Zweck der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu ihrem Betrieb anzugeben, die eine wirtschaftliche Kompostierung von mindestens organische Bestandteile enthaltenden Abfällen angeben.
Gegenstand der Erfindung ist: a) eine Vorrichtung zum Kompostieren von mindestens organische Bestandteile enthaltenden Abfällen, die gekennzeichnet ist durch mehrere übereinander angeordnete Kammern, von denen die oberste Kammer eine Zuführvorrichtung für die zu behandelnden Abfälle und die unterste Kammer eine Abführvorrichtung zum Abführen des behandelten Materials aufweisen, wobei die Kammern durch mit verschliessbaren Öffnungen versehene sonst ungelochte Boden voneinander getrennt sind; durch ein in jeder Kammer angeordnetes Rührwerk, durch eine Vorrichtung zum Zuführen von Luft in die einzelnen Kammern und durch das in den Kammern zu behandelnde Material; durch eine Vorrichtung zur Änderung der Atmosphäre in den einzelnen Kammern; durch eine wenigstens in den oberen Kammern vorhandene Flüssigkeitszuführung;
ferner durch eine Tempera tur-überwachungseinrichtung, eine CO2-Überwachungs- einrichtung und eine Anzeigeeinrichtung für den Kom- postierungsgrad der in den Kammern zu behandelnden Materialien, sowie durch eine wenigstens für die oberen Kammern vorhandene Steuereinrichtung zur Steuerung des Behandlungsablaufs und zur Zuführung von Flüssigkeit und Luft;
ferner b) ein Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man die Abfälle in der obersten Kammer mindestens anfeuchtet und nach einer vorbestimmten Dauer in die darunterliegende Kammer überführt, worauf man einerseits in dieser das Material durchrührt und von unten her belüftet, wobei man die Temperatur des Materials unterhalb der Temperatur, bei welcher der mikrobiologische Abbau zum Erliegen kommt, hält und andererseits die erste Kammer mit frischen Abfällen füllt, und man weiter das zu behandelnde Material unter Wiederholung der Behandlung der zweiten Kammer in jeder darauffolgenden Kammer bis zur Abfuhrvorrichtung in der letzten Kammer fördert und dort abführt.
Es können mit der vorliegenden Vorrichtung und dem vorliegenden Betriebsverfahren die verschiedensten Abfälle, welche mindestens organische Bestandteile enthalten, verarbeitet werden, so insbesondere Haushaltsabfälle, wie Kehrricht.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes insbesondere anhand der Zeichnung näher erläutert; es stellen dar:
Fig. 1 eine Kompostierungsvorrichtung in schematischer Darstellung und im Längsschnitt; und
Fig. 2 einen Ausschnitt der Kompositerungsvorrich- tung der Fig. 1 in grösserem Massstab und im Längsschnitt.
Die in Fig. 1 gezeigte Kompostierungsvorrichtung 1 weist eine Reihe von übereinander angeordneten Kammern 2, 3, 4, 5, 6 und 7 auf. Dabei können die Kammern durch Unterteilung eines grossen zylindrischen Behälters durch mit vertikalen Abständen voneinander angeordneten Böden gebildet werden oder durch vertikales aber einandersetzen von einzelnen kleinen Kammern.
Die Kompostierungsvorrichtung 1 besitzt am oberen Ende einen Zuführtrichter 8, der zur Kammer 2 führt, und einen Abführstutzen 9 am unteren Ende der untersten Kammer 7 zum Abführen des kompostierten Materials. Der Zuführtrichter 8 und der Abführstutzen 9 sind mit Verschlusseinrichtungen 10 bzw. 11 versehen, die durch Antriebe 12 bzw. 13 betätigt werden. Diese Antriebe 12, 13 können handbetätigt sein, werden aber vorzugsweise kraftbetätigt ausgeführt und besitzen zweckmässigerweise zusätzlich eine Handhabe für den Gebrauch in Notfällen.
Unter dem Abführstutzen 9 liegt das Ende eines Fördergerätes, beispielsweise eines Förderbandes, zur Aufnahme des kompostierten Materials.
Die übereinanderliegenden Kammern 3, 4, 5, 6 und 7 sind durch ungelochte Böden 14, die lediglich eine verschliessbare Öffnung 15 aufweisen, voneinander getrennt. Die Ausbildung der Öffnung 15 ist in Fig. 2 näher dargestellt, wobei ein Antrieb 16 zum Öffnen und Verschliessen der Öffnung vorgesehen ist, der sowohl innerhalb als auch ausserhalb der Kammern 3, 4, 5, und 6 untergebracht sein kann.
Jede Kammer 2, 3, 4, 5, 6 und 7 enthält ein rotierendes Rührwerk 17, das eine Reihe von Rührarmen 18 aufweist, die sich von der Welle 19 weg erstrecken, die im Boden 14 der Kammern 2, 3, 4, 5, 6 und 7 angeordnet ist. Jedes Rührwerk 17 hat seinen eigenen Antrieb, der sich sowohl innerhalb als auch ausserhalb der Kammern befinden kann. Die Rührarme 18 können radial zur Welle 19 angeordnet sein, oder vorzugsweise sind sie, senkrecht zur Rotationsebene betrachtet, gekrümmt. Die Rührarme 18 haben untereinander den gleichen Abstand, liegen nahe am Boden 14 und erstrecken sich fast bis zur'Peripherie der Kammer.
Jeder Rührarm 18 hat eine vertikale Hinterfläche und eine nach unten und nach vorn von der oberen Kante des Rührarmes zur Höhe der unteren Kante der Hinterfläche geneigte Vorderfläche. Ferner ist im Rührarm ein Längskanal vorgesehen, der auf der Seite der Welle 19 an eine Luftzuführvorrichtung 20 und eine Flüssigkeitszuführvorrichtung 21 über rotierbare Kupplungen angeschlossen ist. Der Längskanal steht mit einer Reihe von längs des Rührarmes verteilten Öffnungen in Verb.n- dung, welche an der Hinterfläche münden und dort durch einen an der Hinterfläche angeordneten Schirm abgeschirmt sind.
Die oberen Kammern 2, 3, 4, 5 und 6 enthalten auch eine oder mehrere Sprühdüsen 23, die in Fig. 2 darge- stellt sind. Sie sind an eine Flüssigkeitszuführvorrichtung, die für jede Kammer 2, 3, 4, 5 und 6 gesondert steuerbar ist, angeschlossen.
Am oberen Teil der gebogenen Wand jeder Kammer 2, 3, 4, 5, 6 und 7 befindet sich ein als Klappenventil ausgebildetes Einlassventil 24, welches einen Luftzulass gestattet, sobald in der Kammer der Innendruck unter den Atmosphärendruck der Umgebung sinkt. Es ist ferner für die Kammern eine Absaugvorrichtung vorgesehen, die über eine Kammeröffnung 25, ein Ventil 26 und ein Gebläse 27 von allen Kammern 2, 3, 4, 5, 6 und 7 gemeinsam oder nur von einzelnen Kammern Gas absaugen kann. Die Sprühdüse 23 und die Flüssigkeitszuführvorrichtung 21 sind über Steuerventile (nicht dargestellt) an einer gemeinsamen Versorgungsleitung angeschlossen.
Durch diese kann je nach Bedarf Wasser oder eine stickstoffhaltige Flüssigkeit, beispielsweise eine Ammoniumsulfatlösung, zugeführt werden. Verriegelungsventile garantieren, dass durch die gemeinsame Versorgungsleitung gleichzeitig nur eine Art von Flüssigkeit zugeführt werden kann.
Die Luftzuführvprrichtung 20 gestattet ebenfalls die Versorgung jeder einzelnen Kammer, das heisst jedes Rührwerks 17, getrennt mit Luft. Die Luftzufuhrvorrichtung 20 kann ein einziges Gebläse aufweisen. Vorzugsweise verwendet man mehrere Gebläse, zweckmässigerweise für jede Kammer ein gesondertes Gebläse. In den unteren Kammern 3, 4, 5, 6 und 7 bewirkt die durch das Material strömende Luft eine Austrocknung desselben.
Dies erfordert eine stärkere Strömung als im Falle der oberen Kammer 2. Es ist deswegen zweckmässig, diese unteren Kammern 3, 4, 5, 6 und 7 durch ein separates Gebläse zu versorgen. Dadurch ist immer eine unabhängige Steuerung der Luftversorgung zu den unteren Kammern 3, 4, 5, 6 und 7 möglich.
Jede Kammer 2, 3, 4, 5, 6 und 7 besitzt auch ein Temperaturmessgerät, um in der Kammer die Temperatur des zu behandelnden Materials zu überwachen, sowie ein weiteres Temperaturmessgerät zur Überwachung der Temperatur der von dem zu behandelnden Material emittierten Gase. Zusätzlich besitzt noch jede Kammer 2, 3, 4, 5, 6 und 7 eine Vorrichtung zur Überwachung des CO2-Gehaltes.
Die Temperaturüberwachungsanlage jeder Kammer 2, 3, 4, 5, 6 und 7 kann zusammen mit der CO2-Überwa- chungsanlage verwendet werden, um automatisch die Kompostierungszustände in den Kammern 2, 3, 4, 5, 6 und 7 zu steuern.
Als Alternative kann man eine einzige CO2-Überwa- chungsanlage vorsehen, die einerseits mit jeder Kammer und andererseits mit einer automatischen Zyklusbasis verbunden sein kann.
Jede kammer 2, 3, 4, 5, 6 und 7 kann auch eine Füllstandsüberwachungseinrichtung aufweisen, die beim Erreichen eines vorbestimmten Materialpegels eine weitere Flüssigkeitszufuhr unterbindet und/oder ein Ablassventil öffnet, um überschüssige Flüssigkeit abzulassen.
Die Einrichtung besteht aus einer Serie von Kammern 2, 3, 4, 5, 6 und 7, wobei sich die Verhältnisse in jeder Kammer unabhängig von denen in den anderen Kammern steuern lassen.
In jeder Kammer 2, 3, 4, 5, 6 und 7 wird das zu behandelnde Material nach Bedarf angefeuchtet, d urchge- rührt und mit Luft oder mit Luft und Wasser beaufschlagt, um den erforderlichen Grad der Kompostierung mit gar keiner oder sehr wenig anaerober Aktivität zu erreichen.
lEin typischer Behandlungsvorgang beginnt mit dem Füllen der obersten Kammer 2 mit einer Menge von Abfallmaterial, das dann je nach Feuchtigkeitgehalt bis zum richtigen Grad angefeuchtet wird. Es kann zweckmässig sein, die oberste Kammer 2 etappenweise zu beschicken.
Nachdem ein Teil des Materials eingeführt worden ist, lässt man genügend Zeit ablaufen, damit das bereits in der Kammer 2 befindliche Material genügend angefeuchtet wird, bevor weiteres Material in die Kammer 2 eingeführt wird. Die Zuführvorrichtung 10 sowie die Öffnung 15 zwischen Kammer 2 und 3 werden geschlossen. Dann beginnt die Rührbewegung sowie die Luftzufuhr zu den Rührarmen 18; die tMaterialtemperatur, die durch das Material emittierten IGase und der CO-Gehalt dieser Gase werden überwacht.
Sobald die Zersetzung beginnt, steigt die Temperatur des Materials wegen des aeroben Abbaus. Um einen stetigen Abbau zu gewährleisten, wird die Stofftemperatur so überwacht, dass sie nahe bei 540C liegt, diese aber nicht übersteigt. Temperatursteuerung kann durch Änderung des Rührgrades, der Grösse der Luftzufuhr zum Rührer, des Gasdurchsatzes durch die Kammer auf anderem Wege als über das Rührwerk 17 und des Feuchtigkeitsgehalts des Materials erzielt werden. Alle diese Parameter können einzeln oder kombiniert geändert werden. Um eine Überschreiten der maximalen Materialtemperatur zu vermeiden, ist es notwendig, zunächst die Wärmezeugung zu bremsen und damit die Luftströmung, die die Feuchtigkeit belüftet aus welcher die Bakterien den Sauerstoff beziehen, zu reduzieren.
Zweitens muss die Wärme und die Feuchtigkeit aus dem Material entfernt werden, was durch zunehmenden Rührgrad und Austreiben des Dampfes und/oder des warmen Gases aus dem Material in den freien Kammerraum über dem Material erreicht wird. Dieser Dampf und/oder warmes Gas wird aus der Kammer 2, 3, 4, 5, 6 und 7 durch Steigerung der durch öffnung 24 strömenden Luft und über das Ventil 26 durch Absaugen mittels des Ventilators 27 bewirkt.
Andererseits kann zur Steigerung der Materialtemperatur der Luftstrom durch das Rührwerk 17 gesteigert werden, wobei der Luftabzug durch das Ventil 26 auf einem Minimum gehalten wird. Wenn nach einer vorbestimmten Zeit die Temperatur nicht ansteigt wird Wasser auf das Material gesprüht, wobei die gesteigerte ELuftzu- fuhr durch das 'Rührwerk 17 beibehalten wird. Wird durch die Wasser- und die gesteigerte Luftzufuhr die Temperatur nicht gesteigert, kann die Kompostierung als nahezu beendet betrachtet werden.
In der Praxis hat man festgestellt, dass meistens der übermässige Temperaturanstieg gebremst werden muss und dass eine Erhöhung der Temperatur nur in den ersten Stufen des Verfahrens notwendig ist, wenn ein äusserst trockenes oder ein aussergewöhnlich wiederstandsfähiges Material zu behandeln ist. Reaktionslosigkeit gegenüber einer Temperatursteuerung kann ein Alarmsignal auslösen, damit die Charge beim Abführen aus der Kompo- stierungsvorrichtung überprüft wird und gegebenenfalls erneut zugegeben oder ausgesondert wird.
Die Kompostierungsvorrichtung arbeitet auf zyklischer Basis. Die Zyklusdauer wird durch den sKompo- stierungsgrad bestimmt. Die gesamte Behandlungsdauer muss gewährleisten, dass nach Behandlung und Durchgang durch die Kammern und nach dem Abführen des Materials aus der Kammer 6 das Material vollständig kompostiert ist. Dies ist erreicht, wenn die CO2 -Emission in der Atmosphäre der Kammer 6 ein so tiefes Niveau erreicht hat, dass der b.o.d. des degenerierten Materials auf den bei Böden als normal betrachteten Wert abgesunken ist.
Die oben beschriebene Art ist besonders geeignet zum Kompostieren von Haushaltabfällen, die täglich während einer Woche gesammelt werden. In jeder Kammer beträgt die Aufenthaltszeit des Materials 24 Stunden, aber dies kann, je nach Bedarf, am Wochenende und während der Ferienperiode ohne Gefahr gesteigert werden, da eine längere Aufenthaltszeit weder das Endpro dukt noch den Arbeitsprozess beeinträchtigt. Somit kann bei einer 5-Tage-Woche und mit einer 6-Kammer-Kompostierungsvorrichtung der Abfallanfall von 7 Tagen verarbeitet werden.
Die Zusammensetzung und dadurch der Kompostie- rungsgrad jeder in die Kompostierungsvorrichtung eingeführten Materialart kann sich von dem Grad der vorangehenden Materialarten unterscheiden und es ist wichtig, dass jede aMaterialart die seiner Zusammensetzung entsprechende Behandlung erhält. Wenn jede Kammer mit unabhängigen Steuerungen für die den Kompostierungsgrad beeinflussenden Faktoren versehen ist, kann eine befriedigende Behandlung in jeder Kammer erreicht werden.
Ein weiterer Vorteil bei dem Gebrauch von praktisch absolut separaten Kammern besteht darin, dass es möglich ist, das Rührwerk 17 als Zerkleinerungseinrichtung für das in der Kammer enthaltene Material zu verwenden.
Die unabhängige Regulierung der lArehgeschwindig- keit des Rührwerks 17 erlaubt eine grössere oder kleinere Drehgeschwindigkeit in einer Kammer einzustellen, die beispielsweise in einer anderen Kammer eine schädliche Wirkung hätte.
Dazu kommt noch, dass die oben beschriebene Ausführungsart den sehr grossen Vorteil hat, ein pathogen einwandfreies Endprodukt, d.h. ein kompostiertes Material, zu liefern. Die Temperaturüberwachungseinrichtung zeigt die vom Material in jeder Kammer erreichte Temperatur und die Zeit über welcher diese beibehalten wurde. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das Material lange genug bei der richtigen Temperatur eingehalten wurde, um eine pathogene Reinheit zu erreichen.
Wenn das Material zu wenig organische Bestandteile aufweist, kann je nach Bedarf eine stickstoffhaltige Substanz beigefügt werden.
Es kann auch notwendig sein, eine bestimmte Teilchengrösse des Materials vor dem Beschicken der obersten Kammer 2 der Kompostierungsvorrichtung 1 einzustellen.
Haushaltabfälle können Kleidungsstücke und Fussbekleidungen, die eine Zerkleinerung benötigen, enthalten: eine geeignete Materialgrösse ist die, die durch ein Sieb mit 100 mm Maschenweite durchgeht. Andere Abfallsarten, zum Beispiel grobes Streu aus Geflügelzuchtfarmen oder Hülsen von Hülsenfrüchten aus einer Konservenfabrik benötigen normalerweise keine Zerkleinerung.
Es besteht auch die Möglichkeit dem Material beim Beschicken der Kammer 2 Abwasserschlamm zuzusetzen.
In einer anderen Ausführungsart der Erfindung kann das Material ohne Rühren in der obersten Kammer 2 bleiben, um eine Pilzentwicklung, die zum allgemeinen Zersetzungsprozess beiträgt, zu erreichen. In diesem Stadium kann der aerobe Abbau klein sein; er wird aber, in der oben beschriebenen Art, angeregt, nachdem das Material in die zweite Kammer 3 übertragen worden ist.
Je nach Bedarf können in jeder Stufe des Behandlungszyklus physikalische Zersetzungsanalysen des Materials gemacht werden. Hierzu können jedesmal beim Einbringen einer neuen Charge von Abfällen in die oberste Kammer 2 25 (oder ein Vielfaches von fünf) Rahmen an dem Dach der Kammer 2 so befestigt werden, dass sie in das Material eintauchen.
In jedem Rahmen ist ein Blatt aus pflanzlichem Material, beispielsweise aus Papier oder Holz oder ein Pflanzenblatt eingespannt. Nach dem übergeben des Materials von einer Kammer in die andere werden auch die Rahmen in der neuen Kammer analog der ersten Kammer aufgehängt. Während des zweiten Behandlungstages wird ein Fünftel der Rahmen herausgenom men, die Blätter aus den Rahmen entfernt in einer geeigneten Vorrichtung auf ihre Festigkeit überprüft.
Eine zu diesem Zweck geeignete Vorrichtung besteht aus einer flachen Basis mit einer öffnung an einem Ende und einer manuell drehbaren Trommel, die quer zur Ba sis am anderen Ende angeordnet ist. Über und parallel zur Basis ist mittels einem Paar vertikaler Stützen eine
Platte mit einer Öffnung vorgesehen, wobei sich diese Öffnung vertikal über der Basisöffnuno befindet. An der Seite der oberen Öffnung sind auf der Seite der Trommel ein Paar Stifte vorgesehen. Jede der beiden Stützen trägt einen Backen und eine Vorrichtung zum Vorspannen der Bakken an die obere Fläche der Platte. Ferner ist eine leichte Kette oder ein analog flexibles Glied um die Trommel gewickelt und am freien Ende mit einem Haken versehen.
Das aus dem Rahmen abgenommene Blatt wird auf der Platte mittels der Backen festgeklemmt, so dass es sich über die Plattenöffnung erstreckt. Dann wird die Kette von der Trommel abgezogen und der Haken in der Mitte des eingeklemmten Blattes zwischen den Enden der Plattenöffnung eingehängt. Der unaufgewickelte Teil der Kette wird zwischen dem Haken und der Trommel zwischen die zwei Stifte gelegt. Dann wird die Trommel so gedreht, dass die 'Kette zwischen den Stiften und dem Blatt herunter zu hängen beginnt und eine sich allmählich verlängernde Schlaufe bildet. Mit zunehmender Länge der Schlaufe wird das Blatt zunehmend belastet bis es zerrissen wird. Da die Festigkeit des Testmaterials proportional mit dem Zersetzungsgrad sinkt, kann die Schlaufen länge beim Zerreissen des Materials als einfaches Mass zur Feststellung des erreichten Zersetzungsstadiums herangezogen werden.
Die sich in der zweiten Kammer 3 am Ende des zweiten Tages des Zyklus befindenden Rahmen werden an die unteren IKammern zusammen mit dem zu behandelnden Material weiter gegeben. Die Rahmen werden einer nach den anderen nacheinander herausgenommen bis die letzten Rahmen zusammen mit dem Abführen des kompostierten Materials herausgenommen und ihre Blätter untersucht werden.