CH719804A1 - Verfahren, Vorrichtung und System zur Aufschliessung und biologischen Nutzbarmachung schwerlöslicher Phosphorverbindungen. - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufschliessung und biologischen Nutzbarmachung ausgefällter schwerlöslicher Phosphate (34), insbesondere ortho-Phosphate, wie Struvit und ähnliches. Des Weitern betrifft die Erfindung eine Vorrichtung (3) zur Verwendung in einem System (1) zur Aufschliessung und biologischen Nutzbarmachung ausgefällter schwerlöslicher Phosphate (34). Ferner betrifft die Erfindung ein System (1) zur Aufschliessung und biologischen Nutzbarmachung ausgefällter schwerlöslicher Phosphate (34). Um die Phosphate möglichst schnell und umfassend aufschliessen und biologisch nutzbar machen zu können, ist erfindungsgemäss vorgesehen, dass die Phosphate (34) zur Aufschliessung mit zu fermentierendem Grüngut (30) vermengt und im Zuge der Fermentierung in einem Fermenter (5) biologisch nutzbar gemacht werden.

Description

Technisches Gebiet

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufschliessung und biologischen Nutzbarmachung ausgefällter schwerlöslicher Phosphate, insbesondere ortho-Phosphate, wie Struvit und ähnliches.

[0002] Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Verwendung in einem System zur Aufschliessung und biologischen Nutzbarmachung ausgefällter schwerlöslicher Phosphate, insbesondere ortho-Phosphate, wie Struvit und ähnliches.

[0003] Ferner betrifft die Erfindung ein System zur Aufschliessung und biologischen Nutzbarmachung ausgefällter schwerlöslicher Phosphate, insbesondere ortho-Phosphate, wie Struvit und ähnliches.

Technischer Hintergrund

[0004] In Wasserleitungen und in Absetzbecken von Abwasserkläranlagen bilden sich auf natürliche Art und Weise und/oder durch die Zugabe von Fällungsreagenzien, wie z.B. Magnesiumverbindungen zur verstärkten Bildung von Struvit, Eisensulfat usw., Mineralien in Form ausgefällter schwerlöslicher Phosphate, insbesondere ortho-Phosphate, hauptsächlich Struvit und ähnliches. Aufgrund ihres hohen Gehalts an Phosphat und weiteren Nährstoffen, wie Magnesium, Ammonium, usw., haben derartige Mineralien ein hohes Potential als Ersatzdünger.

[0005] Ansätze und mögliche Verfahren zur Nutzung der Mineralien, insbesondere Struvit, als Ersatzdünger, sind aus dem Stand der Technik bekannt. So führte beispielsweise die Eidgenössische Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz (Eawag) in Dübendorf, Schweiz, Versuche durch, um Struvit aus Urin zu gewinnen. Das daraus gewonnene Struvit (und separat aufkonzentriertes Urin) wurde auf seine Eigenschaften und Eignung als Dünger im Vergleich mit einem kommerziellen Dünger getestet. Dies geschah mittels eines Feldtests. Hierfür wurde Weidelgras in einem Treibhaus angebaut. Das Struvit fungierte dabei als Phosphorlieferant, während das aufkonzentrierte Urin als Stickstofflieferant dienen sollte. Die Düngung der Pflanzen mit diesen beiden alternativen Düngern fand in separaten Töpfen statt.

[0006] Das Struvit zeigte dabei ähnliche Ergebnisse wie der kommerziell eingesetzte Dünger. Die Pflanzen nahmen bei Struvit 26% des eingesetzten Phosphors auf, während die Quote beim kommerziellen Dünger bei 28% lag. Aufgrund dieser Ergebnisse geht das Eawag davon aus, dass Struvit eine nützliche Alternative zu kommerziellen Dünger sein kann (s. Etter, B.; Udert, K.M.; Gounden, T.; „VUNA Final Report 2015“, Eawag 2015, Dübendorf, Schweiz). Dieselben Versuche wurden im gleichen Jahr im Zuge eines Projekts an der Universität von KwaZulu-Natal im Rahmen einer Masterthesis durchgeführt (s. Joseph, H.R.; „Develop and describe a suitable logistic collection system for urine harvesting in eThekwin“; University of KwaZulu-Natal; Durban 2015, Südafrika).

[0007] Eine von der Georg-August-Universität in Göttingen durchgeführte Studie befasste sich mit der Pflanzenverfügbarkeit von Phosphor aus Struvit (s. Römer, Wilhelm; „Vergleichende Untersuchungen zur Pflanzenverfügbarkeit von Phosphat aus verschiedenen P-Recycling-Produkten im Keimpflanzenversuch“; Georg-August-Universität Göttingen, Institut für Agrikulturchemie; Göttingen 2006; Deutschland). Es wurden Tests mit 17 verschiedenen Phosphorrecyclingprodukten und 9 kommerziellen Düngern an 100 Roggenpflanzen im Verlauf von 21 Tagen durchgeführt. Untersucht wurden auch zwei Varianten von Struvit, die von den Wasserwerken Berlin und dem Klärwerk Heilbronn bezogen wurden.

[0008] Im Ergebnis waren Recyclingprodukte mit Magnesiumanteilen besonders pflanzenverfügbar, obwohl deren Wasserlöslichkeit gering ist. Dazu zählt auch Struvit. Zudem wirkt sich ein zusätzlicher Gehalt an Stickstoff im Struvit positiv auf die Pflanzenverfügbarkeit aus. Es wurde auch auf andere Arbeiten hingewiesen, die Düngerversuche mit Struvit an Weidelgras durchgeführt haben und auf vergleichbare Resultate kamen (s. Scherer, H. W.; Werner, W.; „Plant availability of phosphorus, nitrogen and magnesium applied with magnesiumammonium-phosphate (Struvite) derived from animal slurry“; International Water Association; Amsterdam 2002; Niederlande; sowie Johnston, A.E.; Richards, I.R.; „Effectiveness of different precipitated phosphates asphosphorus sources for plants“; Science, British Society of Soil; Wiley, London 2003; Seiten 45-49).

[0009] Eine Studie der Warschauer Universität für Life Sciences geht davon aus, dass ein überwiegender Teil von Versuchen mit Struvit als Ersatzdünger über ein Jahr gingen, wobei die schlechte Wasserlöslichkeit von Struvit suggeriert, dass der grösste Teil des Düngers im Boden zurückbleibt. Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass der Einsatz von Struvit im zweiten Anbaujahr bessere Ergebnisse erzielt als im ersten Jahr. Entsprechende Versuche wurden über zwei Jahre mit italienischem Weidelgras durchgeführt. Sowohl Pflanzen als auch Boden wurden anschliessend auf ihren Phosphor- und Stickstoffgehalt untersucht. Ein Vergleich erfolgte mit zwei unterschiedlichen kommerziellen Düngern (s. Szymanska, M.; et al.; „Evaluating the Struvite Recovered from Anaerobic Digestate in a Farm Bio-Refinery as a Slow-Release Fertiliser“ ; Departement of Agricultural Chemistry, Institute of Agriculture, Warschau University of Life Science; Warschau 2020).

[0010] Zusammenfassend wurde das Düngerverhalten von Struvit von verschiedenen Universitäten untersucht. Struvit wurde eine gute Pflanzenverfügbarkeit bescheinigt. Trotz seiner mangelnden Wasserlöslichkeit wurde es im Vergleich mit kommerziell erhältlichen Düngern als umweltfreundlichere Alternative angesehen. Allerdings konnte nicht abschliessend geklärt werden, ob Struvit als Dünger für sämtliche Pflanzenarten in Frage kommt.

[0011] Des Weiteren wurde gemäss Stand der Technik eine Rückgewinnung von Struvit aus in Vergärungsanlagen anfallenden Gärresten untersucht. Die meisten Studien diesbezüglich befassen sich mit Struvitausfällungen. Beispielsweise befasst sich eine Studie des nationalen Instituts für Tierwissenschaft der Universität Suwon in Korea mit der Rückgewinnung von Struvit aus den flüssigen Gärresten von Schweinemist. Diese Studie fokussierte sich vor allem auf die Optimierung von Betriebsbedingungen für die Ausfällung von Struvit aus Gärresten. So wurden jeweils 1 Liter des Gärrests unter variablen Temperaturen, pH-Werten und Mischgeschwindigkeiten getestet. Mittels chemischen Analysen, allen voran dem XRD (Röntgendiffraktometrie/X-ray diffraction), wurden Struvitmengen nachgewiesen.

[0012] Die Studie konnte somit nachweisen, dass vor allem der pH-Wert von grosser Bedeutung für die Entstehung von Struvit ist. Generell stellte sich heraus, dass je höher der pH-Wert, desto geringer die Löslichkeit des Struvits ist (untersucht wurden pH-Werte von 8 bis 12). Entsprechend gelingt auch die Entfernung von Ammonium und Phosphor aus flüssigen Gärresten generell besser, desto höher der pH-Wert ist. Auch der Magnesiumgehalt spielt eine Rolle. Die Studie zeigt, dass ein molares Verhältnis von 1:1 bis 1:1.2 PO4<3->P und Mg<2+>wohl beste Bedingungen für die Formierung von Struvit aus flüssigen Gärresten darstellt (s. Young Lee, E.; et al.; „Struvite Crystallization of Anaerobic Digestive Fluid of Swine Manure Containing Highly Concentrated Nitrogen“; National Institut for animal science, Suwon 2015).

[0013] Ferner befasste sich eine Literaturrecherche im Stand der Technik mit der allgemeinen Rückgewinnung von Struvit und der Ammoniumentfernung aus Gärresten als zukünftige Recyclingmöglichkeit für Nährstoffe. Im Rahmen dieser Literaturrecherche wurden 30 wissenschaftliche Artikel zu diesem Thema untersucht. Die 30 Artikel umfassten insgesamt 298 Experimente. Als Schlussfolgerung haben der pH-Wert und der Gehalt an Magnesiumionen in flüssigen Gärresten einen hohen Einfluss auf die Ausfällung von Struvit. Der pH-Wert verläuft dabei als Glockenkurve mit einem Maximum bei rund 9.5. Das molare Verhältnis von Mg<2+>zu P04<3->P müsste für optimale Ausfällbedingungen zwischen 1:1 bis 4:1 liegen (s. Lorick, D.; et al.; „Effectiveness of struvite precipitation and ammonia stripping for recovery of phosphorus and nitrogen from anaerobic digestate: a systematic review“; November 2020; URL: https://environmentalevidencejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/sl 3750-020-00211-x#citeas).

[0014] Auf Basis dieser Erkenntnisse hat die französische Firma Veolia Water Technologies ein Verfahren und eine Vorrichtung entwickelt, um gezielt Struvit aus Abwasseranlagen und Biogasanlagen zu fördern. Hierzu wird der pH-Wert des Wassers erhöht und Magnesiumsalze beigegeben. In einem Reaktor, dem sogenannten Turbomix, wird die behandelte Flüssigkeit mittels Lamellen von produzierten Struvitgranulaten getrennt. Der Reaktor ist so konzipiert, dass ein kontinuierlicher Durchfluss gewährleistet ist (s. Veolia Water Technologies. (21. Juli 2021). STRUVIA™ - Sustainable recycling of phosphorus from wastewater; https://www.veoliawatertechnologies.com/sites/g/files/dvc2476/files/documen t/2019/02/3351%2C150354_Mkt_Mun_Brochure_STRUVIA_EN_.pdf).

[0015] Im Stand der Technik wurde ebenfalls bereits untersucht, inwiefern Struvit allfällige Auswirkungen auf den Betrieb von Vergärungsanlagen hat. So kann sich Struvit, ähnlich wie in Kläranlagen, auch in Gäranlagen bilden. Eine unkontrollierte Bildung von Struvitkristallen kann im Betrieb von Biogasanlagen zu Beeinträchtigungen führen. Durch Ablagerung der Kristalle kommt es besonders in den Rohrleitungssystemen durch Verengung des Leitungsquerschnittes zu Problemen. Als Folge müssen betroffene Rohrleitungsabschnitte gesäubert oder sogar ausgetauscht werden, wodurch die Anlagenverfügbarkeit eingeschränkt wird und Wartungskosten entstehen (s. Technische Universität Hamburg; Hamburg 29. Januar 2020; „Nährstoffrückgewinnung aus Gärresten der Biogaserzeugung“; https://www.tuhh.de/iue/forschung/projekte/naehrstoffrueckgewinnungbiogas.html# : ~ :text=Struvit%20(MgNH4PO4,Verengung%20des%20Leitungs querschnittes%20zu%20Problemen).

[0016] Auf diese Problematik weist auch das Leibniz Institut für Agrartechnik und Bioökonomie hin, das Biogasausbeute einer Biogasanlage mit starken Schwankungen aufzeigte, die mit Struvitablagerungen in Leitung- und Pumpensystemen erklärt wurden, die zu Leistungsminderungen führten. Es wird auch ein Verfahren beschrieben, um Struvit aus dem Prozess zu entfernen durch gezielte Struvitausfällung (Idler, D. C., & et al.; Schlussbericht - „Biogasgewinnung aus stickstoffreichen nachwachsenden Rohstoffen und landwirtschaftlichen Reststoffen“; Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie e. V.; Potsdam 2017).

[0017] Ob Vorhandensein von Struvit im Zustrom von Biogasanlagen Einfluss auf die Bildung von Struvitablagerungen hat, gilt es abzuklären. In der Chemie gibt es den Begriff des Animpfens bzw. der Kristallisationskeimung. Hierzu wird ein Impfkristall in eine übersättigte Lösung gegeben, wobei sich dann derselbe Stoff aus dem der Impfkristall ist, an diesem Kristall bildet. Es kann also sein, dass durch diesen Effekt zusätzliches Struvit entsteht, welches je nach Grösse zu Problemen in der Biogasanlage führen kann. Es gibt entsprechend Anbieter, die Schutzmittel gegen die Bildung von Struvit verkaufen, um damit im Zusammenhang stehende Probleme zu umgehen, wie beispielsweise das Produkt Rockaway von Schmack-Biogas (s. Schmack Biogas; „Biologischer Service“; 21. Juli 2021; https://www.schmack-biogas.com/de/biologischerservice.html).

[0018] Schliesslich wurde in einer Studie der Universidad de Antioquia in Kolumbien die Qualität von Struvit aus Kläranlagen untersucht. Dazu wurde Gras (Brachiaria brizantha Marandú) während 76 Tagen wachsen gelassen. Nach 15, 32 und 76 Tagen wurde das Gras jeweils geerntet. Als Dünger verwendete man einen kommerziellen Dünger, Struvit aus verschiedenen Quellen (kolumbianische Abwasseranlage und synthetisch hergestellt), Biofeststoffe (getrocknete Gärreste aus Abwasseranlagen) und einen Mix aus Biofeststoffen und Struvit aus einer Struvitausfällung im Verhältnis 90:10 (Gonzales, C., & et al. „The determination of fertiliser quality of the formed struvite from a WWTP“; Water Science & Technologies; Medellin 2021).

[0019] Gemäss der kolumbianischen Studie ist die Schwermetallbelastung von Struvit rund 2 bis 3 Mal niedriger als jene von kommerziell verfügbaren Düngern. Getestet wurde die Nährstoffaufnahme und der Verlust von Nährstoffen durch Wasser (leaching test). Im Gegensatz zur o.g. Studie der Universität von Warschau waren die zweiten Ernten weitaus tiefer über alle Dünger mit besten Resultaten bei kommerziellem Dünger. Ausnahme bildete ein Mix aus Gärresten und Struvit, wobei keine Abnahme von der ersten zur zweiten Ernte zu beobachten war.

[0020] Allerdings war die Ernte generell ein wenig geringer bei Biofeststoffen im Gegensatz zu anderen Versuchen. Dies sei einerseits abhängig von der Stickstoffaufnahme der Pflanzen und die Grösse der Struvitkristalle. Je grösser die Oberfläche (je kleiner die Kristalle), desto eher kann das Struvit pflanzenverfügbar gemacht werden. Zwar ist die Stickstoffaufnahme bei ausschliesslicher Behandlungen mit Struvit weitaus tiefer als bei anderen Düngern. Jedoch ist die Phosphoraufnahme bei Struvit weitaus besser als bei anderen Düngern. Dieses Ergebnis deckt sich mit o.g. Erkenntnissen zur Verwendung von Struvit als Phosphordünger. Bezüglich Effizienz (ausgebrachte Menge zu Ertrag) gehören Biofeststoffe und der Mix allerdings zu den schlechtesten der sechs im Rahmen der kolumbianischen Studie untersuchten Dünger, was wohl primär an den Biofeststoffen liegt.

[0021] Zusammenfassend sind den Stand der Technik beschreibende wissenschaftliche Publikationen meist auf die Rückgewinnung von Struvit aus Gärresten und weniger auf die Auflösung des Struvits fokussiert. Vor allem hohe pH-Werte und ein hoher Magnesiumgehalt spielten dort eine Rolle. Eine Ausbringung des Struvits auf Felder zeigte zahlreiche vergleichbare oder bessere Resultate im Vergleich mit anderen kommerziell verfügbaren Düngern. Es gibt verschiedene Publikationen, gemäss denen Struvit als langsam wirkender Phosphordünger einsetzbar ist, möglicherweise mit Gärresten vermischt. Vorteilhaft könnte dabei eine möglichst grosse Oberfläche des Struvits bzw. kleine Struvitkristalle sein.

[0022] Bei aus dem Stand der Technik bekannten Systemen und Verfahren zur Gewinnung und Verwertung von Struvit ist also zum einen von Nachteil, dass Struvit, stellvertretend für ortho-Phosphate, sich in Form von kristallinen Ablagerungen in technischen Anlagen negativ auf deren Funktionstüchtigkeit auswirkt. Zum anderen ist von Nachteil, dass gewonnenes Struvit nur relativ langsam bioverfügbar und daher für ein Verwendung als Dünger, möglicherweise sogar als Ersatz für Mineraldünger, eher weniger geeignet ist.

Darstellung der Erfindung

[0023] In Anbetracht der oben genannten Nachteile bei aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren ist es eine Aufgabe vorliegender Erfindung, diese Nachteile zu beseitigen oder wenigstens zu mindern. Dabei ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine möglichst schnelle und umfassende Bioverfügbarkeit ausgefällter schwerlöslicher Phosphate, insbesondere ortho-Phosphate, wie Struvit und ähnlichem, zu ermöglichen.

[0024] Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14 und durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst.

[0025] Insbesondere werden die Aufgaben beim erfindungsgemässen Verfahren zumindest teilweise dadurch gelöst, dass die Phosphate zur Aufschliessung mit zu fermentierendem Grüngut vermengt und im Zuge der Fermentierung in einem Fermenter biologisch nutzbar gemacht werden.

[0026] Mit einer erfindungsgemässen Vorrichtung wird die Aufgabe zumindest teilweise dadurch gelöst, dass die Vorrichtung zur Vermengung der Phosphate mit zu fermentierendem Grüngut ausgestaltet ist.

[0027] Mit einem erfindungsgemässen System wird die Aufgabe zumindest teilweise dadurch gelöst, dass das System wenigstens eine erfindungsgemässe Vorrichtung umfasst und/oder zur Ausführung eines erfindungsgemässen Verfahrens ausgestaltet ist.

[0028] Die erfindungsgemässe Lösung hat den Vorteil, dass den Phosphaten enthaltender Stickstoff und Phosphor sowie etwaige sonstige Mineralien und Spurenelemente im Zuge der Fermentation gemeinsam mit dem Grüngut zur Aufnahme von Pflanzen verfügbar gemacht werden. Somit entfällt die aus dem Stand der Technik bekannte Zersetzungszeit von direkt als Dünger ausgebrachten Phosphaten, insbesondere Struvit. Die Phosphate werden in relativ kurzer Zeit ohne zusätzlichen energetischen Verfahrensaufwand auf überraschend einfachem Wege schnell und umfassend bioverfügbar gemacht.

[0029] Die erfindungsgemässe Lösung kann durch folgende weitere, jeweils für sich vorteilhafte Ausführungsformen beliebig ergänzt und verbessert werden, wobei ein Fachmann von sich aus und ohne Weiteres klar und eindeutig erkennt, dass Verfahrensschritte eines erfindungsgemässen Verfahrens analog zu ihren jeweiligen Funktionen Merkmale einer erfindungsgemässen Vorrichtung sowie eines erfindungsgemässen Systems nebst davon umfasster Anlagen, Vorrichtungen, Einrichtungen sowie derer Einheiten, Körper und Elementen darstellen können und umgekehrt: Gemäss einer weiteren erfindungsgemässen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die eine zugegebene Menge an Phosphaten in Abhängigkeit von einer Zusammensetzung der Phosphate, insbesondere deren Phosphorgehalte, bestimmt wird. Aus einer beliebigen Quelle oder einem Lager kontinuierlich oder portionsweise entnommener Phosphor kann in jeweils nützlichen oder erforderlichen Zeitabständen auf seine Zusammensetzung untersucht werden. Aus der jeweiligen Zusammensetzung kann auf eine optimale Zugabemenge geschlossen werden, damit während der Fermentation möglichst sämtliche Phosphate in relativ kurzer Zeit ohne zusätzlichen energetischen Verfahrensaufwand schnell und umfassend bioverfügbar gemacht werden. Gemäss einer weiteren erfindungsgemässen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Phosphate beim Zerkleinern des Grünguts zudosiert werden. Die Zudosierung beim Zerkleinern hat den Vorteil, dass gleichzeitig eine Vermengung der Phosphate und des Grünguts stattfindet. Beim Zerkleinern des Grünguts auftretende Kräfte und mechanische Einwirkungen können zudem dabei helfen, Struvitkristalle mit zu zerkleinern, womit sich deren Oberfläche vergrössert, was wiederum dabei hilft, die Aufschliessung und biologische Nutzbarmachung der Phosphate zu beschleunigen.

[0030] Gemäss einer weiteren erfindungsgemässen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Phosphate in einer Wintersilage und/oder durch direktes Einbringen in den Fermenter mitfermentiert werden. Beispielsweise können bei einer länger dauernden Wintersilage, die sich beispielsweise von November bis April , also die gesamten Wintermonate, hinziehen kann, Phosphate direkt in einen jeweiligen Fermenter je nach Bedarf zum Grüngut vor und/oder während der Fermentation hinzugegeben werden. Beispielsweise kann die Hinzugabe infolge von Umschichtungsprozessen oder ähnlichem erfolgen. Somit kann gewährleistet werden, dass sich stets ein gewisser Phosphatanteil zur Aufschliessung und biologischen Nutzbarmachung im Fermentationsprozess befindet.

[0031] Gemäss einer weiteren erfindungsgemässen Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Fermentierungsphase, während der Phosphate und Grüngut im Fermenter verweilen, mindestens 2 bis 4, vorzugsweise mindestens 2.5 bis 3.5, höchst vorzugsweise ca. mindestens 3 Wochen lang dauert. Derartige Verweildauern haben sich als besonders geeignet zur möglichst umfassenden Aufschliessung und biologischen Nutzbarmachung eines möglichst hohen Anteils der Phosphate im Verhältnis zu vertretbaren Anlagenauslastungen herausgestellt. Dies hilft dabei, einen kontinuierlichen Prozess zur biologischen Nutzbarmachung ausgefällter schwer löslicher Phosphate bereitzustellen. Zudem kann eine ausreichende Hygienisierung des Grüngutes bzw. daraus gewonnenen Gärgutes sichergestellt werden. Längere Verweildauern von beispielsweise 6 bis 8 Wochen oder noch länger sind durchaus möglich.

[0032] Gemäss einer weiteren erfindungsgemässen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Fermentierung im Wesentlichen bei einer Temperatur von 40 bis 60, vorzugsweise 50 bis 55, höchst vorzugsweise 53°C, thermophil durchgeführt wird. Bei derartigen Temperaturen, insbesondere 53°C ± 2°C, kann eine möglichst homogene Fermentation des Grünguts bei gleichzeitiger Aufschliessung und biologischen Nutzbarmachung der Phosphate erreicht werden. Zudem helfen die angegebenen Temperaturen als verfahrensbestimmender Parameter bei der Optimierung der Verweildauer des Gemisches von Grüngut und Phosphaten im Fermenter. Vorzugsweise wird der Fermenter im Batch-Betrieb geführt.

[0033] Gemäss einer weiteren erfindungsgemässen Ausführungsform ist vorgesehen, dass fermentiertes Phosphat und Grüngut dem Fermenter gemeinsam als Gärgut entnommen und anschliessend 2 bis 4, vorzugsweise 2.5 bis 3.5, höchst vorzugsweise ca. 3 Monate lang nachgereift werden. Für Kompost in Landwirtschaftsqualität kann besagte ca. 3 Monate, für Gartenbauqualität vorzugsweise 9 bis 12 Monate lang nachgereift werden. Bei der Nachreifung kann im Gärgut verbliebenes noch als Grüngut vorliegendes Material weiter verrottet und möglicherweise verbleibendes Phosphat aufgeschlossen und biologisch nutzbar gemacht werden. Somit hilft die Nachreifung dabei, aus dem Gärgut letztendlich Kompost zu gewinnen, der als Dünger direkt ausbringbar ist. Zudem kann das Gärgut bei der Nachreifung entwässert werden.

[0034] Gemäss einer weiteren erfindungsgemässen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Nachreifung überwiegend unter anaeroben Bedingungen bzw. ohne Frischluftzufuhr stattfindet. Durch die Vermeidung oder sogar den Ausschluss einer Frischluftzufuhr kann eine anaerobe Zersetzung im Gärgut verbleibenden Grünguts zusammen mit eventuell verbleibenden Phosphat stattfinden. In Rotten aufgeschichtetes und gelagertes Gärgut kann sich selbst entwässern bzw. abtrocknen, u.a. indem durch Selbsterwärmung überschüssiges Wasser aus dem Rottenkörper entweicht.

[0035] Gleichzeitig kann das Rottenmaterial eine sehr gute Verpilzung bzw. biologische Aktivität aufweisen, was zu einer sogenannten mikrobiellen Carbonisierung führt. So zeigten Untersuchungen, dass aufgeschichtetes Rottenmaterial bis zu einer Schütthohe von 3.5 m auch unter anaeroben Rahmenbedingungen eine sehr gute Verpilzung und mikrobiologische Aktivität aufweist. Beispielsweise kann das zu Rotten aufgeschüttete Gärgut in Zelten oder zumindest unter Zeltdächern gelagert werden. In die Zelte können Lüftungsöffnungen eingebracht sein, die dabei helfen, aus dem Gärgut entweichenden Wasserdampf in die Umgebung zu entlassen und somit eine Trocknung des Gärgut voranzutreiben.

[0036] Gemäss einer weiteren erfindungsgemässen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Gärgut nach der Nachreifung in einen grobkörnigen Anteil und einen feinkörnigen Anteil getrennt und zumindest der feinkörnige Anteil weiter reifen gelassen wird. Der grobkörnige Anteil kann beispielsweise ohne weitere Reifung direkt als Landwirtschaftsdünger bzw. -kompost auf Feldern eingesetzt werden. Hingegen kann der feinkörnige Anteil nach der weiteren Reifung als Qualitätskompost im Gartenbau sowie in Gewächshäusern eingesetzt werden.

[0037] Gemäss einer weiteren erfindungsgemässen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Gärgut vor und/oder bei der Nachreifung und/oder weiteren Reifung entwässert wird. Die Entwässerung hilft bei der Gewichtsreduzierung und Kompostierung des Gärguts. Während der Entwässerung kann Perkolat zum Animpfen des Grünguts und/oder der Rotte des Gärguts gewonnen werden. Bei der Entwässerung der Rotten anfallende humus- und nährstoffreiche Flüssigkeiten werden gesammelt und via Perkolatbehälter dem Fermentationsprozess wieder zugeführt. Im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren wird der wenigstens eine Fermenter erfindungsgemäss nicht mit einem steten Wasserüberschuss, sondern mit bedarfsgerechter leichter Zufuhr von Flüssigkeit bzw. Perkolat gefahren.

[0038] Gemäss einer weiteren erfindungsgemässen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Gärgut bzw. zumindest der feinkörnige Anteil davon, mindestens 6 bis 15, vorzugsweise mindestens 8 bis 13, höchst vorzugsweise mindestens 9 bis 12 Monate lang weiter reifen gelassen wird. Durch die weitere Reifung kann zum einen jegliches noch als Grüngut vorliegendes Material weiter verrottet und möglicherweise verbleibendes Phosphat aufgeschlossen und biologisch nutzbar gemacht werden. Zum anderen kann ein gewünschter Feuchtegrad des feinkörnigen Anteils erzielt werden. Somit lässt sich höchsten Qualitätsanforderungen genügende Komposterde mit relativ hohem Nährstoffanteil bereitstellen. Die weitere Nachreifezeit richtet sich nach jeweils vorliegendem Material. Längere weitere Nachreifezeiten sind möglich.

[0039] Gemäss einer weiteren erfindungsgemässen Ausführungsform ist vorgesehen, dass zumindest der feinkörnige Anteil zum Abschluss der weiteren Reifung ca. während der letzten vier Wochen mindestens 1 mal pro Woche umgesetzt, durchmengt und/oder umgeschichtet wird. Mit anderen Worten wird die Umsetzung, Durchmengung und/oder Umschichtung zum Abschluss der Rottenphase zu einer danach aeroben Reifung/Kompostierung vorgenommen. Durch die Umsetzung, Durchmengung und/oder Umschichtung, beispielsweise in Wochenschritten, lässt sich ein System mit entsprechenden Anlagen zur weiteren Reifung auf effiziente Art und Weise betreiben und administrieren. So kann zum Beispiel zum Ende einer weiteren Reifezeit von ca. 9 Monaten das entsprechende Gärgut als Rotte während der letzten vier Wochen viermal von einem vorherigen in einen nächsten Behälter umgesetzt werden. Während der Verweilzeit des Gärguts hingegen soll das Phosphat möglichst mit Hilfe von jeweiliger Mikrobiologie und/oder Pilze aufgeschlossen und durch die Aufschliessung gewonnenen Nährstoffe im Rottenkörper verteilt werden. Bei jeder Umsetzung findet eine Durchmengung und/oder Umschichtung des Gärguts statt.

[0040] Alternativ oder zusätzlich kann eine Durchmengung und/oder Umschichtung bei Bedarf durchgeführt werden. Durchmengungen und/oder Umschichtungen helfen generell bei der Homogenisierung und Trocknung des Gärguts in der Nachrotte. Dies hilft weiter dabei, einen kontinuierlichen Prozess zur biologischen Nutzbarmachung ausgefällter schwer löslicher Phosphate bereitzustellen. Nach besagter weiterer Reifezeit kann das Gärgut dann nochmals ca. 1 bis 2 Monate lang unter Belüftung aerobisiert werden, um unmittelbar verwendungsfähigen Gartenbaukompost zu erhalten.

[0041] Gemäss einer weiteren erfindungsgemässen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der grobkörnige Anteil auf ca. 25 mm und der feinkörnige Anteil auf ca. 10 mm abgesiebt werden. Absiebungen auf ca. 25 mm sind insbesondere für landwirtschaftlich eingesetzten Dünger bzw. Kompost geeignet, wo relativ grobe Partikelgrössen problemlos einsetzt- und verarbeitbar sind. Absiebungen auf 10 mm hingegen sind eher für Qualitätskompost geeignet, der in Gärten und/oder Gewächshäusern eingesetzt wird, wo entsprechend geringere Partikelgrössen notwendig und von Vorteil sind. Somit lässt sich erfindungsgemäss vielseitig einsetzbare Komposterde mit relativ hohem Nährstoffanteil bereitstellen, die jeweiligen Qualitätsanforderungen genügt und stets einen relativ hohen Nährstoffanteil aufweist, bei dem sich jegliche weitere Düngerzugabe erübrigt.

Kurze Erläuterung zu den Figuren

[0042] Zum besseren Verständnis vorliegender Erfindung wird nachfolgend auf hier beigefügte Zeichnung Bezug genommen. Diese zeigt lediglich mögliche Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes, wobei dessen Merkmale, wie oben beschrieben ist, entsprechend jeweiliger Anforderungen beliebig miteinander kombiniert oder weggelassen werden können. Fig. 1 zeigt ein Prozessschema eines erfindungsgemässen Verfahrens und Systems samt Vorrichtung zur Aufschliessung und biologischen Nutzbarmachung ausgefällter schwerlöslicher Phosphate.

Wege zur Ausführung der Erfindung

[0043] Fig. 1 zeigt ein Prozessschema eines erfindungsgemässen Verfahrens und Systems 1, mit einer Anlieferungseinrichtung 2, einer erfindungsgemässen Vorrichtung 3 in Form eines Zerkleinerers bzw. eines Schredders, einer Phosphatquelle 4, einer Vergärungsanlage umfassend wenigstens einen Fermenter 5, einer Kompostieranlage 6, einer Nachkompostieranlage 7 und einer Verbrennungsanlage 8 sowie diese miteinander verbindenden Transporteinrichtungen 9. Das System 1 dient zur Erzeugung von einerseits Landwirtschaftskompost 10 und Qualitätskompost 11 unter Abtrennung von Entsorgungsmaterial 12 und/oder Wiederverwertungsmaterial 13 und andererseits elektrischem Strom 14, Prozessdampf 15 und/oder Fernwärme 16 sowie als zusätzliches Zwischen- und/oder Endprodukt Biokraftstoff 17, insbesondere Biogas, möglicherweise unter Einsatz eines Perkolats 18 und optional eines Silos 19, aus einem angeliefertem Gemisch 20, das durch Behandlung in Anlieferungseinrichtung 2, Vorrichtung 3, Fermenter 5 sowie Kompostieranlage 6 und/oder Nachkompostieranlage 7 sowie Verarbeitungsstationen A bis F des Systems 1 Gemischzustände 21 bis 26 durchlaufen kann.

[0044] Das Gemisch 20 enthält Grüngut 30, das durch Behandlung in Anlieferungseinrichtung 2 und Vorrichtung 3 sowie Verarbeitungsstationen A bis F Grüngutzustände 31 bis 33 durchläuft und dabei mit Phosphat 34, insbesondere ortho-Phosphat, wie Struvit und ähnlichem, vermengt wird, um dieses im Verlaufe einer Fermentation des Grüngutes 30 und nachgelagerter Prozessschritte aufzuschliessen und somit biologisch nutzbar zu machen. Nach Fermentation des Grünguts 30 in der Vergärungsanlage bzw. dem wenigstens einen Fermenter 5 liegen neben dem Biokraftstoff 17 aus dem Grüngut 30 gewonnene Gärreste 40 vor, die in der Kompostieranlage 6 und/oder der Nachkompostieranlage 7 zu Kompost, beispielsweise in Form von Landwirtschaftskompost 10 und/oder Qualitätskompost 11 verarbeitet werden. Das Gemisch 20 kann je nach Gemischzustand 21 bis 26 eine Reihe von Störstoffen 50 unterschiedlicher Formen, Grössen und Zustände, wie bspw. Plastikfolien, -flaschen sowie Fraktionen davon, und Steine 60 beinhalten, die ebenfalls als Störstoff 50 zu betrachten sind, aber kaum Zustandswechsel unterlaufen. Der Einfachheit halber sind insbesondere vorherrschende und/oder im jeweiligen Gemischzustand 21 bis 26 vordringlich in jeweiligen Stufen der Verarbeitung möglicherweise vorhandene Störstoffe 50 dargestellt.

[0045] Direkt nach und/oder bei Anlieferung können in der Anlieferungsanlage 2 erste Störstoffe 50 vom angelieferten Gemisch 20 maschinell und/oder manuell abgetrennt werden, und zwar insbesondere Altholz 70, das in relativ grossen Stücken vorliegt und einfach aussortiert werden kann. Das Gemisch 20 enthält des Weiteren das Grüngut 30, die Störstoffe 50, bei denen es sich insbesondere um Kunststoffteile, wie beispielsweise Plastiktüten, Verpackungsfolien, Kunststoffbehälter, Plastikflaschen, Setzlingstöpfe, etc. handeln kann, und Restholz 80, das beispielsweise in Form von Ästen, Stöcken und dergleichen vorliegt.

[0046] Im Anschluss an die Anlieferung durchläuft das Gemisch 20 die erste Verarbeitungsstation A, in der beispielsweise Störstoffe 50 in Form von Kunststoffen maschinell und/oder manuell grob abgetrennt werden. Nach der Verarbeitungsstation A liegt das Gemisch 20 in einem ersten Gemischzustand 21 vor, in dem das Grüngut 30 sowie das Restholz weiterhin relativ intakt sind. In der ersten Verarbeitungsstation A aussortierte Störstoffe können als Entsorgungsmaterial 12 entsorgt und/oder als Wiederverwertungsmaterial 13 wiederverwertet werden. Das Grüngut 30 liegt in der Regel im ersten Grüngutzustand 31 in Brocken und Teilen bis hin zu einer mittleren Grösse vor.

[0047] Nach der ersten Verarbeitungsstation A kann das Gemisch 20 im Gemischzustand 21 die zweite Verarbeitungsstation B durchlaufen, bei der es sich beispielsweise um eine Station zur manuellen Entfernung von Störstofffraktionen 50, in Form von Restholz 80 handelt, das zusammen mit Altholz 70 gesammelt werden kann, um dann beispielsweise der Verbrennungsanlage 8 zugeführt zu werden. Das Grüngut 30 liegt in der Regel weiterhin im ersten Grüngutzustand 31 in Brocken und Teilen bis hin zu einer mittleren Grösse vor.

[0048] Nach der zweiten Verarbeitungsstation B enthält das Gemisch 20 im Gemischzustand 22 weiterhin das Grüngut 30 und etwaige Störstofffraktionen, auf die hier nicht weiter im Detail eingegangen wird. In der Vorrichtung 3, beispielsweise in Form eines Schredders, wird das Gemisch 20 zerkleinert und liegt danach im dritten Gemischzustand 23 vor, in dem das Grüngut 30 den überwiegend aus mittelgrossen Anteilen bestehenden zweiten Grüngutzustand 32 angenommen hat und zugleich mit Phosphat 34 aus der Phosphatquelle 4 versetzt worden sein kann. Beispielsweise kann das Phosphat 34 dabei eine sandartige Konsistenz aufweisen und vor, während und/oder nachdem das Grüngut 30 die Vorrichtung 3 durchläuft in den jeweiligen Anforderungen entsprechenden Mengen dazugegeben werden. Somit kann neben der Zerkleinerung des Grünguts 30 gleichzeitig seine Durchmengung mit dem Phosphat 34 stattfinden.

[0049] Nach der Vorrichtung 3 kann das Gemisch 20 im dritten Gemischzustand 23 die dritte Verarbeitungsstation C durchlaufen, in der es mit einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, in Kontakt gebracht werden kann, die das Perkolat 18 beinhalten kann. Somit kann das Gemisch 20 nach der dritten Verarbeitungsstation D im vierten Gemischzustand 24 vorliegen, in dem das Grüngut 30 in einem vierten Grüngutzustand 33 mit Flüssigkeit, insbesondere Wasser, und/oder Perkolat 18 durchtränkt oder wenigstens benetzt ist.

[0050] Alternativ oder zusätzlich kann das Gemisch 20 im dritten Gemischzustand 23 im Silo 19 zwischengelagert werden, beispielsweise zur Wintersilage, insbesondere wenn in Sommermonaten Grüngut 30 in zu grossen Mengen anfällt, die nicht unmittelbar im wenigstens einen Fermenter 5 verarbeitet werden können, wohingegen in Wintermonaten potenziell zu wenig Grüngut 30 zum kontinuierlichen Betrieb des wenigstens einen Fermenters 5 anfällt. Somit dient das Silo 19 als Zwischenlager bzw. Pufferspeicher, um insbesondere bei saisonal schwankenden Anlieferungen von Grüngut 30 einen kontinuierlichen Betrieb des Systems 1 sicherstellen zu können. Im Silo 19 kann aufgrund eines milchsauren Milieus ein niedriger pH-Wert von 3 bis 4 herrschen, wodurch zumindest eine Vorfermentation des Grünguts 30 stattfinden kann. Je nach Bedarf kann das Gemisch 20 im dritten Gemischzustand 23 und/oder einem vorfermentierten Zustand dem Silo 19 entnommen und der dritten Verarbeitungsstation C und/oder dem wenigstens einen Fermenter 5 zugeführt werden.

[0051] Der wenigstens eine Fermenter 5 ist beispielsweise Teil einer Vergärungsanlage, bei der es sich um eine Anlage zur Trockenvergärung von Grüngut 30 handeln kann, und wird mit dem Gemisch 20 im vierten Gemischzustand 24 beschickt. Die Vergärungsanlage kann beliebig viele, in der Regel 4 bis 8, z.B. 6 einzeln betreibbare Fermenter 5 umfassen, die insbesondere im thermophilen Batch-Betrieb bei einer Verweil-, d.h. Vergärdauer, von mindestens 3 Wochen geführt werden. Jedem der Fermenter 5 können mit dem Gemisch 20 im vierten Gemischzustand 24 also insbesondere Grüngut 30 im dritten Grüngutzustand 33 samt Perkolat 18 und Phosphat 34 zugeführt werden. Dies hat den Vorteil, dass das Grüngut 30 mit Perkolat 18 geimpft kontrolliert der Vergärungsanlage bzw. dem wenigstens einen Fermenter 5 zugeführt werden kann, ohne dass eine nachträgliche Impfung des Hauptmassenstroms in Form des Gemisches 20 im Gemischzustand 24 notwendig wäre, um das Grüngut 30 im Fermenter 5 bis zu einem gewünschten Zustand zu vergären.

[0052] Im Fermenter 5 werden aus dem Grüngut 30 der Biokraftstoff 17 und die Gärreste 40 erzeugt. Der Biokraftstoff 17 kann getrennt zur Verbrennung in der Verbrennungsanlage 8 verwendet werden. Die Gärreste 40 werden dem Fermenter 5 zur Kompostierung entnommen. Nach dem Fermenter 5 liegt das Gemisch 20 in der Regel im fünften Gemischzustand 25 vor, in dem es neben dem samt Phosphat 34 hauptsächlich zu Gärresten 40 vergorenen Grüngut 30 Störstoffe 50, insbesondere überwiegend in Form von Holzabfällen 90 und Steinen 60 beinhalten kann.

[0053] Das Gemisch 20 im fünften Gemischzustand 25 kann der Kompostieranlage 6 und/oder der fünften Verarbeitungsstation E zugeführt werden, die eine Siebanlage, beispielsweise mit wenigstens einem Sternsieb, umfassen kann. In der Kompostieranlage kann das Gemisch 20 im fünften Gemischzustand 25 nachgereift bzw. kompostiert werden, vorzugsweise unter Frischluftzufuhr, beispielsweise unter Zeltdächern. Anschliessend kann das Gemisch 20 in der vierten Verarbeitungsstation D, beispielsweise in Form eines Siebes, abgesiebt werden, um einen grobkörnigen Anteil und einen feinkörnigen Anteil zu erhalten. Der grobkörnige Anteil kann direkt als Landwirtschaftskompost 10 verwendet werden. Der feinkörnige Anteil kann der Nachkompostieranlage 7 zugeführt und/oder als Qualitätskompost 11 verwendet werden.

[0054] In der fünften Verarbeitungsstation E können die Gärreste 40 als Gemisch 20 im sechsten Gemischzustand 26 einerseits von weiteren Störstoffen 50, insbesondere in Form von Restholz sowie Steinen 60 getrennt werden. Das Gemisch 20 im sechsten Gemischzustand 26, das überwiegend Gärreste 40 beinhaltet, kann der Nachkompostieranlage 7 zugeführt werden. Störstoffe 50, insbesondere Altholz 90 und die Steine 60, können voneinander getrennt und/oder gemeinsam zur weiteren Verarbeitung abtransportiert werden und besitzen dabei Partikelgrössen von in der Regel mehr als 40 mm im Durchmesser.

[0055] Nach der fünften Verarbeitungsstation E können die anderen Störstoffe 50, insbesondere in Form von Holzabfällen 90 und Steinen 60, der sechsten Verarbeitungsstation F zugeführt werden, in der die Holzabfälle 90, die hauptsächlich in Form von Brocken vorliegen, von den Steinen 60 getrennt werden. Die Holzabfälle 90 sowie etwaige verbleibende weitere Störstoffe 50 können der Verbrennungsanlage 8 zur Verbrennung zugeführt werden. Die Steine 60 können als Entsorgungsmaterial 12 entsorgt und/oder als Wiederverwertungsmaterial 13 wiederverwertet werden.

[0056] In der Kompostieranlage 6 und der Nachkompostieranlage 7 wird das Gemisch 20 verrottet bzw. nachverrottet und anschliessend kompostiert. Hier werden also die Gärreste 40 womöglich vermengt mit etwaig verbleibendem Phosphat 34, zu Kompost 10 verarbeitet. Dabei können also restliches Grüngut 30 und/oder Phosphat 34 aufgeschlossen und biologisch nutzbar gemacht werden. Der gewonnene Kompost liegt insbesondere als sogenannter Qualitätskompost 11 mit Partikelgrössen von 12 bis 16 mm sowie Landwirtschaftskompost 10 mit Partikelgrössen von 16 bis 40 mm Durchmesser vor.

[0057] Die Gärreste 40 werden zu Rotten aufgeschüttet, in deren Innern überwiegend anaerobe, wohingegen in deren Randbereich aerobe Zersetzungsprozesse ablaufen. Die Kompostierung selber ist ein überwiegend aerober Prozess. So findet in der Kompostieranlage 6 insbesondere ein erster Kompostierungsschritt einer beispielsweise ca. 3-monatigen Verrottung bzw. Kompostierung zur Erzeugung des Landwirtschaftskomposts 10 statt. In der Nachkompostieranlage 7 findet ein zweiter Kompostierungsschritt einer nochmaligen beispielsweise ca. 12-monatigen Nachkompostierung bzw. -verrottung zur Erzeugung des Qualitätskomposts 11, d.h. Kompost in Gartenbauqualität, statt.

[0058] Versuche der Anmelderin haben gezeigt, dass durch gemeinsame Fermentation von Grüngut 30 und Phosphat 34 im wenigstens einen Fermenter 5 der Vergärungsanlage der Phosphoranteil des Gemisches 20 signifikant gesenkt und sich somit ergebendes Gärgut 40 direkt nach der Entnahme aus dem Fermenter 5 als mit Phosphor angereicherter Kompost einsetzbar ist, wie sich aus untenstehender Tabelle 1 im Vergleich zu Referenzwerten nach Eidgenössischer Verordnung über die Vermeidung und die Entsorgung von Abfällen (Abfallverordnung, VVEA) vom 4. Dezember 2015 (Stand am 1. April 2020) ergibt:

Tabelle 1: Versuchsergebnisse - Analyse von Feststoffproben

[0059] Probenmenge kg 1.2 0.4 - - Arsen (gesamt) ICP mg/kg TS As 2 2 15 30 Blei (gesamt) ICP mg/kg TS Pb 28 36 50 500 Cadmium (gesamt) ICP mg/kg TS Cd 0.3 0.2 1 10 Chrom (gesamt) ICP mg/kg TS Cr 33 16 50 500 Kupfer (gesamt) ICP mg/kg TS Cu 40 27 40 500 Nickel (gesamt) ICP mg/kg TS Ni 14 9 50 500 Phosphor (gesamt) ICP mg/kg TS P 44'000 3'000 - - Quecksilber (gesamt) ICP mg/kg TS Hg 0.25 0.1 0.5 2 Zink (gesamt) ICP mg/kg TS Zn 260 91 150 1'000

[0060] Abwandlungen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele sind im Rahmen des Erfindungsgedankens möglich. So können erfindungsgemässes Verfahren und System 1 Anlieferungseinrichtungen 2, Vorrichtungen 3, Phosphatquellen 4, Vergärungsanlagen mit wenigstens einem Fermenter 5, Kompostieranlagen 6, Nachkompostieranlagen 7, Verbrennungsanlagen 8 und/oder Transporteinrichtungen 9 in den jeweiligen Anforderungen entsprechender Ausgestaltung, Anzahl und Anordnung beinhalten, um als End- und/oder Zwischenprodukte Kompost, insbesondere Landwirtschaftskompost 10 und Qualitätskompost 11, Entsorgungsmaterial 12, Wiederverwertungsmaterial 13, elektrischen Strom 14, Prozessdampf 15, Fernwärme 16, Biokraftstoff 17 und/oder Perkolat 18 zu erzeugen. Dazu kann die Verbrennungsanlage 8 Öfen, Boiler, Blockheizkraftwerke, Wärmetauscher, Dampferzeuger, Turbinen, Generatoren, etc. in beliebiger Anzahl und Anordnung besitzen, um unter Verwendung von Biokraftstoff 17, Altholz 70, Restholz 80, Holzabfällen 90 und/oder sonstigen Brennstoffen elektrischen Strom 14, Prozessdampf 15 und/oder Fernwärme 16 bereitzustellen.

[0061] Verarbeitungsstationen A bis F können in den jeweiligen Anforderungen entsprechender Ausgestaltungsform, Anzahl und Anordnung eingesetzt werden, um gewünschte Verarbeitungen vorzunehmen. An den Verarbeitungsstationen A bis F können Vorrichtungen und Anlagen in beliebiger Ausgestaltungsform, Anzahl und Anordnung eingesetzt werden, um Kompost 10, 11 abzusieben sowie aus Gemischen 20 in jeweiligen Gemischzuständen 21 bis 26, Grüngut 30 in jeweiligen Grüngutzuständen 31 bis 33 und/oder Gärreste 40 Störstoffe 50, Steine 60, Altholz 70, Restholz 80 und/oder Holzabfälle 90 abzutrennen.

Bezeichnungsliste

[0062] 1 System 2 Anlieferungseinrichtung 3 Vorrichtung/Schredder 4 Phosphatquelle 5 Fermenter 6 Kompostieranlage 7 Nachkompostieranlage 8 Verbrennungsanlage 9 Transporteinrichtung 10 Landwirtschaftskompost 11 Qualitätskompost 12 Entsorgungsmaterial 13 Wiederverwertungsmaterial 14 elektrischer Strom 15 Prozessdampf 16 Fernwärme 17 Biokraftstoff 18 Perkolat 19 Silo/Wintersilage 20 angeliefertes Gemisch 21 erster Gemischzustand 22 zweiter Gemischzustand 23 dritter Gemischzustand 24 vierter Gemischzustand 25 fünfter Gemischzustand 26 sechster Gemischzustand 30 Grüngut 31 erster Grüngutzustand (nach Anlieferung, vor Vorrichtung) 32 zweiter Grüngutzustand (nach Vorrichtung, vor Impfung / Vergärung 33 dritter Grüngutzustand (nach Impfung) 34 Phosphat 40 Gärreste 50 Störstoffe 60 Steine 70 Altholz 80 Restholz 90 Holzabfälle A erste Verarbeitungsstation B zweite Verarbeitungsstation C dritte Verarbeitungsstation D vierte Verarbeitungsstation E fünfte Verarbeitungsstation F sechste Verarbeitungsstation

Claims (15)

1. Verfahren zur Aufschliessung und biologischen Nutzbarmachung ausgefällter schwerlöslicher Phosphate (34), insbesondere ortho-Phosphate, wie Struvit und ähnliches, dadurch gekennzeichnet,dass die Phosphate (34) zur Aufschliessung mit zu fermentierendem Grüngut (30) vermengt und im Zuge der Fermentierung in einem Fermenter (5) biologisch nutzbar gemacht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,dassdie eine zugegebene Menge an Phosphaten (34) in Abhängigkeit von einer Zusammensetzung der Phosphate (34), insbesondere deren Phosphorgehalte, bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet,dassdie Phosphate (34) beim Zerkleinern des Grünguts (30) zudosiert werden.

4. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche,dadurchgekennzeichnet,dassdie Phosphate (34) in einer Wintersilage und/oder durch direktes Einbringen in den Fermenter (30) mitfermentiert werden.

5. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche,dadurchgekennzeichnet,dasseine Fermentierungsphase, während der Phosphate (34) und Grüngut (30) zusammen im Fermenter verweilen, mindestens 2 bis 4, vorzugsweise mindestens 2.5 bis 3.5, höchst vorzugsweise ca. mindestens 3 Wochen lang dauert.

6. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche,dadurchgekennzeichnet,dassdie Fermentierung im Wesentlichen bei einer Temperatur von 40 bis 60, vorzugsweise 50 bis 55, höchst vorzugsweise 53°C, thermophil durchgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche,dadurchgekennzeichnet,dassfermentiertes Phosphat (34) und Grüngut (30) dem Fermenter (5) gemeinsam als Gärgut (40) entnommen und anschliessend 2 bis 4, vorzugsweise 2.5 bis 3.5, höchst vorzugsweise ca. 3 Monate lang nachgereift werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7,dadurch gekennzeichnet,dassdie Nachreifung überwiegend unter anaeroben Bedingungen stattfindet.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8,dadurch gekennzeichnet,dassdas Gärgut (40) nach der Nachreifung in einen grobkörnigen Anteil und einen feinkörnigen Anteil getrennt und zumindest der feinkörnige Anteil weiter reifen gelassen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9,dadurch gekennzeichnet,dassdas Gärgut (40) bei der Nachreifung und/oder weiteren Reifung entwässert wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10,dadurch gekennzeichnet,dasszumindest der feinkörnige Anteil 6 bis 15, vorzugsweise 8 bis 13, höchst vorzugsweise 9 bis 12 Monate lang weiter reifen gelassen wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11,dadurch gekennzeichnet,dasszumindest der feinkörnige Anteil zum Abschluss der weiteren Reifung während der letzten ca. vier Wochen mindestens 1 mal pro Woche umgesetzt, durchmengt und/oder umgeschichtet und dadurch aerobisiert wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12,dadurch gekennzeichnet,dassder grobkörnige Anteil auf ca. 25 mm und der feinkörnige Anteil auf ca. 10 mm abgesiebt werden.

14. Vorrichtung (3) zur Verwendung in einem System (1) zur Aufschliessung und biologischen Nutzbarmachung ausgefällter schwerlöslicher Phosphate (34), insbesondere ortho-Phosphate, wie Struvit und ähnliches, dadurch gekennzeichnet,dass die Vorrichtung (3) zur Vermengung der Phosphate (34) mit zu fermentierendem Grüngut (30) ausgestaltet ist.

15. System (1) zur Aufschliessung und biologischen Nutzbarmachung ausgefällter schwerlöslicher Phosphate (34), insbesondere ortho-Phosphate, wie Struvit und ähnliches, dadurch gekennzeichnet,dass das System (1) wenigstens eine Vorrichtung (3) nach Anspruch 14 umfasst und/oder zur Ausführung eines Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgestaltet ist.