DE3024813A1 - Verfahren zum kompostieren von rottegut aus organischen abfaellen und/oder klaerschlamm in zwei verfahrensstufen - Google Patents
Verfahren zum kompostieren von rottegut aus organischen abfaellen und/oder klaerschlamm in zwei verfahrensstufenInfo
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Description
HEINZ H. PU5CHMANN ■ PATENTANWALT
THOMA5-WIMMER-RING 14 · D 8000 MÜNCHEN 22
TELEFON (089) 227887 · TELEX 5248 78 rrm
Gebrüder Weiss K.G. München, 25.o6.198o
Kupferwerkstraße P 758/8o
634o Dillenburg 2 (Frohnhausen) Pu/rei
Verfahren zum Kompostieren von Rottegut aus organischen Abfällen und/oder Klärschlamm
in zwei Verfahrensstufen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Kompostieren von Rottegut aus organischen Abfällen und/oder Klärschlamm in
zwei Verfahrensstufen.
Aus der DE-AS 24 23 744 ist es bekannt, Klärschlamm unter Zusatz von Kohlenstoffträgern in einem Vorrottesilo zu mischen
und zu belüften, sodann nach einer Verweilzeit von 24 Stunden in die oberste Stufe eines mehrstufigen Rottesilos zu fördern,
um das Rottegut dort zwischen 12 bis 24 Stunden mit auf +260C
vorgewärmter Luft zu belüften. Das derart behandelte Rottegut wird dann in eine zweite Silostufe überführt und dort wiederum
mit auf +260C vorgewärmter Luft belüftet. Dieser Vorgang wiederholt
sich in einer dritten, vierten und fünften Silostufe, worauf 8o % des Rottegutes unter Zusatz von je 25 kg Kalkstickstoff
auf einen Kubikmeter Rottegut über das Vorrottesilo in einen Nachrottesilo oder einen Belüftungscontainer zur 8-bis
1o-tägigen Nachbelüftung mit Frischluft gefördert werden. Die verbleibenden 2o % des Rottegutes werden im Vorrottesilo mit
neu zuzuführendem Klärschlamm und einer wiederum vorbestimmten Menge eines Kohlenstoffträgers zusammengeführt und vermischt.
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Auf diese Weise soll der Klärschlamm in mehreren aufeinanderfolgenden
Verfahrensschritten vollständig verrottet und hygienisiert
und nachgereift werden, so daß das Endprodukt landwirtschaftlich voll nutzbar ist. Da die Behandlungsdauer in
den einzelnen Stufen jeweils 24 Stunden beträgt, soll ein kontinuierlicher Durchsatz möglich sein.
Da eine Schwerkraft- und Druckluftförderung von in einem rottefähigen
Zustand versetzten Klärschlamm, wie die Erfahrung gezeigt hat, nicht möglich ist, sind bei einem solchen mehrstufigen
Verfahren jeder Stufe mechanische Fördermittel, wie beispielsweise Förderschnecken, zuzuordnen, durch die das Rottegut
ständig umgewälzt wird. Der ständige mechanische Eingriff verhindert aber den Aufbau einer effektiven Biologie innerhalb
des Rottegutes und zerstört die sich bildenden Myzelfäden, so daß trotz hohen apparativen Aufwandes ein vollständiges Verrotten
des Rottegutes unmöglich wird. Auch ist die vorgeschlagene Intervallbelüftung des Verrottesilos in Verbindung mit einem
Rührwerk einem guten Rottestart hinderlich. Durch die Intervallbelüftung werden Qur wenigen Arten der am Rottevorgang
normalerweise beteiligten Bakterien und Mikroorganismen für deren Vermehrung geeignete Lebensbedingungen angeboten, was· in
den nachfolgenden Rottestufen infolge der vorgeschlagenen Luftführung nicht mehr änderbar ist. Schließlich erfordert die unterschiedliche
Belüftung einer jeden Rottestufe ebenfalls einen hohen apparativen und personellen Aufwand für die Durchführung.
Um als Endprodukt eines großtechnisch durchzuführenden Rottevorganges
ein hygienisch einwandfreies, biologisch aktives, wertvolles Humusmaterial zu gewinnen, sollten möglichst allen
in dem Rottegut vorhandenen Mikroorganismen und Bakterien optimale Lebensverhältnisse geboten werden, damit diese sich explosionsartig
vermehren können und so durch ihre Stoffwechselvorgänge den Abbau und die Umsetzung der organischen Abfälle
in Humus in kürzerer Zeit als in der Natur geschehend durchführen. Ein solches Rotteverfahren ist beispielsweise in der
DE-AS 22 5J5 oo9 beschrieben. Dort wird bei genauer Einhaltung
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der den Rotteprozeß beeinflussenden im wesentlichen durch die Luftzufuhr gesteuerten Parameter innerhalb der in einem Belüftungsreaktor
befindlichen Materialsäule eine unterschiedliche Wärme- und Sauerstoffschichtung und daraus folgend eine unterschiedliche
Verteilung spezifischer Bakterien erreicht, was zu einer differenzierten, für den Rotteprozeß optimalen aeroben
und anaeroben Bakterientätigkeit führt.
Bei einem solchen Rotteverfahren durchläuft das Rottegut den Belüftungsreaktor in einem Zeitraum von etwa 14 bis 2o Tagen,
wobei die Verweildauer im wesentlichen durch den gewünschten Reifegrad des als Endprodukt anfallenden Kompostes bestimmt
ist. Wird die Rottezeit verkürzt, fällt ein unreifer Kompost an, der dann vorzugsweise in Form einer Miete nachreifen muß.
Eine solche Nachreifung erfordert besondere Flächen und ist infolge der atmosphärischen Einwirkungen völlig ungesteuert.
Auch kommt es vor, daß infolge unvermeidbaren Gewinnstrebens noch unreifer Kompost in den Handel gelangt, da der zu Mieten
aufgeschüttete Kompost äußerlich bereits das Aussehen und den Geruch frischer Walderde aufweist. Schließlich geht bei einer
Nachreife in der Miete wertvoller Stickstoff verloren.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Kompostieren von Kompostgut aus organischen Abfällen und/oder Klärschlamm
zu optimieren unter Anwendung zweier Verfahrensstufen, um jeweils in Abhängigkeit des Reifegrades optimale biologische Verhältnisse
für die bei der Umsetzung des Rottegutes in Kompost tätigen Bakterien und Mikroorganismen zu schaffen.
Ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das auf ein rottefähiges
C/N-Verhältnis gebraohte Rottegut in der ersten Verfahrensstufe
kontinuierlich im Gegenstrom und in der sich unmittelbar anschließenden zweiten Verfahrensstufe in steuerbaren Intervallen
diskontinuierlich belüftet wird.
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Nach einer bevorzugten Ausfiihrungsform der Erfindung wird das
Rottegut in einen ersten Behälter von oben eingebracht und von der Sohle her derart ausgetragen, daß jedes Partikel der
aus Rottegut bestehenden Materialsäule den ersten Behälter innerhalb von 7 bis 14 Tagen durchläuft, daß die Materialsäule
im Gegenstrom von unten her derart kontinuierlich belüftet v/ird, daß innerhalb der Materialsäule sich eine unterschiedliche
Wärme- und Sauerstoffschichtung mit einer aeroben
und/oder anaeroben spezifischen Bakterien-Verteilung ausbildet, und daß das in einen zweiten Behälter im Ausmaß des
Austrages überführte, nunmehr biologisch aktive Rottegut diesen Behälter innerhalb von 14 bis 2o Tagen durchwandert und
während dieser Zeit in Intervallen derart dieskontinuierlich belüftet wird, daß in der dort befindlichen Materialsäule ausschließlich
aerobe Abbauvorgänge stattfinden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Durch das erfindungsgemäße zweistufige Rotteverfahren wird erstmals das in einer bewährten Verfahrensstufe gerottete Rottegut
einer zweiten, von der Atmosphäre abgeschlossenen zweiten Verfahrensstufe zugeführt, in der den in dieser Verfahrensstufe allein tätigen Aerobiern ebenfalls optimale Lebensverhältnisse
geboten werden. Jeder Verfahrensstufe ist somit eine
unterschiedliche Biologie zugeordnet, nämlich in der ersten Verfahrensstufe eine differenzierte Schichtung von anaeroben
und aeroben Bakterien und Mikroorganismen, und in der zweiten Stufe eine vollständig aerobe Reifung des Rottegutes, wobei
in der ersten Stufe eine kontinuierliche Gegenstrombelüftung und in der zweiten Stufe eine Intervallbelüftung angewendet
wird. Durch die Intervallbelüftung können eventuell bei der Belüftung innerhalb der Materialsäule sich bildenden Luftkanäle
zusetzen, die durch die Luftzuführung beeinträchtigten Mikroorganismen können sich wieder erholen und ungehindert tätig
werden. Bei der Überführung des Rottegutes von der ersten zur zweiten Stufe ist es auf einfache Art und V/eise möglich, das
*in der Belüftungspause
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Rottegut mit veredelnden organischen und/oder anorganischen Zuschlagen zu vermengen. Auch kann feingemahlene Asche oder
Sand vor der zweiten Stufe zugeführt werden, um dem Reifkompost eine dem jeweiligen Verwendungszweck angepaßte Einstellung
zu geben, wie dies vom Erwerbsgartenbau gewünscht wird. Da nunmehr die Nachrotte in einem allseits geschlossenen Behälter
durchgeführt wird, entstehen keinerlei Stickstoffverluste
bei der Reifung des die erste Stufe verlassenden Kompostes, alle Stickstoffanteile werden in Nitratstickstoff
überführt. Schließlich läßt sich der Abbau des Kohlenstoffanteils ''genauer als bisher in der zweiten Stufe steuern.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden also nicht nur
Flächen zur Aufschüttung von Mieten und Arbeitskräfte gespart, sondern auch ein besseres Produkt erzielt. Der am Ende
der zweiten Verfahrensstufe anfallende Reifkompost kann
direkt verpackt und der Verwertung zugeführt werden. Schließlich ist es durch das erfindungsgemäße Verfahren möglich, aus
organischen Abfällen und geeigneten Zuschlagen in einem geschlossenen
Verfahren Futtermittel zu erzeugen, ohne daß Umweltbelastungen durch stinkende oder verschmutzte Abluft
eintreten.
Ein Ausfülirungsbeispiel der Erfindung ist anhand einer mehr oder minder schematischen Darstellung einer Anlage zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert.
Auf einem im Erdboden gegründeten Fundament 1o sind ein erster
im Querschnitt kreisförmiger Behälter I und ein zweiter ebenfalls im Querschnitt kreisförmiger Behälter II aufrechtstehend angeordnet, deren Wandungen wärmeisoliert sind und jeweils
oben eine nicht naher dargestellte zentrische Einlaßöffnung 11 sowie an der Sohle je eine zentrische Auslaßöffnung
aufweist. Mit den Einlaßöffnungen 11 sind jeweils lediglich schematisch dargestellte, motorgetriebene Zufuhr-Vorrichtungen
ET 1 und ET 2 verbunden, während den Auslaßöffnungen 12 jeweils motorgetriebene Austragvorrichtungen AT 1 und AT 2 zugeordnet
sind. Mit der Sohle eines jeden Behälters I und II ♦im Rottegut
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ist je eine Luftzuführungsvorrichtung LZ^ und LZp verbunden,
die über je ein jeweils von einem nicht dargestellten Motor angetriebenen Druckgebläse 18 bzw. 19 mit der Atmosphäre entnommener
Frischluft gespeist werden. Die von den Druckgebläsen
angesaugte Frischluft wird über nicht näher dargestellte Belüftungsrohre 2o in die Behälter I und II gefördert, um
dort in noch zu beschreibender Weise die in den Behältern befindlichen Materialhaufwerke HW^ bzw. HWp zu durchströmen.
Über Sauggebläse 21 und 22 wird jeweils oberhalb der durch die Materialhaufwerke gebildeten Materialsäulen ein Unterdruck erzeugt,
so daß das am oberen Ende der zugeordneten Materialsäule jeweils austretende Luft-Gasgemisch abgesaugt und über je
ein Filter 23 gereinigt in die Atmosphäre überführt wird. In die Abluftleitungen sind jeweils COp - Meßeinrichtungen 24
bzw. 25 eingeschaltet. In Abhängigkeit beispielsweise des COp-Gehaltes in der Abluft und eines vorgegebenen Sollwertes
wird für den Behälter I über einen nicht dargestellten Regler, der die Antriebsmotoren der Gebläse 18 und 19 beeinflußt, der
Luftdurchsatz durch das Materialhaufwerk HW.. in noch zu beschreibender
¥eise gesteuert. Die Steuerung des Luftdurchsatzes durch den Behälter II erfolgt mit Hilfe eines nicht näher
dargestellten, an sich bekannten Schaltwerkes SW, durch das die Betriebsdauer des Druckgebläses 19 sowie die Betriebsdauer
des Sauggebläses 22 in noch zu beschreibender Weise bestimmt wird.
Jeder der Behälter I und II ist mit einem Unterdruckventil 26
bzw. 27 versehen, das das Behälterinnere mit der Atmosphäre verbindet, sobald im Behälter ein vorbestimmter Unterdruck
überschritten wird.
Die Austragsöffnung 12 des Behälters I ist über eine Fördervorrichtung
TF mit der Zufuhrvorrichtung ET 2 für die Eintragsöffnung 11 des Behälters II verbunden. Der Austragsöffnung 12
des Behälters II ist eine Abfüllvorrichtung AF zugeordnet, die mit einer Zubringvorrichtung 3o für den Reifkompost aufnehmende
Säcke 27 in nicht näher dargestellter Weise zusammenwirkt.
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Der Zufuhrvorrichtung ET1 werden über eine geeignete Fördereinrichtung
31 die zu verrottenden organischen Abfälle und über eine Fördereinrichtung 32 die zur Einstellung eines rottefähigen
C/N-Verhältnisses notwendigen Zuschläge und Kohlenstoffträger wie z. B. Sägemehl zugeführt. Der Zuführvorrichtung ET2
können über eine Fördereinrichtung 33 das Rottegut veredelnde organische und/oder anorganische Zuschläge zugeführt werden.
Diese Zuschläge v/erden mit dem aus dem Behälter I entnommenen, fast vollständig verrotteten Gut innig vermischt, ehe sie über
die Zufuhrvorrichtung ETp dem Behälter II zugeführt werden, um
dort am Reifungsprozeß teilzunehmen.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist folgende:
Das auf ein rottefähiges C/N-Verhältnis eingestellte Rottegut
wird (in Form der Materialsäule HW1) mit Hilfe der Zuführvorrichtun
ET1 in den Behälter I eingebracht und mit Hilfe der
Austragsvorrichtung AF ausgetragen, so daß das Rottegut durch den Behälter I in Richtung der Pfeile 4o von oben nach unten
geführt und gleichzeitig durch die Luftzuführungsvorrichtung LZ1 in Richtung der Pfeile 42, also im Gegenstrom, belüftet
wird. Die Belüftung ist so dosiert, daß innerhalb der im Behälter I befindlichen Materialsäule eine unterschiedliche Warme-
und Säuerstoffschichtung und damit eine unterschiedliche Verteilung
spezifischer, am Rottevorgang beteiligter Bakterien und Mikroorganismen erreicht wird, was zu einer differenzierten,
für den Rotteprozeß optimalen aeroben und anaeroben Bakterientätigkeit führt. Der Luftdurchsatz beträgt hierbei etwa
pro Stunde 1 bis 2,5 mal den Behälterinhalt. Die Zuführung von
Rottegut und der Austrag von verrottetem Gut ist so eingestellt, daß jedes Materialpartikel in dem Haufwerk etwa 7 bis 14 Tage
benötigt, um den Behälter I zu durchlaufen. Ein solches Verfahren ist zum Beispiel in der DE-AS 25 41 o7o beschrieben und
dargestellt.
Das über die Austragvorrichtung AT1 ausgetragene verrottete
Gut, ein sogenannter Frischkompost, wird im Ausmaße des Austrages über die Fördervorrichtung TF und die Zuführvorrich-
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tung ETp dem Behälter II zugeführt, so daß in diesem ebenfalls
ein Materialhaufwerk HW2 entsteht.Dieses Haufwerk besteht
vollständig aus biologisch aktivem Rottegut. Die Austragvorrichtung ATp des Behälters II ist nun so gesteuert,
daß jedes Partikel im Haufwerk den Behälter II in einer Zeit von etwa 14 bis 2o Tagen durchwandert. Der Durchsatz des Behälters
II und sein Volumeninhalt sind also auf den Durchsatz des Behälters I und sein Volumeninhalt abgestellt. Während
dieser Zeit erfolgt eine Intervall-Belüftung unter Vermittlung des Druck- und/oder Sauggebläses 19 und 22, und zwar
in der Weise, daß etwa ein Luftvolumen des ein- bis zweifachen Rauminhaltes des Behälters in 1/A-bis 3/4-stündigen Intervallen
durch den Behälter gedrückt wird, die von ein- bis fünfminütigen Pausen unterbrochen sind. Sowohl die Intervalldauer
als auch die Intervallpause ist einstellbar mit Hilfe des erwähnten, nicht näher dargestellten Schaltwerkes SW. Die Intervalleinstellung
erfolgt durch Auswertung insbesonders der CO2-Messung der Abluft aus dem Behälter II, sowie durch Messung
der Feuchtigkeit des aus dem Behälter II augetragenen
R ifkompostes. Der ausgetragene Reifkompost kann nunmehr direkt,
also unmittelbar anschließend an den Austrag aus dem Behälter II, in Säcke 27 abgefüllt, also verpackt werden.
Ferner ist selbstverständlich möglich, beim Erreichen unerwünschter
Trockenheit des Rottegutes Feuchtigkeit insbesondere dem Behälter I zuzuführen. Die Zuführung von Feuchtigkeit
ist in der genannten DE-AS 25 41 o7o ebenfalls beschrieben. In der Regel soll aber Feuchtigkeit abgeführt werden,
was insbesondere durch die -gewählte Intervallbelüftung im Behälter
II zwangsläufig erfolgt.
Durch die beschriebene Aufteilung der Verrottung organischer Abfälle in einen gesteuerten Rottevorgang und in einen gesteuerten
Reifungsvorgang können optimale Rotteverhältnisse auf kleinstem Raum großtechnisch erzielt werden, die zu einer
wesentlichen Verbesserung des Endproduktes führen. Es ist auch möglich, die Verweildauer des Rottegutes in den ein-
- 11 -
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zelnen Behältern so einzustellen, daß im Behälter I nur eine teilweise Verrottung und im Behälter II die vollständige Verrottung
und Reifung erfolgt. Auch hierbei wird die beschriebene Luftführung beibehalten, so daß im Behälter I sowohl anaerobe
als auch aerobe Abbauvorgänge stattfinden, während im Behälter II nur aerobe Abbauvorgänge stattfinden. Darüber
hinaus besteht die Möglichkeit der Zuführung von geeigneten Zuschlägen zwischen beiden Verfahrensstufen, so daß eine Veredelung
des Reifkompostes erzielbar ist oder aber eine Futtermittelherstellung aus Kompost und nach Zuführung geeigneter
Zuschläge und deren Vergärung mit dem Kompost in einen fortlaufenden Verfahrensvorgang aus organischen Abfällen ohne
weiteres möglich wird.
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, -AX-.
Leerseite
Claims (8)
1. Verfahren zum Kompostieren von Rottegut aus organischen
Abfällen und/oder Klärschlamm in zwei Verfahrensstufen,
dadurch gekennzeichnet, daß das auf ein rottefähiges C/N-Verhältnis gebrachte Rottegut in der ersten
Verfahrensstufe kontinuierlich im Gegenstrom und in
der sich unmittelbar anschließenden zweiten Verfahrensstufe
in steuerbaren Intervallen diskontinuierlich belüftet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß in der ersten Verfahrensstufe anaerob und aerob,
in der zweiten Verfahrensstufe dagegen nur aerob gerottet wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rottegut in einen ersten Behälter
von oben eingebracht und von der Sohle her derart ausgetragen wird, daß jedes Partikel der aus Rottegut bestehenden
Materialsäule den ersten Behälter innerhalb von 7 bis 14 Tagen durchläuft, daß die Materialsäule im Gegenstrom von
unten her derart kontinuierlich belüftet wird, daß innerhalb der Materialsäule sich eine unterschiedliche Wärme-
und Sauerstoffschichtung mit einer aeroben und/oder anaeroben spezifischen Baktorien-Verteilung zum Zwecke der Verrottung
eines jeden Partikels des Rottegutes ausgebildet, und daß das im Ausmaß des Austrages aus dem ersten Behälter in
einen zweiten Behälter überführte, nunmehr biologisch akti-
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ve Rottegut diesen Behälter innerhalb vcn 14 bis 2o Tagen durchwandert und während dieser Zeit in Intervallen derart
diskontinuierlich belüftet wird, daß in der dort befindlichen Materialsäule ausschließlich aerobe Abbauvorgänge zum
Zwecke der Reifung des eingetragenen Rottegutes stattfinden.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftung in beiden ■Verfahrensstufen
Jeweils in Abhängigkeit des CC^-Gehaltes der Abluft und
der Feuchtigkeit des jeweils ausgetragenen Rottegutes derart gesteuert wird, daß in der ersten Verfahrensstufe die Luftmenge
und in der zweiten Verfahrensstufe die Intervalldauer geändert wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das biologisch aktive Rottegut vor der
Überführung in den zweiten Behälter mit das Rottegut veredelnden organischen und/oder anorganischen Zuschlagen vermengt
wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß in dei]/zweiten Stufe die dem Behälter zuzuführende
Luftmenge und die Intervalldauer der Belüftung fest vorgegeben sind.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch g e k e η η ze
lehne t, daß die Luftführung in der ersten und in der zweiten Verfahrensstufe durch Erzeugen von Über- und/oder
Unterdruck erfolgt.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch seine Anwendung zur Futtermittel-Erzeugung aus organischen Abfällen mit oder ohne
Zuschläge, die gegebenenfalls vor der Einspeisung des Rottegutes in die zweite Verfahrensstufe zugemischt werden.
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