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Diese
Erfindung bezieht sich auf eine Kompostiervorrichtung.
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Die
Entsorgung von Abfall wird immer problematischer. Bei Gartenabfällen, z.B.
Grasschnitt, Unkräutern
und dgl., ist es allgemein bekannt, den Abfall in einen Kompostierbehälter zu
geben. Ein solcher Behälter
kann eine Drahtgitterkonstruktion oder Tonne aus Kunststoffmaterial
sein; doch diese schaffen nicht notwendigerweise die für die bakteriologische
Zersetzung des darin enthaltenen Abfallmaterials optimalen Bedingungen.
Außerdem
wird das Material gewöhnlich
in dem Zustand, in dem es erzeugt worden ist, in den Behälter gegeben,
während
es für die
optimale Verarbeitung vor dem Eingeben in den Behälter geschreddert
werden sollte. Der Nachteil der in dieser Weise erfolgenden Kompostierung
ist daher die Länge
der Zeit, die für
den Kompostiervorgang erforderlich ist, um einen ausreichend fortgeschrittenen
Zustand zu erreichen, dass das kompostierte Material im Garten verwendet
werden kann. In größerem Maßstab wird
der Abfall in vielen Fällen
auf Deponien entsorgt. Das Problem bei diesen Verfahren sind jedoch
die sehr hohen Kosten und das Fehlen von ausreichend verfügbarem Land
und die sich ergebende Kontamination des Bodens, der für diesen
Zweck verwendet wird. Viel von dem Abfall, der auf eine Deponie
wandert, beispielsweise organisches Material, wie Pflanzenabfälle, Papier
und Holzpulpe, könnte
kompostiert werden, um ein für
den Garten und für
die Forst- und Landwirtschaft nützliches
Material zu erzeugen, wenn für
den vollständigen
Kompostiervorgang ausreichend Platz und Zeit verfügbar wäre. Dieser
kann mehrere Monate benötigen.
Ein weiteres Problem besteht in der Entsorgung oder Verwendung von
Abwässern
und Dung. Bei all diesen Abfallentsorgungsverfahren besteht das
Problem der Zeit und des Platzes, die für die bakteriologische Zersetzung
des Materials erforderlich ist, um dieses als Dünger einsetzbar zu machen. Weiterhin
können
einige Verbundmaterialien, wie gummiertes oder kunststoffkaschiertes
Pa pier, bei denen die Trennung für
Recyclingzwecke unmöglich oder
unpraktisch ist, kompostiert werden, um Deponiebedarf zu sparen,
wenn ein geeignetes Kompostierverfahren verfügbar ist. Das Kompostierverfahren wird
vorzugsweise auch in belüfteter
Umgebung durchgeführt,
weil eine anaerobe Kompostierung Methan, das weitere Probleme aufwerfen
kann, und Faulgerüche
abgibt. Zur Verkürzung
der Zeit, die das Material für
die Kompostierung braucht, um einen verwendbaren Zustand zu erreichen,
sind zahlreiche Verfahren vorgeschlagen worden, um dadurch den Platzbedarf
eines kontinuierlichen Kompostiervorgangs zu vermindern. Ein solches
Verfahren ist das Vermischen einer Biomasse mit dem kompostierenden
Material, um die Zersetzungsgeschwindigkeit des Materials zu erhöhen. Häufiges Umwenden
des Materials verbessert seine Durchlüftung, was auch die Zersetzung
des Materials beschleunigt, wie es das häufige oder sogar kontinuierliche
Bewässern tut.
Alle diese Verfahren erhöhen
die Kosten des Prozesses.
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US 5 300 438 beschreibt
einen Drehbehälter für Kompostmaterial.
Drehbehälter
neigen dazu, das Kompostmaterial zu heben und "umzukippen" und neigen daher nicht zu einer befriedigenden
Belüftung des
Materials. Diese Belüftung
und Wärmeerzeugung
minimiert auch die Erzeugung von Faulgasen und neigt zu einer Beseitigung
von Krankheitserregern, wie Salmonellen, Kolibakterien, Maul- und Klauenseuche,
SVD (swine vesicular disease) und Scrapie.
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Diese
Prozesseigenschaften können
mit Drehbehältern,
wie in
US 5 300 438 beschrieben, nicht
erreicht werden, und das Erwärmen
eines Drehbehälters
ist schwierig, kostspielig und ineffizient. JP 05-116734 beschreibt
einen Schneckenförderer
zum Fördern
von Kompostmaterial. Mit einem horizontalen Schneckenförderer dieser
Art wird jedoch das geförderte
Material nicht zufrieden stellend oder sogar zu irgendeinem Ausmaß dieser
Förderung
kompostiert. Tatsächlich
tendiert ein solcher Schneckenförderer
zur Bewegung des Materials en masse und belüftet das Material nicht.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum
Kompostieren von organischem Material anzugeben, die in kostengünstiger Weise
die Zeit für
die bakteriologische Zersetzung eines solchen Materials bemerkenswert
vermindert.
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Die
Erfindung gibt eine Kompostiervorrichtung an, enthaltend: einen
länglichen,
tubusförmigen Behälter; einen
Einlass am einen Ende des Behälters für das zu
kompostierende Material; einen Auslass am entgegengesetzten Ende
des Behälters
für das kompostierte
Material; eine Fördereinrichtung
zum progressiven Bewegen des Materials vom Einlass zum Auslass,
dadurch gekennzeichnet, dass in Kombination die Fördereinrichtung
eine Schneckenvorrichtung enthält,
die auf einem Drehdorn angebracht ist, der sich längs des
Behälters
zwischen dem Einlass und dem Auslass erstreckt; dass die Schneckenvorrichtung
mehrere Schaufeln aufweist, die wendelförmig auf dem Dorn angeordnet
sind; die Vorrichtung geneigt ist, wobei das Einlassende niedriger
als das Auslassende liegt, und dass die Vorrichtung ein Ablassloch
am Einlassende für
die Ableitung von Überschusswasser
aufweist.
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Der
Behälter
kann mit einem wärmeisolierenden
Material versehen sein, das um seine äußere Oberfläche angeordnet ist. Der Behälter kann
auch eine Heizeinrichtung enthalten, die ein eine Heizlinie beschreibendes
Kabel sein kann, das um die äußere Oberfläche des
Behälters
gewunden ist und sich zwischen dieser und dem isolierenden Material
befindet. Die Vorrichtung kann auch eine Steuereinheit aufweisen,
die dazu dient, die Temperatur des Materials innerhalb des Behälters zu
beeinflussen.
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Die
Schaufeln können
im Wesentlichen 200 mm Abstand haben. Die Schaufeln können sich
von dem Dorn nach außen
zwischen 75° und
90° zur
Achse des Dorns, vorzugsweise im Wesentlichen unter 85°, erstrecken.
Der Dorn kann eine Handkurbel aufweisen, die an sei nem einen Ende
angebracht ist. Alternativ oder zusätzlich kann ein Antriebsmotor
mit dem Dorn verbunden sein. Als eine weitere Alternative kann ein
hydraulischer oder elektrischer Stempel eine Zapfenanordnung antreiben,
die an dem Dorn angebracht ist. Die Kompostiervorrichtung kann mit einer
Druckluftquelle verbunden sein, in welchem Falle die Vorrichtung
Düsen aufweisen
kann, die die Luft in den Behälter
richten. Die Vorrichtung kann auch Auslässe für Luft aus dem Behälter aufweisen. Die
Kompostiervorrichtung kann auch eine Wasserzuführeinrichtung haben, die Wasser
zum Einlassende des Behälters
richten kann.
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Der
Behälter
kann einen kreisförmigen
Querschnitt aufweisen. Der Behälter
kann zwischen 300 mm und 3 m Durchmesser haben und kann im Wesentlichen
400 m Durchmesser haben. Der Durchmesser der Schneckenvorrichtung
kann im Wesentlichen 10 mm kleiner als der Durchmesser des Behälters sein.
Der Behälter
kann zwischen 1 m und 4 m lang sein und kann im Wesentlichen 2 m
lang sein.
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Die
Erfindung gibt auch ein Verfahren zum Kompostieren von organischem
Abfallmaterial an, umfassend: Laden des zu kompostierenden Materials
in einen Einlass am einen Ende einer länglichen, geneigten Kammer,
dadurch gekennzeichnet, dass das Material vom Einlass am unteren
Ende des geneigten Behälters
progressiv zu einem Auslass am oberen Ende desselben gefördert wird,
Schreddern des Materials, wenn es vom Einlassende zum Auslassende
geliefert wird, und Abziehen von Überschusswasser aus dem unteren
Ende des Behälters. Das
Verfahren kann das Beschränken
des Wärmeverlusts
aus dem Material während
der Lieferung aufweisen und kann weiterhin das Erwärmen des
Materials während
der Förderung
desselben umfassen. Das Fördern
des Materials kann zwischen 40°C
und 90°C,
vorzugsweise zwischen 50°C
und 60°C,
erfolgen.
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Das
Verfahren kann das Anheben beim Schreddern umfassen. Das Verfahren
kann das Richten von Luftstrahlen in das Material wäh rend der Förderung
desselben enthalten. Das Verfahren kann auch das Richten von Wasser
auf das geladene Material vor dem Fördern desselben enthalten.
Das Verfahren kann auch das Hinzufügen eines Katalysators zum
Material während
des Eingehens desselben umfassen, und dieser Katalysator kann eine
Chemikalie sein, wie beispielsweise ein stickstoffhaltiges Material,
und/oder kann ein Biomassematerial sein, das Bakterien, Hefe, Enzyme
und/oder Pilze (Protozoen) enthält.
Das Material kann das Einfüllen
einer vorbestimmten Menge des zu kompostierenden Materials und das
Hinzufügen
einer vorbestimmten Menge von Katalysatormaterial umfassen. Das
Hinzufügen
von Katalysatormaterial kann mechanisch durch Einspritzen mittels
wenigstens einer Messflasche erfolgen, die dazu eingerichtet ist,
eine vorbestimmte Menge Katalysatormaterial abzumessen. Eine erste
Flasche kann eine chemische Substanz enthalten, und eine zweite
Flasche kann ein Biomassematerial enthalten. Das Verfahren kann
das Einführen
von Datumsindikatoren in den Behälter
zur Anzeige der Zeitdauer enthalten, über die eine Materialcharge
im Behälter gewesen
ist.
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Die
Erfindung wird nun weiter unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung
erläutert:
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1 ist eine Seitenschnittdarstellung
einer Ausführungsform,
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2 ist eine stirnseitige
Ansicht der Ausführungsform
von 1 und
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3 ist eine stirnseitige
Ansicht einer zweiten Ausführungsform.
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In
den 1 und 2 ist eine Kompostiervorrichtung 10 in
Form eines länglichen
Behälters 11 dargestellt.
Am einen Ende des Behälters 11 befindet sich
ein Einlass 12 für
zu kompostierendes Material, und am anderen Ende des Behälters 11 befindet
sich ein Auslass 13 für
kompostiertes Material. Der Behälter
ist 2 m lang und hat einen kreisförmigen Querschnitt von 400
mm Durchmesser. Längs
des Behälters 11 erstreckt
sich vom Einlass 12 zum Auslass 13 ein Dorn, auf
dem Schaufeln 15 montiert sind. Die Schaufeln 15 sind
in wendelförmiger
Formation um den Dorn 14 angeordnet und haben 200 mm Abstand voneinander.
Die Schaufeln 15 bilden eine Schraubenvorrichtung, die
wirksam ist, wenn der Dorn 14 dreht, um das Material progressiv
vom Einlass 12 zum Auslass 13 zu bewegen. Der
Dorn 14 kann von Hand unter Verwendung einer Kurbel 16 oder
mittels eines Motors 17 gedreht werden. Wenn sowohl der Motor 17 als
auch die Kurbel 16 angebracht sind, ist eine Kupplungs-/Freilaufvorrichtung 18 zwischen dem
Dorn 14 und der Kurbel 16 angeordnet, damit die
Kurbel 16 nicht mitdreht, wenn der Motor 17 den Dorn 14 dreht.
Die Schaufeln 15 haben einen Anstellwinkel A von etwa 85° gegen die
Achse des Dorns 14. Die sich daraus ergebende Wirkung der
Schaufeln 15 ist ein Schreddern des kompostierenden Materials,
das Fördern
desselben vom Einlass 12 zum Auslass 13 und auch
das Anheben des Materials. Das Material wird daher geschreddert
und gleichzeitig belüftet,
wenn es fortbewegt wird, wodurch die bakteriologische Zersetzung
des Materials unterstützt
wird.
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Ein
eine Wärmelinie
beschreibendes Kabel 19 ist um die äußere Oberfläche des Behälters 11 geschlungen,
und ein Wärme
isolierendes Material 20 einer Dicke von 50 mm umgibt das
die Wärmelinie
erzeugende Kabel 19. Damit ergibt sich, dass die Temperatur
des zu kompostierenden Materials auf etwa 50°C bis 60°C angehoben wird, damit es die
optimale Kompostierung erfährt.
Ein Temperaturregler 31 regelt die elektrische Stromversorgung
des die Wärmelinie
erzeugenden Kabels 19, um die Temperatur des kompostierenden
Materials auf der gewünschten Höhe zu halten.
Wenn die Isolation 20 geeignet ist oder wenn die Masse
des zu kompostierenden Materials ausreichend ist, dann kann ein
Erwärmen
durch das die Wärmelinie
erzeugende Kabel 19 nicht notwendig sein. Das Vorhandensein
eines solchen Kabels ist jedoch für das Starten des Prozesses
bei kaltem Wetter besonders vorteilhaft.
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In
den Behälter 11 hinein
erstrecken sich durch das die Wärmelinie
erzeugende Kabel 19 und die Isolierung 20 mehrere
Düsen 21,
durch die Druckluft von einer Quelle 22, beispielsweise
einem Kompressor oder Ventilator, in das kompostierende Material
eingeleitet wird. Eine Verzweigungsleitung 23 verbindet
die Luftquelle 22 mit den Düsen 21. Durch diese
Einrichtung wird das kompostierende Material während des Kompostiervorgangs
vollständig
belüftet.
Da eine beachtliche Wärmemenge
durch den Kompostiervorgang erzeugt wird, bilden weitere Öffnungen 27 Auslässe für Warmluft
aus dem Behälter 11 in
eine zweite Zweigleitung 28, von der ein Kanal 29 die
Warmluft zum Erwärmen
eines Gewächshauses
oder für
andere Heizzwecke fortgeleitet werden kann. Auch um die bakteriologische
Zersetzung des Materials zu unterstützen, kann für eine anfänglich im Wesentlichen
anaerobe Zersetzung, gefolgt von der anschließenden aeroben Zersetzung,
Wasser von einer Quelle 24 durch einen Regler 25 dem
zu kompostierenden Material hingefügt werden, wenn es in den Einlass 12 aufgegeben
wird. Ein übermäßiger Wasserzusatz
zu Beginn des Prozesses erlaubt die optimale Einstellung des pH-Wertes
des zu kompostierenden Materials für die beschleunigte anaerobe, bakterielle
Zersetzung des Materials während
des Anfangsteils der Fortführung
längs des
Behälters 11 und
vor dem Übergang
zur aeroben Kompostierung unter dem Einfluss des Hebens, Wendens
und der Lufteindüsung.
Der Behälter 11 ist
um einige Grade geneigt, wobei das Einlassende 12 niedriger
als das Auslassende 13 liegt und ein Ablassloch 32 am
Einlassende 12 zum Ableiten von Überschusswasser vorgesehen
ist. Dieses ermöglicht
es dem Wasser im kompostierenden Material, zum Einlassende zurückzufließen, so
dass das Material aus der nassen Zone "aufsteigt", wenn es sich zum Auslassende 13 bewegt.
Alternativ oder zusätzlich
zur Hinzufügung
von Wasser kann ein Katalysator für die bakteriologische Zerset zung
des Materials hinzugefügt
werden. Dieses kann durch Aufgeben einer vorbestimmten, zu kompostierenden
Materialmenge in den Einlass 12 und Hinzufügen einer
vorbestimmten Menge des Katalysatormaterials ausgeführt werden.
In der dargestellten Ausführungsform
wird das Katalysatormaterial aus einer Messflasche 26 zugeführt, die
dazu eingerichtet ist, eine vorbestimmte Menge Katalysatormaterial
abzumessen. Der Katalysator kann eine chemische Substanz sein, beispielsweise
ein stickstoffhaltiges Material, ein phosphorhaltiges Material und/oder
Kalium, oder ein Biomassematerial, das Bakterien, Hefe, Enzyme und/oder
Pilze (Protozoen) enthält.
Eine erste Flasche 26 kann die chemische Substanz enthalten,
und eine zweite Flasche 26 kann das Biomassematerial enthalten.
Alternativ kann der Katalysator bzw. die Katalysatoren von einer
gepumpten Quelle oder mechanisch durch Einspritzen zugeführt werden.
Datumsindikatoren, beispielsweise ein datiertes Band in einem nicht-verrottbaren Beutel,
können
dem Material hinzugefügt
werden, um die Verweilzeit anzugeben, die das Material im Behälter 11 gewesen
ist. Die Drehzahl des Motors 17 und/oder die Häufigkeit
des Drehens an der Kurbel 16 beeinflusst die Geschwindigkeit,
mit der das Material längs
des Behälters 11 fortbewegt
wird, so dass das vom Auslass 13 abgegebene Material vollständig kompostiert
ist. Alternativ können
der Motor 17 oder die Drehrichtung an der Kurbel 16 umgekehrt
werden, wenn es erscheint, dass das Material im Behälter 11 mehr
Zeit benötigt,
um vollständig
kompostiert zu werden. Als eine weitere (nicht gezeigte) Alternative
kann ein hydraulischer oder elektrischer Stempel eine Zapfenanordnung
antreiben, die am Dorn befestigt ist.
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In 3 ist eine alternative Ausführungsform der
Kompostiervorrichtung 30 gezeigt, in der die Teile, die
mit jenen identisch sind, die in 1 und 2 gezeigt sind, mit den gleichen
Bezugszeichen versehen sind. Die Unterschiede zwischen der Ausführungsform
in 3 und derjenigen
der 1 und 2 bestehen darin, dass bei
der Ausführungsform
von 3 der Behälter 11 einen
rechteckigen anstelle eines kreisförmigen Querschnitts hat und
der Dorn 14 und die Schaufeln 15 am Boden des
Behälters 11 anstelle in
dessen Mitte angeordnet sind. In anderen Aspekten sind die Ausführungsformen
gleich, und es ist auch der Betrieb der zwei Ausführungsformen
der gleiche.
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Von
der Erfindung werden eine Kompostiervorrichtung für organische
Materialien und ein Verfahren zu ihrer Verwendung angegeben, die
den Bedarf an teuren und zunehmend knapper werdenden Deponien in
der Landschaft vermindern kann. Gartenabfälle, wie Grasschnitt, können in
etwa 3 Tagen kompostiert werden, eine beachtliche Verminderung im
Vergleich zu dem konventionellen Verfahren der einfachen Lagerung
solchen Abfalls in einem Drahtgitterbehälter oder einer Tonne aus Kunststoffmaterial.
Die Vorrichtung kann groß genug
gemacht werden, um Abwässer
oder landwirtschaftlichen Abfall unterzubringen, wodurch die Kosten
der Entsorgung eines solchen Abfalls vermindert werden. Außerdem kann
das kompostierte Material als Dünger
verwendet werden oder in Dünger
eingebaut werden, wodurch das zu entsorgende Material vermindert
wird und einige, wenn nicht die gesamten Kosten der Kompostierung
wieder gewonnen werden. Die erzeugte Wärme kann zum Erwärmen von
Gewächshäusern oder
für andere
nützliche
Zwecke verwendet werden. Um Deponien zu sparen, kann die Vorrichtung
außerdem
zur Kompostierung gewisser, kombinierter Materialien verwendet werden,
wie beispielsweise gummiertes oder mit Kunstharz kaschiertes Papier,
bei denen die Trennung für
Recyclingzwecke unmöglich
oder unpraktisch ist. Auch werden die Nachteile der Emission von
Faulgasen aus dem kompostierenden Material oder von Methan aus Deponien
vermieden.