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Verfahren zur Umwandlung von Müll in Dünger
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gutes unter etagenweiser Anordnung mit absteigender Umwälzung desselben ; das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass a) dem Müll pro Tonne wenigstens 85 g Impfmaterial zugesetzt wird, das wenigstens 1, 3 X 109 aerobe, thermophile Bakterien enthält, und mit A.
Fumigatus-Pilzen so stark durchsetzt ist, dass das Impfmaterial eine graublaue Farbe aufweist, b) die Zerkleinerung des so beimpften Mülls bis auf eine Teilchengrösse zwischen 5 cm und 3 mm erfolgt, wobei nicht mehr als 15% dieser Partikel kleiner als 37 mm sind, c) das gemahlene Verrottungsgut in die oberste Etage eines Stapels solcher Verrottungsetagen einge- füllt wird, wobei eine Schütthöhe in diesen Etagen von nicht höher als etwa 70 cm eingehalten wird, und der Müll nach jeweils 24 h aus der obersten Etage in eine darunter liegende Etage überführt wird, wobei jedesmal der teilweise kompostierte Müll gewendet und umgebrochen wird, wobei der Müll in diesen Etagen so lange-durchschnittlich etwa sechs Tage-verbleibt, bis die Temperatur des Mülls die Pasteurisier- temperatur übersteigt und d)
der teilweise zersetzte Müll nochmals auf kleinere Teilchengrösse zermahlen und danach-zweck- mässig in Haufen gestapelt-vorteilhaft etwa sechs Tage lang sich überlassen bleibt, wobei durch weitere
Bakterieneinwirkung die Temperatur wieder die Pasteurisiertemperatur übersteigt.
Wesentlich für die Erfindung ist der Temperaturverlauf in der Müllmasse, die der Wirkung der aeroben
Bakterien und der genannten Pilze ausgesetzt ist, insbesondere der des anfänglichen Zersetzungsvorganges.
- Es wurde festgestellt, dass die Temperatur des Mülls wesentlich schneller auf den Höchstpunkt ansteigt und dann allmählich absinkt, wenn die wirksame Fläche des Mülls während des Zersetzungsvorganges nicht vergrössert wird. Diese Höchsttemperatur liegt oberhalb der Temperatur, bei der die anaeroben
Bakterien normalerweise noch leben (49-62 C). Ausserdem liegt sie auch oberhalb der Pasteurisiertemperatur von 61 C. Demzufolge werden alle anaeroben Bakterien, die sich zunächst in dem Müll befinden, getötet, wenn die ganze Müllmenge, die zersetzt werden soll, diese Höchsttemperatur erreicht.
Nachdem der Müll diese Temperatur überschritten hat, enthält er thermophile, aerobe Bakterien, die wieder wirksam werden, wenn die Oberfläche des Mülls ihnen wiederum ausgesetzt wird oder wenn der Feuchtigkeitsgehalt erhöht wird. Es wurde festgestellt, dass bei erneutem Anstieg der Temperatur des Mülls auf den höchsten Punkt das Material gegen eine weitere beträchtliche Aktivität der Bakterien stabilisiert werden kann, wenn es auf einen optimalen Feuchtigkeitsgehalt herabgetrocknet wird. Das stabilisierte Material hat einen genügenden Gehalt an Mineralien, die den Pflanzenwuchs begünstigen.
Zur Erfindung hat des weiteren die Erkenntnis geführt, dass ein gewisses Pilzwachstum in dem kompostierten Material wünschenswert ist. Es wurde festgestellt, dass bei Impfung des Mülls mit den genannten A. Fumigatus-Pilzen, diese durch die kompostierende Masse hindurchwachsen und besonders, wenn gleichzeitig Bakterien wirken, die den Müll in einen wohlriechenden Dünger verwandeln. Das Wachstum dieses Pilzes kann wesentlich beschleunigt werden, indem die kompostierende Masse aufgebrochen und etwa täglich einmal durchmischt wird. Dies gilt besonders für die ersten Stufen der Kompostierung. Dadurch wird der Pilz in der Masse verteilt. Es scheint, dass, wenn der Pilz ungestört etwa 24 h lang wachsen kann, die Masse dann umgebrochen werden kann und mindestens zwei neue Zellen oder Pflanzen statt jeder anfänglichen Zelle oder Pflanze fortleben.
Durch die Erfindung wird eine Abkürzung der für die Beseitigung der anaeroben Bakterien erforderlichen Zeit mit einem geringen Aufwand an Einrichtungen erreicht, ohne dass unangenehme Gerüche entweichen. Ausserdem wird ein stabilisierter Dünger erhalten.
Gemäss der Erfindung wird der Müll aus einem Sammeltrichter in einen Zerkleinerer eingebracht.
Für diese Zerkleinerung und die Mischung ist eine entsprechende Vorrichtung vorgesehen. Das Austragsende des Zerkleinerungsapparates weist vorteilhaft ein Sieb auf mit sehr grossen Öffnungen, um grosse Teile, die nicht richtig kompostiert werden können, wie z. B. Kraftfahrzeugreifen, auszuscheiden. Kleine Metallteilchen, wie Zinntuben, können im Müll verbleiben, wie später noch erläutert wird. Wenn der Müll durch den Zerkleinerer hindurchgeführt wird, wird Wasser eingesprüht, um einen Feuchtigkeitsgehalt zwischen 50-70% zu erreichen. Die Zufügung von Feuchtigkeit verringert die Temperatur des Mülls in unerwünschter Weise um etwa 4-100 C. Jedoch steigert der zusätzliche Feuchtigkeitsgehalt die anschliessende Bakterienwirkung beträchtlich.
Das Gewicht des angefeuchteten Mülls beträgt 400-560 kgfm3. Ausserdem werden thermophile, aerobe Bakterien und Pilze vom A. Fumigatus-Typ dem Müll zugefügt, wenn dieser die Zerkleinerungsanlage passiert.
Es genügt, wenn jede Tonne Müll mit 85 g Füllmaterial geimpft wird, das 1, 3 X 109 Bakterien enthält und in solcher Menge mit A. Fumigatus-Pilzen durchsetzt ist, dass das Material eine blaugraue Farbe hat, wenn man es mit dem blossen Auge oder besser bei zehnfache Vergrösserung betrachtet. Praktischer- weise können die Bakterien und der Pilz aus Kuhdung gewonnen werden, der einen Feuchtigkeitsgehalt von 33% aufweist oder auf diesen Feuchtigkeitsgehalt gebracht ist und langsam etwa drei Monate lang auf einen endgültigen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 3% getrocknet und mit blaugrauem AspergillusZellulose-Pilz, der zur A. Fumigatus-Familie gehört, durchsetzt ist. Der Bakteriengehalt dieses Dunges entspricht etwa dem oben angegebenen.
Diese Bakterien und Pilze sind nur erforderlich, wenn nicht ein Teil des Endproduktes in den ursprünglich zugeführten Müll zurückgeführt wird, wie es im folgenden noch beschrieben wird.
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Der Müll weist nach der Zerkleinerung eine solche Grösse auf, dass er durch ein Sieb mit Maschen von 15x 15 cm2 hindurchfällt, so dass seine Zerkleinerung in einer Mühle erleichert ist.
Die Mühle zerkleinert den Müll derart, dass seine Teilchen die Grösse von 5 cm bis herab zu 3 mm
Durchmesser haben. In diesem Bereich soll auch das Gewicht möglichst gleichmässig verteilt sein. Durch das Mahlen wird die Mülloberfläche, die während der anschliessenden Zersetzung der bakteriellen Wirkung ausgesetzt ist, beträchtlich vergrössert und dadurch die Zeit für die vollständige Zersetzung des Mülls verkürzt. Ausserdem steigert das Zermahlen des Mülls den Pilzwuchs und verteilt die Pilze und Bakterien.
Wenn die Teilchengrösse des Mülls beträchtlich unter 6 mm bis 8 mm Durchmesser liegt, so hat der Müll die Neigung, zu backen, wodurch die Durchlüftung des Mülls und damit die bakterielle Wirkung verhindert wird. Besonders geeignet ist eine Mühle vom Ketten-Typ.
Diese steigert auch in günstiger Weise die
Temperatur des Mülls, besonders wenn der Müll Metallteile enthält. Die Temperatursteigerung beträgt 5-10 C, so dass der Müll die Mühle bei einer durchschnittlichen Temperatur von 260 C verlässt. Der gemahlene Müll wird dann in eine Behandlungszelle 6 überführt, wo die Masse dauernd der Luft ausgesetzt ist, um die Wirkung aerobischer Bakterien zu steigern und diejenigen anaerober zu unterdrücken, bis die Temperatur des Mülls die anaeroben Bakterien zum Absterben bringt. Es sind mehrere Zellen vorteilhaft senkrecht übereinander gestapelt vorgesehen, da auf diese Weise der Übergang des Mülls von einer Zelle in die andere erleichtert wird.
Wird die oberste Zelle in die darunter liegende Zelle entleert, so wird dabei der Müll gewendet, um den Müll zusätzlich zu durchlüften und den Pilzbewuchs zu zerteilen, wodurch der Pilz schneller ausgebreitet wird. Der Müll bleibt zunächst in der obersten Zelle etwa 24 h, währenddessen die Masse durchlüftet wird, um nur aerobe Bakterien zur Wirkung kommen zu lassen. Während dieser Zeit wird der Müll in Ruhe gelassen, um das Wachstum des Pilzes bis zu dem Punkt zu erleichtern, wo der Pilz sich vervielfältigt, wenn er umgebrochen wird. Die Durchlüftung der Masse in der Zelle kann durch Druckluft verbessert werden. Vorzugsweise wird eine derartig bemessene Zelle mit wenigstens zwei der Luft ausgesetzten Seiten verwendet, so dass eine natürliche Zirkulation der Luft durch die Masse erfolgt.
Wenn der Abstand der der Luft ausgesetzten Seitenwände nicht grösser als 70 cm ist und die Teilchen des Mülls zu etwa 15% nicht kleiner sind als 37 mm, so wird die gesamte Masse durch natürlichen Luftumlauf vollständig durchlüftet, so dass anaerobe Bakterien nicht wesentlich wirksam werden können. Die beiden übrigen Dimensionen der Zelle können so gross sein wie es gewünscht wird. In einer solchen natürlich durchlüfteten Zelle steigt die Temperatur des Mülls von 27 auf 52 C während der ersten 24 h. Der Temperaturanstieg hängt ab von der Temperatur der Umgebung. Da das Wachstum der anaeroben Bakterien unterdrückt wird, entstehen keine unangenehmen Gerüche.
Nach 24 h wird der Müll in die nächste darunter liegende Zelle geworfen, wobei er umgewendet wird, um die Durchlüftung der Masse zu steigern und den Pilz in der Masse aufzubrechen. Der Müll bleibt in dieser Zelle ebenfalls etwa 24 h, um eine weitere aerobe Zersetzung zu erzielen und das Pilzwachstum zu begünstigen. Die Temperatur des Mülls wird auf 43 bis 64 C während der zweiten Periode von 24 h gesteigert. Am Ende dieses zweiten Tages wird der Müll in die nächste, untere Zelle geworfen und bleibt darin wiederum 24 h. Diese Behandlung wird in weiteren drei Zellen fortgesetzt. Befindet sich der Müll am dritten Tage in der dritten Zelle, so erreicht er eine Temperatur von 57 bis 77 C. In der
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der Bakterien an.
Während dieser Verfahrensstufe hat der Müll diejenige Zersetzungstemperatur überschritten, die über derjenigen Temperatur liegt, bei der die anaeroben Bakterien noch zu existieren vermögen und auch oberhalb der Pasteurisiertemperatur, so dass die anaeroben Bakterien vernichtet werden. Nur ein sehr kleiner Teil von anaeroben Bakterien ist noch vorhanden und der Müll wird ständig belüftet, um eine Wirkung dieser anaeroben Bakterien zu unterbinden. Gleichzeitig werden durch die Temperaturerhöhung auch alle etwa vorhandenen Krankheitserreger im Müll ausgeschaltet.
Am Ende dieser gesteuerten aeroben Zersetzung wird der Müll aus der untersten Zelle in eine weitere Mühle gebracht, die wie die vorher beschriebene Mühle ausgebildet sein kann. Diese zweite Mühle verringert weiter die Teilchengrösse des Mülls auf eine höchste Teilchengrösse von etwa 37 mm. Die meisten Teilchen haben einen Durchmesser unter 3 mm. Während des Transportes des Mülls in die zweite Mühle und während des Mahlvorganges fällt die Temperatur des Mülls von etwa 66 auf etwa 430 C, und das Gewicht des Mülls ist an dieser Stelle des Verfahrens auf etwa 577-705 kg/m3 gestiegen. Der Müll hat nach der gesteuerten Zersetzung einen angenehmen Geruch, eine braune Farbe und ist vollständig durchsetzt mit weissem, rosa und gelbem Pilzbewuchs, der sich aus der ursprünglichen Pilzimpfung entwickelt hat.
Das aus der zweiten Mühle entnommene Material wird übereinander oder nebeneinander gestapelt.
Diese Stapel brauchen nicht vor Temperatureinflüssen, wie Regen, Schnee od. dgl., geschützt zu werden.
Im Inneren der Stapel ist Luft eingeschlossen, wodurch eine weitere aerobe Bakterienwirkung erleichert wird. Der grösste Teil der anaeroben Fäulnisbakterien ist vorher ausgeschaltet worden.
Obwohl das gewünschte Resultat in etwa 6 Tagen erzielt werden kann, ist es vorzuziehen, den Müll in dem Stapel etwa 12 Tage liegen zu lassen. Während dieser Zeit steigt die Temperatur in den Stapeln und fällt wieder, da die Wirkung der Bakterien ansteigt und abfällt, ähnlich wie dies bei der gesteuerten aeroben Zersetzung der Fall war. Während der ersten 24 h steigt die Temperatur in den Stapeln 8 von
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etwa 43 auf 60 bis 71'C. Während des zweiten Tages steigt die Temperatur auf etwa 66-74 C. Während des dritten Tages zeichnet sich der Müll dadurch aus, dass ein dichter Wuchs von weissen Pilzen etwa 5 cm unter der Oberfläche des Stapels vorhanden ist. Dieser Pilz beginnt bis in die Mitte des Stapels während des dritten Tages vorzudringen und die Temperatur sinkt allmählich.
Am Ende des zwölften Tages und üblicherweise am Ende des sechsten Tages ist die Temperatur auf etwa 49-60 C abgefallen und das Material kann zu dieser Zeit als Dünger verwendet werden. Vorzugsweise wird das Material aber erst nach Erreichen einer Temperatur unter 49 C weiterverwendet, da die darin zurückbleibenden Bakterien bei dieser Temperatur vollständig unwirksam sind. Wenn die Temperatur des Mülls soweit abgesunken ist, so hat er eine graublaue Farbe und ist durch und durch vom Pilz durchsetzt.
Bevor das Material in den Handel gebracht und in kleine Einheiten abgepackt wird, wird es vorzugsweise von dem Stapel in einen Vorratsspeicher 10 überführt, der oben geschlossen ist und an den Seiten Lüftungsschlitze aufweist, um eine Trocknung des Mülls zu erreichen. Der Feuchtigkeitsgehalt soll möglichst auf 20% und darunter herabgesetzt werden, da bei diesem Feuchtigkeitsgehalt der Dünger abgepackt werden kann und die Bakterien nicht wieder wirksam werden. Die Lagerzeit im Trockenspeicher 10 hängt von dem Feuchtigkeitsgehalt ab, der seinerseits von den klimatischen Verhältnissen abhängt, die zur Zeit der Stapelung des Mülls herrschen.
Das Material kann nach Verlassen der zweiten Mühle auch unmittelbar in einen Speicher überführt werden. In diesem Falle durchdringt der Pilz-gewöhnlich in etwa sechs Tagen-das Material und dieses wird dann auf den gewünschten Feuchtigkeitsgehalt getrocknet. Ist der Feuchtigkeitsgehalt des Mülls auf 20% oder darunter gesunken, wird das Material über eine Siebvorrichtung geführt, um nicht kompostiertes Material zu entfernen, z. B. Blechbüchsen und andere Metalle. Etwa im Müll vorhandenes Glas wird durch die verschiedenen Mahlvorgänge derart zerkleinert, dass es im Endprodukt mit dem blossen Auge nicht festgestellt werden kann.
Das an der Siebvorrichtung ausgeschiedene Material, z. B. Blechbüchsen, andere Metallteile und eine kleine Menge fertigen Kompostes, wird wieder dem ursprünglichen Müll vor seiner gesteuerten Zersetzung zugeführt. Etwa 3% des kompostierten Mülls wird auf diese Weise im Kreislauf geführt. Dieses Material enthält genügend Pilze vom A. Fumigatus-Typ und genügend thermophile, aerobe Bakterien, um den in der Anlage zugeführten Müll zu impfen.
In der beschriebenen Weise können die verschiedensten Ausgangsmaterialien verwendet werden.
Z. B. kann Kanalisationsschlamm dem Müll im Zerkleinerer bis zu einem Gewichtsanteil von 50% der Gesamtmasse zugefügt werden. Auch die im Schlamm enthaltenen schädlichen Bakterien werden während des Verfahrens unschädlich gemacht.
In einem Versuch wurde typischer Grossstadtmüll, der organische und anorganische Bestandteile wie Küchenabfälle, Holzabfälle, Papier, Blechbüchsen und Glasflaschen enthielt und einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 23% aufwies, zersetzt und stabilisiert. Der Müll wurde zunächst auf eine Teilchengrösse von weniger als 15 x 15 cm zerkleinert in abgeteilten Mengen von etwa 0, 85 kg. Das durchschnittliche Verhältnis von Kohlenstoff zu Stickstoff des ursprünglichen Mülls betrug 60 : 1.
Gleichzeitig mit der anfänglichen Zerkleinerung wurde jede Teilmenge mit Wasser besprüht, um einen durchschnittlichen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 54, 46% zu erzielen. Die erste Teilmenge war mit thermophilen Bakterien und A. Fumigatus-Pilz in den oben angegebenen Mengen geimpft.
Der geimpfte und angefeuchtete Müll wurde dann in einer Mühle vom Kettentyp bis auf folgende Teilchengrösse gemahlen :
12% über 5 cm Durchmesser,
4% zwischen 2, 5 und 5 cm Durchmesser,
8% zwischen 12 und 25 mm Durchmesser, 5, 7% zwischen 6 und 12 mm Durchmesser.
Die übrigen 70% hatten einen Durchmesser unter 6 mm. Nur ein sehr kleiner Teil hatte einen Durchmesser von weniger als 3 mm. Die Durchschnittstemperatur des Mülls hinter der Mühle betrug 190 C.
Der Müll wurde dann der bakteriellen Zersetzung und dem Pilzwachstum auf 24 h in einer 71 cm breiten Zelle ausgesetzt und während der ersten 24 h nicht bewegt. Jede Seite der Zelle wies ein Sieb auf, um den Müll auf natürliche Weise zu belüften. Die Müllmenge wurde dann'in eine darunter angeordnete ähnlich ausgebildete Zelle umgefüllt. Dabei wurde die Masse gewendet. Dann wiederholte sich die bakterielle Zersetzung und der Pilzbewuchs für weitere 24 Stunden. Das Verfahren wurde in dieser Weise in sechs Zellen nacheinander durchgeführt. Während der ganzen Zeit entstanden keine unangenehmen Gase.
Die Durchschnittstemperatur der Gase änderte sich wie folgt :
Am Ende des 1. Tages......... 280 C, am Ende des 2. Tages......... 48 C,
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Die die letzte Zelle verlassende, teilweise kompostierte Masse wurde nochmals in einer Mühle vom Kettentyp gemahlen. Danach wurden in der Masse folgende Teilchengrössen gemessen :
3% über 5 cm Durchmesser,
2% zwischen 2, 5 und 5 cm Durchmesser,
3% zwischen 12 und 25 mm Durchmesser,
4% zwischen 6 und 12 mm Durchmesser,
88% unter 6 mm Durchmesser.
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Diese Stapel blieben sechs Tage unberührt stehen. Während des dritten Tages war ein dichter Bewuchs von weissen Pilzen etwa 5 cm tief in jedem Stapel festzustellen. Die Durchschnittstemperatur der Masse stieg nach 11/2 Tagen von 480 C auf eine Höchsttemperatur von 680 C und fiel dann langsam auf etwa 330 C am Ende des sechsten Tages ab. Zu dieser Zeit wies die Masse einen dichten weissen Pilzbefall durch den Stapel hindurch auf. Der durchschnittliche Feuchtigkeitsgehalt betrug 44, 54%.
Das Material wurde dann von den Stapeln in ein trockenes, gut durchlüftetes Gebäude gebracht und dort 21 Tage gelagert. Am Ende dieser Zeit betrug der Feuchtigkeitsgehalt 26% und das Material wurde gesiebt, um alle Teilchen über 6 mm Durchmesser auszusieben.
Das abgesiebte Material, das etwa 3% des Gesamtgewichtes betrug, enthielt Büchsen, kleine Metall- stücke, Kunststoffteile und etwas Kompost und wurde in eine folgende Teilmenge im Zerkleinerer zurück- geführt. Es war also nicht mehr erforderlich, zusätzlich den anfänglichen Müll mit Bakterienpilz zu impfen.
Zweckmässig wird der Müll der gesteuerten aeroben Zersetzung in den durchlüftete Zellen sechs
Tage lang ausgesetzt, obwohl die Temperatur der zersetzenden Masse in der Regel ihren Höhepunkt bereits in kürzester Zeit erreicht. Der Grund dafür liegt darin, dass gesichert werden soll, dass das Material die Höchsttemperatur auf jeden Fall erreicht und alle anaeroben Bakterien getötet werden. Für die erforderliche Zeitdauer bis zum Erreichen der erforderlichen Höchsttemperatur ist der Stickstoffgehalt, der durch das Verhältnis von Kohlenstoff zu Stickstoff bestimmt ist, wesentlich verantwortlich. Je höher der Stickstoffgehalt ist, um so schneller erreicht das Material diese Temperatur.
In dem beschriebenen
Beispiel, dessen Temperaturkurve in Fig. l dargestellt ist, war das Verhältnis von Kohlenstoff zu Stickstoff etwa 60 : 1 und die Höchsttemperatur wurde in drei Tagen erreicht. Manche Materialien haben einen geringeren Stickstoffgehalt, so dass eine längere Zeit erforderlich ist. Auf jeden Fall wird aber die gewünschte
Temperatur in sechs Tagen erreicht. Anderseits erhöht der Gehalt an Schlamm den Stickstoffgehalt und steigert die Höchsttemperatur, wodurch die Krankheitserreger im Schlamm schnell getötet werden.
Die Zeit bis zum Erreichen der Spitzentemperatur hängt auch von der Temperatur der umgebenden Luft ab. Wenn die Lufttemperatur während der gesteuerten Zersetzung fällt, so wird die Spitzentemperatur später als sonst erreicht.
Aus Vorstehendem geht hervor, dass die Erfindung ein wirtschaftliches Verfahren zur Zersetzung und
Stabilisierung von Abfällen verschiedenster Zusammensetzung ermöglicht. Der Arbeitsaufwand bei der Durchführung des Verfahrens ist gering. Es entstehen keine unangenehmen Gerüche mehr während des Verfahrens. Der Aufwand an Transporteinrichtungen ist gering. Ständig arbeitende Transporteure und Rührwerke, die den Müll ständig bewegen, sind nicht mehr erforderlich. Die Umsetzung des Mülls in Dünger ist in sehr kurzer Zeit möglich.