DE19706148C2 - Verfahren und Anlage zur Aufbereitung von kompostierfähigen Materialien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Aufbereitung von kompostierfähigen Materialien mit einem Mischer, in dem ein kompostierfähiges Materialgemisch gemischt und zur anschließenden Kompostierung ausgetragen wird.

Die Kompostierung organischer Stoffe im Bereich der Land­ wirtschaft, zunehmend aber auch im Privatbereich, ist seit langem bekannt.

Geeignete Rohstoffe für den Kompost sind beispielsweise:

• - Küchenabfälle
• - Gartenabfälle
• - Stallmist
• - Rasenschnitt
• - Holzasche
• - Trester.

Eine Vielzahl von Einfußfaktoren ist für eine ordnungsgemäße Kompostierung verantwortlich. Dazu gehören:

• - Das Kohlenstoff : Stickstoff-Verhältnis (C/N-Verhältnis). Dieses sollte üblicherweise zwischen 15 : 1 und 35 : 1 liegen. Während Mist beispielsweise ein C/N-Verhältnis von etwa 10 : 1 aufweist, liegt der Wert für Sägemehl bei etwa 500 : 1. Hieraus folgt eine entsprechende Abstimmung der zu kom­ postierenden Wertstoffe.
• - Die Feuchtigkeit der zu kompostierenden Materialien be­ ziehungsweise der Kompostmiete. Der Mindestwassergehalt beträgt für eine ordnungsgemäße Rotte mindestens 25 Gew.-%, bevorzugt 40-60 Gew.-%.
• - Die Temperatur. Ab Temperaturen von etwa 40°C übernehmen bestimmte Pilzarten und sporenbildende Bakterien die Abbauaktivität und verarbeiten Zellulose und Fette. Bei Temperaturen ab 20°C erfolgt bereits eine Besiedelung durch Kleintiere, zum Beispiel Springschwänze, Bodenmilben oder Tausendfüßler.
• - Der pH-Wert: er sollte zwischen 5 und 7 liegen.

Zwischen den vorgenannten Einflußfaktoren besteht eine Wechselwirkung. So sinkt die Mietentemperatur zum Beispiel bei fortgeschrittenem Abbau leicht umsetzbarer Substanzen anschließend wieder ab.

Bestimmte kompostierfähige Materialien, wie Fäkalien, die in flüssiger Form eingebracht werden, bedürfen einer besonderen Betrachtung, insbesondere in Hinblick auf die vorgenannten Einflußfaktoren für die Kompostierung.

Mit den Fäkalien werden erhebliche Stickstoffmengen einge­ bracht, die entsprechend berücksichtigt werden müssen. Dies gilt auch für den hohen Wasseranteil, der mit Fäkalien zu­ geführt wird. Schließlich stellen Fäkalien aus Hygienegründen ein Problem dar.

Es ist bekannt, im Rahmen gewerblicher Kompostierungsanlagen die zu kompostierenden Stoffe, beispielsweise Garten- und Küchenabfälle, vor oder in einem Mischer zu zerkleinern, um den anschließenden Rotteprozeß zu beschleunigen. Bei einer solchen Anlage ist es auch bekannt, in Silos bestimmte Zusatzstoffe, wie Phosphat, Kalk, Sand, Ton oder Asche, vorzuhalten und diese - je nach Zusammensetzung des übrigen Kompostierungsgutes - in den Mischer zuzuführen. Vom Mischer wird das Material dann abgezogen und zu Mieten aufgeschichtet.

Aus der DE 44 22 855 C1 ist es bekannt, die Abluft eines Rotteprozesses einer Konditioniereinrichtung zur Temperatur­ einstellung zuzuführen und anschließend in eine biologische Filterstufe zu leiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bekannte Rottever­ fahren anwendungsmäßig zu erweitern, insbesondere die Mög­ lichkeit zu schaffen, Problemstoffe, wie Klärschlämme oder Fäkalien einzubinden sowie eine verfahrenstechnische Opti­ mierung des Aufbereitungsverfahrens zu ermöglichen.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß dieses Ziel auf verblüffend einfache Weise dadurch erreicht werden kann, daß zumindest ein Teil der kompostierungsfähigen Materialien vor der Eingabe in den Mischer auf eine solche Temperatur vorerwärmt wird, daß das Materialgemisch im Mischer auf eine Temperatur zwischen 20 und 100°C am Mischeraustrag erwärmt wird. Als kompostierungsfähige Materialien werden dabei insbesondere die vorgenannten Problemstoffe, wie Klärschlämme oder Fäkalien, eingesetzt.

Auf diese Weise werden zwei Effekte erzielt:

• 1. Die Vorerwärmung zum Beispiel der Fäkalien führt zu einer Hygienisierung dieser Mischungskomponente, die damit problemfrei den übrigen kompostierfähigen Materialien zugemischt werden kann.
• 2. Die Vorerwärmung beziehungsweise Vermischung mit den übrigen Komponenten führt zu einer Temperaturerhöhung des Materialgemisches im Mischer und vor allem am Mischeraustrag, so daß das homogenisierte Materialgemisch mit optimaler Starttemperatur zur Rotte gegeben werden kann und dort eine wesentliche Beschleunigung des anschließenden Rotteprozesses erfolgt.

Allgemein formuliert lassen sich insbesondere flüssige und/oder pastöse kompostierungsfähige Materialien besonders vorteilhaft vorerwärmen. Die Vorerwärmung kann dabei durch die Abwärme von Teilen der Kompostierungsanlage erfolgen. In diesem Zusammenhang ist die Vorerwärmung mittels der Abwärme (des Abgases und/oder Kühlwassers) eines mit verschiedenen Brennstoffen betriebenen Antriebsaggregates, beispielsweise des Mischermotors, von besonderem Vorteil.

So kann zum Beispiel bei einem Dieselmotor, der den Mischer antreibt, die Abwärme abgezogen und mit der Abwärme ein Silo erwärmt werden, in dem flüssige und/oder pastöse kompostier­ fähige Materialien eingelagert sind.

Die so zur Verfügung gestellte Wärmeenergie kann optimiert genutzt werden, sofern die Abwärme vor der Beheizung des Silos einen Wärmetauscher durchläuft.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht die Möglichkeit vor, den Mischer und/oder die vorerwärmten Materialien zur Ein­ stellung eines vorwählbaren Temperaturniveaus im Mischer hinsichtlich ihrer jeweiligen aktuellen Temperatur zu über­ wachen und/oder zu steuern. Dabei können dann zum Beispiel die Temperatur der dem Mischer zugeführten Materialien und/oder ihre jeweilige Menge geregelt beziehungsweise ge­ steuert werden.

Es hat sich herausgestellt, daß die thermische Vorbehandlung des Mischgutes zu einer erheblichen Beschleunigung auch der Wärmeübertragung auf die übrigen Mischungsbestandteile im Mischer führt und auf diese Weise die Kapazität der Anlage wesentlich erhöht werden kann.

Die Vorerwärmung der zu kompostierenden Materialien ist des­ halb gegenüber einer unmittelbaren Mischer-Erwärmung vorzu­ ziehen.

Insbesondere, wenn die Abwärme weiterer Anlagenteile genutzt werden kann, läßt sich das beschriebene Verfahren auch energetisch optimal führen, da keine zusätzlichen Primär­ energie-Quellen benötigt werden.

Über die beschriebene Vorerwärmung (zumindest) von Teilen der zu kompostierenden Wertstoffe läßt sich schließlich der weitere Effekt erzielen, Problemstoffe einer Hygienisierung zu unterwerfen und diese damit einer anschließenden. Kom­ postierung mit anderen Wertstoffen zugänglich zu machen.

Dies ist gerade in Zeiten einer kritischen Diskussion über die bisher unbefriedigende Entsorgung von Fäkalien, Klär­ schlämmen oder dergleichen von großer Bedeutung.

Bei Bedarf kann das Mischgut auch im Mischer zusätzlich erhitzt werden. Über einen Heißdampferzeuger kann Heißdampf in den Mischer geleitet werden, der durch den Mischvorgang gleichmäßig im Materialgemisch verteilt wird. Die Menge und Temperatur des Heißdampfes wird vornehmlich anhand der gewünschten Materialtemperatur am Mischeraustrag bestimmt. Die Zusatzerwärmung kann auch zu einer erweiterten Hygienisierung von Problemstoffen wie Rindenmulch beitragen, um beispielsweise Käfer abzutöten.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Merk­ malen der Unteransprüche sowie den übrigen Anmeldungsunter­ lagen, zu denen auch die nachfolgende Figurenbeschreibung gehört. Diese enthält insoweit auch allgemein für die Erfin­ dung wesentliche Merkmale.

Die Figur zeigt - in stark schematisierter Darstellung - eine Aufsicht auf eine Kompostierungsanlage, mit der sich das vorstehend beschriebene Verfahren ausführen läßt.

Die Anlage umfaßt zunächst sechs, hintereinander geschaltete Silos 10, 12, 14, 16, 18, 20, die - getrennt - verschiedene Zusatzstoffe zur Kompostierung, wie Phosphat, Kalk, Sand, Harnstoff, Ton und/oder Asche aufnehmen. Von jedem Silo 10 . . . 20 verläuft eine Zuführleitung 10z . . . 20z in eine gemeinsame, pneumatisch arbeitende Förderleitung 30. Die Zusatzstoffe können dabei gravimetrisch und/oder volumetrisch abgemessen in die Förderleitung 30 eingespeist werden. Die Förderleitung 30 mündet in einen Zwangsmischer 40, der hier als Schneckenwellenmischer ausgebildet ist.

In den Mischer 40 werden diskontinuierlich, nach vorheriger volumetrischer und/oder gravimetrischer Wägung Struktur­ materialen wie Gartenabfälle, Küchenabfälle, Rasenschnitt, Sägemehl oder Stroh eingegeben.

Alle Mischungskomponenten sind zuvor zerkleinert worden, und zwar vorzugsweise auf eine Teilchengröße < 5 cm. Im Mischer 40 erfolgt dann eine Homogenisierung der einzelnen, zu kom­ postierenden Materialien sowie deren weitere Zerkleinerung.

Der Mischer 40 wird mit einem Dieselmotor betrieben, dessen Abwärme (Abgas) teilweise in eine doppelwandig ausgeführte Mischerwand eingeleitet wird, so daß die im Mischer behandelten Materialien erwärmt werden.

Ein weiterer Teil der Motor-Abluft wird in ein Dickstoffsilo 50 geleitet, in dem Fäkalien zwischengelagert sind. Das Dickstoffsilo 50 ist ebenfalls doppelwandig ausgeführt, um eine Vorerwärmung der Fäkalien auf eine Temperatur von bei­ spielsweise 90°C zu ermöglichen und so eine Hygienisierung der Fäkalien zu bewirken. Vom Dickstoffsilo 50 verläuft schließlich eine Förderleitung 60 zurück zum Mischer 40. Eine Dickstoffpumpe sorgt für den Transport der Fäkalien zum Mischer 40.

Die Zusammensetzung der in den Mischer 40 eingegebenen Materialien erfolgt unter Einstellung eines gewünschten C/N-Verhältnisses über die entsprechenden Dosiereinrichtungen an den Silos 10 . . . 20 beziehungsweise 50 sowie der Aufgabeein­ richtung der Strukturmaterialien.

Im Bereich des Dickstoffsilos 50 sowie am Mischer 40 ist weiter jeweils eine Temperatur-Überwachungseinrichtung zuge­ ordnet, mittels der der Grad der Erwärmung der Fäkalien im Dickstoffsilo 50 beziehungsweise der Mischung im Mischer 40 überwacht und geregelt beziehungsweise gesteuert werden kann.

Durch die Vorerwärmung der Fäkalien sowie die weitere Erwärmung der Mischungskomponenten im Mischer 40 werden die Materialien auf die für den biologischen Rotteprozeß optimale Starttemperatur, die üblicherweise zwischen 20 und 100°C liegt, erwärmt.

Vom Mischer 40 gelangt das homogenisierte Gemisch über ein Austragsband 70 zu einem Verteilkopf 80, über den das Gemisch zu Kompostmieten 90 gesetzt wird. Das Austragsband 70 ist sowohl in der Höhe, als auch in der Länge sowie seit­ lich verschwenkbar beziehungsweise verlängerbar ausgebildet, um eine Vielzahl von Rottemieten nebeneinander anordnen zu können.

Je nach Dimensionierung des Dieselmotors zum Betrieb des Mischers 40 kann es möglich sein, daß die Motor-Abgase nicht ausreichen, sowohl den Mischer 40 als auch das Dickstoffsilo 50 ausreichend auf die gewünschten Temperaturen zu erwärmen. In diesem Fall wird beispielsweise das Dickstoffsilo 50 mit Hilfe des warmen Kühlwassers des Motors beheizt.

Die Vorerwärmung der Fäkalien führt auch zu einer beschleu­ nigten Erwärmung des Materialgemisches im Mischer 40, so daß die Aufenthaltsdauer der Mischung im Mischer 40 reduziert und damit die Kapazität des Mischers 40 erhöht werden kann. Gleichzeitig kann die Vorerwärmung des Materialgemisches auf höhere Temperaturen, beispielsweise 100°C, erfolgen, mit der Folge, daß anschließend auch der Rotteprozeß in den Mieten 90 beschleunigt wird.

Dabei liegt ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der zugehörigen Anlage in der Möglichkeit, sowohl die Erwärmung des Dickstoffsilos 50 als auch des Mischers 40 ohne zusätzliche Primärenergie ausführen zu können, indem die Abwärme beziehungsweise das Kühlwasser des Dieselmotors ausgenutzt wird.

Die Abwärme kann auch zur Erwärmung eines Brauchwasser­ speichers genutzt werden, dessen warmes Wasser dann zur Temperatur- und/oder Feuchtigkeitsregulierung des Material­ gemisches im Mischer einsetzbar ist.

Claims (9)

1. Verfahren zur Aufbereitung von kompostierfähigen Materialien mit einem Mischer, in dem ein kompostier­ fähiges Material gemischt und zur anschließenden Verrottung ausgetragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der kompostierungsfähigen Materialien vor der Eingabe in den Mischer auf eine solche Temperatur vorerwärmt wird, daß das Materialgemisch im Mischer auf eine Temperatur von 20 bis 100°C am Mischeraustrag erwärmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß flüssige und/oder pastöse kompostierungsfähige Materialien, insbesondere Fäkalien und Klärschlämme, vorerwärmt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorerwärmung außerhalb des Mischers auf eine zur Hygienisierung der vorerwärmten Materialien geeignete Temperatur, insbesondere auf eine Temperatur zwischen 60 und 100°C, erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorerwärmung durch Abwärme von Teilen der Kompostierungs­ anlage, insbesondere mittels des Abgases oder des Kühlwassers eines Mischermotors erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzuerwärmenden Materialien in einem mittels der Abwärme beheizbaren Silo zwischengelagert werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Materialgemisch im Mischer mit Heißdampf in Kontakt gebracht wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Materialgemisch im beheizbaren Mischer und/oder die vorerwärmbaren Materialien zur Einstellung eines vorwählbaren Temperaturniveaus im Mischer temperaturüberwacht und/oder temperaturgesteuert werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der vorerwärmbaren Materialien und/oder ihre dem Mischer zeitabhängig zugeführte Menge eingestellt werden.

9. Anlage für ein Verfahren zur Aufbereitung von kompostierfähigen Materialien nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Mischer (40), in den eine Leitung (60) zur Zuführung eines in einem Silo (50) vorerwärmbaren Teils der zu kompostierenden Materialien einmündet, sowie einen Mischeraustrag (70) zu einer Kompostmiete (90) aufweist.