DE19750908C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Kompostierung von Abfällen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kompostierung von Abfällen in einem ge­ schlossenen Behälter unter Zwangsbelüftung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Kompostierung von Abfällen in einem geschlossenen Behälter unter Zwangsbelüftung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 14.

Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind aus der DE 196 41 291 C1 und aus der DE 40 34 400 C2 bekannt.

Die Abfallkompostierung ist dadurch gekennzeichnet, daß Mikroorganismen, insbe­ sondere Bakterien, organische Verbindungen abbauen und daß zur Erschließung dieser organischen Verbindungen ("Nahrungsquellen") Wasser erforderlich ist. Man unterscheidet im technologischen Sinn zwischen aquaten und terrestrischen Syste­ men, wobei die Kompostierung den terrestrischen Systemen zuzuordnen ist, da sich der Stoffwechselprozeß in Anwesenheit von Wasser in fester Materie vollzieht. Es versteht sich, daß die zu kompostierenden Abfälle organische Bestandteile enthal­ ten, die durch Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, abbaubar sind.

Der aerob-biologische Stoffwechsel verläuft nach Nahrungsaufnahme durch den Mikroorganismus bzw. das Bakterium in der Flüssigphase durch Sauerstoffaufnah­ me, entsprechend der Atmungskette, unter Freisetzung von hochkalorischem Was­ ser, Kohlendioxid und Ammoniak/Ammonium.

Die technische Steuerung des mikrobiellen Stoffwechsels im terrestrischen System erfolgt bisher über den Luftsauerstoff und über Wassertropfenbenetzung. Es gibt auch die Methode der Luftbefeuchtung über "Wäscher", bei der die Luft vor Eintritt in das Rottegemisch durch ein Wasserbad oder eine Wasserdusche geführt wird (vgl. EP 322 424, DE 43 29 833 und DE 43 45 238).

Den vorbekannten Verfahren und Vorrichtungen ist gemeinsam, daß Sauerstoff über atmosphärische Luft zugeführt wird. Hierdurch kann der Nachteil entstehen, daß bei Mischung der Frischluft mit der Umluft oder der Porenluft die relative Feuchte an der Oberfläche der Mikroorganismen infolge Abtransport der Stoffwechselprodukte ab­ sinkt und das Mikroklima austrocknet. Dabei wird dem Rottegemisch Wasser entzo­ gen und der Abbauprozeß stark verlangsamt. Dies wird anhand der Abb. 3 verdeut­ licht. Dort ist die relative Feuchte rF in %, die Temperatur in °C und der CO₂-Gehalt angegeben. Die Kompostierung wird in einem geschlossenen Behälter durchgeführt, der einen Lochboden aufweist, auf dem sich eine Bioabfallschüttung befindet. Der Lufteintritt (Gesamtmassenstrom) erfolgt von unten in den Raum unterhalb des Lochbodens und von dort durch die Löcher des Lochbodens hindurch in die Bioab­ fallschüttung hinein. Der Luftaustritt (Gesamtmassenstrom) ist im oberen Bereich des geschlossenen Behälters über der Bioabfallschüttung vorgesehen. Wie aus der Abb. 3 ersichtlich, erfolgt ein Rückgang der CO₂-Produktion (CO₂-Massenstrom) nach etwa zehn Stunden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vor­ richtung der eingangs angegebenen Art vorzuschlagen.

Dies wird bei einem Verfahren der eingangs angegebenen Art dadurch erreicht, daß der Umluft vor dem Entziehen von Feuchtigkeit zunächst Feuchtigkeit zugeführt wird. Eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung nach dem geschlossenen Behälter und vor der Einrichtung zur Entziehung von Feuchtigkeit eine Einrichtung zum Befeuch­ ten der Umluft vorgesehen ist. Durch die Erfindung wird die Kompostierung von Ab­ fällen derart verbessert, daß die eingangs erwähnte Austrocknung nicht mehr oder zumindest in einem nur noch wesentlich geringerem Ausmaß stattfindet.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zunächst die im Kreislauf geführte Luft befeuchtet wird. Dieser im Kreislauf geführten Luft wird nach Austritt aus dem Rottegemisch und vor Eintritt in einen Kondensator oder in eine sonstige Einrichtung zur Entziehung von Feuchtigkeit und/oder Wärme Feuchtigkeit zugeführt. Vorzugs­ weise wird die im Kreislauf geführte Luft (Umluft) nach Austritt aus dem Rottege­ misch und vor Eintritt in einen Kondensator oder eine sonstige Einrichtung zur Ent­ ziehung von Feuchtigkeit und/oder Wärme bis zur Sättigung befeuchtet. In dem Kondensator bzw. der sonstigen Einrichtung wird die Umluft gekühlt. Vorzugsweise verläßt die Umluft den Kondensator oder die sonstige Einrichtung im Sättigungszu­ stand; sie tritt also vorzugsweise im Sättigungszustand aus dem Kondensator oder der sonstigen Einrichtung aus. Die Umluft wird danach, unter langsam ansteigendem CO₂-Gehalt, dem Rottegemisch wieder zugeführt. Sie kann dem Rottegemisch voll­ ständig (also zu 100%) wieder zugeführt werden. Es ist allerdings auch möglich, Frischluft zuzuführen. Insbesondere wird bei sinkendem Sauerstoffgehalt durch Zu­ führung von Frischluft im Sättigungszustand in dem Kreislaufluftstrom (Umluftstrom) verbrauchte, CO₂-haltige, gekühlte und gewaschene Luft aus dem Kreislaufluftstrom in die Atmosphäre verdrängt.

Der biologische aerobe Abbau organischer Substanz in einem geschlossenen Be­ hälter zeigt in der Abluftfeuchte und Zuluftfeuchte eine Differenz, die auf die Zufüh­ rung von Frischluft im ungesättigten Zustand zurückzuführen ist. Dies wird anhand von Abb. 1 verdeutlicht. Die Luft tritt beispielsweise von unten (s. Abb. 3) im Zustand A (s. Abb. 1) in das Rottegemisch ein. Die Abb. 1 zeigt ein i-x-Diagramm. Die Luft nimmt dann beim Durchtritt durch das Rottegemisch Feuchte auf, und zwar bis zur Sättigung. Dementsprechend erreicht die Luft im Rottegemisch den Zustand B ge­ mäß Abb. 1. Sie tritt dann oben aus dem Rottegemisch im Zustand B aus.

Hierdurch kommt es mit zunehmendem Zeitablauf im Rottegemisch zum Zustand der Trockenstabilität, der allerdings nur dann erwünscht ist, wenn die leicht abbaubare organische Substanz mikrobiell abgebaut ist. Diese leicht abbaubare organische Substanz ist gekennzeichnet durch einen flüssigen und/oder amorphen Aggregatzu­ stand.

Geraten leicht abbaubare organische Verbindungen durch Trocknung in einen kri­ stallinen Zustand (z. B. Fruchtzucker), der trocken biologisch stabil ist, so entsteht ein "unreifer Kompost" bzw. eine nicht lagerstabile, biologisch leicht abbaubare Rest­ substanz.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Steuerung der Zuluftfeuchte derart, daß die Luft bei Durchtritt durch das Rottegemisch entlang der Sättigungslinie so lange Feuchtigkeit aufnehmen kann, bis die abbaubare organische Substanz abgebaut ist. Die Befeuchtung zur Förderung des biologischen Abbaus kann - wenn gewünscht - auch bis zur Übersättigung erfolgen.

Zur Abscheidung und Verbesserung der Abscheideleistung von unerwünschten Ab­ luftbestandteilen, z. B. Gerüchen, ist es möglich, die in den Abluftstrom eingebrachte Feuchtigkeit mit biohemmenden und/oder schadstoffbindenden Stoffen anzurei­ chern, um sie danach im Kondensator gemeinsam (d. h. Feuchte, Agentien und Schadstoffe) abzuscheiden und vorzugsweise im Kreislauf zu führen, bis sich die Abscheideleistung verringert.

Bei entsprechend längerer Prozeßdauer und mehrfacher Änderung der Zuluftfeuchte kann auch schwerer abbaubare organische Substanz abgebaut werden. Hierbei wird zunächst schwer abbaubare organische Substanz in leicht abbaubare organische Substanz umgewandelt (z. B. Holzverhefung) und anschließend vollständig abgebaut bzw. umgebaut, denn einem allgemeinen biologischen Gesetz folgend verbleiben bei jedem Abbauschritt 50% des abgebauten Kohlenstoffes in der neu gebildeten Bio­ masse (mikrobielle Zellmasse) im abzubauenden Substrat Abfall zurück. Würde die Komponente Feuchtigkeit nicht ausgeschaltet, käme der biologische Abbauprozeß organischer Substanz und damit auch die Emission der Stoffwechselprodukte erst nach unendlich langer Zeit zu einem Ende. In der technisch ausgeführten Praxis wird daher der Abbauprozeß dadurch beendet, daß die Wasserzufuhr von außen beendet und das Substrat nach Abbau der leicht abbaubaren organischen Substratsubstanz getrocknet wird (siehe DE-OS und DE-PS 36 37 393). Bei der Verwendung von Kompost als Bodenverbesserer setzen die Bodenorganismen den Abbauprozeß fort. Bei anderen Verwendungsarten des "Kompost-Stabilates", z. B. als Brennstoff (wie Torf) muß dieser Stoff trocken sein, um zu brennen; er soll bei Lagerung keine Gerü­ che freisetzen.

Der biologische Abbauprozeß wird durch Beenden der Luftbefeuchtung mit weiter fortgeführter Belüftung mit trockener Luft dann beendet, wenn keine - oder nur noch eine geringe - Differenz bei der ausgetragenen Feuchte erkennbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel wird nachstehend erläutert. Die

Abb. 2 zeigt ein Schema einer Vorrichtung zur Kompostierung von Abfällen.

Die Abfälle ABF werden in einem Behälter 1 eingefüllt. Es können auch mehrere Be­ hälter vorhanden sein. Die Zuluft 2 wird über steuerbare Einlässe 3 in Luftkammern 4 eingeleitet, die sich unterhalb eines Lochbodens in dem geschlossenen Behälter 1 befinden und die durch im wesentlichen vertikale Wände voneinander getrennt sind. Der Zustand der Zuluft wird über die Meßeinrichtung 5 erfaßt; er regelt die Feuchtig­ keitszufuhr in einer Einrichtung 6, in der Feuchte in den Luftstrom eingedüst werden kann, wenn die Frischluft 7 zu trocken ist.

Die Abluft 8 wird hinsichtlich ihres Zustandes mit der Meßeinrichtung 9 kontrolliert und mit dem Ventilator 10 befördert. Bei zu geringer Feuchte an der Stelle 11 wird vor dem Kondensator 13 an der Stelle 12 Feuchtigkeit eingedüst. Hierzu ist eine ent­ sprechende Einrichtung vorgesehen.

In dem Kondensator 13 befinden sich Wärmerohre 14, die mit einer Wärmeträger­ flüssigkeit 15 gefüllt sind. Diese Flüssigkeit transportiert die Wärme von der Warm­ seite 16 des Kondensators 13 auf dessen Kaltseite 17, von wo sie durch den mit dem Ventilator 18 erzeugten Luftstrom abgeführt wird. Durch eine Einrichtung 19 kann Flüssigkeit in den Luftstrom auf der Kaltseite 17 eingedüst werden. Die Ver­ dunstungsleistung wird durch dieses Eindüsen von Flüssigkeit an der Stelle 19 er­ höht. Gleichzeitig wird dabei der Wasserüberschuß durch das entstehende Konden­ sat nach einer entsprechenden Behandlung abgebaut.

Die Kühlluft 20 (Frischluft) kann der Umgebung entnommen werden. Sie kann aller­ dings auch den Hallen entnommen werden, in denen sich der Behälter 1 oder meh­ rere derartige Behälter befinden. Ferner kann die Kühlluft 20 den Hallen entnommen werden, in denen die Abfälle aufbereitet werden.

Die Befeuchtung an der Stelle 19 hat den weiteren Vorteil, daß die bisher übliche Befeuchtung vor einem Biofilter 21 entfallen kann und/oder daß durch die nacherhit­ zende Wirkung des Wärmetauschers 13 die relative Feuchte der alternativ z. B. ei­ nem Schlauchfilter 22 zufließenden Abluft gesteuert werden kann.

Zur Verbesserung des Filterwirkungsgrades kann die aus dem Kreisprozeß auszu­ schleusende Abluft 24 über parallel geschaltete, wechselseitig im Gegenstromprinzip regenerierbare Molekularsiebe 23 einer Vorkonditionierung unterzogen werden bzw. kann dadurch eine Vorkonditionierung der abzuscheidenden Stoffe erreicht werden.

Die für den biologischen Abbau erforderliche Sauerstoffmenge 7 wird aus dem Hauptkühlluftstrom abgezweigt. Das Kondensat wird über einen Kondensatabschei­ der 26 aus dem Kondensator 13 abgeleitet und in einem Behälter 27 gesammelt. Die zur Abscheidung von Geruchs- und Schadstoffen erforderliche Veränderung der Zu­ sammensetzung und des Zustandes der Waschflüssigkeit erfolgt in der Aufberei­ tungsanlage 28, die mit dem Behälter 27 in Verbindung steht. Das in dem Behälter 27 gesammelte Kondensat kann zum Eindüsen von Feuchtigkeit an den Stellen 12 und/oder 19 verwendet werden.

Die die Warmseite 16 des Kondensators 13 verlassende Luft (Umluft) 24 wird dem Behälter 1 als Zuluft 2 wieder zugeführt und/oder - gegebenenfalls über die Moleku­ larsiebe 23 - abgeführt. Der Kaltseite 17 des Kondensators 13 wird Kühlluft (Frisch­ luft) 20 zugeführt. Die die Kaltseite 17 verlassende Luft wird der Umluft 2 zugeführt und/oder abgeführt.

Durch die Erfindung wird ein Verfahren zur Abfallkompostierung in einem geschlos­ senen Raum mit Umluft und Feuchteentzug geschaffen, bei dem die aus dem Rotte­ gemisch austretende Luft vor dem Eintritt in den Kondensator bzw. Wärmetauscher 13 befeuchtet 12 und nach Ausscheidung von nicht erwünschten Luftinhaltsstoffen sowie Austritt aus dem Kondensator feuchtigkeitsbeladen dem Rottegemisch wieder zugeführt wird. Die neu zuzuführende Frischluft kann feuchtigkeitsgesättigt oder feuchtigkeitsübersättigt sein. Die in die Abluft bzw. Umluft eingeführte Flüssigkeit kann biohemmende Wirkung haben. Die vor dem Kondensator und/oder Abscheider eingebrachten Stoffe können wieder ausgeschieden werden.

Die Flüssigkeit, die an den Stellen 12 und/oder 19 eingedüst wird, kann im Kreislauf geführt werden. Die Luft kann beim Durchtritt durch den Wärmetauscher gekühlt und/oder erwärmt werden. Sie kann bei Durchtritt durch den Wärmetauscher zu­ nächst gekühlt und dann erwärmt oder zunächst erwärmt und dann gekühlt werden.

Die relative Feuchte der Umluft wird vorzugsweise ab dem Beginn der Kompostie­ rung bis zur Erkennung einer rückläufigen Abbauleistung im Bereich der Sättigung bzw. nahe der Sättigungslinie der Umluft gehalten. Vorzugsweise wird die Kompo­ stierung nach Erkennung einer rückläufigen Abbauleistung (Masseverlust in kg pro Zeiteinheit) beendet. Vorteilhaft ist es, nach Erkennung der rückläufigen Abbaulei­ stung das Rottegemisch auszutrocknen. Die Austrocknung wird vorzugsweise been­ det, wenn durch Vergleich des Zustandes der in das Rottegemisch eintretenden Luft und der aus dem Rottegemisch austretenden Luft erkennbar ist, daß keine Feuchte ausgetragen wird oder daß weniger als die den atmosphärisch bedingten lufttrocke­ nen Produktzustand (z. B. 15%) kennzeichnende Feuchte ausgetragen wird.

Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sind vorzugsweise ein oder mehrere Be­ hälter an eine Abluftkonditionierungsanlage angeschlossen. Vorzugsweise ist durch den meßtechnischen Vergleich des Zustandes der in das Rottegemisch eintretenden Luft und der hieraus austretenden Luft der Abbauprozeß bilanzierbar. Vorzugsweise wird die Abbauleistung in dem Behälter gesteuert, was vorzugsweise in Abhängigkeit des erwähnten Zustandsvergleiches erfolgt.

Claims (12)

1. Verfahren zur Kompostierung von Abfällen in einem geschlossenen Behälter (1) unter Zwangsbelüftung, bei dem die Abluft den Abfällen ganz oder teilwei­ se wieder zugeführt wird und bei dem der Umluft Feuchtigkeit entzogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Umluft nach dem Austritt aus dem geschlossenen Behälter (1) und vor dem Entziehen von Feuchtigkeit zunächst Feuchtigkeit zugeführt (12) wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Rot­ tegemisch austretende Luft (11) nach Abscheidung von nicht erwünschten Luftinhaltsstoffen sowie Austritt aus dem Kondensator (13) und/oder Wärme­ tauscher feuchtigkeitsbeladen dem Rottegemisch wieder zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die neu zu­ zuführende Frischluft (20) feuchtigkeitsgesättigt oder feuchtigkeitsübersättigt ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die in die Umluft eingeführte Flüssigkeit biohemmende Wirkung hat.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die vor dem Kondensator (13) und/oder Abscheider einge­ brachten Stoffe wieder ausgeschieden werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Flüssigkeit im Kreislauf geführt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Umluft bei Durchtritt durch den Kondensator (13) und/oder Wärmetauscher gekühlt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Umluft bei Durchtritt durch den Kondensator (13) und/oder Wärmetauscher erwärmt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Umluft bei Durchtritt durch den Kondensator (13) und/oder Wärmetauscher in zeitlicher Folge zunächst gekühlt und dann erwärmt oder zunächst erwärmt und dann gekühlt wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ab dem Beginn der Kompostierung bis zur Erkennung einer rückläufigen Abbauleistung die relative Feuchte der Umluft im Bereich der Sättigungslinie der Umluft gehalten wird.

11. Vorrichtung zur Kompostierung von Abfällen in einem geschlossenen Behälter unter Zwangsbelüftung mit
einem geschlossenen Behälter (1), einer Einrichtung zur Zwangsbelüftung des geschlossenen Behälters (1) und einer Einrichtung zur Entziehung von Feuchtigkeit, insbesondere einem Kondensator (13) und/oder Wärmetauscher und/oder Abscheider,
dadurch gekennzeichnet,
daß in Strömungsrichtung nach dem geschlossenen Behälter (1) und vor der Einrichtung (13) zur Entziehung von Feuchtigkeit eine Einrichtung (12) zum Befeuchten der Umluft vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehre­ re Behälter (1) an eine Abluftkonditionierungsanlage angeschlossen sind.