DE19521474A1

DE19521474A1 - Verfahren zur Temperaturregelung einer Kompostieranlage und Kompostieranlage hierzu

Info

Publication number: DE19521474A1
Application number: DE1995121474
Authority: DE
Inventors: Ralph Kugler; Rene Leisner
Original assignee: Buehler AG
Current assignee: Air Liquide Global E&C Solutions Germany GmbH
Priority date: 1994-07-06
Filing date: 1995-06-13
Publication date: 1996-01-11
Anticipated expiration: 2015-06-14
Also published as: CH686573A5; DE19521474B4

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Temperaturregelung für eine Kompostieranlage, insbesondere eine automatisiert betriebene Kompostieranlage mit einer geschlossenen Rotte halle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Kompo stieranlage hierzu.

Es ist grundsätzlich bekannt, vor allem große Mengen an Rot tegut in Rottehallen in Mieten aufzuschichten und diese Mie ten zur Förderung der aeroben Kompostierung zu be- bzw. zu entlüften, um die biochemischen Abläufe zu optimieren. Zu ge währleisten ist eine Zufuhr von Sauerstoff und die Abführung von Reaktionsprodukten und überschüssigem Wasser, wobei ins besondere während der biologisch intensiven Rottephase der Gehalt an Reaktionsgasen und Wasserdampf in der Abluft sehr hoch ist. Die Be- bzw. Entlüftung erfolgt durch eine Saug und/oder Druckbelüftung. Führt die Saugbelüftung während der intensiven Rottephase zur Verschmutzung der Lüftungseinrich tungen, ergibt eine Druckbelüftung eine sehr feuchte und aggressive Hallenatmosphäre.

Bei einem Verfahren zum Belüften einer geschlossenen Rotte halle gemäß DE-C-40 22 328 wird mit einer Druckbelüftung gear beitet, bis ein Maximalwert der Feuchte überschritten wird. Ist dieser Punkt erreicht, wird auf eine Saugbelüftung umge schaltet, bis wiederum ein minimaler Luftfeuchtewert erreicht ist und danach erneut auf Druckbelüftung umgeschaltet. Es wird vorgewärmte Frischluft zugeführt.

Bei einem weiteren Verfahren (DE-A-42 15 847) wird eine Miete ebenfalls abwechselnd saug- oder druckbelüftet, wobei zur Be stimmung des zwangsweisen Luftumsatzes die Feuchte der äuße ren Umgebungsluft ermittelt wird.

Da jeweils die gesamte Rottehalle in gleicher Weise be- bzw. entlüftet wird, sind die technischen und energetischen Auf wendungen entsprechend hoch. Die als Ausweg bekannte räumli che Trennung von Intensivrotte und Nachrotte bedingt durch das Umsetzen des Rohkompostes aus einer Rottebox in eine Nachrottehalle ein aufwendiges Produkthandling.

Es sind weiterhin mehrere Verfahren und Einrichtungen zur Kompostierung von Rottegut in geschlossenen Behältern (Rotteboxen) ohne Umschichtung des Rottegutes bekannt. So be schreibt die DE-C-40 21 868 ein Verfahren mit Umluftbetrieb, bei dem in Abhängigkeit vom CO₂-Gehalt der Abluft und der An fangstemperatur des Rottegutes während der Anfahrphase eine Frischluft-Umluft-Umschaltung erfolgt. Von Frisch- auf Um luftbetrieb wird geschalten, wenn die Anfangstemperatur nicht in einem Zeitraum von fünf Stunden ansteigt. Der Umluftbe trieb wird beendet, wenn der CO₂-Gehalt der Abluft einen Grenzwert von 3% überschreitet. Gemäß DE-C-40 21 867 wird die pro Zeiteinheit zugeführte Luftmenge geregelt, wobei die Re gelung der Luftzufuhr an einer Maximierung der pro Zeitein heit erzeugten CO₂-Menge (oder alternativ O₂-Verbrauch, er zeugte Wärmemenge oder Gewichtsabnahme des Rottegutes) orien tiert ist.

Nach einer weiteren Verfahrensführung in Rotteboxen (DE-C- 40 21 865) wird mit dem Umluftbetrieb zur Hygenisierung des Rottegutes nach der Phase der höchsten biologischen Aktivität begonnen.

Die zuletzt genannten Lösungen sind durch begrenzte Leistung und vergleichsweise hohe Emissionswerte, insbesondere beim notwendigen Austrag des Rohkompostes aus den Rotteboxen ge kennzeichnet.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Temperaturregelung einer Kompostieranlage zu entwickeln, mit dem zugleich die Luftversorgung des Rottegutes in einer Rottehalle geregelt werden kann. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt anhand der Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1. Das Ziel besteht hierbei in einer Verkürzung der Rottezeit, in Verbindung mit einer Optimierung der Flächenausnutzung so wie einer Verringerung der Abluftmengen und Emissionen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht weiterhin in der Schaffung einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach den Merkma len des Kennzeichens des Anspruchs 6.

Die jeweiligen Unteransprüche zeigen vorteilhafte Ausgestal tungen der Erfindung.

Der Erfindung liegt die überraschend gewonnene Erkenntnis zu grunde, daß die Entsorgung des während des Rotteprozesses erzeugten CO₂ nicht das bisher angenommene Problem darstellt. Es kommt nicht so sehr darauf an, die CO₂-Erzeugung oder Wär meentwicklung während der intensiven Rottephase zu maximie ren. Durch die Erfassung der Temperatur im Kompost kann re gelnd auf eine Maximierung des Abbaus des Rottegutes einge wirkt werden. Die Komposttemperatur ist u. a. ein Abbild der biologischen Aktivität des Komposts.

Im Normalfall ist eine Regelung der Temperatur des Rottegutes vollkommen ausreichend, um im Umluftbetrieb eine optimale Sauerstoffversorgung des Rottegutes unter vorzugsweiser Tren nung von Intensiv- und Nachrotte zu erhalten. Nur wenn der Sauerstoffgehalt der Umluft nicht ausreicht oder die Tempera tur des Rottegutes in der Intensivzone zu hoch wird, wird zu sätzlich zur Umluft noch Frischluft zugeführt.

Durch Einstellung der Belüftungsmenge kann die Temperatur des Komposts entlang eines optimalen Verlaufs bis zu einer Soll temperatur geführt und auf diesem Wert gehalten werden. Der Sollwert der Regelung ist einerseits die Temperaturdrift bis hin zur optimalen Komposttemperatur und andererseits in die sem Bereich direkt die Komposttemperatur, die es mittels einer entsprechend feinen Regelung zu halten gilt.

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel an Hand einer Zeichnung näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt ein Fließbild einer Kompostieranlage, insbesondere der Rottehalle. Das zu Tafelmieten aufgeschichtete Rottegut ist entsprechend seines Alters in den Feldbereichen 1-6 aufge schichtet, wobei im Feldbereich 1 der Eintrag des frischen Rottegutes erfolgt.

Die Anzahl der Feldbereiche kann je nach erforderlicher Kom postqualität flexibel gestaltet werden. Für Frischkompost können z. B. drei Feldbereiche ausreichend sein.

Die Umschichtung des Rottegutes in die Feldbereiche 2-6 er folgt mittels einer, nicht näher dargestellten Umschichtma schine 7 nach EP-B-250617 und EP-B-393378.

Die Feldbereiche 2-4 (Intensivzone) sind druckbelüftet, die Feldbereiche 5-6 der (Nachrottezone) saugbelüftet, wobei diese Belüftungsart auf die Materialzusammensetzung des Rot tegutes abgestimmt ist. Im konkreten Fall besteht das Rotte gut überwiegend aus Bio- und Grünabfällen mit hohem Wasserge halt, was während der Intensivrotte eine Druckbelüftung er fordert.

Die Feldbereiche 2-4 (Intensivzone) sind durch schwenkbare Vorhänge 8 von den übrigen Feldbereichen so getrennt, daß die feuchtheiße und schadstoffhaltige Luft nicht ungehindert austreten kann.

Den Feldbereichen 1-6 sind jeweils separate Ventilatoren 9 zugeordnet, wobei die Ventilatoren 9 für die Feldbereiche 2-4 besonders leistungsfähig sind. In den Feldbereichen 1 und 5-6 ist der Luftbedarf geringer. Mittels einer Kreislaufführung 12 der Abluft ist ein Umluftbetrieb gegeben. Eine Entlüftung 11 und eine Frischluftzuführung 10 sind vorgesehen.

Im Dachbereich der Rottehalle sind Sensoren 13, vorzugsweise in Form von Infrarotsensoren zur berührungslosen Temperatur messung des Rottegutes angeordnet und mittels nicht darge stellter Leitungen mit ebenfalls nicht explizit dargestellten Meßwertspeichern, Prozeßrechnern und Reglern verbunden.

In Wärmetauschern 15 wird die Abluft gekühlt und entwässert und zurückgeführt (nicht dargestellt) oder über Biofilter 16 entsorgt.

Das Rottegut wird nach Eintrag im Feldbereich 1 und nachfol gende Umsetzung mittels Umsetzmaschine 7 mit, mit steigender Rotteguttemperatur zunehmenden Luftmengen druckbelüftet und entwässert. Die Abluft wird im Umluftbetrieb zurückgeführt.

Die Temperatur des Rottegutes wird mittels der Sensoren 13 erfaßt und als Istwert mit einem Sollwert verglichen und ge speichert (Rotteverlauf nachvollziehbar, Hygienisierungsnach weis). Durch diesen Sollwert-Istwert-Vergleich wird der Luft bedarf geregelt und mit steigender Temperatur die Umluftmenge pro Zeiteinheit erhöht.

Die Istwerte der Messtellen werden in Abständen abgefragt und es können mehrere Istwerte als Mittelwerte pro Zeiteinheit gespeichert werden.

Übersteigt die Rotteguttemperatur die Abfuhrkapazität des Um luftstromes wird über die Zuführung 10 zusätzliche Frischluft zugeführt. Die Umluftmenge beträgt jedoch ein Mehrfaches der Frischluftmenge. Im Gegensatz hierzu lehrt der bekannte Stand der Technik (DE-C-40 21 868), den Rottestart mit einem Frischluftbetrieb zu beginnen, d. h. auch, mit hohen Frischluftmengen zu arbeiten.

Ebenso ist es nicht erforderlich, die zuzuführende Luftmenge zwecks Maximierung der CO₂-Erzeugung oder Wärmeproduktion zu regeln (vgl. DE-C-40 21 867), sondern einfach nach der Isttem peratur des Rottegutes. Zudem zeigte sich in umfangreichen Untersuchungen, daß das CO₂ nur eine relativ untergeordnete Rolle als Meßwert spielen kann. Vielmehr wird die Temperatur des Kompostes durch die zugeführte Luftmenge und deren Zusam mensetzung geregelt, d. h. der Wärmeaustrag wird mittels der zugeführten Luft geregelt und somit auch die Temperatur im Rottegut. Es besteht ein Zusammenhang zwischen Strömungsge schwindigkeit und Wärmeentzug. Im Gegensatz zu bisherigen Lehren nach dem Stand der Technik steht die Maximierung von Kohlendioxidmengen u. dgl. im Vordergrund sondern die Kühlung und eine bessere Ausnutzung der vorhandenen Umluft. Dadurch wird eine Minimierung der Abluft (damit zugleich nur geringer Frischluftbedarf) und ebenso eine Minimierung der Emissionen erreicht, bezogen auf geschlossene Rottehallen hoher Leistun gen.

Die biologische Seite wird nur indirekt beeinflußt, die Mi kroorganismen können nur auf ihre Umgebungsbedingungen rea gieren.

Infolge der Abtrennung der Feldbereiche 2-4 von den übrigen Feldbereichen 1 und 5-6 sind infolge der beschriebenen Ver fahrens-führung Abluft und Emissionen gering.

Eine Hygienisierung des Rottegutes wird in der Intensivzone in max. 2-3 Tagen bei Temperaturen von 50 °C bis 60 °C er reicht. Dieser Zeitraum kann durch höhere Temperaturen ver kürzt werden.

Im Abstand von vorzugsweise jeweils einer Woche wird das Rot tegut in den nachfolgenden Feldbereich umgesetzt. Bei höherer Leistung oder höherem Wasserhaushalt kann eine Umsetzung auch nach jeweils 3-4 Tagen erfolgen.

Infolge der intensiven Belüftung in der Intensivzone erfolgt ein hoher Wasseraustrag aus dem Rottegut, der beim Umsetzen und Homogenisieren des Rottegutes mittels der Umsetzmaschine 7 wieder zu seinem optimalen Wert ausgeglichen wird. Mittels Saugbelüftung in den Feldbereichen 5-6 erfolgt eine weiterge hende Entwässerung und eine Verbesserung des Rottegrades.

Über die Wärmetauscher 14, 15 wird, vorrangig bei niedrigen Umgebungstemperaturen die Frischluft, die über die Zuführung 10 zugeführt wird, vorgewärmt. Das im Wärmetauscher 15 anfallende Kondensat wird in üblicher Weise als Brauchwasser in der Kompostieranlage verwendet.

Bezugszeichenliste

1-6 Feldbereich
7 Umschichtmaschine
8 Klappe
9 Ventilator
10 Zuführung
11 Entlüftung
12 Kreislaufführung
13 Infrarotsensor
14 Wärmetauscher
15 Wärmetauscher
16 Biofilter

Claims

1. Verfahren zur Temperaturregelung einer Kompostieranlage mit mindestens einer geschlossenen Rottehalle, in der Rotte gut mietenartig aufgeschichtet ist und entsprechend seinem Alter umgeschichtet wird, wobei das Rottegut einer Saug- /Druckbelüftung mit geregelter Luftmengenzufuhr ausgesetzt wird und Luftströme im Umluftbetrieb geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß mit ansteigender Temperatur im Rottegut die Umluftmenge bis zum Erreichen eines gegebenen Maximums erhöht wird und erst bei weiterem Temperaturanstieg des Rottegutes oder unter schreiten eines minimalen O₂-Gehaltes in der Umluft zusätz lich Frischluft zugeführt wird, wobei die Abluftmenge und Emissionen minimiert sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturregelung während der intensiven Rottephase er folgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Rottegutes erfaßt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Rottegutes vorzugsweise berührungslos er faßt wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die erfaßten Werte der Temperatur des Rotte gutes mit einem Sollwert verglichen und gespeichertwerden und die Temperatur in Richtung des Sollwertes geregelt wird.

6. Kompostieranlage zur Durchführung des Verfahrens nach An spruch 1 in einer geschlossenen Rottehalle mit Einrichtungen zur Umluftführung, Frischluftzufuhr und Abluftabfuhr, in Ver bindung mit einer für Druck- bzw. Saugbelüftung ausgelegten Ventilation sowie einem entsprechenden Hallenboden in Form einer Gasverteilerplatte zur Aufnahme des Rottegutes in Mie tenform, einer Einrichtung zur Umsetzung bzw. Umschichtung des Rottegutes, Wärmetauschern und Biofiltern, dadurch gekennzeichnet, daß die Rottehalle in Feldbereiche (1-6) unterteilt ist, wobei über den Feldbereichen (2-4) einer Intensivzone des Rotteprozesses Sensoren (13) zur Tem peraturerfassung des Rottegutes angeordnet sind, die mit einer Einrichtung zur Erfassung und Speicherung von Tempera turmeßwerten und einem Regler verbunden sind.

7. Kompostieranlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldbereiche (2-4) von den übrigen Feldbereichen räumlich getrennt sind, vorzugsweise durch Vorhänge (8), Klappen oder Rolladen.

8. Kompostieranlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (13) vorzugsweise berührungslos arbeitende und insbesondere Infrarotsensoren sind und als solche bevor zugt im Dachbereich der Rottehalle angeordnet sind.