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Verfahren zur aeroben Verrottung von Abfällen in Form von Pellets
Form von Pellets Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur aeroben Verrottung
von Abfällen,die in Form von Pellets, also in feinkörnige Ausbildung gebracht werden.
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Dem Fachmann bekannte Voraussetzungen für die aerobe Verrottung von
Kompostrohgut sind die Einhaltung einer optimalen Feuchtigkeit. Diese soll einerseits
für die günstigste Entwicklung der Rotteorganismen möglichst hoch sein, jedoch nicht
so hoch liegen, daß sie die Poren des Guts verschließt und den Zutritt von Sauerstoff
verhindert. Eine exakte Prozentzahl'läESt sich nicht allgemein angeben, denn die
Wasserhaltefähigkeit verschiedener Stoffe kann sehr unterschiedlich sein. In Handbüchern
findet man häufig die Angabe: "Wie ein ausgedrückter Schwamm." Das heißt, daß beim
Verdichten in der geschlossenen Hand zwischen den Fingern kein Wasser oder Schlamm
austreten darf. Beim anschließenden ffnen der Hand soll ein zusammenhängender Formling
hinterbleiben.
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Da während der Verrottung Feuchtigkeit verdampft, muß sie durch Wasserzusatz
wieder ersetzt werden. Die Struktur des Rotteguts
muß so beschaffen
sein, daß das zugesetzte Wasser zu allen Teilen gelangt, Jedoch den Sauerstoffzutritt
nicht verhindert.
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Eine weitere Voraussetzung besteht darin, daß das Kohlenstoff/ Stickstoff-Verhältnis
CN über 20:1, vorzugsweise um 30:1 liegen soll, um eine ausreichende Erwärmung und
Entseuchung bei der Rotte zu gewährleisten. Dabei wird ein Teil des Kohlenstoffs
zu C02 veratmet, so daß im ausgereiften Kompost das C/N-Verhältnis unter 20 liegt.
Klärschlamm, insbesondere unausgefaulter, hat meist ein zu enges C/N-Verhältnis,
um mit Sicherheit bei der Verrottung die zur Entseuchung erforderliche Temperatur
zu erreichen. Man wird ihn deshalb mit Stoffen von höherem Kohtenstoff-Gehalt mischen,
z.B. mit Stroh, oder Holzrinden. Insbesondere bietet sich aufbereiteter Hausmüll
und Sperrmüll an, Stoffe, die ihrerseits wieder ein zu weites C/N-Verhältnis für
eine verlustarme Kompstierung haben. Im Reifkompost liegt das C/N-Verhältnis in
der Regel zwischen 10 und 15. Liegt es im Ausgangsgut höher, so wird Kohlenstoff
entbunden, was nur so weit in Kauf zu nehmen ist, als es zur ausreichenden Temperatursteigerung
nötig ist. Liegt das C/N Verhältnis tiefer, so geht Stickstoff verloren, was man
stets vermeiden möchte.
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Fein zerkleinerte Abfälle oder andere feinkörnige Stoffe, beispielsweise
der neuerdings in großen Mengen anfallenden Klärschlamm, aber auch Hühnerkot und
viele ander Stoffe lassen sich schlecht kompostieren. Sie lagern sich so dicht,
daß der Luftsauerstoff nicht genügend Zutritt hat. Denselben unerwünschten Nebeneffekt
haben auch gewisse, von Jeher bei der Humusbildung beliebte Zusätze wie Urgesteinsmehl,
Ton oder Bentonitmehl. Bei Luftabschluß treten dann unerwünschte anaerobe Zersetzungsvorgänge,
also Fäulnisbildung, ein. Andererseits erleichtert ein zerkleinertes Material die
Homogenisierung der verschiedenen Rohstoffkomponenten (comcsitum = das Zusammengesetzte),
und sine höhere Oberfläche begünstigt die Besiedlung mit Rotteorganismen. Von diesem
Gesichtspunkt aus wäre es erwünscht, auch
gröberes Rottegut wie
Müll möglichst fein zu zerkleinern. Dem steht aber der erschwerte Luftzutritt entgegen.
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Diese Verhältnisse sind dem Fachmann bekannt. Zum Stand der Technik
gehört auch das sogenannte Brikollareverfahren -DBP 1 145 646.
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Gemäß diesem wird auf 30 - 50 mm zerkleinerter Müll mit etwa einwohneräquivalenten
Mengen Klärschlamm als Bindemittel zu großformatigen Briketts gepreßt, und diese
dann der Austrocknung durch mikrobielle Selbsterhitzung überlassen. Dieses Verfahren
ist Jedoch in der Praxis an ein ganz bestimmtes Verhältnis von Müll zu Klärschlamm
gebunden, um standfeste Briketts zu erhalten. Vor allem können die Briketts nicht
ohne weiteres nachbefeuchtet und e dadurch bis zur Wurzelverträglichkeit verrottet
werden. Um pflanzenverträglich zu werden, müssen sie zerkleine*, befeuchtet und
auf konventionelle Weise fertig kompostiert werden. Da das trokkene Material hydrophob
ist, ist das Befeuchten sehr umständlich.
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Mit dem Bau von mehrstufigen Kläranlagen fallen Jetzt so große Mengen
an Klärschlamm an, daß diese nach dem Brikollareyerfahren oft nicht mehr bewältigt
werden können. Der verfügbare Müll reicht nicht überall aus, um standfest Briketts
herzustellen. In manchen Fällen soll auch Klärschlamm kompostiert werden, ohne daß
Müll zur VerfUgung steht.
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Die vorliegende Erfindung geht daher primär von der Aufgabe aus, feinkörniges
Material, beispielsweise Klärschlamm, Hühnerkot oder geeignete Gemische davon mit
anderen Stoffen in eine Form zu bringen, die während des Kompostiervorganges nachträglici
Durchfeuchtung gestattet, ohne den Sauerstoffzutritt zu erschweren.
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Die Lösung dieser Aufgabe geschieht durch eine bestimmte Art der Pelletisierung.
Sie könnte in bekannter Weise auf Pelletisiertellern erfolgen, wie diese u.a. in
der Erzaufbereitung üblich sind. Die nach dieser Technik gebildeten kugeligen Pellets
haben aber einen schalenförmigen Aufbau. Flachere Teilchen, wie Papier oder Kunststoffetzchen
legen sich schalenförmig um den Kern und
erschweren den Sauerstoffzutritt
dorthin.
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Erfindungsgemäß wird deshalb vorzugsweise anders verfahren: Das feinkörnige,
gegebenenfalls vorzerkleinerte feuchte Kompostgut wird unter starkem Druck durch
eine Lochplatte gepreßt, ein ähnlicher Vorgang, wie er Jeder Hausfrau von einer
Fleischhackmaschine bekannt ist. Maschinen großer Leistungsfähigkeit ähnlicher Art
sind in der Tonindustrie üblich. Die austretenden Stränge, vorzugsweise nicht dicker
als 20mm, brechen von selbst ab oder werden von umlaufenden Messern abgeschnitten.
Die so gebilde,ten Pellets von ziemlich einheitlicher Größe bilden ein lockeres
Haufwerk.
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In der Ziegelindustrie wird beim Strangpressen darauf geachtet, daß
die entstehenden Stränge eine glatte Oberfläche haben. Unter gen wissen Bedingungen,
die von der Form der Austrittsöffnung, der Struktur und dem Wassergehalt des Materials
abhängen, reißt die Oberfläche auf. Es bilden sich Risse, die bis ins Innere des
austretenden Stranges sich fortsetzen können. Diese Erscheinung, in der Ziegelindustrie
als 11Drachenzahnbildung" gefürchtet, wird im vorliegenden Falle absichtlich herbeigeführt.
Sie ermöglicht die Sauerstoffzufuhr zum Innern der Pellets, und später, wenn sie
nachbefeuchtet werden müssen, die Feuchtigkeitszufuhr ins Innere.
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Es können aber auch Siebbandpressen für Schlammentwässerung so konstruiert
sein, daß sie statt unregelmäßiger Fladen direkt kleine Pellets von einheitlicher
Korngröße und ausreichender Standfestigkeit liefern.
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Im Gegensatz zum Brikollareverfahren, das weder reinen Klärschlamm,
noch reinen Müll zu haltbaren Briketts verformen kann und ausserdem auf grobfaseriges
Material angewiesen ist, ist es nach der vorliegenden Erdindung möglich, nicht nur
reinen Klärschlamm zu pelletisieren, sondern auch reinen Müll, sofern der letztere
fein genug vermahlen ist. Um feste Pellets zu erhalten, muß der Wassergehalt
in
geeigneten Grenzen bleiben. Bei zu hoher Feuchtigkeit haben die Pellets keine Eigenfestigkeit
und werden im Haufwerk durch ihr Eigengewicht zu einem undurchdringlichen Klumpen
zusammengequetscht.
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Bei zu geringer Feuchtigkeit zerfallen sie zu unregelmäßigen Krümeln,
die ebenfalls der Luft nicht genügend Zutritt gewähren.
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Der richtige Wassergehalt, bei dem sich feste Pellets bilden, ist
empirisch leicht festzustellen. Er kann Je nach Art und Vorbehandlung des Materials
verschieden sein. Es sind "geeignete" Feuchtigkeiten Je nach Material von 39 - 46
Gew.-% gemessen worden.
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Ist das Rohgut zu trocken, kann es befeuchtet werden. In vielen Fällen,
beispielsweise bei entwässertem Klärschlamm, ist es zu naß. Es muß dann durch Mischung
mit trockenerem Material auf die geeignete Feuchtigkeit gebracht werden. Als trockene
Zusätze kommen vielerlei Stoffe in Frage, u.a. auch solche, die ohnehin.zur Korrektur
des C/N-Verhältnisses erwünscht sind, bei Klärschlamm beispielsweise Müll, Holzmehl,
Baumrinde, Stroh, Torf. Da bei der anschließenden Rotte eine Austrocknung erfolgt,
die dann durch Wasserzusatz wieder ausgeglichen werden muß, besteht auch die Möglichkeit,
einen Teil des getrockneten Rohguts zurückzuführen und zur Pelletisierung mit dem
zu feuchten Frischgut zu mischen.
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Eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin,
daß ein Teil des Rohguts vor oder nach der Pelletisierung verbrannt und die erzeugte
Wärme zur Trocknung des übrigen Materials verwendet wird.
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Die in der beschriebenen Weise gewonnenen Pellets sind fest genug,
um bei einigermaßen schonender Behandlung transportiert und in üblicher Weise kompostiert
zu werden. Das kann in geschlossenen Rottezellen unter exakter Kontrolle von Luftzufuhr,
Temperatur und Feuchtigkeit erfolgen, wobei, wie festgestellt wurde, die Rotte besonders
schnell undintensiv abläuft.
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Sie kann aber auch auf Freilandmieten erfolgen. Es hat sich gezeigt,
daß
die Pellets sehr schnell von Rotteorganismen bewachsen und durch deren Mycelien
und Ausscheidungen weiter verfestigt werden.
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Überraschend ist, daß diese Verfestigung auch im weiteren Verlauf
der Rotte erhalten bleibt. Auch bei der späteren Berieselung mit Wasser zerfallen
die Pellets nicht. Es tritt weder eine Verdichtung des Haufwerks ein, noch ein Vernässen.
Die Pellets nehmen genau so viel Wasser auf, als sie brauchen. Der Rest fließt ab.
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Das mehrfache Umsetzen, das bei der üblichen Mietenkompostierung notwendig
ist, um Verdichtungen und ungleiche Feuchtigkeitsverteilung zu beseitigen, entfällt.
Die Pellets können daher gelagert werden ohne daß ein Verderb durch Anaerobie zu
befürchten ist. Nach ausreichender Rottezeit unter Feuchthaltung können sie ohne
weitere Aufbereitung verwendet werden.
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Das Wesen vorliegender Erfindung wird nun anhand eines Beispiels weiterhin
erläutert.
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Ausführungsbeispiel Es wurde au sgefau lt er, auf einer Kammerfilterpresse
nach Ausflockung mit Eisenchlorid und Kalk entwässerter Klärschlamm auf einer handelsüblichen
Ziegeleimaschine zu Würstchen mit 10 mm verpreßt. Zur Zeit des Versuchs war die
Filterpresse nicht in Ordnung. Statt fester Filterkuchen fiel der Schlamm in puddingartiger
Konsistenz an. Es wurde deshalb mit älterem, abgelagertem, teilweise angetrocknetem,
teilweise anaerobem Schlamm vermischt, um eine geeignete Konsistenz zu erreichen.
Der Geruch dieses Materials war sehr unangenehm. Die Feuchtigkeit wurde mit 39 Gew.-;
Wassergehalt gemessen.
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In einem anderen Fall mit heiß konditioniertem und ohne Fällungsmittel
auf Filterpressen entwässertem Schlamm wurde die "richtige" Feuchtigkeit zu 46 Gew.-%
ermittelt.
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Mit dem erstgenannten Schlamm wurde ein zweiter Versuch unter Zusatz
von Sägmehl im Volumenverhältnis von etwa 1:1 gefahren. Die Pellets wurden von einem
Lastwagen auf Haufen gekippt. Nach 5 Tagen waren sie mindestens 20 cm tief üppig
von grauem-Mycel durchwachsen. Die Temperatur des reinen Klärschlamms war auf knapp
600, bei Zusatz von Sägmehl auf 630 gestiegen. Auf dem Haufen mit Sägmehlzusatz
bildeten sich auch gelbe Organismen. In einer kleinen Kernzone am Boden war die
Temperatur noch etwas niedriger.
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Das Wetter war wochenlang ungewöhnlich naß und kalt, also für die
Kompostierung denkbar ungünstig. Es reinen fast Tag für Tag. Überraschenderweise
zerfielen die Pellets dadurch nicht. Die Haufen blieben gut durchlüftet. Es bildeten
sich nicht die bekannten anaeroben Kernzonen. Auch die einzelnen Pellets wurden
im Innern nicht anaerob. Nach 8 Wochen, bei Aussentemperaturen von wenig 0 über
0 C war das graue Mycel verschwunden und nur noch in kleinen Kernzonen am Boden
vorhanden. Die Pellets waren etwas geschrumpft und hatten ein erdfarbenes Aussehen.
Im Innern hatte der Haufen eine Temperatur von 100 C. Der Klärschlammgeruch war
verschwunden.
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Es war ein angenehmer Erdgeruch festzustellen.
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Der Rottegrad der beiden Proben wurde in üblicher Weise mit der Geisenheimer
Wasserzange geprüft. Die Probe mit Sägmehlzusatz zeigte kein Ammoniak mehr, dagegen
schwach Nitrat, derreine Klärschlamm schwach Ammoniak und mittel bis stark Nitrat.
Das Verschwinden von Ammoniak zu Gunsten von Nitrat weist darauf hin, daß in beiden
Fällen der Rottevorgang nahezu abgeschlossen war. Lediglich in der kleinen Kernzone
der Mitte war die Pilzphase noch vorhanden.
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Als wichtigstes Kriterium für die Reife, d.h. Wurzelverträglichkeit,
gilt der Kresseversuch. Die feuchten Pellets wurden nicht zerdrückt, sondern direkt
mit Je 5 g Kresse besät. Die Kresse keimte einwandfrei. Der Ertrag war 500 % und
mit Sägmehlzusatz 540 % bezogen auf das Saatgut. Dies bedeutet bereits eine befriedigende
Reife, trotz des ungünstigen Wetters ein bemerkenswert gutes Resultat. Bei längerer
Lagerung könnte sich die Reifung, insbesondere in der Kernzone, noch weiter vervollständigen.
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Auch mit reinem, fein gemahlenem Müll ohne Klärschlamm wurden Pelletisierungsversuche
durchgeführt. Auch damit liesen sich stabile, gut verrottende Pellets herstellen.
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Die erfindungsgemäße Aufbereitung zu Pellets erweitert die Möglichkeit
der Kompostierung in bisher nicht erreichter Weise. Es kann nicht nur Müll, sondern
auch Klärschlamm, Jeder für sich allein, oder in beliebigen Mischungsverhältnissen
zusammen, kompostiert werden. Die Rotte kann in jedem Stadium durch Austrocknung
gestoppt oder durch Beregnen gefördert werden» ohne daß mechanisches Bewegen notwendig
ist und ohne die Gefahr ungleicher Befeuchtung oder der Bildung von Fäulnisnestern
durch Vernässung.
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Die Pellets erfordern nach der Reifung keine Nachbehandlung. Sie lassen
sich problemlos lagern und mit den üblichen, für pelletisierten Dünger eingerichteten
Streugeräten ohne größere Staubbelästigung ausbringen. Dabei werden gegenüber den
bekannten Verfahren Uberdies eine Reihe von Arbeitsgängen eingespart.