DE4300188C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Schnellkompostierung von verrottbarem Gut - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur aeroben Schnellkompostierung von verrottbarem Gut nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. Anspruch 14.

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.

Aus DE 39 35 249 A1 ist eine Kompostiervorrichtung be­ kannt, bei der Fremdwärme von außen durch von einem Wärme­ trägermedium durchströmte Heizplatten zu bestimmten Ab­ schnitten der Rottebox zugeführt werden kann, wobei die Heizplatten zum einen räumlich voneinander getrennt, zum anderen jeweils separat mit Erhitzern verbunden und somit funktionell von einander unabhängig sind. Die Heizplatten haben lediglich die Funktion, gezielt von außen Wärme zu­ zuführen, sofern in einem bestimmten Abschnitt der Rotte­ box die biologisch erzeugte Wärme nicht ausreicht. Es gibt in dieser Druckschrift keinen Hinweis darauf, einen Wärme­ austausch zwischen einzelnen Abschnitten über ein Wärme­ trägermedium durchzuführen.

Aus der DE 38 30 298 A1 ist eine ähnlich aufgebaute Vor­ richtung zur Trocknung von Gülle beschrieben.

Aus DE 36 37 393 C2 ist ein Verfahren zur Abfallkompostie­ rung bekannt, bei dem Luft als Prozeßmedium in einer be­ stimmten Strömungsrichtung durch das Gut geleitet wird. Dabei tritt die über das Zuführungsrohr zugeleitete Luft von unten in das Verrottungsgut ein und durchströmt dieses zur Verbesserung der aeroben Kompostierung.

Aus DE 25 27 195 B2 ist bekannt, in einer vertikal ange­ ordneten Kompostiervorrichtung die in der an der Oberseite des Verrottungsgutes auftretenden, heißen Abluft enthal­ tenden Wärme dadurch auszunutzen, daß diese in der Wandung des Behälters zur weiteren Aufheizung des Verrottungsgutes nach unten geleitet wird. Dabei steht der Hohlraum zur Führung der heißen Abluft über entsprechende Öffnungen auch direkt mit dem Innern der Behandlungskammer, d. h. mit dem Verrottungsgut, in Kontakt.

Aus DE-AS 12 92 678 ist ein Kompostierturm bekannt, bei dem über ein Mittelrohr Luft zur Belüftung des Ver­ rottungsgutes in dasselbe eingebracht wird.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren zu schaffen, das kontinuierlich betrieben werden kann und vollständig ge­ schlossene Stoffkreisläufe aufweist, wobei ein unkontrol­ lierter Temperaturverlauf im zu kompostierenden Gut ver­ mieden werden soll.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein gattungsgemä­ ßes Verfahren mit den Merkmalen des Kennzeichens von An­ spruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprü­ chen 2 bis 13.

Daneben betrifft die Erfindung eine gattungsgemäße Vor­ richtung mit den Merkmalen des Kennzeichens von Anspruch 14. Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen 15 bis 26.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehenen einzelnen, hinter­ einandergeschalteten Teilstrecken der Verrottungsstrecke ist es möglich, den sich während des Verrottungsvorganges entlang der Verrottungsstrecke stark ändernden Volumen- bzw. Massenströmen Rechnung zu tragen. Auch können auf diese Weise einzelne, typische Verrottungsstadien räumlich voneinander getrennt werden, wodurch eine optimale Prozeß­ führung und/oder Überwachung 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 und dadurch die gesamte Rottezeit 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 einer 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 Fil­ termaterial aus Biomasse besteht, kann diese nach Erschöp­ fung ihrer Filterwirkung dem Rohgut zugesetzt werden, wo­ durch 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.

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 Wasserzugabe 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 diesem 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 wer­ den. Der Austrag der dritten Trommel 4 wird in einer Siebmaschine 6 in drei Fraktionen getrennt: Feingut (0-3 mm), z. B. für Gartenbedarf, Mittelgut (4-8 mm), z. B. als Abdeckmaterial, und Grobgut (über 8 mm), das als Impf­ material 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 über­ tragen wird. Da ein großer Teil des beim Verrottungsprozeß freiwerdenden Wassers als Wasserdampf mit der Abluft aus­ getragen wird, kondensiert ein Teil dieser Feuchtigkeit bei der Abkühlung der Abluft im Wärmetauscher 7 aus. Das hier oder im nachgeschalteten Tröpfchenabscheider 9 anfal­ lende Abwasser ist biologisch aufzubereiten. Zur Reinigung der Abgase wird ein Biofilter 10 eingesetzt, der mit Na­ delholzrinde gefüllt ist. Diese hat ein gutes Bindevermö­ gen gegenüber gasförmigen Stickstoffverbindungen und Aero­ solen, wie sie bei der Kompostierung entstehen. Die ver­ brauchte Filtermasse wird dem Rohgut der Kompostierung 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 optima­ les 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 ein­ geleitet werden.

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

Claims (26)

1. Verfahren zur aeroben Schnellkompostierung von verrottbarem Gut, bei dem das Gut unter gesteuerter Luftzufuhr und Abluftabfuhr eine Verrottungsstrecke durchläuft, wobei ein Wärmeaustausch über ein nicht unmittelbar mit dem Gut in Berührung stehendes Wärmeträgermedium stattfindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Verrottungsstrecke aus einzelnen, hintereinander geschalteten Teilstrecken aus jeweils einem um seine Längsachse drehbaren Behältnis besteht, wobei das Wärmeträgermedium in der Wandung der Behältnisse im Gegenstrom zum Durchlauf des Gutes durch die Behältnisse geführt wird.

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

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verrottungsstrecke aus drei hintereinander geschalteten Teilstrecken besteht.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeträgermed­ ium mittels von außen zugeführter Energie beheizt wird.

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

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

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

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem zu kompostierenden Gut verbrauchtes Filtermaterial zugesetzt wird.

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

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der die Verrottungsstrecke verlassende Kompost in drei Größenfraktionen aufgeteilt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens ein Teil des Grobkomposts dem zu kompostierenden Gut zugesetzt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß unverrottbare bzw. extrem langsam verrottende Bestand­ teile aus dem Grobkompost entfernt werden.

13. 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.

14. Vorrichtung zur aeroben Schnellkompostierung von verrottbarem Gut, gekennzeichnet durch eine ummantelte Verrottungsstrecke, die aus einzelnen, hintereinander geschalteten Teilstrecken aus jeweils einem um seine Längsachse drehbaren Behältnis besteht mit einer Luftzufuhr und einer Abluftabfuhr, wobei in der Wandung der Behältnisse ein mit dem Gut nicht unmittelbar in Berührung stehendes Wärmeträgermedium im Gegenstrom zum Durchlauf des Gutes durch die Behältnisse führbar ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verrottungsstrecke aus drei hintereinander geschalteten Behältnissen besteht.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Behältnis in Längsrichtung gegenüber der Horizontalen geneigt ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens ein Behältnis im Inneren Misch- und/oder Transporteinbauten besitzt.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, gekennzeichnet durch ein Mittel zur Steuerung der Luftzufuhr zur Verrottungsstrecke.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wärmetauscher zwischen Wärmeträgermedium und Zuluft geschaltet ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wärmetauscher zwischen Abluft und Zuluft geschaltet ist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, gekennzeichnet durch einen Tröpfchenabscheider zur Trocknung der mit dem Gut in Berührung kommenden Luft.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 21, gekennzeichnet durch ein Mittel zur Beheizung des Wärmeträgermediums mittels von außen zugeführter Energie.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 22, gekennzeichnet durch einen Filter zur Filterung der aus der Verrottungsstrecke austretenden Abluft.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter aus verrottbarem Material besteht.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter aus Nadelholzrinde besteht.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 25, gekennzeichnet durch ein Mittel zur Entfernung unverrottbaren bzw. extrem langsam verrottender Bestand­ teile aus dem Grobkompost.