft gegen eine kalte Frischluft hat jedoch stets einen Energieverlust zur Folge. Ein zu schneller Austausch der Stalluft hat sogar den Nachteil, daß der Stall insbesondere im Winter auskühlt. Ein zu kaltes Stallklima ruft ebenfalls Erkrankungen hervor.

e) Energiekosten durch fortlaufend laufende Ventilatoren

Im Sommer bei warmem Wetter entstehen die Schadgase in der Gülle in so großer Menge, daß die Gülle regelrecht brodelt. Zur Vermeidung von nachteiligen Effekten für die Tierhaltung müssen die durch Strom betriebenen Ventilatoren auf Höchstleistung laufen. Dabei werden die Stromkosten durch den Dauerbetrieb deutlich in die Höhe getrieben.

f) Umweltbelastung durch den Ausstoß der Stalluft

Bei dem Austausch der Stalluft wird diese (bisher) ungereinigt in die Umwelt geblasen. Eine Staub- und Geruchsbelästigung in der näheren Umgebung des Stalles ist die Folge. Der Grad der Belästigung steht dabei in direktem Zusammenhang mit der Schadgasentstehung in der Gülle.

2. Verfahren zum Sammeln und Entfernen von Schadgasen oder Faulgasen durch in der Gülle schwimmende Hauben.

Das Sammeln und Entfernen von Schadgasen oberhalb der Gülleoberfläche ist gekennzeichnet durch eine gasdichte Haube, die an ihren Rändern in der Gülle schwimmt (Abb. 2). Die Haube kann beispielsweise die Form eines Gebäudedaches (Abb. 3), eines Tonnengewölbes (Abb. 4), einer Taucherglocke o. a. besitzen. An den Rändern liegt die Haube auf bzw. in der Gülle. Der Luftraum oberhalb der Haube ist somit vom Luftraum unterhalb der Haube getrennt. Ein Durchtritt von Gasen unter den Rändern der Haube wird auf diese Weise verhindert.

Unter der Haube sammeln sich die Gase, die in der Gülle entstehen. Sie gelangen als mehr oder weniger kleine Bläschen an die Gülleoberfläche und konfluieren zu einer großen Blase. Durch ein Schlauch-Röhrensystem, welches die Blase anzapft, können die Gase dann abgeleitet werden (Abb. 8). Als treibende Kraft für das Entfernen der Gase kann der Überdruck genutzt werden, der durch die Gasbildung entsteht. Das Gas kann jedoch auch durch eine zusätzliche Technik aktiv abgesogen werden.

Oberhalb der Haube befindet sich der Stall. Von oben fallen die von den Tieren ausgeschiedenen Exkremente (Kot, Urin) auf die Haube herab. Die Haube ist so beschaffen, daß die auf die Haube fallenden Exkremente an den Rand der Haube gleiten können und dort in die Gülle gelangen (Abb. 2).

3. Anforderungen und Ausführungsbeispiele der Haube und des Schlauch-Röhrensystems

Der Zweck des Sammelns und Entfernens von in der Gülle entstehenden Gasen kann mit Hauben unterschiedlichster Form und Größe und unterschiedlichsten Materials u. a. ausgeführt werden. Im Folgenden wird daher auf einige Kriterien näher eingegangen werden.

a) Größe und Form der Grundfläche der Haube

Größe und Form der Grundfläche der Haube sind variabel. Sie richten sich in erster Linie nach den Gegebenheiten der Gülleoberfläche und der Güllegrube. (Größe: z. B. 1.00 m×0,5 m oder kreisrund mit einem Durchmesser von 14.00 m. Form: z. B. eckig, oval oder unregelmäßig). Der Effekt des Sammelns von Schadgasen steht in direktem Verhältnis mit der von Hauben bedeckten Gülleoberfläche. Das angestrebte Ziel ist, einen möglichst großen Teil dieser Fläche mit Hauben zu bedecken. Dieses wird erreicht, wenn es gelingt, fast die gesamte Oberfläche mit einer einzigen Haube zu bedecken, die dann bis dicht an den Rand der Gülleoberfläche heranreicht (z. B. im Güllehochbehälter) (Abb. 9). Im Stall unter dem Spaltenboden wird es hingegen notwendig sein, viele kleinere Hauben an Stelle einer großen anzubringen (Abb. 1). Kriterien für die Wahl von Größe und Form sind hier individuell für jeden Stall zu beurteilen:

- eine einheitliche Güllegrube oder Aufteilung in Güllekanäle
- Größe der Einstiegsluke in die Güllegrube bzw. Möglichkeit, die Spalten beim Einbringen der Hauben zu entfernen.
- Flüssigkeitsanteil der Exkremente: Je höher der Urinanteil, um so besser gleiten die Exkremente bis an den Rand der Haube und um so breiter kann die Haube konstruiert sein
- Neigung der Haubenoberfläche: Je steiler, um so besser gleiten die Exkremente und um so breiter kann die Haube konstruiert sein.

Bei zu großer Güllefläche ist es sinnvoll, die Haubengröße zu teilen und mehrere kleine Hauben in der Gülle zu verteilen, damit der Weg der Exkremente auf der Haube verkürzt wird.

b) Form und Neigungswinkel der Haube

Die Form der Haube ist variabel.

Das Ziel ist es, daß die Ränder in der Gülle schwimmen, damit sich die Gase unter der Haube sammeln können.

Die von oben herabfallenden Exkremente hingegen sollen möglichst schnell bis in die Gülle gleiten können. Bei vorhandener Neigung der Haubenoberfläche gleiten die Ausscheidungsprodukte schneller bis an den Rand der Haube und gelangen an dieser Stelle in die Gülle.

Die gestellten Anforderungen können mit Hauben unterschiedlichster Form erzielt werden: z. B.: Tonnengewölbe (Abb. 4), umgedrehtes Tablett, Hausdach (Abb. 3), Eierpalette oder andere unregelmäßige Formen. Es ist auch möglich bestehende Formen von z. B. gebrauchten Chemie- oder Ölbehältern für diesen Zweck zu benutzen. Ein runder Chemiebehälter beispielsweise (198 Liter) mit einem geschlossenen Schraubverschluß muß lediglich der Länge nach geteilt werden und man hat gleich zwei Hauben mit der Form eines Tonnengewölbes.

Beispielsweise kann die Haube auch ähnlich aussehen wie eine große Eierpalette. Die Gase werden dabei unter den bergförmig nach oben schauenden Kuppeln gesammelt. Die Kuppeln sind durch Ausläufer miteinander verbunden und ermöglichen so einen Gasaustausch. Zwischen den Kuppeln befinden sich nach unten offene Täler, die bis in die Gülle reichen. Die von oben herabfallenden Exkremente gleiten in diese Täler. Am Boden dieser Täler sind Löcher angebracht. Die Exkremente gelangen durch diese Löcher in die Gülle.

c) Material

Die Haube kann aus verschiedenen Materialien oder Kombinationen von Materialien gefertigt sein. Folgende Kriterien sollten beachtet werden:

- gasdicht
- schwimmende Materialien: Bei nicht schwimmenden Materialen (bei Metallen müssen zusätzliche Schwimmkörper angebracht werden).
- Beständigkeit gegen Zersetzung in der Gülle (Eisen rostet, Holz vermodert nach einiger Zeit)
- Formstabil, gegen mechanische Beanspruchung. Bei Verwendung von Folien müssen diese beispielsweise über ein Gerüst gespannt sein.
- Härte: Beständigkeit gegen Zerfressen durch Mäuse und Ratten. Folien erfüllen diese Anforderung nicht.

d) Schwimmkörper

Die Hauben drehen wie umgedrehte Boote auf der Oberfläche. Aufgrund des sehr hoch liegenden Schwerpunktes ist die Gefahr des Kenterns groß. Das Sammeln der Schadgase ist dann aufgrund des in die Luft stehenden Haubenrandes nicht mehr möglich. Zur Vorbeuge gegen das Kentern empfiehlt es sich daher, zusätzliche Schwimmkörper an der Haube anzubringen. Diese Schwimmkörper sollen gleichzeitig das Versinken wie auch das Auftauchen des Haubenrandes verhindern. Diese Anforderungen erfüllt z. B. Holz (Abb. 5): Es schwimmt einerseits wie ein Floß, andererseits ist es schwer wie ein Klotz. Das gestellte Ziel läßt sich jedoch auch mit Hilfe von massiven Kunststoffkörpern (zu teuer) erreichen. Die spezifische Dichte vieler Kunststoffe hat ein Schwimmverhalten zur Folge. Das Ziel läßt sich ebenfalls erreichen mit hohlen Schwimmkörpern unterschiedlichster Form, die Luft oder Gase enthalten (Abb. 6). Es ist ebenfalls möglich, Hohlräume anzubringen, die nach unten geöffnet sind (Abb. 7). Diese Hohlräume füllen sich dann selbständig mit Schadgasen und bewirken einen Auftrieb der Haube.

e) Isolation

Es ist möglich, die Hauben von unten mit isolierenden Materialen zu beschichten. Die Isolation hat zwei Vorteile. Erstens reduziert sich der Wärmeabfluß aus der Gülle, an einer isolierten Haube. Zweitens hat ein verminderter Energiedurchlaß der Hauben eine verlangsamte Austrocknung der Exkremente auf der Haube zur Folge. Hierdurch wird vermieden, daß die Exkremente an der Haubenwand haften.

Ein Zerfressen der Isolierschicht von Mausen und Ratten ist nicht zu befürchten, da unter der Haube kein Sauerstoff für die Atmung vorhanden ist.

f) Verbund von Hauben

Mehrere Hauben können auch starr miteinander verbunden werden. Hierdurch wird die Gefahr des Kenterns der Hauben reduziert.

g) Ein Schlauch/Röhrensystem dient zum Ableiten der gesammelten Gase.

Die Gasblase wird von dem Schlauch- Röhrensystem angezapft (Abb. 8). Der Schlauch- die Röhre kannn dann entweder durch das Dach der Haube geführt werden, oder der Schlauch kann vom Innern der Haube unter dem Haubenrand hinweg durch die Gülle geführt werden. Ein Schlauch hat gegenüber der stabilen Röhre den Vorteil der Flexibilität. Der Schlauch ist leichter zu verlegen und er erlaubt das Bewegen der Hauben auf der Gülleoberfläche. Die Röhre hingegen ist stabil und somit beständig gegen Mäuse und Ratten. Schlauch und Röhre lassen sich auch kombinieren.

Mehrere Hauben auf einer Güllefläche können entweder paralell oder in Reihe (wie in der Elektrizität) durch das Schlauch- Röhrensystem verbunden werden (bzw. Kombinationen zwischen paralell und in Reihe).

4. Die Vorteile des Verfahrens zum Sammeln und Entfernen von Schadgasen und Faulgasen

Die Gülleoberfläche wird zu einem großen Teil von Hauben bedeckt und ist somit von der Stalluft getrennt. Hieraus ergeben sich Vorteile für Klima, Haltung, Gesundheit, Management und Umwelt.

a) Schadgasbildung:

Die Schadgase werden gesammelt und abgeführt, gelangen jedoch nicht mehr mit dem Stallklima in Berührung. Hieraus ergeben sich folgende Vorteile:

- Die Qualität der Stalluft wird deutlich verbessert.
- Die Gesundheit und Lebensqualität wird verbessert.
- Die Frischluftzufuhr und die damit einhergehende Gefahr der Unterkühlung wird vermindert.
- Auf teure Warnanlagen und Notstromaggregate kann verzichtet werden.
- Auf Stallheizungen kann (bei ordnungsgemäßer Isolierung der Ställe) verzichtet werden.

b) Parasitenvermehrung

Die Parasitenvermehrung (insbesondere Fliegen) auf einer mit Hauben bedeckten Gülleoberfläche ist deutlich reduziert. Hierfür gibt es folgende Erklärungen:

- Hauben-Teile, auf die nicht ständig Exkremente herabfallen, haben keine feuchte Oberfläche, die die Fliegen dringend für ihre Entwicklung benötigen.
- Auf Hauben-Teilen, auf die regelmäßig Exkremente herabfallen, entsteht eine gewisse Spülwirkung. Die mit Parasiten -Eiern und -Larven behafteten Exkremente werden fortlaufend in die Gülle geleitet, so daß die Zeitspanne für die Entwicklung der Parasiten zu kurz ist. Befinden sich die Larven erst einmal in der Gülle unter der Haube, so ist die Entwicklung aufgrund des hier herrschenden anaeroben Milieus blockiert.

c) Wasserverdunstung an der Gülleoberfläche

Die Wasserverdunstung an der Gülleoberfläche wird durch die Hauben reduziert. Die Menge an Verdampfungsenergie, die dem Stall auf diese Weise entzogen wird, wird somit ebenfalls vermindert. Außerdem wird bei schlecht isolierten Stallungen die Schwitzwasserbildung und ein Durchfeuchten der Stallwände verhindert. Ein naßkaltes, ungesundes Klima wird hierdurch vermieden.

d) Auskühlung des Stalles

Der Austausch einer warmen Stalluft gegen eine kalte Frischluft mit der Folge des Energieverlustes kann vermindert werden. Damit senkt sich gleichzeitig die Gefahr der Unterkühlung des Stalles. Erkrankungen wird auf diese Weise ebenfalls vorgebeugt.

e) Energiekosten durch laufende Ventilatoren

Die im Sommer bei warmem Wetter entstehenden Schadgase werden von den Hauben direkt gesammelt und abgeführt. Sie gelangen nicht mehr mit der Stalluft in Kontakt. Aus diesem Grunde können die Ventilatorenleistung und die damit korrelierenden Energiekosten gesenkt werden.

f) Umweltbelastung durch den Ausstoß der Stalluft

Die Menge an Stalluft, die ausgetauscht werden muß, ist deutlich verringert. Die damit verbundene Geruchs- und Staubbelastung für die Umwelt ist dadurch ebenfalls reduziert.

Bezugszeichenliste:

Abb. 1: Schema eines Schweinestalles mit Spaltenboden, Güllegrube und Haube zum Sammeln und Entfernen von Schadgasen
1 Schweinestall
2 Spaltenboden
3 Güllegrube mit Gülle
4 Hauben, die auf der Gülle schwimmmen.
Abb. 2: Schema einer in der Gülle schwimmenden Haube zum Sammeln und Entfernen von Schadgasen
1 Spaltenboden
2 Gülle
3 Gülleoberfläche
4 Dach der Haube
5 Schwimmkörper an der Haube integriert
6 Gasblase unter der Haube
7 Schlauch- und Röhrensystem
8 Exkremente, die zwischen den Spalten hindurchfallen.

Claims

Das Sammeln und Entfernen von Schadgasen oberhalb der Gülleoberfläche ist gekennzeichnet durch eine gasdichte Haube, die an ihren Rändern in der Gülle schwimmt. Die Oberfläche des Deckels ist so gestaltet, daß von oben auf die Haube herabfallendes Material (Kot, Urin, Regen, u.a.) in die Gülle abgleiten kann. Unter der Haube werden die in der Gülle entstehenden Gase gesammelt und über ein Röhren-Schlauchsystem separat abgeführt. Das Gas kann dann in die Umwelt entweichen oder als Biogas verwendet werden. Das Verfahren kann auch bei anderen flüssig-breiigen Oberflächen angewandt werden, bei denen Faulgase entstehen (flüssiger Kompost).