DE69026262T2 - Vorrichtung und verfahren zur herstellung eines hitzebehandelten substrats und düngemittel - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zum Herstellen eines wärmebehandelten natürlichen Düngermaterials oder eines mit Düngemittel angereicherten Substratmaterials in verbrauchsfertiger Form. In Verbindung mit der Erfindung bezieht man sich vorzugsweise auf ein Substrat auf Basis sogenannten Kokosstaubes oder Coirstaubes, der ein Abfallprodukt der Kokosfaserproduktion ist, aber die Erfindung ist nicht hierauf beschränkt, da das Material auch Torfmoos oder anderes biologisches Substrat sein kann ebenso wie auch rein natürlicher Dung, z.B. Geflügeldung. In natürlichen Substratmaterialien befindet sich normalerweise eine relativ große Menge an Unkrautsamen und Insekteneiern, die für die meisten Anwendungen des Substrates unerwünscht sind, und da außerdem unerwünschte Bakterien und Pilze vorhanden sein können, ist vorgeschlagen worden, die Substrate vor der Lieferung an die Verwender, die vorwiegend Gärtnereien sind, einer Wärmebehandlung zu unterziehen. Ähnliches gilt für rein natürliche Düngermaterialien.
• Die bisher angewandten wärmebehandlungen sind jedoch recht teuer und nicht sehr effizient gewesen und haben im allgemeinen das Probestadium nicht verlassen. Überdies ist das Substrat, während viele Schwierigkeiten durch die Verwendung eines pasteurisierten Substrates vermieden werden, hoch anfällig gegenüber dem Eindringen neuen und unerwünschten mikrobiologischen Materials, so daß selbst die experimentelle Verwendung keine besonders wertvollen oder verläßlichen Ergebnisse geliefert hat.
• Es ist das primäre Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem die Behandlung in industriellem Sinne durchgeführt werden kann, und zwar sowohl effektiver als auch weniger teuer.
• Bei einer industriellen Wärmebehandlung ist es allgemein bekannt, einen Durchflußofen mit einer perforierten Drehtrommel zu verwenden, zu der Wärme von einer außen angebrachten Ofenummantelung geleitet wird, und bei der Erfindung wird weiterhin von einem solchen Ofen Verwendung gemacht. Es wird jedoch sichergestellt, daß der Materialausfluß eine wärmeisolierte Zone derart passiert, daß die effektive Behandlungszeit für einen vorgegebenen Wärmeeffekt verlängert werden kann. Diese geschlossene Durchgangszone wird in einer geschlossenen Kühlzone, und im Falle von Substraten weiter in einer Zumischstation für Düngesubstanzen und mikrobiologische Substanz und noch weiter in einer Lieferstation, vorzugsweise einer Sackfüllstation, alles zusammen in einem geschlossenen System, fortgesetzt. Hierdurch wird ein sehr hoher Nutzungsgrad des zur Verfügung gestellten Wärmeeffekts erhalten, um eine Pasteurisierung des Materials zu erreichen, und die erreichte hohe Reinheit des Materials wird aufgrund des geschlossenen Systems insgesamt aufrechterhalten, bis das Material zu geschlossenen Behältern, z.B. Säcken, gebracht wird. Es ist unerwünscht, das Material in heißem Zustand zu liefern, da bestimmte Düngesubstanzen durch eine zu hohe Temperatur auch geschädigt werden können, und daher wird das besagte Kühlen verwendet, das auf einfache Weise durch das Durchblasen von Luft ausgeführt werden kann, wobei die Luft nur schwach gefiltert werden sollte. Hinsichtlich der Konstruktion kann dann ein verhältnismäpig kurzer Förderer zum Abgabeplatz verwendet werden, da sich das Material während des Transportes nicht abkühlen soll.
• Für ein gutes und homogenes Ergebnis ist es weiterhin von Wichtigkeit, daß das Material auf wohlkontrollierte Weise durch die Ofenzone transportiert wird, und entsprechend wird ein besonders konstruiertes Zuführsystem verwendet, durch das dieses erreichbar ist.
• Es wurde gefunden, daß die Struktur oder Textur des derart behandelten Torfmaterials für Wachstumszwecke stark verbessert ist, wobei die Struktur in Richtung eines krümeligeren Materials verändert ist, was für die Pflanzen sehr vorteilhaft ist, z.B. durch Aufweisen einer erheblich verringerten Kollabierneigung. Die Bildung dieser krümeligen Struktur wird durch das Beibehalten im wesentlichen aller Feuchtigkeit oder allen Dampfes, die/der sich bei der Wärmebehandlung des Materials entwickelt, begünstigt, worauf auch eine sehr wirkungsvolle Pasteurisierung zurückzuführen ist. Wenigstens was den Torf anbelangt, ist es nicht erwünscht, das Material zu trocknen, so daß es den Ofen so feucht verlassen kann, wie es zugeführt worden war.
• Es wurde beobachtet, daß Pflanzen in dem neuen Material sehr viel besser wachsen und sich sehr viel besser entwickeln, und es wurde eine bemerkenswerte Abnahme des Leitwertes gemessen, was für den Fachmann auf diesem Gebiet von Bedeutung ist.
• Das Torf-Rohmaterial ist ständig verfügbar, aber es wird von verschiedenen Herkunftsgebieten geliefert, weshalb seine Qualität und mikrobiologischen Eigenschaften variieren können. Die Verwender können sich nicht darauf verlassen, daß die Qualität jeder neuen Lieferung unverändert ist, und auch aus diesem Grund wird das Torfmaterial nicht in dem Umfang eingesetzt, wie es dies im Hinblick auf den verhältnismäßig niedrigen Preis und die guten Qualitätseigenschaften verdienen würde. Wenn es entsprechend der Erfindung behandelt wird, wird die Torfqualität jedoch auf ein fast einheitliches Level für die verschiedenen Materialsorten angehoben, so daß die Behandlung kontinuierlich durchgeführt werden kann und sich die Verwender auf die Lieferung eines praktisch einheitlich hohen Qualitätsproduktes in allen Jahreszeiten verlassen können.
• Ein sehr wichtiger Gesichtspunkt der Erfindung ist, daß die Qualität des Produktes durch eine kontrollierte Einführung bestimmter Pilz- und Bakterienarten erhöht werden kann, die das Substrat vor dem Eindringen äußeren gefährlichen biologischen Materials am Verwendungsort schützen und ein perfektes Wachsen der Pflanzen bewirken können. Es sind schon einige nützliche Arten gefunden worden, die ausreichen, um das Produkt für die Verwendung in großem Maßstab anwendbar zu machen, aber man muß zugestehen, daß noch bedeutende Forschungsarbeit geleistet werden muß, um das Produkt zu perfektionieren, z.B. auf selektive Weise für unterschiedliche Pflanzen.
• Vor diesem Hintergrund betrachtet, ist ein weiterer wichtiger Gesichtspunkt der Erfindung, eine Basis-Bedingung zu schaffen, um eine derartig wichtige Forschungsarbeit überhaupt durchführen zu können, weil Forschung, die unter Laborbedingungen durchgeführt wird, für die tatsächliche Praxis nicht repräsentativ sein kann.
• Die Erfindung wird im folgenden genauer unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Darin ist:
• Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer gesamten Behandlungsanlage entsprechend der Erfindung,
• Fig. 2 ein Querschnitt eines Durchflußofens der Anlage und
• Fig. 3 ein Querschnitt einer nachgeschalteten Behandlungseinheit.
• Die Anlage, die in Fig. 1 gezeigt ist, umfaßt als Hauptteile eine Sibanlage 2 zur Aufnahme von natürlichem Substratmaterial; einen damit verbundenen Förderer 4 zum Zuführen des Materials zu einer Aufnahme 6; einen folgenden Pasteurisier-Ofen 8, von dessen Auslaß das Material zu einer Zumischstation für Düngemittel gefördert wird; und einen Förderer 14, der das Material zu einer Abgabestation 16 transportiert, von der das Material abgegeben, z.B. in Säcke verpackt werden kann.
• Die Siloanlage 2 umfaßt zwei einfache Silos 20, von denen jeder (an der linken Seite) mit einem offenen Aufnahmeende für ein Substrat ausgebildet ist, und von denen jeder in einer nicht gezeigten Weise mit einer Bodenplatte ausgestattet ist, die als sich vorwärts bewegendes Förderband zum Zuführen des Materials zum entgegengesetzten geschlossenen Ende des jeweiligen Silos fungieren kann, wo der Querförderer 4 das Material dem Ofen 8 übergibt. Am Abgabeende der Siloeinheiten 20 sind transversale Abstreifrotoren 22 angeordnet, die das zur Verfügung gestellte Material lockern, damit es auf den Förderer 4 hinabfallen kann. Das Vorwärtsbewegen des Materials in den zwei gezeigten Siloabschnitten wird derart alternierend vorgenommen, daß ein Siloabschnitt geleert wird, während der andere nicht in Betrieb ist, d.h. nur für die Aufnahme von Material durch Fördern des Materials durch das zugehörige offene Einführende zur Verfügung steht, welches in der linken Seite gezeigt ist, und entsprechend kann ein Füllen in einem Siloabschnitt stattfinden, wärend der Inhalt des anderen Siloabschnitts geleert wird.
• In der Aufnahme 6 ist, wie in Fig. 2 angedeutet, eine Höhen-Detektor-Einrichtung 24 angeordnet, die die Materialhöhe in der Aufnahme feststellt und ein Anhalten des Förderers 4 bewirkt, solange eine Überfüllung der Aufnahme 6 über eine voreingestellte Standardhöhe festgestellt werden kann. Von dem unteren Ende der Aufnahme 6 findet ein kontinuierliches Zuführen des Materials in den Ofen statt, wobei das untere Ende der Aufnahme 6 mit einem angetriebenen Schneckenförderer 26 in offener Verbindung mit dem Zuführende des rohrförmigen Durchflußofens 8 versehen ist. Der Höhendetektor und der Schneckenförderer verursachen die Bildung eines Materialpfropfens am Einlaß zu dem Ofen und verhindern damit einen Rückfluß von Gas in das System.
• Der Ofen 8 ist mit einer perforierten Ofentrommel 28 versehen, die durch nicht gezeigte Mittel in drehbarer Weise gestützt und mit sich axial erstreckenden, nach innen hervorstehenden Flügelabschnitten 30 ausgestattet ist, die durch Drehung der Ofentrommel 28 das Material bewegen, was dann vorwärts transportiert wird, da der Ofen in Richtung zum Auslaß hin geneigt ist. Am Boden des Ofens 8 ist eine Anzahl Gas- oder Ölbrenner 32 angeordnet, die derart Wärme an den Raum zwischen dem Äußeren der Ofentrommel 28 und einer umgebenden wärmeisolierenden Ofenummantelung 34 liefern, daß die Wärme davon in die perforierte Ofentrommel dringt, da in der Mitte des Ofens ein oberer Auslaß 36 angeordnet ist, um das zugeführte Verbrennungsgas und den Gehalt an Wasser darin abzugeben. Nicht nur durch die Verbrennung werden beträchtliche Mengen Wasserdampf involviert sein, sondern besonders durch den resultierenden Wasseraustrieb aus dem Dung oder dem Substratmaterial, welches ursprünglich üblicherweise ungefähr 20 % Wasser oder ungefähr 14 kg Wasser pro m³ enthält. Für eine Anlage praktischer, bevorzugter Größe bedeutet dies einen Dampfausstoß entsprechend 450 kg Wasser pro Stunde.
• Für bestimmte Materialien wie Torf ist es jedoch nicht erwünscht, das Material zu trocknen, weil die besagte krümelige Struktur dann gefährdet werden könnte, und in dem Fall kann der Auslaß mehr oder weniger geschlossen gehalten werden. Es wird zu beachten sein, daß der Dampf und der Wasserdampf nicht frei durch die Enden des Ofens entweichen können; während des Betriebs wird sich ein Gleichgewicht zwischen dem Dampf, der von dem Material zugeführt und wieder von diesem adsorbiert wird, einstellen.
• Am Abgabeende des Ofens 8 wird das Material an die Station 10 geliefert, nämlich durch Nachuntenfallen in einen ersten Abschnitt 38, der ein nach oben ansteigendes Förderband 40 umfaßt und des weiteren geschlossen und wärmeisoliert ist. In diesem Abschnitt wird das Material relativ langsam und in einer dicken Schicht auf dem Band 40 transportiert, d.h. das Material wird zu einem großen Teil die Temperatur halten, auf die es in dem Ofen 8 aufgeheizt worden ist, wodurch die Wärmebehandlung des Materials ohne zusätzlichen Energieverbrauch ausgedehnt werden wird. Die Temperatur wird jedoch auf ein ineffizientes Level absinken, und das Material wird dann am oberen Ende des Förderers 40 durch einen beschränkten Schlitz an der Decke der Station 38 transportiert und in die folgende, mit 42 bezeichnete Einheit hinabfallen, die eine Kühleinheit ist, in der das erhaltene herabfallende Material auf eine Abschabwalze 44 trifft und von dort auf einen Förderer 46 geführt wird, der sich verhältnismäßig schnell bewegt, so daß das Material in einer dünnen Schicht darauf aufgebracht wird, und der von kalter Luft, die von einem unteren Lüfter 48 zugeführt wird, durchdrungen wird. Dadurch ist es möglich, ein sehr schnelles Kühlen des Materials zu erhalten, das auf dem Förderer 46 zur Zumischstation 12 transportiert wird, in der ein Querabgabe-Flügelrotor 50 angeordnet ist, wobei letzterer Substrat von einer Seite aufnimmt, während er von der entgegengesetzten Seite einen Dünger oder eine Mischung solcher Additive erhält. Der Rotor 50 verursacht ein intensives Mischen von Substrat und Additiven und fördert das Material weiter auf den nach oben ansteigenden Förderer 14.
• Man sollte sich bemühen, daß das Material von dem Ofen mit einer Temperatur nicht unter 90ºC geliefert bzw. abgegeben wird, und vorzugsweise ist an dem Abgabeende des Ofens ein Temperaturfühler angeordnet, der beim Feststellen einer niedrigeren Temperatur ein Inbetriebsetzen der Antriebsmittel für die Rotation der Ofentrommel 28 derart veranlaßt, daß die Durchlaufgeschwindigkeit entsprechend verringert wird, um eine höhere Temperatur zu erreichen.
• Die Abgabe- oder Sackfüllstation 16 bedarf keiner näheren Beschreibung; es sollte nur angemerkt werden, daß sie optional eine geschlossene Einheit sein sollte, die den fertigen Dung oder die fertige Substratmischung von einem geschlossenen Fördersystem 14 derart aufnimmt, daß die abgegebene Mischung in Säcke 54 gefüllt werden kann, ohne daß die Mischung der Aufnahme von Samen oder anderen äußeren Verunreinigungen nach der Wärmebehandlung ausgesetzt worden ist.
• Es ist vorzuziehen, daß der Materialfluß durch den Ofen derart gesteuert wird, daß am Abgabeende des Ofens eine Materialtemperatur erreicht wird, die nahe 100ºC, vorzugsweise zwischen 90ºC und 100ºC liegt, da eine vollständig effiziente Wärmebehandlung wenigstens 80ºC erfordert, während auf der anderen Seite ein Erwärmen auf über 100ºC eine ungebührliche Verschwendung von Energie und eine mögliche Beschädigung des Materials bedeutet. Die Verwendung der angesprochenen Einlaßschleuse mit Höhensensor 24 wird einen vernünftig kontrollierten Fluß zu dem Ofen bewirken, und außerdem kann die Durchflußzeit auf verschiedene Weisen variert werden, die allgemeiner auch eine Ausrichtung des Ofens in einer mehr oder weniger ansteigenden Lage umfassen.
• Die Erfindung ist oben als besonders relevant für Substratmaterialien beschrieben, aber es versteht sich, daß sie tatsächlich genauso relevant ist, wenn reine Dungprodukte oder andere Waren betroffen sind, wenn diese nicht durch zusätzliches Hinzufügen von Düngern angereichert werden sollen.
• Wie erwähnt, ist es besonders vorzuziehen oder gar notwendig, einige Arten von Pilzen oder Bakterien zuzusetzen, was geeigneterweise in der Mischstation 12 erfolgen kann. Es ist von größter Wichtigkeit, das pasteurisierte Material mit solchen Arten anzureichern, die vor späterem Eindringen von gefährlichen Kulturen schützen, und für eine allgemeine Anwendung sind die Pilzarten Trichoderma Harzianun, Pythion Oligandrun und Gliociadiun Virens vorteilhaft. Des weiteren sind verschiedene Bakterienarten geeignet, von denen eine Bacillus Streptomyces ist, der bereits dafür bekannt ist, ein natürliches Antibiotikum zu sein. Weitere Einzelheiten diesbezüglich werden jedoch Gegenstand weiterer wissenschaftlicher und praktischer Forschung sein.

Claims (7)

1. Ein Verfahren zum Herstellen eines wärmebehandelten Düngermaterials oder eines mit Düngemittel angereicherten Substratmaterials in verbrauchsfertiger Form, durch das ein natürlicher Dünger oder ein Substratmaterial wie Torfmoos in einem Fluß durch einen Heizofen geleitet wird und vorzugsweise danach Düngersubstanzen und andere Additive zugefügt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Material von dem Ofenauslaß langsam durch einen wärmeisolierten Tunnel und danach mit einer höheren Geschwindigkeit und mit einer geringeren Fließdichte durch eine Kühlungsstation geleitet, in der der Materialfluß durch Durchblasen von Luft gekühlt wird, und danach durch eine Zumischstation zum kontinuierlichen Hinzufügen der besagten Substanzen und von dort weiter zu einer Abgabestation geleitet wird, wobei der Transport des Materials auf dem ganzen Weg in einem Transportsystem stattfindet, das im Verhältnis zu der Umgebung im wesentlichen geschlossen ist.

2. Ein Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erhitzen bewirkt wird, um das Austrocknen des Materials und seine Pasteurisierung vollständig oder fast vollständig zu machen.

3. Ein Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizen im wesentlichen ohne Abgaßdampf von dem Ofen bewirkt wird.

4. Ein Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialzufuhr zu dem Durchflußofen und das Aufheizen derselben mit hoher Genauigkeit teilweise durch die Verwendung einer Einlaßschleuse mit Pegelkontrolle und teilweise durch Verwendung eines Auslaßthermostaten am Auslaß des Ofens gesteuert werden.

5. Ein Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Kühlungsschritt verschiedene Pilz- und Bakterienarten dem Materialfluß hinzugefügt werden, in erster Linie Arten, die als natürliche Antibiotika wirken.

6. Eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, umfassend einen Durchflußofen mit Mitteln zum Bewegen des Materials, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßende des Ofens mit einem geschlossenen und wärmeisolierten Fördertunnel verbunden ist, der durch eine Schleusenöffnung zu einem Tunnelabschnitt führt, der mit Mitteln zum Kühlen des empfangenen Materials, vorzugsweise durch ein transversales Durchblasen mit gefilterter Luft, verbunden ist, wobei der Tunnelabschnitt zu einer Zumischstation zum kontinuierlichen Hinzufügen von Additiven zum Materialfluß führt, im wesentlichen unter geschlossenen Bedingungen, während außerdem eine weitere Verbindung zu einer Abgabestation für das Material im wesentlichen im Verhältnis zur Umgebung geschlossen ist.

7. Eine Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußofen mit Mitteln zum Ausüben eines vernünftig gesteuerten Materialflusses verbunden ist, nämlich teilweise mit einer Einlaßschleuse mit einem Pegeldetektor, der den Materialzufluß steuert, um das Material in der Einlaßschleuse konstant auf einem Pegel über dem oberen Teil der Einlaßöffnung des Ofens zu halten, und teilweise mit einem Thermosensor, der am Auslaßende des Ofens angeordnet ist, der die Ofenleistung (Heizleistung/Fließzeit) steuert, um eine voreingestellte Materialtemperatur, vorzugsweise 90-100ºC, zu erreichen.