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Anlage zur- aeroben Verrottung uTid Iinteuc,hung von Kornjpostrohgut
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur aeroben Verrottung und Entseuchung von Kompostrohgut
und / oder Klärschlamm, in der gleichmäßige Rottebedingungen erzielt, auf einfache
Weise für das in einem Behälter befindliche Rottegut repräsentative Messungen vorgenommen
werden und nach den jeweiligen Meßergebnissen der Rottevorgang gesteuert wird. Soll
Klärschlamm ohne Müll gerottet werden, so kann gegebenenfalls ein Kohlenstoffträger
z.B. Sägespäne, Strohhexel, Torf, Laub und dergleichen beigegeben werden.
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Jede Kompostierung muß eine aerobe Rotte zum Ziele haben, wobei dann,
wenn das Ausgangsmaterial aus Stadtmüll und / oder Elärschlamm besteht, auch eine
hundertprozentige Entseuchung anzustreben ist, wobei unter t'Entseuchung auch die
Abtötung von Unkrautsamen zu verstehen ist.
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Es hat sich gezeigt, daß dieses Ziel nur erreicht werden kann, wenn
die im Folgenden aufgeführten Hauptbedingungen erfüllt werden können:
Es
muß ein Sauerstoffüberschuß gegeben sein; einige der bekannten Kompostierverfahren
versuchen dies dadurch zu erreichen, daß das tEterial möglichst oft umgesetzt wird
bzw. einer dauernden Bewegung unterworfen wird. Diese Verfahren nenn man dynamische
Verfahren. Bei anderen Verfahren des Standes der Technik wird das Ausgangsmaterial
besaugt bzw. beblasen; diese Verfahren nennt man statische Verfahren.
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Führt man bei letzteren die Buft in zu großen zeitlichen Abständen
zu, so kann der Sauerstoffgchajt zu weit absinken mit der nachteiligen Folge, daß
die Rotte anaerob wird. Wenn man jedoch andererseits das Ausgangsmaterial in zu
kurzen Abständen bzw.
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kontinuierlich mit der relativ kühlen Außenluft versorgt, so senkt
man die Temperaturen im Material so stark ab, daß die Rotte verzögert bzw. ein ungleichmäßiger
Reifegrad erreicht wird, denn anders als bei einem Verbrennungsvorgang ist die Sauerstoffaufnahme
bei den Rotteorganismen durch ihre Atemtätigkeit nach oben begrenzt.
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Eine weitere Bedingung besteht darin, daß man einen optimalen Wassergehalt
einhält, der in der Regel während der Kompostierung zwischen 40 Gewichtsprozent
und 50 Gewichtsprozent, bezogen auf die Lompostiermasse, beträgt. Liegt der Wassergehalt
oberhalb einer gewissen Grenze, so entsteht Anaeroble; liegt er unter 40 Gewichtsprozent,
so wird der Rottevorgang nachteiligerweise verzögert, weil die Mikroorganismen ein
zu geringes Wasserangebot vorfinden.
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Eine weitere Hauptbedingung besteht darin, daß die Temperaturen in
der Rotte vorzugsweise zumindestens anfangs zwischen 65 und 800C liegen, wobei je
nach Temperaturhöhe jeweils andere Mikroorganismen optimale Lebensbedingungen vorfinden.
Insbesondere ist die Einhaltung des vorgenannten Temperaturintervalls über eine
gewisse Zeit erforderlich, um das Ausgangsmaterial zu entseuchen.
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Zum vorerwähnten Stand der Technik ist zu sagen, daß dynamische Verfahren,
bei denen also das Rottegut zwecks besserer Belüftung mechanisch bewegt wird, den
Nachteil hoher Kosten aufweisen, die eine Behandlungsdauer von mehr als 24 Stunden
im allgemeinen nicht erlauben. Eine so kurze Dauer erzeugt jedoch grundsätzlich
keine pflanzenverträglichen Kompost. Es wird daher bei diesem sogenannten 24-Stunden-Kompost
eine sehr lange Nachrotte auf Mieten notwendig, bei der die Gefahr der Anaerobie
in Kauf genommen werden muß, da der Sauerstoffbedarf des Materials noch zu groß
ist.
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Ferner ist eine repräsentative Gasanalyse bei dieser Art der Luftführung
über die Oberfläche hinweg nicht möglich, wobei unter einer repräsentativen Gasanalyse
die Ermittlung des Sauerstoffgehalts unter der Voraussetzung zu verstehen ist, daß
innerhalb des gesamten Haufwerks eine jeweils etwa gleiche iuftzusammensetzung vorliegt.
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Das einfachste statische Verfahren des Standes der technik ist die
sogenannte Mietenkompostierung. Eine langjährige Erfahrung hat aber gezeigt, daß
bei dieser die Parameter Sauerstoffgehalt / Wassergehalt und die in der Miete herrschende
Temperatur nicht so
beeinflußt werden können, daß man eine einheitlich
aerobe Rotte bzw. eine Entseuchung innerhalb angemessener Zeiträume erreicht.
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Nachteiligerweise herrscht bei solchen Mieten in der Außenschicht
ein Sauerstoffüberschuß und im Innern ein Sauerstoffmangel, sodaß ein einheitlicher
Reifegrad nicht erzielt wird. Auch ist die Verteilung des Wassergehalts in den Mieten
infolge der unterschiedlichen Temperaturentwicklung schichtenweise verschieden.
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Man hat zwar in letzter Zeit versucht, durch unter den Mieten verlegte
Luftkanäle mittels Saugen und Blasen den Sauerstoffbedarf in den Mieten zu befriedigen,
jedoch haben diese Versuche nicht zu dem gewünschten Erfolg geführt, daß Aerobie
und eine Entseuchung mit Sicherheit erreicht werden konnten. Die Luftstromfäden
müssen nIunlich bei solchen Verfahren des Standes der Technik zwangsläufig verschieden
lang sein, wobei nachteiligerweise, wie sich herausgestellt hat, gewisse Zonen des
Haufwerks zwischen den Kanälen von diesen Luftstromfäden kaum berührt werden. Auch
hier müssen nachteiligerweise wieder unterschiedliche Temperaturen und Rottegrade
in Kauf genommen werden. Bei diesen bekannten Verfahren ist es nicht möglich, durch
irgendwie geartete Messungen solche Meßwerte zu gewinnen, die für alle Teile des
Rotteguts repräsentativ sind, weil eben die Rottebedingungen von Stelle zu Stelle
wechseln. Wenn man aber nicht in der Trage ist, repräsentativ zu messen, so können
na-trgemäß auch keine gezielten Maßnahmen zur Erreichung der optimalen Rottebedingungen
angewandt werden.
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Eine Entseuchung, die unbedingt zu fordern ist, kann also bei diesen
bekannten Verfahren nicht für jede Stelle des Haufwerk
gleichmäßig
garantiert werden.
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Die sta-tischen Rotteverfahren, bei denen sich das Rottegut in abgeschlossenen
Behältern befindet, hatten bislang auch noch nicht die gewünschten Erfolge zeitigen
können. Das Besaugen und / oder Beblasen des Rotteguts erfolgte nämlich bisher in
einer Art und Weise, bei der keine gleichmäßigen Verhältnisse bezüglich des Behälterinhalts
geschaffen werden konnten. Itthin war wiederum jegliche Messung und damit auch eine
sinnvolle Beeinflussung des Kompostiervorgangs, bei der sowohl eine Aerobie als
auch eine Entseuchung erreicht wird, nicht möglich.
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Das generell beim Stand der Technik ungelöste Problem besteht also
darin, daß man infolge Fehlens eines im ganzen Gut jeweils gleichmäßigen Rottegrads
nicht in der Lage war, mit möglichst wenigen Messungen repräsentative Werte für
alle Teile des Haufwerks zu gewinnen.
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Die Lösung dieses Problems hat sich vorliegende Erfindung zur technischen
Aufgabe gemacht, wobei erfindungsgemäß eine Anlage geschaffen werden soll, die sowohl
in der Lage ist, repräsentative Werte zu gewinnen als auch in Auswertung dieser
Werte die Kompostierung bezüglich der essentiellen Parameter optimal zu -steuern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine solche
Anlage zur aeroben Verrottung und Entseuchung von Kompostrohgut gegebenenfalls einschließlith
Elärschlamm vorgeschlagen wird, die durch mindestens einen luftdichten Behälter,
dessen Boden als
luftdurchlässiger Rost ausgebildet ist, eine darunter
angeordnete luftdichte Kammer eine Luftleitung, die von einem gegebenenfalls auf
Blasen oder Saugen umstellbaren Gebläse mit Druck- bzw. Saugluft versorgt wird,
einem Gasanalysegerät, das den Sauerstoffgehalt der unter dem Rost befindlichen
Luft mißt, wobei das Gasanalysegerät auf an sich bekannte Weise mit einem Steuergerät
für das Gebläse in der Weise geschaltet ist, daß zumindestens jeweils dann eine
Versorgung mit Frischluft stattfindet, sobald der Sauerstoffgehalt der sich unterhalb
des Rostes befindenden Luft unter einen voreinstellbaren Wert,z.Bv 10 Volumenprozent,
abgesunken istf gekennzeichnet ist.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage wird
im Folgenden anhand einer Figur ausführlich dargelegt, wobei auch die i'unktion
des Brfindungsgegenstandes und weitere bevorzugte Ausführungsformen erläutert sind.
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rit dem Bezugszeichen 1 ist eine Gruppe von Behältern gezeigt, deren
Seitenwände 2 luftdicht und vorzugsweise konisch ausgebildet sind; diese Behälter
besitzen einen Zwischenboden in Gestalt eines luftdurchlässigen Rostes 3, unter
dem sich die rottegutfreie Kammer 4 mit luftdichten Wänden und luftdichtem Boden
befindet; diese besitzt ein Bodenventil 5 für den Wasserabfluß; an die Kammer 4
ist über eine Luftleitung 7 mit einem automatisch gesteuerten Ventil 6 ein für einen
oder mehrere Behälter vers!zendbares Gebläse 8 angeschlossen, welches wahlweise
auf Saugen oder Blasen umschaltbar ist und einen Wasserabscheider besitzt. Die Abluft
des Gebläses kann durch eineLeitung9 einem Geruchsfilter zugeführt
werden.
Mit dem Bezugszeichen 10 ist ein registrierendes Gasanalysegerät bezeichnet, das
in gewissen einstellbaren Abständen die über die Luftleitungen 11 unter dem Rost
3 abgesaugten Luftproben analysiert; mit dem Bezugszeichen 12 ist ein Steuerorgan
bezeichnet, das auf das Gebläse 8 und das Ventil 6 derart wirkt, daß das Besaugen
bzw. Beblasen in einer solchen Frequenz erfolgt, daß der Sauerstoffgehalt der sich
unter dem Rost 3 befindenden Luftmenge nicht unter einen einstellbaren Grenzwert
von beispielsweise 10 Volumenprozent absinkt; das Steuerorgan 12, das auf das Gebläse
8 und das Ventil 6 einwirkt, steuert beim Vorhandensein von mehreren Behältern -
beispielsweise von 6 Behältern - reihum das Beblasen bzw. Besaugen im gleichen Turnus;
beispielsweise wird derart gesteuert, daß nach jeweils zwei Minuten der nächste
Behälter an der Reihe ist beblasen oder vorzugsweise besaugt zu werden, wobei die
Blaszeit bzw. die Saugzeit selbst durch eine einstellbare Schaltuhr, die mit dem
Bezugszeichen 12a bezeichnet ist, auf eine Zeit von höchstens zwei Minuten oder
auch auf eine kürzere Zeit begrenzbar ist. Wie lange jeweils innerhalb einer Zeit
von zwei Minuten die jeweilige Blas- oder Saugdauer eingestellt wird, hängt beispielsweise
von der Füllhöhe des Behälters ab.
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Wenn also alle zwei Minuten beim Vorhandensein von 6 Behältern, die
alle von einem Gebläse bedient werden, der nächste Behälter beblasen bzw. besaugt
wird, t Uieõer Be:äl-ter el--le durchgehende Ruhezeit von 10 Minuten.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist ferner pro Behälter
ein
Stufenschalter, der das Bezugszeichen 13 trägt, vorhanden, der mit einer Mehrzahl
von Stufen bewirkt, daß beispielsweise bei der Stufe I der durch das Steuerorgan
12 gegebene, oben beschriebene Turnus eingehalten, bei einer Stufe II nur Jeder
zweiteBesaugungsturnus und bei einer Stufe III nur jeder dritte Besaugungsturnus
usw. wirksam wird.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße
Anlage mit einem Vielfach-Teinperaturschreiber 14 ausgestattet, an den die Meßsonde
bzw. Meßsonden 14a angeschlossen ist bzw. sind; mit dem Bezugszeichen 15 ist eine
Beregnungsvorrichtung bezeichnet, die eine gleichmäßige Nachbefeuchtung des Guts
je nach dem gemessenen Bedarf gestattet.
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Transportmittel, die das Bezugszeichen 16 tragen, und die im vorliegenden
Konkret gezeichneten Fall aus einem Portalkran bestehen, bewirken die Beschickung
und Entleerung der Behälter. Zur Behälterfüllung können auch ein Koordinateneintrag
mit Bändern, zur Entleerung eine Silofräse oder andere Befüllungs- und Entleerungseinrichtungen
treten.
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Mit der erfindungsgemäßen Anlage wird erreicht, daß in einer größeren
Menge Rohkompost, beispielsweise in einer solchen von 200 - 300 cbm jeweils gleichmäßige
Rottebedingungen herrschen, so daß man mit wenigen, einfach durchzuführenden Messungen
Aufschluß über den Sauerstoffgehalt, den Wassergehalt, die Temperaturhöhe und auch
über die Abwesenheit von Methan erhalten und
in Abhängigkeit der
Meßgrößen den Rotteprozeß optimal steuern kann Gleichmäßige und optimale Rottebedingungen
werden insbesondere dann erreicht, wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
vorliegender Erfindung die folgenden Bedingungen eingehalten werden.
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a) Seitenwände der Behälter bzw. des Behälters 1 sind luftdicht ausgebildet,
damit nicht ungleiche Durchströmungen entstehen, die die Gasanalysenwerte verfälschen.
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b) die Seitenwände sind konisch nach unten zulaufend ausgebildet,
damit im Laufe des Kompostiervorganges gegebenenfalls eintretende Setzungen und
Schrumpfungen der Masse nicht zu Randspalten zwischen den Seitenwänden und dem inzwischen
verpilzten Eompostrohgut und damit zu nachteiligerweise ungleicher Durchströmung
führen.
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c) Der luftdurchlässige Rost, der sich über die gesamte Bodenfläche
des Behälters erstreckt, ruht auf möglichst kleinflächigen Unterstützungen, savdaß
unter Vermeidung von toten Zonen parallele Luftstromfäden gleicher Zwänge beim Saugen
entstehen, mit dem positiven Effekt, daß alle Teile des Kompostrohguts von gleichen
Luftmengen durchströmt werden.
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d) Unter.dem Rost ist eine luftdichte Kammer angeordnet, in der sich
unterhalb des Behälterinhalts ein Raum gleichmäßigen Unterdrucks ausbilden kann.
Das damit anfallende Kondenswasser kann in den Saugpausen durch ein Ventil abgeleitet
und gegebenenfalls zur Wiederbefeuchtung des Kompostrohguts verwendet werden.
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e) Die Behälteraussenwände sind gegen Warmeverlust isoliert, damit
auch das Kompostmaterial, daß sich im Bereich der Behälterwände befindet, die gleichen
Temperaturen aufweist wie das Material in der Behältermitte; allgemein gesagt sollen
die Wände eine solche Besochaffenheit aufweisen, daß ein Temperatursprung zwischen
Behälter und Füllung ausgeschlossen ist. Wenn die oberste Kompostschicht des offenen
Behälters 1 in ihrer Temperatur wegen der Wärmeabstrahlung gegenüber der Temperatur
der Hauptmasse abweicht, kann diese Schicht nach Beendigung der Rotte in den nächsten
zu befüllenden Behälter eingebracht werden und erhält jetzt die gleichen Bedingungen
wie das übrige Material; es kann aber auch als oberste Schicht der Behälterfüllung
bereits vorgerottetes Material nach Einbringen der übrigen Kompostrohgutfüllung
in den Behälter als Wärmeschutz zur Abdeckung aufgelegt werden f Nach einer weiteren
bevorzugten Ausführungsform ist nun das Gebläse der erfindungsgemäßen Anlage so
kräftig ausgelegt, daß innerhalb einer Saugperiode die gesamte Luft im Haufwerk
durch Frischluft ersetzt wird, wobei dies so schnell erfolgt, beispielsweise in
zwei Minuten oder weniger, daß während dieser Zeitspanne des Frischluftersatzes
kein wesentlicher Sauerstoffverbrauch eintritt, was durch das Gasanalysengerät,
das die Gasprobe unter dem Rost entnimmt, kontrolliert wird. Durch diesen Kuristgriif
erhalW das Haufwerk in allen Schichten dieselbe Sauerstoffmenge. Während der nun
folgenden Beatmungspause fällt.
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der Sauerstoffgehalt ebenfalls in allen Schichten gleichmäßig ab
und zwar bis zu dem am Sauerstoffschreiber festgestellten
Grenzwert
von beispielsweise 10 Volumenprozent Sauerstoffgehalt der unter dem Rost befindlichen
Luft. Sobald der Sauerstoffschreiber diesem voreingestellten Grenzwert anzeigt,
wird der nächste Atemzug veranlaßt bzw. ausgelöst.
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Da der Sauerstoffbedarf des Kompostrohguts in der Zeiteinheit im
Verlauf der Rotte abnimmt, können die Ruhepausen gegebenenfalls durch Ausfallenlassen
einer oder mehrerer Blas- bzw. Saugperioden stufenweise verlängert werden.
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g) -Da sich bekanntlich nach einem Oxydationsvorgang in der verbrauchten
Luft der Sauerstoffgehalt und der Kohlendioxydgehalt jeweils auf etwa 21 Volumenprozent
ergänzen, kann sinngemäß anstelle der Sauerstoffmessung auch eine Kohlendioxydmessung
treten.
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h) Bei der oben dargestellten bevorzugten Arbeitsweise der erfindungsgemäßen
Anlage entstehen wünschenswerterweise die höchsten Temperaturen bei gleichzeitig
geringste Energieaufwand. Fährt durch man mit größeren Luftmengen, beispielsweisefhäufigeresflkngepes
Besaugen als der eingestellte Sauerstoffgrenzwert erfordern würde, so können dadurch
die Temperaturen im Haufwerk der Rotte ermäßigt werden, da die vermehrte Zufuhr
von kalter Frischluft kühlend wirkt und außerdem mehr Feuchtigkeit zur Verdunstung
bringt, was dem Material Verdlmstungswärme entzieht.
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Grundsätzlich gilt, daß bei dieser Arbeitsweise der Voreinstellung
des unteren Sauerstoffgrenzwerts den Mikroorganismen gerade
so
viel Sauerstoff angeboten wird, als diese maximal veratmen können.
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Normalerweise wird die Vorrichtung so gefahren, daß der Behälter
nur besaugt wird. Es ist klar, daß die Gasentnahme unter dem Rost nur beim Saugen
sinnvoll ist. Auch die Befeuchtung wird nur während der Saugperiode durchgeführt.
Es kann jedoch bei extremem Wetter der anormale Fall eintreten, daß die oberen Schichten
durch die eingesaugte Luft stärker ausgekühlt werden als die unteren, was die Temperaturschreiber
anzeigen. Das kann dadurch ausgeglichen werden, daß in einem solchen Falle alternierend
gesaugt und geblasen wird. Die Gasanalysen werden also nur beim Saugen ausgewertet.
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Auf diese Weise kann ein für die jeweilige Rotte optimales Temperaturprogramm
gefahren d.h. willkürlich verschiedene Temperaturstufen durchfahren werden, also
beispielsweise anfangs 8000 und später 6500 oder weniger. Da die Temperaturen sich
nur langsam ändern und der Temperaturschrieb dadurch unübersichtlich wird, hat es
sich als zweckmäßig erwiesen, den Papiervorschub so zu verlangsamen, daß er nur
noch beispielsweise 1 mm/h beträgt. Das kann durch eine Schaltuhr geschehen, die
die Stromzufuhr zum Meßgerät periodisch abschaltet.
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i) Da bei höheren Temperaturen bekanntlich im lIautwer1c der Rotte
eine fortschreitende Austrocknung eintritt und der optimale Wassergehalt von 40
Gewichtsprozent bis 50 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des Rottematerials,für
eine schnelle Rotte
wesentlich ist, weist die erfindungsgemäße
Anlage nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform an der oben offenen Mündung
der Behälter (1) eine an sich bekannte Beregnungsanlage auf, durch die je nach Bedarf
die Gutoberfläche gleichmäßig beregnet und damit das verdampfte Wasser ersetzt wird.
Infolge der Besaugung verteilt sich die Feuchtigkeit durch alle Schichten gleichmäßig.
Gegen Ende der Aufenthaltsdauer läßt man den Feuchtigkeitsgehalt auf etwa 30 Gewichtsprozent
zurückgehen um anschließend eine störungsfreie Siebung zu gewährleisten.
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Die Feuchtigkeitsmessung wird auf an sich bekannte Weise im Haufwerk
der Rotte durchgeführt.
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Grundsätzlich gilt bei vorliegender Anlage, daß der Rottevorgang wie
bei den meisten bekannten mechanischen Verfahren nach 24 Stunden abgebrochen werden
kann. Die geringeren Kosten dieser statisch arbeitenden Anlage geben jedoch auch
die Möglichkeit, die Behandlung wesentlich länger durchzuführen um eine anschliessende
platzaufwendige Nachrotte auf Mieten entsprechend ab zu kürzen.
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Behandlungszeiten bis zu 4 Wochen sind schon erfolgreich durchgeführt
worden. Bei zweiwöchiger Behandlung und einer Nachrotte von etwa 4 Wochen ist nicht
nur ein entseuchter sondern auch ein wurzelverträglicher Reilkonlpost erzielt worden.
Eine derart kurze Reife zeit konnte noch mit keiner anderen Vorrichtung des Standes
der Technik auch nur annähernd erreicht werden.