DE4300188A1

DE4300188A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Schnellkompostierung von Biomassen

Info

Publication number: DE4300188A1
Application number: DE4300188A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Bickel
Original assignee: Wolfgang Dr Bickel
Current assignee: NORDCHEM VERWERTUNGSGESELLSCHAFT FUER UMWELTVERFAH
Priority date: 1993-01-07
Filing date: 1993-01-07
Publication date: 1994-07-14
Anticipated expiration: 2013-01-08
Also published as: DE4300188C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Schnellkompostierung von Biomassen.

Die Herstellung von Kompost ist ein aerober Vorgang unter Einwirkung von Mikroorganismen. Der Verrottungsvorgang läuft exotherm und unter Gasentwicklung ab, wobei die Tem peratur im Verrottungsgut u. U. bis zur Selbstentzündung steigen kann. Die allgemein übliche Kompostierung von Bio massen in Mieten ist ein zeitaufwendiger Vorgang, der meh rere Monate dauern kann. Dies macht bei großen Rohgutmen gen die Belegung erheblicher Flächen erforderlich. Zudem gast die Rotte während der Reife des Komposts unkontrol liert aus, was eine erhebliche Umweltverschmutzung bzw. Geruchsbelästigung bedeuten kann.

Bisher sind Verfahren vorgestellt worden, die vor allem die Rottedauer dadurch verkürzen, daß das Rohgut stark und kontrolliert belüftet und ständig umgesetzt wird. So sind Verfahren der Trommel- oder Tunnel-Kompostierung oder aber auch der Kompostierung in Containern bekannt. Die bisher bekannten Verfahren weisen den Nachteil auf, daß die Emis sionen aus der Rotte z. T. unkontrolliert in die Umgebung gelangen und daß der zeitliche und örtliche Temperaturver lauf in der Rotte i. w. sich selbst überlassen wird. Ins besondere aus dem unkontrollierten Temperaturverlauf kön nen weitere Nachteile resultieren, wie z. B. die Entsteh ung ungleichmäßig ausgereifter Zonen.

Die Erfindung hat das Ziel, diese und weitere Mängel be kannter Verfahren zur Kompostierung von Biomassen zu ver meiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur aeroben Schnellkompostierung von Biomassen gelöst, in dem das zu kompostierende Gut unter Luftzufuhr eine Verrot tungsstrecke durchläuft, wobei die örtlichen Temperaturen des Guts durch Wärmeaustausch der in Durchlaufrichtung hintereinander liegenden Gutabschnitte mit einem nicht unmittelbar mit dem Verrottungsgut in Berührung stehenden Wärmeträgermedium untereinander vergleichmäßigt werden.

Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Verrottungsstrecke aus einzelnen, parallel- und/oder hintereinander geschalteten Teilstrecken besteht, um z. B. den sich während des Ver rottungsvorganges entlang der Verrottungsstrecke stark ändernden Volumen- bzw. Massenströmen Rechnung zu tragen.

Auch können auf diese Weise einzelne, typische Verrot tungsstadien räumlich voneinander getrennt werden, wodurch eine optimale Prozeßführung und -Überwachung (Temperatur messungen, . . . ) erleichtert wird.

Im einfachsten Falle lassen sich Verrottungsvorgänge von Biomassen in drei Stadien unterteilen: Vor-, Haupt- und Nachrotte, wodurch es besonders zweckmäßig erscheint, die Verrottungsstrecke in im wesentlichen drei Teilstrecken zu unterteilen, wobei insbesondere die der Vorrotte zugeord nete Teilstrecke wegen der hier zu erwartenden großen Vo lumenströme in zwei parallele Teilstrecken zu unterteilen ist.

Zur Vermeidung von Inhomogenitäten innerhalb der einzelnen Verrottungsstadien ist es zweckmäßig, das Gut jeweils lo kal quer zur Durchlaufrichtung zu durchmischen.

Dies hat zur Folge, daß die während des Verrottungsvor gangs freiwerdende, u. U. erhebliche Wärmemenge zur Vor wärmung des noch am Anfang der Verrottung stehenden Roh guts eingesetzt werden kann und dadurch die gesamte Rot tezeit erheblich verkürzt werden kann.

Es ist vorteilhaft, die Luftzufuhr steuerbar zu gestalten, um einerseits genügend Sauerstoff für den Verrottungsvor gang zuzuführen und die entstehenden Wasserdampfmengen abzuführen, andererseits aber dem System nicht zu viel Wärme mit der Abluft zu entziehen. Diese Steuerung kann z. B. über Feuchte- und/oder Temperaturfühler am Ende der Verrottungsstrecke vorgenommen werden.

Der Wärmeaustausch des Verrottungsguts wird vorzugsweise durch umlaufendes Wasser vorgenommen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist hierbei zweckmäßigerweise eine Führung des Wärmeträgermediums entlang der Ummantelung der Verrot tungsstrecke auf, was z. B. durch einen Doppelmantel, in Umfangs- oder Längsrichtung am Mantel geführte Rohre o. ä. realisiert werden kann.

Zum Anfahren des Verrottungsprozesses kann es zweckmäßig sein, wenn das Wärmeträgermedium mittels von außen zuge führter Energie beheizbar ist.

Unter der Zielsetzung einher möglichst effektiven Ver gleichmäßigung der Temperaturen entlang der Verrottungs strecke sowie eines möglichst geringen Energieaustrags aus dem System ist es vorteilhaft, Wärme vom Wärmeträgermedium und/oder von der aus der Verrottungsstrecke austretenden Abluft an die Zuluft zu übertragen, um diese vorzuwärmen. Da die feuchte Abluft dadurch abgekühlt wird, kann es zweckmäßig sein, aus der Abluft kondensierende Tröpfchen abzuscheiden.

Die Abluft durchläuft vorzugsweise ein Filter, um die an die Umgebung abgegebene Menge von Schad- oder Geruchsstof fen so gering wie möglich zu halten. Wenn hierbei das Filtermaterial aus Biomasse besteht, kann diese nach Erschöpfung ihrer Filterwirkung dem Rohgut zugesetzt wer den, wodurch sich ein geschlossener Kreislauf ergibt.

Zweckmäßigerweise wird der die Verrottungsstrecke verlas sende Fertigkompost klassiert bzw. gesiebt, um verkaufs- bzw. anderweitig verwendungsfähiges Fertiggut zu erhalten (Gartenbedarf, Abdeckmaterial für Deponien und Land schaftsbaumaßnahmen, Impfmaterial für das Rohgut, . . . ).

Es ist zweckmäßig, unverrottbare bzw. extrem langsam ver rottende Bestandteile aus dem als Impfmaterial für das Rohgut verwendeten Grobkompost zu entfernen, damit es nicht zu einer Anreicherung kommen kann.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die einzige Zeichnung weiter erläu tert, in der Fig. 1 das Ablaufschema des Verfahrens bei spielhaft erläutert.

Das dem Verfahren zugeführte Rohgut setzt sich aus drei Grundkomponenten zusammen, sperriges Rohgut (ca. 10 Vol.- %), Grobkompost als Impfgut (ca. 10 Vol.-%), zu verarbei tende Biomasse (ca. 80 Vol.-%), die in einem konventionel len Mischer (1) gemischt werden. Ggf. ist durch Wasserzu gabe eine geeignete Feuchte von ca. 20% einzustellen. Das sperrige Rohgut unterstützt die Durchlüftung der späteren Rotte.

Die Trommeln (2, 3, 4) sind innen mit Misch- und Trans porteinbauten versehen, z. B. in Längs- und Umfangsrich tung verlaufende Abstreifbleche, die das Rohgut durch die Drehbewegung der Trommel langsam zum Austrag hin bewegen, durchmischen und intensiv mit der Oxidationsluft in Kon takt bringen. Durch den Mantel der doppelwandig ausgeführ ten Trommeln (2, 3, 4) wird das Wärmeträgermedium, in die sem Beispiel Wasser, von einer Pumpe (5) im Kreis geführt. Durch den aufgewärmten Wassermantel der Trommeln (ca. 50°C) wird eine intensive Bakterienflora erzeugt, die den Rotteprozeß intensiviert und damit stark verkürzt. Um eine gewisse Vermischung des Verrottungsguts auch in Längsrichtung zu erreichen, können die Trommeln leicht schräg gestellt werden. Der Austrag der dritten Trommel (4) wird in einer Siebmaschine (6) in drei Fraktionen getrennt: Feingut (0-3 mm), z. B. für Gartenbedarf, Mit telgut (4-8 mm), z. B. als Abdeckmaterial, und Grobgut (über 8 mm), das als Impfmaterial für das Rohgut zumindest teilweise diesem wieder zugegeben wird.

Um eine möglichst geschlossene Energiebilanz des Verfah rens zu erreichen, wird die zugeführte Luft zunächst über einen Luft/Luft-Wärmetauscher (7) vorgewärmt, in dem die Wärme der Abluft an die Zuluft Übertragen wird, und weiter in einem Luft/Wasser-Wärmetauscher (8), in dem ein Teil der im Wärmeträgermedium enthaltenen Wärme an die Zuluft übertragen wird. Da ein großer Teil des beim Verrottungs prozeß freiwerdenden Wassers als Wasserdampf mit der Ab luft ausgetragen wird, kondensiert ein Teil dieser Feuch tigkeit bei der Abkühlung der Abluft im Wärmetauscher (7) aus. Das hier oder im nachgeschalteten Tröpfchenabscheider (9) anfallende Abwasser ist biologisch aufzubereiten. Zur Reinigung der Abgase wird ein Biofilter (10) eingesetzt, der mit Nadelholzrinde gefüllt ist. Diese hat ein gutes Bindevermögen gegenüber gasförmigen Stickstoffverbindungen und Aerosolen, wie sie bei der Kompostierung entstehen. Die verbrauchte Filtermasse wird dem Rohgut der Kompostie rung zugeführt, eventuell nach Kalkzusatz zur Angleichung des pH-Wertes.

Da ein hoher Austrag von Feuchtigkeit mit der Abluft er wünscht ist, wird die Menge der Zuluft über einen Feuchte fühler (nicht dargestellt) am Austritt einer oder mehrerer Trommeln gesteuert. Erfolgt eine Annäherung an den tempe raturabhängigen Sättigungsgrad der Abluft für Wasserdampf, so wird die Menge der Zuluft so lange gesteigert, bis die ser sicher unterschritten wird. Dadurch wird erreicht, daß praktisch kein (grundwasserschädliches) Sickerwasser ent steht.

Sollte aufgrund einer besonders hohen Wärmefreisetzung die Temperatur in den Trommeln (2, 3, 4) einmal über ein opti males Maß hinaus ansteigen, was durch Temperaturfühler (nicht dargestellt) festgestellt wird, kann die Zuluft un ter Umgehung der Wärmetauscher (7, 8) ohne Vorwärmung über einen Bypass (11) unmittelbar in die Verrottungsstrecke eingeleitet werden.

Zum schnelleren Anfahren des Verfahrens ist ein Behei zungselement (12) zur Aufheizung des Umlaufwassers mittels von außen zugeführter Energie vorgesehen.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung so wie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiede nen Ausführungsformen wesentlich sein.

Bezugszeichenliste

1 Misch- und Siebmaschine
2 erste Trommel
3 zweite Trommel
4 dritte Trommel
5 Umlaufpumpe
6 Siebmaschine
7 Luft/Luft-Wärmetauscher
8 Luft/Wasser-Wärmetauscher
9 Tröpfchenabscheider
10 Biofilter
11 Bypass
12 Beheizungseinrichtung

Claims

1. Verfahren zur aeroben Schnellkompostierung von Biomas sen, in dem das zu kompostierende Gut unter Luftzufuhr eine Verrottungsstrecke durchläuft, dadurch gekennzeich net, daß die örtlichen Temperaturen des Guts durch Wär meaustausch der in Durchlaufrichtung hintereinander lie genden Gutabschnitte mit einem nicht unmittelbar mit dem Verrottungsgut in Berührung stehenden Wärmeträgermedium untereinander vergleichmäßigt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeträgermedium Wasser ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Verrottungsstrecke aus einzelnen, parallel und/oder hintereinander geschalteten Teilstrecken besteht.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verrottungsstrecke aus drei hintereinander geschalte ten Teilstrecken besteht.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß das Gut in wenigstens einer Ver rottungs(teil-)strecke durchmischt wird.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Menge der zugeführten Luft steuerbar ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzufuhr in Abhängigkeit von Feuchte und/oder Tem peratur der Abluft gesteuert wird.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeträgermed ium mittels von außen zugeführter Energie beheizbar ist.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Wärme vom Wärmeträ germedium an die Zuluft übertragen wird.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Wärme von der aus der Verrottungsstrecke austretenden Abluft an die Zuluft übertragen wird.

11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus der am Gut ent langgeführten Luft kondensierende Tröpfchen abgeschieden werden.

12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abluft am Ende der Verrottungsstrecke gefiltert wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß dem zu kompostierenden Gut verbrauchtes Filtermaterial zugesetzt wird.

14. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der die Verrot tungsstrecke verlassende Kompost klassiert wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der die Verrottungsstrecke verlassende Kompost in drei Größenfraktionen aufgeteilt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekenn zeichnet, daß wenigstens ein Teil des Grobkomposts dem zu kompostierenden Gut zugesetzt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß unverrottbare bzw. extrem langsam verrottende Bestand teile aus dem Grobkompost entfernt werden.

18. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuchte des zu kompostierenden Guts vor Eintritt in die Verrottungs strecke, falls erforderlich, durch Zugabe von Wasser auf mindestens ca. 20 Gew.-% erhöht wird.

19. Vorrichtung zur aerben Schnellkompostierung von Bio massen, dadurch gekennzeichnet, daß eine ummantelte Ver rottungsstrecke mit einer Luftzufuhr und einer Luftabfuhr ein Mittel zum Umlauf eines mit dem Verrottungsgut nicht unmittelbar in Berührung stehenden Wärmeträgermediums zum Wärmeaustausch der in Durchlaufrichtung hintereinander liegenden Gutabschnitte untereinander aufweist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Verrottungsstrecke aus einzelnen, parallel- und/ oder hintereinander geschalteten Teilstrecken besteht.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Verrottungsstrecke aus drei hintereinander ge schalteten Teilstrecken besteht.

22. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekenn zeichnet, daß wenigstens eine Verrottungs(teil-)strecke aus einem um seine Längsachse drehbaren Behältnis besteht.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Behältnis in Längsrichtung gegenüber der Horizontalen geneigt ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Behältnis im Inneren Misch- und/oder Transporteinbauten besitzt.

25. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeträgerme dium in der Wandung der (des) Behältnisse(s) geführt ist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeträgermedium Wasser ist.

27. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Mittel zur Steuerung der Luftzufuhr zur Verrottungsstrecke.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzufuhr in Abhängigkeit der Feuchte und/oder der Temperatur der Luft an vorbestimmten Punkten der Ver rottungsstrecke gesteuert wird.

29. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wärmetauscher zwischen Wärmeträgermedium und Zuluft geschaltet ist.

30. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wärmetauscher zwischen Abluft und Zuluft geschaltet ist.

31. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Tröpfchenabscheider zur Trocknung der mit dem Gut in Berührung kommenden Luft.

32. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Mittel zur Beheizung des Wärmeträgermediums mittels von außen zugeführter Ener gie.

33. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Filter zur Filterung der aus der Verrottungsstrecke austretenden Luft.

34. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter aus verrottbarem Material besteht.

35. Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter aus Nadelholzrinde besteht.

36. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Mittel zur Entfernung unverrottbarer bzw. extrem langsam verrottender Bestand teile.