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Gülleseparationssystem MoRoPlant 20

DLG-ANERKANNT "Abscheidegrade in Schweine- und Rindergülle"

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Das Prüfzeichen

Ein Prüfzeichen „DLG-ANERKANNT in Einzelkriterien“ wird für landtechnische Produkte verliehen, die eine umfangsreduzierte Gebrauchswertprüfung der DLG nach unabhängigen und anerkannten Bewertungskriterien erfolgreich absolviert haben. Die Prüfung dient zur Herausstellung besonderer Innovationen und Schlüsselkriterien des Prüfgegenstands. Der Test kann Kriterien aus dem DLG-Prüfrahmen für Gesamtprüfungen enthalten oder sich auf andere wertbestimmende Merkmale und Eigenschaften des Prüfgegenstandes fokussieren. Die Mindestanforderungen, die Prüfbedingungen und -verfahren sowie die Bewertungsgrundlagen der Prüfungsergebnisse werden in Abstimmung mit einer DLG-Expertengruppe festgelegt. Sie entsprechen den anerkannten Regeln der Technik sowie den wissenschaftlichen und landwirtschaftlichen Erkenntnissen und Erfordernissen. Die erfolgreiche Prüfung schließt mit der Veröffentlichung eines Prüfberichtes sowie der Vergabe des Prüfzeichens ab, das fünf Jahre ab dem Vergabedatum gültig ist.

In der vorliegenden Teilprüfung wurden an dem Gülleseparationssystem „MoRoPlant 20“ der Firma AQUA VIVENDI LTD. die Abscheidegrade bei der Separierung von Mastschweine- und Milchviehgülle ermittelt. Es handelt sich dabei um Teilergebnisse einer umfassenden Gesamtprüfung. Grundlage für die Tests war das VERA-Protokoll für Gülleseparationstechniken, Stand Juli 2018, sowie Beschlüsse der DLG-Prüfungskommission Gülleseparation aus 2016. Andere Kriterien wie beispielsweise der spezifische Energiebedarf wurden zwar untersucht, jedoch noch nicht bewertet.

Beurteilung – kurz gefasst

Das Gülleseparationssystem MoRoPlant 20 erreichte bei der Trennung von Mastschweine- und Milchviehgülle die in der Tabelle 1 aufgeführten Abscheidegrade. Diese beziehen sich auf die in den Feststoff abgetrennten Nährstoffanteile. Durch den Einsatz von natürlichen Flockungsmitteln wurden besonders hohe Abscheidegrade bei Phosphor erzielt. Die hohe Trennschärfe insbesondere auch beim TS-Gehalt führt dazu, dass das Zentrat (flüssige Phase) unter § 6, Abschnitt 10 der Düngeverordnung (DüV) fällt, demzufolge die Ausbringung von Dünge­mitteln mit einem TM-Gehalt < 2 % auch innerhalb der Sperrfristen genehmigt werden kann.

Tabelle 1: Ergebnisse im Überblick

Prüfmerkmal Mastschweinegülle   Milchviehgülle  
  Prüfergebnis Bewertung* Prüfergebnis Bewertung*
Abscheidegrade        
Frischmasse (FM) 13 % k.B. 29 % k.B.
Trockensubstanz (TS) 83 % + + 89 % + +
Stickstoff gesamt (Nges) 41 % + + 67 % + +
Phosphor (P2O5) 96 % + + 92 % + +
Kalium (K2O) 23 % o 43 % + +

Tabelle 2: TS-Gehalte der Fraktionen

* Bewertungsbereich: + + / + / ¡ / ◯ / – – (◯ = Standard, k.B. = keine Bewertung)
Prüfmerkmal   Mastschweinegülle    
  Rohgülle Additive Zentrat Feststoff
TS-Gehalte        
  2,5-3,7 % 30,9 % 0,8-1,0 % 29,3-32,2 %
         
Prüfmerkmal</b>   <b>Milchviehgülle    
  Rohgülle Additive Zentrat Feststoff
TS-Gehalte        
  6,2-7,0 % 30,3 % 1,2-1,7 % 24,4-27,6 %

Das Produkt

Beschreibung und Technische Daten

Geprüft wurde das Güllesepara­tionssystem „MoRoPlant 20“ der Firma AQUA VIVENDI LTD. in der kleinsten Ausführung. Das System ist in der Größe skalierbar.

Das zweistufige Separationssystem besteht aus einer 28 Meter langen Einlaufstrecke für das Ausgangs­substrat, das kontinuierlich über eine im Außenbereich liegende Schneidradpumpe beschickt wird. An zwei Stellen im vorderen Rohrstreckenviertel werden über Proportionaldosierer zwei Additive zudosiert. Diese bewirken im ersten Schritt eine Fällung bzw. Flockung des Substrats. Am Ende der Rohstrecke wird das Substrat in eine Dekanterzentrifuge eingespeist. Hier werden durch hohe Trommel-Drehzahlen (ca. 2.500-5.000 U/min) Zentrifugalkräfte erzeugt, die ein Abscheiden der festen Bestandteile aus dem Substrat ermöglichen. Während das flüssige Zentrat frei nach unten ablaufen kann und über ein Rohr aus dem Container geführt wird, wird die feste Phase über die im Trommelinneren liegende Schnecke zu einem Abwurftrichter und von dort über eine Austragschnecke aus dem Container befördert.

Durch den Zusatz von Flockungsmitteln zu den Ausgangssubstraten lässt sich bei Separationsverfahren der Abscheidegrad der Feststoffe erhöhen und somit die Entwässerung des Ausgangssubstrats verbessern. Im MoRoPlant 20-System werden zwei Additive zugesetzt: zum einen das Tonmineralgemisch Bentonit und zum anderen eine Mischung aus Pflanzenstärke, die aus verschiedenen Ackerfrüchten gewonnen wird. Während Bentonit als natürliches Trennmittel wirkt, verbindet die Stärke aufgrund ihrer kleberähnlichen Eigenschaften die festen Bestandteile des Ausgangssubstrats mit dem Bentonit zu einer wasserunlöslichen Flocke. Dies erleichtert die nachfolgende mechanische Trennung in der Dekanter­zentrifuge und erhöht die Trennschärfe. Desweiteren spaltet die Stärke Stickstoff-Verbindungen auf und verbessert so unter anderem die N-Abscheiderate.

Aufbau

  • Separator als geschlossenes System in einem mobilen 20 ft-Container auf LKW-Fahrgestell
  • 28 m Rohrstrecke ab Containereingang bis zum Dekanter zur biochemischen Vorseparation; Edelstahlrohre mit Probeentnahmehähnen für Ausgangssubstrat und geflocktes Substrat
  • 2 Edelstahlbehälter mit jeweils 1 m³ Fassungs­vermögen für die Additive, mit Dosierpumpen zur Einleitung der Additive in die Rohrstrecke
  • Durchflussmesser (MID) für Ausgangssubstrat (Gülle, Gärreste oder Klärschlämme) sowie Add­i­tive 1 und 2
  • NIR-Sensor zur Online-Bestimmung des TM-Gehalts des zugeführten Substrats
  • Dekanterzentrifuge Flottweg Z3E mit einem theoretischen Durchsatz von 10 m³/h und einer praktischen Aufbereitungsleistung von bis zu 1.000 kg Feststoff pro Stunde
  • SPS-Steuerung mit Logbuch und Fernüber­wachungs­modul
  • Anschlussleistung 63 A, 400 V

Die Methode

Stoffströme

Insgesamt wurden an sechs Messtagen Versuche mit jeweils drei verschiedenen Mastschweine- und Milchviehgüllen aus insgesamt sechs Betrieben auf einem großen Schweinemastbetrieb in Bayern durchgeführt. Je Messtag wurden dazu zwei Tankwagen Gülle aus einem Betrieb angeliefert. Einer der Gülletankwagen war mit einem Umpumpsystem ausgestattet. Aus diesem wurde die homogenisierte Gülle über eine Schneidradpumpe an das Separationssystem geliefert. Der Inhalt des zweiten Tankwagens wurde diskontinuierlich mit einer mobilen Pumpstation in den anderen Tankwagen überladen, sodass während des Messzeitraums immer ausreichend homogenisierte Gülle eines Ursprungs zur Verfügung stand.

Tabelle 3: Verwendete Ausgangssubstrate

Messtag Substrat Kürzel TS-Gehalt Fütterung
1 Mastschweinegülle MS-1 3,7 % Getreide, MKS, Sojaschrot – Mittelmast
2 Mastschweinegülle MS-2 (2,5 %) Getreide, MKS, Sojaschrot – Mittelmast
3 Mastschweinegülle MS-3 3,7 % Getreide, MKS, Sojaschrot, Labmolke – Mittelmast
4 Milchviehgülle MV-1 7,0 % Gras-, Maissilage, Heu, Milchleistungsfutter
5 Milchviehgülle MV-2 6,2 % Gras-, Maissilage, Heu, Milchleistungsfutter
6 Milchviehgülle MV-3 6,2 % Gras-, Maissilage, Sojaschrot, Milchleistungsfutter

Für die Ermittlung der Stoffströme wurden alle Eingangs- und Ausgangssubstrate mengenmäßig erfasst. Während die zugeführten Mengen Rohgülle und Additive volumetrisch mit Hilfe von kalibrierten magnetisch-induktiven Durchflussmessern (MID) in den Zuleitungsrohren gemessen wurden, wurden die ausgetragenen Mengen Zentrat und Feststoff durch Wiegung der leeren und vollen Anhänger bzw. Lader, auf die die Subs­trate überladen wurden, auf einer geeichten Fahrzeugwaage bestimmt. Zusätzlich wurden messtäglich die Raumgewichte für die Rohgülle und die Additive bestimmt. Um den Durchsatz der Anlage ermitteln zu können, wurden zusätzlich die jeweiligen Betriebszeiten des Separations­systems aufgezeichnet. Die gemäß VERA-Testprotokoll erforderliche ­Mindestbetriebszeit von fünf Stunden wurde bei allen sechs Versuchen eingehalten. Störungen wurden proto­kolliert, Stillstandszeiten wurden entsprechend berücksichtigt.

Probenahme und Analytik

Um die Verhältnisse jedes Versuchs über die ge­samte Betriebszeit repräsentativ in der Nährstoff­analytik abbilden zu können, wurden an jedem Messtag nach einer Einlaufzeit des Separations­systems im Abstand von je einer Stunde 5 Proben (à 2 Liter) jeweils aus dem Zulauf und den beiden Austrägen gezogen. Die Entnahme der Rohgülle erfolgte über einen Bypass aus der Zuleitung hinter der Schneidradpumpe (Bild 4), die der festen und flüssigen Phase an den Auslassöffnungen hinter der Zentrifuge (Bild 5). Die fünf Proben jeder Phase wurden zu Versuchsende in einem 10 Liter-Container nochmals durchmischt. Aus jeder Mischprobe wurden anschließend drei Teilproben gezogen und sofort tiefgefroren. Zwei der drei Proben waren für die Laboranalysen bestimmt, die dritte Probe wurde als Rückstellprobe zurückbehalten.

Die Proben jeweils dreier Messtage, entsprechend einer Gülleart, wurden tiefgefroren per Expresspost an zwei Analyselabore zur Bestimmung der Inhaltsstoffe versandt. Bestimmt werden sollten TS- und oTS-Gehalt sowie die Gehalte an Gesamt-N, NH4-N, Gesamt-P (P2O5), Gesamt-K (K2O), Cu und Zn. Zusätzlich wurden die Messungen von pH-Wert und C/N-Verhältnis jeder Probe beauftragt. Die Analysen wurden entweder direkt nach den im VERA-Testprotokoll geforderten Referenzmethoden oder nach entsprechenden Lufa-Methoden durchgeführt. In den Ergebnistabellen dieses Berichts sind stets die Mittelwerte der beiden Einzel-Analysenwerte angegeben.

Die Additive wurden ergänzend im für die Mastschweine- bzw. Milchviehgülle eingestellten Mischungs­verhältnis beprobt und ebenfalls zur Analyse an die Labore geschickt.

Berechnung der Abscheidegrade

Der Abscheidegrad ist ein Maß für die Wirksamkeit eines Trennverfahrens. Er gibt das Verhältnis der im Separationssystem abgeschiedenen Menge eines Inhaltsstoffes zu der in das System eingeleiteten Menge dieses Stoffes wieder. Die Abscheidegrade der Inhalts- bzw. Nährstoffe der Gülle werden über die jeweiligen im Zentrat verbliebenen Mengen und Konzentrationen berechnet und beziehen sich somit auf den Feststoffanteil, der die abgeschiedenen Stoffe enthält.

Die Testergebnisse im Detail

Abscheidegrade

Die Abscheidegrade wurden für die Frischmasse, die Trockensubstanz und die Hauptnährstoffe bestimmt. Der TS-Gehalt und der Strukturanteil des Ausgangssubstrats beeinflussen den Abscheidegrad, wobei tendenziell die Trennschärfe mit steigendem TS-Gehalt der Rohgülle zunimmt.

Zu den nachfolgenden Tabellenwerten sei angemerkt, dass sowohl das Messverfahren als auch die Analytik eine gewisse Messungenauigkeit beinhalten. Eine exakte Wiederfindungsrate von 100 % der Inhaltsstoffe in den beiden Separatfraktionen (Aufsummierung der Anteile Zentrat und Feststoff zu 100) ist daher kaum zu ­erreichen.

Bezogen auf die Frischmasse wurden der Mastschweine-Rohgülle bei der Separation zwischen 4,4 und 5,3 % Additive zugesetzt. Bei der Separation der strukturreicheren Milchviehgülle musste die Additivmenge zur Erzielung eines optimalen Ergebnisses erhöht werden. Die eingesetzte Additivmenge betrug dabei zwischen 8,0 und 9,3 % der Rohgüllemenge. 

Der sehr geringe Trockensubstanzgehalt des Zentrats, also der flüssigen Phase nach der Separierung, stellt eine Auffälligkeit im Vergleich zu anderen Separationsverfahren dar. Sowohl bei der Mastschweine- als auch bei der strukturreicheren Milchviehgülle lag der TS-Gehalt stets unter 2 %, bei Mastschweinegülle zwischen 0,8 und 1,0 % und bei Milchviehgülle zwischen 1,2 und 1,7 %. Dies ist insofern von Bedeutung, als dadurch folgende Passage in § 6, Abschnitt 10 der Düngeverordnung (2017) zum Tragen kommt: „Die nach Landesrecht zuständige Stelle kann ferner im Falle von Düngemitteln mit einem festgestellten Gehalt an Trocken­masse von weniger als zwei vom Hundert auf Antrag Ausnahmen von den Verbotszeit­räumen nach Absatz 8 oder 9 genehmigen, wenn schädliche Gewässerveränderungen nicht zu erwarten sind und nicht mehr als 30 Kilogramm Gesamtstickstoff je Hektar im genehmigten Zeitraum aufgebracht werden.“

Phosphor-Abscheideraten von über 90 % sind als herausragend zu bezeichnen. Durch die Anreicherung im Feststoff entsteht auf der einen Seite ein wertvoller NP-Dünger, auf der anderen Seite wird das Zentrat stark entlastet, was für bestimmte Kulturen von Vorteil ist.

Fazit

In der vorliegenden Teilprüfung wurden am Gülle­separationssystem „MoRoPlant 20“ der Firma AQUA VIVENDI LTD. die Abscheidegrade bei Mastschweine- und Milchviehgülle ermittelt. Der Ab­scheidegrad für die Trockensubstanz lag dabei über 80 %, für Stickstoff bei über 40 % bei Mastschweine- und bei über 60 % bei Milchviehgülle. Besonders hohe Abscheideraten von über 90 % wurden beim Phosphor erzielt. Beim Kalium wurde ein durchschnitt­licher Abscheidgrad in der Mastschweine-, aber mit über 40 % ein sehr guter Abscheidegrad in der Milchviehgülle erzielt. Für das Zentrat kann aufgrund seines geringen TS-Gehaltes von unter 2 % unter Umständen durch die zuständige Behörde eines Bundeslandes eine Ausnahmegenehmigung bezüglich der Ausbringung innerhalb der Sperrfristen nach § 6 Abschnitt 10 der Düngeverordnung genehmigt werden.

Anmelder und Prüfungsdurchführung

Anmelder und Hersteller

AQUA VIVENDI LTD.,
Posthaltergasse 2, D-84149 Velden
(Umfirmierung in BayRoCon ist in Vorbereitung)

Kontakt
Telefon: +49 (0)8742 91941-6
Telefax: +49 (0)8742 91941-7
info@aqua-vivendi.com
www.aqua-vivendi.com

Prüfungsdurchführung

DLG TestService GmbH,
Standort Groß-Umstadt

Die Prüfungen werden im Auftrag des
DLG e.V. durchgeführt.

Prüfgrundlage
VERA-Testprotokoll für Gülleseparationssysteme, Stand 07/2018

DLG-Prüfrahmen
DLG-Prüfrahmen Gülleseparation, Stand 05/2016

Fachgebiet
Landwirtschaft

Für die zuständige DLG-Prüfungskommission „Gülleseparation“
PD Dr. Andreas Lemmer, Universität Hohenheim, Landesanstalt für Agrartechnik und Bioenergie

Bereichsleiter
Dr. Ulrich Rubenschuh

Prüfingenieur(e)
Susanne Gäckler *

*    Berichterstatter

Kontakt

DLG Testzentrum Technik und Betriebsmittel • DLG TestService GmbH Standort Groß-Umstadt • Max-Eyth-Weg 1 • 64823 Groß-Umstadt • Tel: +49(0)69/24 788-600 Fax: +49(0)69/24 788-690 • tech@DLG.org