DE102005040957A1

DE102005040957A1 - Biotechnologisches- Stoff- Vererdungs- Verfahren (BSV-Verfahren)

Info

Publication number: DE102005040957A1
Application number: DE102005040957A
Authority: DE
Inventors: Detlef Dr. Bendler; Horst Dr. Kliche
Original assignee: REBO UMWELTTECHNIK GmbH
Current assignee: REBO UMWELTTECHNIK GmbH
Priority date: 2005-08-30
Filing date: 2005-08-30
Publication date: 2007-03-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein einfaches, ökonomisches, ökologisches, innovatives, praxisrelevantes "Biotechnologisches- Stoff- Vererdungs- Verfahren (BSV-Verfahren)", mit dessen Hilfe gemeinsam mineralische und organische Stoffe/Inputmaterialien, deren Belastungen mit Schadstoffen innerhalb der gesetzlich vorgegebenen Richt- und Grenzwerte liegen, durch bioverfahrenstechnische Maßnahmen und Wirkungen, die jeweils stabile optimale Prozess- und Milieubedingungen für die am mikrobiellen Stoffumwandlungsprozess beteiligten aeroben und/oder fakultativ anaeroben Bakterienpopulationen sowie von Pilzen bewirken und sich dadurch deren Stoffwechselaktivitäten signifikant erhöhen, nach vorbestimmten Rezepturen und in einer definierten Abfolge von Verfahrensstufen und Verfahrensschritten diskontinuierlich, quasikontinuierlich und/oder kontinuierlich in offenen Mieten und/oder verfahrenstechnischen Anlagen und Vorrichtungen, bei wesentlich verkürzten Verweilzeiten beschleunigt in ein naturähnliches hochwertiges Vererdungssubstrat mit den natürlicher Böden nachgebildeten und/oder darüber hinausgehenden, speziell an den Verwendungszweck anpassbaren spezifischen Bodenregelungsfunktionen, wie z.B. Filter-, Puffer-, Transformations- und Speicherfunktionen und/oder allgemeinen Bodenfunktionen, wie z.B. Lebensraum- und Produktionsfunktionen, umgewandelt werden.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung
Das erfindungsgemäße „Biotechnologische-Stoff-Vererdungs-Verfahren (BSV-Verfahren)" dient zur ökonomischen und ökologischen Großproduktion naturähnlicher hochwertiger Vererdungssubstrate durch gemeinsame biotechnologische Vererdung mineralischer und organischer Inputmaterialien, die im Zusammenhang mit der Produktion von Wirtschaftsgütern und Dienstleistungen im Bereich der Kommunalwirtschaft, der Industrie, der Energiewirtschaft, der Nahrungsgüterwirtschaft, des Bergbaues sowie der Land- und Forstwirtschaft in großen Mengen als nicht vermeidbare Abfall-, Rest- und/oder Rohstoffe anfallen. Im Rahmen des BSV-Verfahrens erfolgt durch bioverfahrenstechnische Maßnahmen und Wirkungen eine nachhaltige und stetige Intensivierung der Stoffwechselprozesse aerober und/oder anaerober Bakterienpopulationen, Pilzen sowie speziell gezüchteter Starterkulturen mit dem Ziel, die für den naturähnlichen Vererdungsprozess der o. g. Inputmaterialien benötigten Verweilzeiten signifikant zu verkürzen und gleichzeitig umweltverträgliche qualitativ hochwertige naturähnliche Vererdungssubstrate mit an den jeweiligen Verwendungszweck anpassbaren allgemeinen Bodenfunktionen (z.B. Lebensraum; Filter-, Speicher-, Puffer-; Transformations- und Produktionsfunktionen etc.) herzustellen.
Die so für definierte Inputmaterialrezepturen bei optimalen Prozess- und Milieubedingungen in unlimitierter Menge biotechnologisch generierbaren naturähnlichen Vererdungssubstrate können großtechnisch u. a. als Biofiltermaterial, als natürlicher Wasserspeicher, als Abdichtmaterial, als Standraum für Pflanzen bzw. nachwachsende Biomasse, als Rekultivierungssubstrat, als Abdeckmaterial von Bodenformationen, zur Bodenaufbereitung im Landschaftsbau, im Übertagebergbau, im Deponie- und Haldenbau, im Wege-, Strassen- und Gleistrassenbau sowie in der Landwirtschaft verwendet werden.
Angaben zum Stand der Technik
Unter biotechnologischer Stoffvererdung wird nachfolgend die zielgerichtete Erzeugung eines naturähnlichen hochwertigen Vererdungssubstrates (Produkt) mit flexibel an den jeweiligen Verwendungszweck anpassbaren allgemeinen Bodenfunktionen verstanden, der nach definierten Rezepturen aus nicht vermeidbaren mineralischen und organischen Abfall-, Rest- und/oder Rohstoffe (Inputmaterialien) durch bioverfahrenstechnische Maßnahmen und Wirkungen (Herstellungsprozess) nach Bedarf, Menge und Einsatzzweck hergestellt wird.
Unter allgemeinen Bodenfunktionen des Vererdungssubstrates werden nachfolgend die Lebensraumfunktionen (für Mikroorganismen und Kleinstlebewesen), die Bodenregelungsfunktionen (Filter-, Puffer-, Transformations- und Speicherfunktion) sowie die Produktionsfunktionen (Produktion von Nahrungs- und Futtermitteln, nachwachsende Rohstoffe, Holz, etc.) verstanden.
Im Gegensatz zum normalen Bodenbildungsprozess wird bei der diesem natürlichen Prozess nachgebildeten biotechnologischen Vererdung in relativ kurzer Zeit durch gesteuerte mikrobielle Aktivitäten Rohhumus gebildet und so in die Matrix des verwendeten Mineralbodenhaufwerkes eingefügt, dass ein weitgehend homogenes naturähnliches hochwertiges Vererdungssubstrat mit den aus der Natur bekannten allgemeinen Bodenfunktionen entsteht. Als Rohhumus wird das gesamte im naturähnlichen Vererdungssubstrat enthaltene tote organische Material (im Wesentlichen inaktives strukturloses biologisches und pflanzliches Material) bezeichnet.
Im Gegensatz zur biotechnologischen Stoffvererdung entsteht natürlicher Boden über sehr lange Zeiträume durch die verwitterungsbedingte Bildung von Mineralboden aus festen und/oder lockeren mineralischen Stoffen (physikalische und chemische Prozesse) sowie dem mikrobiellen Umbau organischer Substanzen (biochemische und biologische Prozesse), die sich in Abhängigkeit von der Vegetationsperiode zyklisch auf der Oberfläche des Mineralbodens ansammeln, in Humus. Die Mächtigkeit der über dem Mineralboden aufgebauten Schicht aus Humus sowie die Humusakkumulationsgeschwindigkeit hängen signifikant von den jeweils herrschenden Umweltbedingungen ab.
Die allgemeinen naturähnlichen Bodenfunktionen des Vererdungssubstrates werden wesentlich von der Humusmenge und -qualität beeinflusst, die durch natürliche Prozesse in den Mineralboden gelangen oder durch anthropogene Aktivitäten zielgerichtet in den Mineralboden eingearbeitet werden. Vom Humus werden neben der Lebensraumfunktion vor allem die Bodenregelungsfunktionen und die Produktionsfunktionen beeinflusst. Insbesondere die zielgerichtete Induzierung und Nachbildung solcher natürlichen Bodenfunktionen wie das Filter-, Puffer-, Transformations- und Speichervermögen, die in ihrer Wirksamkeit und Nachhaltigkeit die allgemeinen Bodenfunktionen natürlicher Böden möglichst übertreffen sollen, sind bei der Erzeugung naturähnlicher Vererdungssubstrate durch biotechnologische Stoffvererdung von besonderem Interesse.

Von den Vererdungssubstraten, die im Rahmen bekannter konventioneller Verfahren und Technologien, wie z. B. dem Vererdungsverfahren nach Prof. Husz ( DE 4436659 C2 ), dem Waste- Soil- Complexing- Verfahren, dem Biokeram-Verfahren und der Klärschlammdesintegration in Schilfbeeten durch eine Vererdung mineralischer und/oder organischer Inputmaterialien erzeugt werden, können neben der Schonung natürlicher Ressourcen eine ganze Reihe von Primäranforderungen, die an die natürlichen Bodenfunktionen zu stellen sind, temporär erfüllt werden. Dabei handelt es sich vor allem um die Regelungsfunktionen eines Bodens als Filter, Puffer und Speicher. Die im Rahmen der o. g. Verfahren hergestellten Vererdungssubstrate eignen sich auch als Standraum für Pflanzen. Weiterhin können nach der Abdeckung von Bodenschichten mit Vererdungssubstraten negative Beeinträchtigungen der natürlichen Bodenfunktionen wie z. B. Lebensraum, Pflanzenproduktionsmittel und Bodenregelungssystem, die oft durch witterungsbedingte Erosionserscheinungen in Folge von Regen, Wind und/oder starke Temperaturschwankungen hervorgerufen werden, bis auf ein tolerierbares Maß vermindert werden. Gleiches gilt teilweise auch für Schädigungen der natürlichen Bodenfunktionen durch den herstellungsbedingten Eintrag von Schadstoffen über die im Vererdungsprozess verwendeten Inputmaterialien.

Weitergehende Anforderungen, die vor allem an die Bodenregelungsfunktionen des Vererdungssubstrates im Naturhaushalt, wie z. B. als Filter, durch den aus Niederschlägen sauberes Grundwasser gebildet wird und gasförmige toxische oder geruchsintensive Emissionen entgiftet bzw. desodoriert werden, das Niederschlagswasser nur in geringen Mengen als Sickerwasser in den Untergrund gelangen kann und dabei die Schadstofffracht minimal ist, als Puffer, durch den eine kontinuierliche Nährstoffversorgung der Pflanzen bewirkt wird und im begrenzten Umfang Schadstoffe wie Säuren und Schwermetalle umgewandelt bzw. immobilisiert werden, als Transformationssystem, in dem neben mikrobiellen Aktivitäten zur Erzeugung von Humus im Wesentlichen ein Stoff- und Energieaustausch zwischen allen Kompartimenten des Ökosystems erfolgt und mikrobiell erzeugte Nährstoffe gespeichert bzw. wieder zur Verfügung gestellt werden, als Speicher, in dem das für die mikrobiellen Aktivitäten (Flüssigphase) und das Pflanzenwachstum (nutzbare Feldkapazität) benötigte Wasser aus Niederschlagswasser in ausreichender Menge über lange Zeiträume in der Matrix des Vererdungssubstrates gespeichert wird und das gespeicherte Niederschlagswasser bedarfsgerecht abgegeben werden kann, zu stellen sind, können mit den bekannten Vererdungssubstraten nicht mehr erfüllt werden.

Nachteilig ist weiterhin, dass die aus der Anwendung der Vererdungssubstrate resultierenden positiven Wirkungen auf Umwelt und Menschen bzw. der Erfolg der Sicherungs- und/oder Sanierungszielstellung nicht unmittelbar mit einfachen Mitteln/Methoden kurz-, mittel- und langfristig beurteilt und kontrolliert werden können.

Nachteilig für die Ökologie und Ökonomie der bekannten Stoff- Vererdungs-Verfahren ist die Heterogenität der zur Vererdung genutzten Inputmaterialien einschließlich der daraus resultierenden Anzahl und Abfolge der für die Vererdung der Inputmaterialien erforderlichen Verfahrensschritte, der für die mechanisch-biologische Vorbehandlung und Kompostierung der organischen Inputmaterialien vor der eigentlichen biotechnologischen Stoffvererdung erforderliche hohe anlagentechnische und primärenergetische Aufwand, der aus dem Inputmaterialspektrum resultierende hohe Aufwand an Schadstoffanalytik, die in der Regel zur Herstellung des Vererdungssubstrates erforderlichen langen Zeiträume, der daran gekoppelte erhebliche Flächenbedarf, die große Instabilität der sich im Vererdungsprozess selbständig einstellenden thermophilen und/oder mesophilen Prozess- und Milieubedingungen sowie die bestehende bioprozesstechnischen Defizite zur zielgerichteten Beeinflussung, Steuerung und Beschleunigung der Humusbildungsrate.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches, ökonomisches, ökologisches, innovatives und praxisrelevantes Verfahren zur „Biotechnologischen-Stoff-Vererdung" zu entwickeln. Dabei soll durch biotechnologische Maßnahmen und Wirkungen aus mineralischen und organischen Inputmaterialien, deren deklarierte Schadstoffbelastungen innerhalb der gesetzlich vorgegebenen Richt- und Grenzwerte liegen, ein naturähnliches hochwertiges Vererdungssubstrat in beliebigen Mengen großtechnisch erzeugt werden, dessen spezifische Bodenregelungsfunktionen (Filter-, Puffer -, Transformations- und Speicherfunktion) an den jeweiligen Verwendungszweck flexibel anpassbar sind und die in ihrer Wirksamkeit und Nachhaltigkeit die bekannten Bodenregelungsfunktionen natürlicher Böden übertreffen.

Weiterhin ist es die Aufgabe der Erfindung, die Verwendung heterogener, stör- und schadstoffhaltiger Restmüllfraktionen als organische Inputmaterialkomponente im Rahmen des Vererdungsprozesses zu vermeiden, die im großen Umfang für alle Input- und Outputmaterialchargen durchzuführenden Schadstoffanalysen zu minimieren sowie den bisher erforderlichen hohen verfahrenstechnischen Aufwand zur mechanisch-biologischen Vorbehandlung der vorab genannten Inputmaterialien weitgehend abzubauen.

Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung etwaige im Rahmen des Vererdungsprozesses über den Luft-, Wasser- und Bodenpfad in die Umwelt gelangende Schadstoffemissionen zu minimieren, die im Rahmen des Vererdungsprozesses ablaufenden mikrobiellen Vorgänge zur Humusbildung zielgerichtet und definiert mit Hilfe bioverfahrenstechnischer Maßnahmen und Wirkungen zu optimieren, für die Humusbildung zielgerichtet optimale Prozess- und Milieubedingungen einzustellen, zu steuern und zu überwachen, die Verweildauer der Inputmaterialien bis zum Abschluss des Vererdungsprozesses zu verkürzen, den mit den bekannten Vererdungstechnologie verbundenen Flächenbedarf zu verringern und die im Rahmen des Vererdungsprozesses nicht vermeidbaren Umweltbelastungen zu begrenzen.

Lösung der Aufgabe

Die Aufgabe ein einfaches, ökonomisches, ökologisches, innovatives und praxisrelevantes Verfahren zur großtechnischen „Biotechnologischen-Stoff-Vererdung" zu entwickeln wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in einer ersten Verfahrensstufe, der Annahme, die Zuordnung und Überprüfung aller Stoffbegleitpapiere/Deklarationsanalysen, die Probenahme zur Erstellung von Kontrollanalysen sowie die visuelle und/oder organoleptische Kontrolle der mineralischen und/oder organischen Inputmaterialien erfolgen. Nach den Kontrollen werden die mineralischen und organischen Inputmaterialien entweder angenommen und stoffspezifisch zwischengelagert oder bei Annahmeverweigerung zurückgewiesen und abtransportiert. Aus dem Zwischenlager gelangen die freigegebenen mineralischen und organischen Inputmaterialien in definierten Volumenanteilen und in vorbestimmter Reihenfolge in die aus vier Verfahrensschritten bestehende zweite Verfahrensstufe. Hier erfolgt dann die eigentliche biotechnologische Stoffvererdung.

Im ersten Verfahrensschritt, der „Rezepturphase (R-Phase)", wird einem definiert vorgelegtem Volumenanteil an organischem Inputmaterial, in dem in der Regel aktive oder tote autochthone Bakterienpopulationen enthalten sind, eine definierte Menge mineralisches Inputmaterial mechanisch zugemischt und anschließend homogenisiert. Dem so entstandenen Mischsubstrat wird dann in einem definierten Volumenanteil biologisch aktives organisches Inputmaterial, in dem die für den aeroben Abbau der im vorgelegten organischen Material vorhandenen C-Quellen benötigten Bakterienpopulationen, Stickstoffquellen und Strukturmaterialien enthalten sind, zugegeben und ebenfalls mechanisch vermischt. Zur Immobilisierung der Bakterienpopulationen und zur Optimierung der Struktur des Haufwerkes werden dem Gemisch abschließend in einem definierten Volumenanteil Trägermaterialien mit charakteristischen geometrischen Parametern zugegeben und mit dem biologisch aktivem Substratgemisch vermengt. Das so entstandene homogenisierte biologisch aktive Inputmaterialmix mit optimierten Haufwerkstrukturen wird dann zu Mieten aufgesetzt.

Überraschender Weise wurde festgestellt, dass es durch Anwendung dieser Verfahrenstechnologie in der R-Phase nicht zu den sonst bei der Verwertung von kommunalen Klärschlämmen üblichen Geruchsemissionen kommt.

Im zweiten Verfahrensschritt, der „Aeroben Intensivvererdungsphase (AIV-Phase)", werden unter Verbrauch von Sauerstoff zuerst und sehr schnell die leicht abbaubaren und in niedriger Konzentration vorliegenden Kohlenhydrate und Proteine von den beteiligten aeroben Bakterienpopulationen mineralisiert. D.h., es entsteht sehr schnell unter spürbarer Wärmeentwicklung des biologisch aktiven Inputmaterialmixes Kohlendioxid, Wasser und neue aktive Biomasse, die auch auf der Oberfläche des zugemischten Trägermaterials immobilisiert wird. Die Temperatur im so entstehenden Vorvererdungssubstrat der Mieten steigt dabei innerhalb von 12 bis 24 Stunden auf etwa 55° C bis 65°C an. Dabei wird der Teil der leicht verfügbaren hochmolekularen organischen Kohlenstoffverbindungen enzymatisch in gut von den thermophilen Bakterienpopulationen abbaubare niedermolekulare organische Kohlenstoffverbindungen zerlegt. Durch mechanisches Umsetzen und Belüften wird ein weiterer Anstieg dieser im thermophilen Temperaturbereich liegenden Prozesstemperatur verhindert und so die Degeneration der am Mineralisierungsvorgang beteiligten Bakterienpopulationen unterbunden. Nach etwa 2 bis 5 Tagen, wenn die Mieten nicht mehr ausreichend belüftet werden bzw. wenn die gebildeten leicht verfügbaren niedermolekularen organischen Kohlenstoffverbindungen aufgebraucht sind, nehmen die Aktivitäten der aeroben thermophilen Bakterienpopulationen sehr rasch ab. Parallel dazu sinkt die Temperatur im Vorvererdungssubstrat bis in den mesophilen Temperaturbereich (35°C–37°C) ab. Ohne Umsetzung der Mieten, wird dann das gebildete Vorvererdungssubstrat, dessen Volumen sich gegenüber dem Anfangsvolumen des Inputmaterialmixes um etwa 30 Vol.-% bis 40 Vol.-% verringert hat, im 3. Verfahrensschritt an gleicher Stelle weiter behandelt.

Es wurde überraschend festgestellt, dass der induzierte Vererdungsprozess in der „Aeroben Vererdungsphase" in allen Bereichen des zu Mieten aufgesetzten Inputmaterialmixes viel schneller als sonst üblich anspringt, die Prozesstemperatur in den Mieten auch ohne mehrmaliges Umsetzen längere Zeit zwischen 55°–65°C konstant gehalten wird und der Vererdungsprozess viel intensiver, weitergehender und schneller als sonst abläuft und mit einem signifikanten Mengenverlust der Mieten einhergeht.

Im dritten Verfahrensschritt, der „Fakultativen anaeroben Vererdungsphase (FAV-Phase)", erfolgt nach Abkühlung des Vorvererdungssubstrates auf ca. 35°c bis 37°C, unter Aufrechterhaltung mesophiler Prozess- und Milieubedingungen der weitere mikrobielle Abbau der relativ schwerer zugänglichen hochmolekularen organischen Kohlenstoffverbindungen. In der FAV-Phase werden von fakultativ anaeroben Bakterienkonsortien sukzessive Teile der in höheren Konzentrationen vorliegenden hochmolekularen organischen Kohlenstoffverbindungen wie z. B. die in organischen Inputmaterialien enthaltene abgestorbene Biomasse, Lignine, Cellulose, Fette etc. über Zwischenschritte in energiereiches Methan, Kohlendioxid und in Biomasse umgewandelt. Während der FAV-Phase werden die Mieten nicht umgesetzt. Die Oberfläche der Mieten wird jedoch zusätzlich mit einer mikrobiell aktiven Abdeckschicht überzogen. Das zum Aufbau der Abdeckschicht verwendete biologisch aktive Substrat stammt aus dem ersten Verfahrensschritt, der R-Phase. Durch diese bioverfahrenstechnische Maßnahme, die mehrfach wiederholt werden kann, können die für den Vererdungsprozess benötigten mesophilen Prozess- und Milieubedingungen über einen längeren Zeitraum als bei den bekannten Verfahren stabil aufrecht erhalten werden.

Es wurde festgestellt, dass in der FAV-Phase die zusätzlich auf die Mieten aufgebrachte mikrobiell aktive Abdeckschicht nach einer kurzen Induktionsphase sowohl wie ein Biofilter als auch wie ein Biotemperiersystem wirkt. Einerseits werden die aus den Mieten austretenden Biogase desodoriert bzw. oxidiert und andererseits kommt es durch die Wärmezufuhr zur Verlangsamung des Abkühlvorganges im Inneren des Vorvererdungssubstrates, wodurch die für den fakultativ anaeroben Abbau notwendigen optimalen Prozess- und Milieubedingen wesentlich länger aufrecht erhalten bleiben und dadurch die Bildung von Huminstoffen zügig in nur zwei bis drei Wochen bis zur Bildung des Rohvererdungssubstrates abläuft. Das Volumen der Mieten verringert sich dabei gegenüber dem Anfangsvolumen um weitere 10 Vol.-% bis 20 Vol.-%. Weiterhin wurde gefunden, dass die noch im Rohvererdungssubstrat vorhandenen organischen Stoffe sukzessive auch über die FAV-Phase hinaus, in Humus umgewandelt werden und anorganische Stoffe und Wasser innerhalb der aus mineralischen, huminösen und biogenen Stoffen bestehenden Matrix des Rohvererdungssubstrates immobilisiert und sehr gut gespeichert werden. Weiterhin wurde festgestellt, dass bei Anwendung dieser Verfahrenstechnologie zur Herstellung von Vererdungssubstraten die Schadstoffemissionen über den Luft- und Wasserpfad in die Umwelt signifikant reduziert worden sind.

Im vierten Verfahrensschritt, der „Nachvererdungsphase (NV-Phase)", die nach dem Abkühlen der Mieten auf Umgebungstemperatur beginnt, verlagert sich die Zusammensetzung der mikrobiellen Lebensgemeinschaft von den Bakterienpopulationen hin zu den Pilzen (Aktinomyceten mit dem charakteristischen weißgrauen Myzelgeflecht). Nach der mechanischen Abtrennung der Trägermaterialien und deren Rückführung zur R-Phase des ersten Verfahrensschrittes, wird in der NV-Phase den Mieten noch einmal in einer definierten Menge mineralisches Inputmaterial zugegeben und beim mechanischen Umsetzen und Belüften mit dem zuvor gebildeten Rohvererdungssubstrat vermengt. Danach werden die Mieten am gleichen Standort jeweils in einer etwa 30 cm bis 50 cm hohen Schicht zur Nachvererdung ausgebreitet. Diese Schicht wird dann zur weiteren Unterstützung der Humusbildung und zum Einbau des entstandenen Humus in die Matrix des Mineralbodens mehrfach mechanisch aufgelockert und abschließend zwischen begrünt. Nach etwa ein bis zwei Monaten bzw. mit Abschluss des Vegetationsperiode ist die NV-Phase abgeschlossen und das entstandene naturähnliche hochwertige Vererdungssubstrat, das den typischen Erdgeruch hat und optimierte spezifische Bodenregelungsfunktionen besitzt, kann dann einem bestimmten Verwendungszweck zugeführt werden.

Überraschender Weise wurde in der Nachvererdungsphase gefunden, dass das Wurzelwerk der Zwischenbegrünung die Strukturmatrix des Rohvererdungssubstrates nachhaltig verbessert, die natürliche Durchlüftung des Rohvererdungssubstrates gesteigert wird und sich die Humusakkumulationsgeschwindigkeit durch die für die Pilze verbesserten Prozess- und Milieubedingungen weiter erhöht. Weiter wurde festgestellt, dass die vom natürlichen Boden bekannten allgemeinen Bodenfunktionen im naturähnlichen hochwertigen Vererdungssubstrat ebenfalls vorhanden sind und spezielle Bodenregelungsfunktionen, wie z. B. die Filter-, Speicher-, Puffer- und Transformationsfunktion noch wesentlich stärker ausgeprägt sind. Im Rahmen praktischer Anwendungen stellte sich überraschend heraus, dass das naturähnliche hochwertige Vererdungssubstrat als Biofiltermaterial, als natürlicher Wasserspeicher, als Abdichtmaterial, als Standraum für Pflanzen bzw. nachwachsende Biomasse, als Rekultivierungssubstrat, als Abdeckmaterial von Bodenformationen, zur Bodenaufbereitung im Landschaftsbau, im Übertagebergbau, im Deponie- und Haldenbau, im Wege-, Strassen- und Gleistrassenbau sowie in der Landwirtschaft unbedenklich verwendet werden kann. Weiter wurde gefunden, dass sowohl während des in den Mieten ablaufenden Vererdungsprozesse als auch bei mit Vererdungssubstraten realisierten Rekultivierungsmaßnahmen durch die Analyse von Sickerwasserproben, die mit Hilfe einfach aufgebauter Fluid- Sammlervorrichtungen (Patent Nr. 4408811), die im Vererdungssubstrat oder der Miete platziert sind, aufgefangen werden, der über den Sickerwasserpfad laufende Schadstofftransport in die Umwelt bzw. die zur Beurteilung des Vererdungsprozesses benötigten Parameter sich zu jedem Zeitpunkt erfassen und quantifizieren lassen. Weiterhin wurde festgestellt, dass die dabei im hergestellten hochwertigen Vererdungssubstrat für relevante Schadstoffe bestimmten Belastungen in der Regel immer unterhalb der dafür jeweils gültigen Richt- und Grenzwerte lagen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße „Biotechnologische-Stoff-Vererdungs-Verfahren" (BSV-Verfahren) zur ökonomischen und ökologischen Großproduktion naturähnlicher hochwertiger Vererdungssubstrate aus mineralischen und organischen Stoffen durch biotechnologische Vererdung weist u. a. folgende Vorteile auf:

1. Mit Hilfe des BSV-Verfahrens können in wesentlich kürzerer Zeit und in nahezu unbegrenzter Menge naturähnliche hochwertige Vererdungssubstrate produziert werden, die in ihren allgemeinen Bodenfunktionen und speziellen Bodenregelungsfunktionen an den jeweiligen Verwendungszweck im Umweltschutz bzw. der Umwelttechnologie anpassbar sind. Ohne Ausbeutung der limitierten natürlichen Bodenressourcen können dadurch u. a. Rekultivierungs- bzw. Umweltschutzmaßnahmen auf großflächigen Deponien bzw. Altlasten realisiert werden.
2. Im Rahmen des BSV-Verfahrens finden nur solche Inputmaterialien Verwendung, deren nicht vermeidbare Belastungen mit Schadstoffen innerhalb der gesetzlich vorgegebenen Richt- und Grenzwerte liegen und die zur zielgerichteten Entwicklung bzw. Ausprägung bioverfahrenstechnisch gewünschter Bodenfunktionen benötigt werden.
3. Durch die Verwertung kommunaler Klärschlämme innerhalb der AbfKlärV als organisches Inputmaterial für die Vererdung, wird durch die im Rahmen des BSV-Verfahrens stattfindende Klärschlammdesintegration ein wirksamer Beitrag zur natürlichen Verwertung anthropogener Abfall-, Rest- und Rohstoffe sowie zur Schließung natürlicher Stoffkreisläufe geleistet.
4. Das BSV-Verfahren ist wirtschaftlich und umweltfreundlich. Durch die qualitätsgerechte und strenge Auswahl der Inputmaterialien entfällt der sonst im Rahmen der bekannten Vererdungsverfahren übliche hohe verfahrenstechnische Aufwand zur mechanisch-biologischen Vorbehandlung der organischen Inputmaterialfraktionen.
5. Durch die für das BSV-Verfahren gewählte Bioverfahrenstechnologie werden die mikrobiellen Vorgänge zur Humusbildung in den aufgesetzten Mieten durch die Einstellung und Aufrechterhaltung optimaler Prozess- und Milieubedingungen intensiviert, gesteuert und überwacht. Weiterhin werden die über den Wasser- und Luftpfad in die Umwelt gelangenden nicht vermeidbaren Schadstoffemissionen sehr weitgehend minimiert.
6. Durch die gegenüber natürlichem Boden signifikant verbesserten speziellen Bodenregelungsfunktionen (Filter-, Puffer-, Transformations- und Speicherfunktion) des erzeugten naturähnlichen hochwertigen Vererdungssubstrates wird ein wesentlicher Beitrag zur Qualifizierung von Rekultivierungsmaßnahmen und zur Erweiterung des Anwendungsspektrums des Vererdungssubstrates geleistet.
7. Durch den Einsatz von mikrobiell aktiven Abdeckschichten aus Substraten der „Vorvererdungsphase" auf den Mieten in der „Anaeroben Vererdungsphase" wird die in dieser Phase über den Luftpfad austretende Abluft gefiltert und desodoriert, die dort entstehende Abwärme zur Aufrechterhaltung und Verbesserung der Prozess- und Milieubedingungen für die am anaeroben Vererdungsprozess beteiligten Bakterienpopulationen genutzt und der Sickerwasseranteil minimiert.
8. Durch die Integration einfach aufgebauter und handhabbarer patentierter Fluid- Sammlervorrichtung (P 4408811) in die Mieten das BSV-Verfahrens bzw. in die aus naturähnlichem hochwertigen Vererdungssubstrat im Rahmen von Umweltschutz- bzw. Rekultivierungsmaßnahmen auf devastierten Oberflächen errichteten Bodenabdeckschichten können alle für die Überwachung und Steuerung des Vererdungsprozesses relevanten Parameter und Daten online erfasst bzw. der an das Sickerwasser aus der Bodenabdeckschicht gekoppelte Schadstofftransport in die Umwelt quantifiziert werden.
9. Im Rahmen des BSV-Verfahrens wird der Umfang und die Anzahl der für die Prozess- und Produktüberwachung notwendigen Analysen durch den Einsatz hochwertiger Inputmaterialien wesentlich reduziert.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
Das erfindungsgemäße Verfahren zur „Biotechnologischen-Stoff-Vererdung" soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel zur Produktion eines naturähnlichen hochwertigen Vererdungssubstrat mit signifikant verbesserten Bodenfunktionen das als komplex wirkendes kulturfähiges Oberbodenmaterial zur Speicherung/Pufferung von Niederschlägen und Pflanzennährstoffen, zur Sickerwasserminimierung, als Standraum für Pflanzen und zur Verhinderung von witterungsbedingten Erosionserscheinungen, als Biofilter und als Deponieoberflächenabdeckschicht verwendet wird, näher erläutert werden.
1 zeigt hier die Abfolge der zu durchlaufenden Verfahrensstufen und Verfahrensschritte. In der ersten Verfahrensstufe, der Annahme, erfolgt für die angelieferten bzw. vorhandenen organischen und mineralischen Inputmaterialien die Überprüfung der Stoffbegleitpapiere, eine visuelle und organoleptische Kontrolle sowie im Bedarfsfall die Entnahme von Proben zur Erstellung zusätzlicher Analysen. Dieses Prozedere endet relativ schnell mit der Annahme und Freigabe bzw. der Rückweisung und dem Abtransport der Inputmaterialien. Bei Annahme und Freigabe werden die Inputmaterialien nach Stoffgruppen getrennt zwischengelagert. Aus dem Zwischenlager gelangen die freigegebenen mineralischen und organischen Inputmaterialien in einer bestimmten Reihenfolge (1 bis 3) und in einer vom jeweiligen Verwendungszweck des herzustellenden Vererdungssubstrates abhängigen definierten Volumenanteilen (Rezeptur) zum ersten Verfahrenschritt, der Rezepturphase, des zweiten Verfahrensstufe.
Im ersten Verfahrensschritt, der R-Phase, wird der nachstehend aufgeführte Inputmaterialmix (5) nach folgender Rezeptur (in der Reihenfolge von i bis iv und in definierten Inputmaterialvolumenanteilen) durch mechanisches mischen und grobes homogenisieren hergestellt:

i 60 Vol.-% ausgefaulter kommunaler Klärschlamm innerhalb der AbfKlärV;
ii 20 Vol.-% Kraftwerksaschen mit Schadstoffrestgehalten innerhalb der jeweils gültigen gesetzlichen Richt- und Grenzwerte;
iii 10 Vol.-% Biokompost in RAL-Güte;
iv 10 Vol.-% Trägermaterial aus zerkleinerten PKW-Altreifen mit einer spezifischen Oberfläche von etwa 150 bis 200 m²/m³ mit fixierten Starterkulturen.

Das zwischen dem dritten und vierten Verfahrensschritt der zweiten Verfahrensstufe mechanisch aus dem Stofffluss abgetrennte und mit einer aktiven Biofilm-Rohvererdungs-Substrat-Schicht überzogene Trägermaterial (4) aus zerkleinerten PKW – Altreifen wird dem Inputmaterialmix als letzte Komponente zugegeben.
Das Vermischen und Homogenisieren erfolgt mit Hilfe von Baggern, Überkopfladern, Umsetzern bzw. anderen dafür geeigneten bekannten mechanischen Mischvorrichtungen.
Zu Beginn des zweiten Verfahrensschrittes, der AIV-Phase, wird der Inputmaterialmix (5) mit Hilfe eines Baggers in Form offener Mieten aufgesetzt. Innerhalb von 12 bis 24 Stunden steigt durch mikrobielle Aktivitäten die Temperatur des zu Mieten aufgesetzten Inputmaterialmixes unter Wärmabgabe auf etwa 55°C bis 65°C an. Dabei werden die in niedrigen Konzentrationen vorliegenden leicht verfügbaren hochmolekularen organischen Kohlenstoffverbindungen durch extrazelluläre Enzyme in niedermolekulare organische Kohlenstoffverbindungen zerlegt und unter thermophilen Prozess- und Milieubedingungen von aeroben Bakterienpopulationen weiter in Kohlendioxid, Wasser und Biomasse umgewandelt. Durch einmaliges Umsetzen der Mieten nach dem zweiten Tag und durch die mit Hilfe der mineralischen Komponente und/oder Trägermaterialien im Inputmaterialmix erzeugten optimalen Haufwerkstruktur (spezifische Oberfläche, Lückengrad), werden die für die aeroben Bakterienkonsortien lebenswichtigen thermophilen Prozess- und Milieubedingungen erhalten und der sonst für die Bakterienpopulationen tödliche Temperaturanstieg im Inputmaterialmix (5) über 65°C hinaus verhindert. Mit dem Abklingen der aeroben Intensivvererdungsphase fällt die Temperatur im erzeugten Vorvererdungssubstrat (6) nach etwa fünf Tagen auf 35°C bis 37°C ab. Gegenüber dem Inputmaterialmix (5) hat sich die Menge des bisher entstandenen Vorvererdungssubstrat (6) um etwa 35 Vol.-% vermindert.
Ohne die Mieten umzusetzen, werden im dritten Verfahrensschritt, der FAV-Phase, unter mesophilen Prozess- und Milieubedingungen, die noch im Vererdungssubstrat (6) in höheren Konzentrationen vorliegenden schwer verfügbaren hochmolekularen organischen Kohlenstoffverbindungen von fakultativ anaeroben Bakterien in mehreren Abbauschritten in Methan, Kohlendioxid und Biomasse umgewandelt. Zur Aufrechterhaltung der für die mikrobiellen Aktivitäten in den Mieten erforderlichen mesophilen Prozess- und Milieubedingungen, werden die Mieten mit einer etwa 0,1 m hohe mikrobiell aktiven Abdeckschicht aus biologisch aktivem Substratgemisch (7), das aus der R-Phase stammt, überzogen. Das geschieht mit Hilfe eines Baggers oder Überkopfladers. In dieser mikrobiell aktiven Abdeckschicht (7) laufen dann die in der AIV-Phase beschriebenen und mit einer Wärmeabgabe verbundenen biologischen/biochemischen Prozesse ab. Durch die Wärmezufuhr aus der mikrobiell aktiven Abdeckschicht (7) in das Vorvererdungssubstrat (6) wird die Abkühlung des Vorvererdungssubstrates (6) signifikant abgeschwächt. Durch mehrmaliges Wiederholen dieser Prozedur werden die optimalen mesophilen Prozess- und Milieubedingungen etwa drei Wochen lang aufrechterhalten. Parallel dazu wird das austretende Biogas beim Durchströmen der Abdeckschicht desodoriert und/oder oxidiert. Nach etwa drei Wochen sind die verfügbaren organischen Kohlenstoffverbindungen sehr weitgehend von den fakultativ anaeroben Bakterienpopulationen metabolosiert und der mikrobielle Umsetzungsprozess in der FAV-Phase kommt zum Erliegen. Die Temperatur des mikrobiell erzeugten Rohvererdungssubstrates (8) sinkt bis auf Umgebungstemperatur ab. Gegenüber dem Vorvererdungssubstrat (6) hat sich dabei die Menge des bisher entstandenen Rohvererdungssubstrates (8) etwa um weitere 20 Vol.-% vermindert.
Im vierten Verfahrensschritt, der NV-Phase, werden die mit einer Schicht aus aktiven Biofilmen und Rohvererdungssubstrat überzogenen Trägermaterialelemente aus zerkleinerten Altreifen mechanisch abgetrennt und zum ersten Verfahrensschritt zurückgeführt. Dem nun trägermaterialentlastetem Rohvererdungssubstrat (8) wird dann aus dem Zwischenlager erneut Asche (9) in einer Menge von etwa 50 Vol.-% zugegeben und mit Hilfe eines Mietenumsetzers, Baggers oder Überkopfladers gut vermischt. Anschließend wird das Gemisch aus Asche (9) und Rohvererdungssubstrat (8) mit Hilfe einer Planierraupe zu einer ca. 0,3 m starken Schicht zur Nachvererdung ausgebreitet.
Unter Umgebungsbedingungen läuft nun der mikrobielle Prozess der Nachvererdung ab. Dabei werden im Wesentlichen die nicht oder nur sehr langsam von den vorab erwähnten Bakterienpopulationen abbaubaren organischen Kohlenstoffverbindungen wie z. B. Lignin und/oder Zellulose mineralisiert. Zur Unterstützung der Humusbildung, zum gezielten Einbau des erzeugten Humus in die Matrix des Mineralbodens bzw. zur Vermengung des Humus mit der Asche (9) wird die Schicht mehrmals mechanisch aufgelockert und begrünt. Nach etwa sechs Wochen ist die NV-Phase abgeschlossen und das naturähnliche hochwertige Vererdungssubstrat (10), das nun den typischen Erdgeruch hat und optimierte spezifische Bodenregelungsfunktionen aufweist, wird nun als komplex wirkendes kultivierbares Oberbodenmaterial, mit sich selbst in Abhängigkeit vom Bedarf aktivierenden Bodenfunktionen die sequentiell und/oder komplex wirken, zur Abdichtung und Rekultivierung großflächiger Deponien erfolgreich eingesetzt. Das erzeugte naturähnliche hochwertige Vererdungssubstrat weist optimierte Speicher-, Filter-, Puffer-, Transformations- und Produktionsfunktionen als Bodenfunktionen auf (siehe dazu auch OS DE 19833183 A1 ; OS DE 10017144 A1 ; OS DE 19720520 A1 ). Neben einem Humusanteil von ca. 32 Vol.-% wurden in der Mineralbodenmatrix des erzeugten naturähnlichen hochwertigen und in seinen Bodenfunktionen komplex wirkenden Vererdungssubstrates je nach Einbauart eine Trockenrohdichte (ρ_d) zwischen 0,86 und 1,1 [g/cm³]; eine konstante Korndichte (ρ_s) von 2,4 [g/cm³]; eine Porosität (n) zwischen 0,64 und 0,54 ; eine Feldkapazität (FK) zwischen 59 Vol.-% und 54 Vol.-%; eine pflanzenverfügbare nutzbare Feldkapazität von 254 [mm]; ein permanenter Welkepunkt (PWP) zwischen 26 Vol.-% und 30 Vol.-% ; ein Wasserdurchlässigkeitsbeiwert (k_f10) zwischen 2 × 10 E –5 und 4 × 10 E –9 [m/s]; einer mittleren Bodenfeuchte von etwa 40 % und einem auf eine mittlere Jahresniederschlagsmenge von 550 mm bezogener Sickerwasseranteil zwischen 1% und 3% gemessen.

Claims

Biotechnologisches-Stoff-Vererdungs-Verfahren (BSV-Verfahren) zur ökonomischen und ökologischen Großproduktion naturähnlicher hochwertiger Vererdungssubstrate durch gemeinsame biotechnologische Vererdung mineralischer und organischer Inputmaterialien, die im Zusammenhang mit der Produktion von Wirtschaftsgütern und Dienstleistungen im Bereich der Kommunalwirtschaft, der Industrie, der Energiewirtschaft, der Nahrungsgüterwirtschaft, der Land- und Forstwirtschaft sowie im Bergbau in großen Mengen als nicht vermeidbare Abfall-, Rest- und Rohstoffe anfallen, mittels bioverfahrenstechnischer Maßnahmen und Wirkungen zur Verbesserung der Prozess- und Milieubedingungen, zur nachhaltigen und ganzheitlichen Intensivierung der Stoffwechselaktivitäten aerober und/oder fakultativ anaerober Bakterienpopulationen und von Pilzen sowie durch Verwendung trägerfixierter Starterkulturen, mit dem Ziel, die in natürlichen Böden vorhandenen allgemeinen Bodenfunktionen stabil nachzubilden und die für Umweltschutztechnologien/-maßnahmen erforderlichen spezifischen Bodenregelungsfunktionen in ihrer Nachhaltigkeit und Wirksamkeit gezielt zu verbessern, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Verfahrensstufe, der Annahme, die angelieferten und/oder vorhandenen mineralischen und organischen Inputmaterialien auf deren Verwertbarkeit geprüft und nach deren Freigabe getrennt in ein stoffspezifisches Zwischenlager verbracht werden, aus dem Zwischenlager in vorbestimmter Reihenfolge und in definierten Inputmaterialvolumenanteilen dem ersten Verfahrensschritt, der Rezepturphase, der zweiten Verfahrensstufe, der biotechnologischen Stoffvererdung, unterworfen werden; dann in der Rezepturphase nach der definierten Zugabe von mit einer Schicht aus aktivem Biofilm/Starterkulturen und Rohvererdungssubstrat überzogenen Trägermaterialien/Strukturmaterialien mechanisch zum Inputmaterialmix vermischt und homogenisiert werden; im zweiten Verfahrensschritt, der aeroben Intensivvererdungsphase, nach einer Induktionszeit von 1 bis 3 Stunden in dem zu offenen Mieten aufgesetzten Inputmaterialmix der stark exotherme mikrobielle Stoffvererdungsprozess anspringt und die Temperatur in einem Zeitraum von 12 bis 48 Stunden auf 55°C bis 70°C ansteigt, dieses Temperaturniveau durch die im Inputmaterialmix erzeugten optimalen Haufwerkstrukturen und/oder das Umsetzen und Belüften der Mieten definiert zwischen 1 bis 5 Tage lang aufrecht erhalten wird, unter diesen thermophilen Prozess- und Milieubedingungen die in niedriger Konzentration vorliegenden relativ leicht verfügbaren hochmolekularen organischen Kohlenstoffverbindungen schneller als sonst üblich durch die Zugabe wässriger Enzymlösungen und/oder den von autochthonen Bakterienpopulationen/Starterkulturen freigesetzten extrazellulären Enzymen in niedermolekulare organische Kohlenstoffverbindungen gespalten werden und dann von aeroben Bakterienpopulationen etwa je zur Hälfte in Biomasse und Kohlendioxid umgewandelt werden, sich infolge des Abbaues aller verfügbaren organischen Kohlenstoffverbindungen die Masse des entstandenen Vorvererdungssubstrates gegenüber der Anfangsmasse des Inputmaterialmixes zwischen 15% und 40% verringert, danach die Temperatur im entstandenen Vorvererdungssubstrat auf 35°C bis 37 °C absinkt, die nicht mehr aktive, abgestorbenen Biomasse zu Rohhumus wird und die sich dadurch im Vorvererdungssubstrat selbst einstellenden mesophilen Prozess- und Milieubedingungen mit Hilfe einer auf den Mieten aus biologisch aktivem Substratgemisch aufgebrachten 0,1m bis 0,3m starken mikrobiell aktive Abdeckschicht über einen definierten Zeitraum kontrolliert aufrecht erhalten werden; dann ohne die Mieten umzusetzen im dritten Verfahrensschritt, der fakultativ anaeroben Vererdungsphase, die mikrobiellen Aktivitäten übergangslos von fakultativ anaeroben Bakterienpopulationen übernommen und dabei die noch im Vererdungssubstrat in höherer Konzentration vorliegenden schwerer abbaubaren hochmolekularen organischen Kohlenstoffverbindungen in 2 bis 4 Wochen über die bekannten Zwischenschritte in Biogas, das beim Durchströmen der Abdeckschicht gefiltert wird, und in Biomasse umgewandelt werden, sich mit dem Abbau aller verfügbaren organischen Kohlenstoffverbindungen die Masse des entstandenen Rohvererdungssubstrates gegenüber der Masse des Vorvererdungssubstrat noch einmal zwischen 5% und 30% verringert und dann die mit einer Schicht aus aktivem Biofilm sowie Rohvererdungssubstrat überzogenen Trägermaterialien mechanisch abgetrennt und zum ersten Verfahrensschritt zurückgeführt werden; dann im vierten Verfahrensschritt, der Nachvererdungsphase, wird zuerst durch die erneute Zugabe von mineralischen Stoffen das im Rohvererdungssubstrat durch biotechnologische Wirkungen entstandene Massedefizit ausgeglichen, das mit Mineralstoffen angereicherte Substrat wird dann auf den vorher von den Mieten belegten Flächen zu 0,3 m bis 0,5 m starken Schichten zur Nachvererdung ausgebreitet, dann werden die von den vorab genannten abgestorbenen und ebenfalls zu Rohhumus gewordenen fakultativen anaeroben Bakterienpopulationen nicht abgebauten hochmolekularen organischen Kohlenstoffverbindungen, wie z. B. Lignin und Cellulose, durch Pilze weiter abgebaut und sukzessive in Huminstoffe umgewandelt, parallel dazu wird zur Unterstützung der Humusbildung und zur Einarbeitung des gebildeten Humus in die Mineralbodenmatrix die Nachvererdungsschicht mehrfach nacheinander mechanisch aufgelockert, dann begrünt und liegen gelassen, bis nach etwa 6 bis 8 Wochen ein naturähnliches hochwertiges Vererdungssubstrat mit nachhaltig komplex wirkenden und speziell an den Verwendungszweck angepassten spezifischen Bodenregelungsfunktionen und/oder allgemeinen Bodenfunktionen entstanden ist.
BSV-Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als mineralische Stoffe/Inputmaterialien natürliche Mineralböden, und/oder nicht vermeidbare Abfall-, Rest- und Rohstoffe, deren Kornfraktionen zwischen unterer und oberer Kornbandgrenze natürlicher Mineralböden liegen, wie z. B. Kraftwerksaschen, REA-Gips, Schlacken, Bodenaushub, recycelte Baustoffe, Abbruchmaterialien, Abraum aus dem Übertagebergbau, totes Gestein aus dem Untertagebergbau, Sedimente, Deponie- und Haldenmaterialien etc. und weitere Materialien verwendet werden können, deren natürliche oder nach entsprechenden Dekontaminations- und/oder Behandlungsmaßnahmen noch verbliebenen Schadstoffrestgehalte innerhalb der jeweiligen gesetzlichen Bestimmungen und Vorgaben liegen.
BSV-Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass als organische Stoffe/Inputmaterialien mit oder ohne autochthone Bakterienpopulationen/Starterkulturen natürlicher Humus, Torf, Biokomposte, Klärschlämme, Grünschnitt, Flusssedimente, Seesedimente, Hafenbeckensedimente und/oder nicht vermeidbare aber aufbereitete Abfall-, Rest- und Rohstoffe wie z. B. organische Abfälle aus der Nahrungsgüter-, Land-, Forst- und Kommunalwirtschaft sowie organisch belastete Böden etc. und weitere Materialien verwendet werden können, deren natürliche oder nach entsprechenden Dekontaminations- und/oder Behandlungsmaßnahmen noch verbliebenen Schadstoffrestgehalte innerhalb der jeweiligen gesetzlichen Bestimmungen und Vorgaben liegen.
BSV-Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Inputmaterialien in folgender vorbestimmter Reihenfolge zur Herstellung des Inputmaterialmixes zugegeben und miteinander vermischt werden: i organische Stoffe mit oder ohne autochthone Bakterienpopulationen; ii mineralische Stoffe mit Schadstoffrestgehalten innerhalb der jeweilig gültigen gesetzlichen Richt- und Grenzwerte; iii organische Stoffe mit autochthonen Bakterienpopulationen; iv Struktur- und/oder Trägermaterialien mit oder ohne fixierte Starterkulturen; v Zuschlagstoffe zur Einstellung eines optimalen C/N-Verhältnisses.
BSV-Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass bezogen auf das jeweilige Inputmaterialvolumen die Herstellung des Inputmaterialmixes nach folgender Rezeptur erfolgt: i organische Stoffe mit oder ohne autochthone Bakterienpopulationen größer gleich 1 Vol.-%; ii mineralische Stoffe mit Schadstoffrestgehalten innerhalb der jeweilig gültigen gesetzlichen Richt- und Grenzwerte größer gleich 1 Vol.-%; iii organische Stoffe mit autochthonen Bakterienpopulationen größer gleich 1 Vol.-%; iv Struktur- und/oder Trägermaterialien mit oder ohne fixierte Starterkulturen größer gleich 0 Vol.-%; v Zuschlagstoffe zur Einstellung eines optimalen C/N-Verhältnisses größer gleich 0 Vol.-%.
BSV-Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Trägermaterialien/Strukturmaterialien dem Inputmaterialmix aufbereitete Abfall- und Reststoffe aus Kunst- und/oder Naturstoffen, die bei der Produktion von Wirtschaftsgütern und Dienstleistungen anfallen, mit einer spezifischen Oberfläche größer gleich 0 m²/m³ zur Einstellung eines Lückenvolumens größer gleich 0 Vol.-% zugegeben werden.
BSV-Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ein- oder mehrmalig auf die Mieten aufgebrachte mikrobiell aktive Abdeckschicht sowohl als Wärmeerzeuger und Isolationsschicht fungiert, die in der FAV-Phase des Herstellungsprozesses für optimale mesophile Prozess- und Milieubedingungen, deren Stabilität, Aufrechterhaltung und Dauer sorgt, als auch wie ein Flächenbiofilter wirkt, in dem beim Durchströmen das Biogas desodoriert und/oder oxidiert wird.
BSV-Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 und 7, gekennzeichnet dadurch, dass eine optimierte Haufwerkstruktur der aufgesetzten Mieten charakterisiert wird durch eine Korndichte (ρ_s) größer gleich 1 [g/cm³], ein gesamtes Lückenvolumen größer gleich 1 Vol.-%; eine Feldkapazität (FK) größer gleich 1 Vol.-%; eine Porosität (n) größer gleich 1 Vol.-% und eine Luftkapazität größer gleich 1 Vol.-%.
BSV-Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, und 8, gekennzeichnet dadurch, dass die spezifischen Bodenregelungsfunktionen als Biogas-/Deponiegasfilter-, als Schadstoffpuffer-, als Transformationssystem für den Stoff- und Energieaustausch mit allen Kompartimenten des Ökosystems sowie als Wasserspeicher und -sperre und die allgemeinen Bodenfunktionen als Lebensraum für Lebewesen und als Standraum für Pflanzen des erzeugten naturähnlichen hochwertigen Vererdungssubstrates, neben dem Humusanteil von größer gleich 25 Vol.-% in der Mineralbodenmatrix und der vom Verwendungszweck abhängenden Einbauart wesentlich von den bodenphysikalischen Parametern Trockenrohdichte (ρ_d); Korndichte (ρ_s); Porosität (n); Feldkapazität (FK); pflanzenverfügbare nutzbare Feldkapazität; Permanenter -Welke -Punkt (PWP) und Wasserdurchlässigkeitsbeiwert (k_f10) bestimmt werden.
BSV-Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, und 9, gekennzeichnet dadurch, dass die im 3. Verfahrensschritt sich selbst einstellenden mesophilen Prozess- und Milieubedingungen und die im 4. Verfahrensschritt sich selbst einstellenden thermophilen Prozess- und Milieubedingungen auf Basis bekannter prozessrelevanter Daten, die mit Hilfe von Fluid-Sammlervorrichtungen (Patent Nr. 4408811) erhoben werden, überwacht und gesteuert werden.
BSV-Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 und 10, gekennzeichnet dadurch, dass das BSV-Verfahren diskontinuierlich, quasikontinuierlich und/oder kontinuierlich in offenen und/oder abgedeckten Mieten und/oder verfahrenstechnischen Anlagen und Vorrichtungen mit oder ohne Einhausung durchgeführt werden kann.
BSV-Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 und 10, gekennzeichnet dadurch, dass das erzeugte naturähnliche hochwertige Vererdungssubstrat als Biofiltermaterial, als natürlicher Wasserspeicher, als Abdichtmaterial, als Standraum für Pflanzen bzw. nachwachsende Biomasse, als Rekultivierungssubstrat, als Abdeckmaterial von Bodenformationen, als kultivierbarer Oberboden, zur Bodenaufbereitung im Landschaftsbau, im Übertagebergbau, im Deponie- und Haldenbau, im Wege-, Strassen- und Gleistrassenbau sowie in der Landwirtschaft unbedenklich verwendet werden kann.