DE19752991C1

DE19752991C1 - Verfahren zur Regelung der Luftzufuhr zu einer Rotte für aerobe Abfallbehandlung

Info

Publication number: DE19752991C1
Application number: DE1997152991
Authority: DE
Inventors: Meinolf Goette
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: MG Technologies AG
Priority date: 1997-11-28
Filing date: 1997-11-28
Publication date: 1999-03-04
Anticipated expiration: 2017-11-29

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung der Luftzufuhr zu einer Rotte für aerobe Abfallbehandlung, wobei man in der Rotte mehrere Temperaturmeßfühler anordnet und deren Meßwerte einer Steuerung zuleitet, von der aus die Luftzufuhr in die Unterseite der Rotte geregelt wird.

Ein solches Verfahren ist aus DE 43 01 116 A1 bekannt. Neben der Temperaturmessung verwendet man hierbei noch die Messung des O₂-Gehalts in der Abluft zum Regeln der Belüftung.

Die große Bedeutung der Temperatur beim Kompostierungsprozeß der aeroben Abfallbehandlung ist bekannt. In "Entsorgungspraxis", Mai 1996, Seiten 35 bis 42, wird die Dynamik des Prozesses bei der Kompostierung von Bioabfällen beschrieben. Dabei wird herausgestellt, daß der mikrobielle Abbau der organischen Substanz ein exothermer Prozeß ist und daher zur Selbsterhitzung des Rottegutes führt. Aus diesem Grund läßt die Temperaturentwicklung in den Mieten einen Rückschluß auf die mikrobielle Aktivität zu. Temperaturdaten haben dabei den Vorteil der unmittelbaren Verfügbarkeit, da sie direkt abgelesen werden können. Es wird darauf hingewiesen, daß bei Temperaturen über 65°C der Toleranzbereich der meisten Mikroorganismen überschritten wird und biologische Prozesse von weniger effektiven chemischen Prozessen abgelöst werden. Dann wird ein regelndes Eingreifen notwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Regelverfahren zu schaffen, das die Einstellung eines vorteilhaften Temperaturverlaufs über die Tiefe einer Rotte auf einfache Weise gewährleistet.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 definierte Verwendung einer Lanze mit mehreren Meßfühlern gelöst.

Unter der Bezeichnung Rotte sind auch Mieten, Nachreifen und Nachrotten auf dem Gebiet der Kompostierung zu verstehen. Auf der Lanze liegt der Temperaturmeßpunkt T_i+1 tiefer als der Temperaturmeßpunkt T_i, das heißt, der Temperaturmeßpunkt T_i+1 liegt näher an der Auflagefläche der Rotte als der Temperaturmeßpunkt T_i. Je negativer die von einem Meßumformer erfaßte Temperaturdifferenz Δt_i=T_i+1-T_i ist, desto größer wird die Luftmenge über den Regler eingestellt. Als Stellgerät kann beispielsweise ein Ventil eingesetzt werden. Die Belüftung der Rotte erfolgt im Querschnitt gesehen stets mittig von unten nach oben. Es hat sich gezeigt, daß sich durch das Verfahren zur Regelung der Anteil der Rotte, in der eine aerobe Bakterienaktivität zu verzeichnen ist, in vorteilhafter Weise vergrößeren läßt. Dies erfolgt durch die vorteilhafte Sauerstoffzufuhr bei der Belüftung der Rotte, die direkt mit einer Temperaturerhöhung innerhalb der Rotte verbunden ist. Aus den Temperaturangaben lassen sich daher Angaben über den Sauerstoffgehalt und damit Angaben über die aerobe Bakterienaktivität ableiten. Nimmt die Temperatur in der Rotte von außen nach innen zu, so sind alle Intervalle t_i < O, was der Sollwertvorgabe entspricht. In diesem Fall wird die Luftmenge für die Belüftung der Rotte sehr klein gewählt oder kann sogar den Wert O annehmen. Nimmt die Temperatur in der Rotte jedoch von außen nach innen ab, so ist dies ein Anzeichen dafür, daß der Sauerstoffgehalt im Innern der Rotte zu niedrig ist, was einer aeroben Bakterienaktivität entgegenwirkt, beziehungsweise diese sogar völlig unmöglich macht. In diesem Fall ist es erforderlich, die Luftmenge zur Belüftung der Rotte zu erhöhen, um den Sauerstoffgehalt anzuheben, was wiederum mit einer Erhöhung der Temperatur im Innern der Rotte verbunden ist. Das Verfahren hat den Vorteil, daß man auf einfache Weise Temperaturschwankungen im Innern der Rotte und damit Schwankungen im Sauerstoffgehalt und Schwankungen der aeroben Bakterienaktivität feststellen und regeln kann.

Es ist vorteilhaft, wenn die Meßpunkte auf der Lanze jeweils den gleichen Abstand a von 100 und 400 mm aufweisen. Dadurch lassen sich besonders aussagekräftige Temperaturdifferenzen bestimmen, was sich vorteilhaft auf das Regelverfahren auswirkt.

Es ist zweckmäßig, die Belüftung der Rotte für 0,5 bis 10 Stunden zu unterbrechen, wenn die Regelung feststellt, daß eine Luftzufuhr momentan nicht erforderlich ist. Durch diese Maßnahme wird in vorteilhafter Weise berücksichtigt, daß Temperaturveränderungen, ausgehend von einer hohen aeroben Bakterienaktivität, relativ langsam erfolgen, so daß im Bereich zwischen 0,5 und 10 Stunden keine weiteren Temperaturmessungen erforderlich sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher und beispielhaft erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Signalflußplan des Verfahrens zur Regelung mindestens einer Temperaturdifferenz,

Fig. 2 zeigt eine Temperaturmeßlanze mit sechs Temperaturmeßpunkten und

Fig. 3a) und b) zeigen jeweils eine Rotte im Querschnitt.

In Fig. 1 ist der Signalflußplan des Regelungsverfahrens dargestellt. Die Temperaturdifferenzen Δt_i werden als Regelgröße x ermittelt und durch den Meßumformer (4) erfaßt. Die erfaßte kleinste Temperaturdifferenz Δt_i' wird als Meßwert x' der Regelgröße mit dem durch den Sollwertgeber (1) vorgegebenen Sollwertbereich Δt_{i soll}, der als Sollwert w vorgegeben wird, verglichen. Für den Sollwertbereich gilt: Δt_{i soll} < O mit i=1 bis n oder mit anderen Worten: kein Temperaturintervall Δt_i soll negativ sein. Die sich aus diesem Vergleich ergebende Regeldifferenz x_d wird dem Regler (2) zugeführt, der direkt die als Stellgröße y wirkende Luftmenge _L zur Belüftung der Rotte (3) regelt. Unter dem Begriff Regler ist die Kombination aus Regler, Stellgerät und Leitgerät zu verstehen.

In Fig. 2 ist eine Temperaturmeßlanze (9) dargestellt, die in vorteilhafter Weise eingesetzt werden kann. Die Temperaturmeßpunkte T₁ bis T₆ sind jeweils benachbart im gleichen Abstand a im Bereich von 100 und 400 mm auf einer Geraden (8) angeordnet, die als punktierte Linie dargestellt ist. In der Rotte wird die Temperaturmeßlanze (9) bevorzugt so angeordnet, daß der Winkel α zwischen der Geraden (8) und einer Horizontalen 35 bis 45° (vgl. Fig. 3b) beträgt. An der Halterung (5) zur Befestigung der Temperaturmeßlanze (9) ist der Sensorkopf (6) angeordnet, der direkt mit einem Kabel (7) verbunden ist, über das die einzelnen Temperaturdifferenzen Δt_i dem Meßumformer (4) (vgl. Fig. 1) zugeleitet werden. Bei dem Regelverfahren werden die Temperaturdifferenzen Δt₁ bis Δt₅ ermittelt. Sind alle Temperaturdifferenzen positiv, so liegen sie im Sollwertbereich, so daß die Luftmenge zur Belüftung der Rotte nicht geändert werden muß. In diesem Falle ist es besonders vorteilhaft, auf eine Belüftung der Rotte gänzlich zu verzichten. Wenn mindestens eine Temperaturdifferenz negativ wird, kann man die Luftmenge zur Belüftung der Rotte in angemessener Weise erhöhen.

In Fig. 3a) und 3b) ist jeweils eine Rotte im Querschnitt dargestellt. Fig. 3a) zeigt den Querschnitt einer Rotte, bei der auf eine Belüftung gänzlich verzichtet wird. Der schraffierte erste Bereich (10) zeigt den Teil der Rotte an, in welchem eine aerobe Bakterienaktivität zu verzeichnen ist. Im zweiten Bereich (12) ist keine aerobe Bakterienaktivität zu verzeichnen, da dort der Sauerstoffgehalt zu niedrig ist. Da mit der Änderung des Sauerstoffgehalts auch eine Änderung der Temperatur verbunden ist, läßt sich durch die Temperaturmessung auch eine Angabe über den Sauerstoffgehalt ableiten. Die Kurve (11) zeigt den Verlauf der Grenztemperatur in Innern der Rotte an, unterhalb welcher keine aerobe Bakterienaktivität möglich ist. Die seitlich angeordnete Temperaturmeßlanze (9) reicht über den ersten Bereich (10) in den zweiten Bereich (12) hinein, was zur Folge hat, daß mindestens eine Temperaturdifferenz Δt_i negativ ist, da es im zweiten Bereich (12) kälter ist als im ersten Bereich (10). Diese Feststellung führt über den Regler (2) zu einer Erhöhung der Luftmenge zur Belüftung der Rotte und damit zu einem Ansteigen der aeroben Bakterienaktivität, was zu einer Verkleinerung des zweiten Bereichs (12) und gleichzeitig zu einer Vergrößerung des ersten Bereichs (10) führt.

In Fig. 3b) ist der Querschnitt einer Rotte dargestellt, die in vorteilhafter Weise mittig von unten nach oben belüftet wird. Im Vergleich zu der in Fig. 3a) dargestellten Rotte ist nunmehr der erste Bereich (10) wesentlich größer als der zweite Bereich (12). Da die Umgebungsluft jedoch kälter ist als das Innere der Rotte, ist es nicht möglich, den zweiten Bereich (12) vollständig zum Verschwinden zu bringen. Es ist es daher vorteilhaft, wenn kein Temperaturmeßpunkt im Innern des zweiten Bereichs (12) liegt. Daher ist es zweckmäßig, wenn alle auf der Temperaturmeßlanze (9) angeordneten Temperaturmeßpunkte, ausgehend von der Außenseite der Rotte, über 40 bis 80% der Tiefe b der Rotte zu liegen kommen, vgl. Fig. 3b. Die Temperaturmeßlanze (9) ist dabei in vorteilhafter Weise so angeordnet, daß der Winkel α zwischen der Geraden (8) und einer Horizontalen 35 bis 45° beträgt. Wie in Fig. 3b) dargestellt, reicht die Temperaturmeßlanze (9) nicht in den nicht mehr zu verkleinernden zweiten Bereich (12) hinein, so daß alle ermittelten Temperaturdifferenzen Δt_i positiv sind. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, die Luftmenge zu verändern, und es kann sogar vorteilhaft sein, zumindest kurzzeitig auf eine Belüftung der Rotte ganz zu verzichten.

Claims

1. Verfahren zur Regelung der Luftzufuhr zu einer Rotte für aerobe Abfallbehandlung, wobei man in der Rotte mehrere Temperaturmeßfühler anordnet und deren Meßwerte einer Steuerung zuleitet, von der aus die Luftzufuhr in die Unterseite der Rotte geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man auf einer starren Lanze mehrere Meßfühler in gegenseitigem Abstand anordnet, wobei man jedem Meßfühler einen Meßpunkt zuordnet, daß man die Lanze so in die Rotte einführt, daß sich mehrere Meßpunkte in unterschiedlicher Tiefe in der Rotte befinden und daß man die Temperaturdifferenz zwischen benachbarten Meßpunkten mißt und mit einem Sollwert vergleicht, wobei man beim Abweichen vom Sollwert die Luftzufuhr einschaltet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßpunkte voneinander jeweils den gleichen Abstand a von 100 bis 400 mm aufweisen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lanze schräg mit einem Winkel α, gemessen gegen die Horizontale, von 35 bis 45° in die Rotte eingeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Lanze mit sechs Meßpunkten versehen ist.