DE69702917T2

DE69702917T2 - Kompostierungsvorrichtung

Info

Publication number: DE69702917T2
Application number: DE69702917T
Authority: DE
Inventors: Mats Cedermark
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-06-07
Filing date: 1997-06-05
Publication date: 2001-04-12
Anticipated expiration: 2017-06-06
Also published as: WO1997046499A1; EP0912464B1; DE69702917D1; ATE195710T1; AU3199397A; SE9602258D0; EP0912464A1; JP2000514771A

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kompostierungsvorrichtung und ein Verfahren zur effizienten Zersetzung von kompostierbarem Abfall in einer Kompostierungsvorrichtung.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die gegenwärtig zum Kompostieren von Haushaltsabfall verwendeten Kompostierungsvorrichtungen sind groß, schwer und schwierig zu handhaben. Eine Kompostierungsvorrichtung, die ungefähr 50 Haushalten dienen soll, wiegt etwa 700 kg und mißt ungefähr 2,5 m · 1 m · 1,5 m (LxBxH).
Die Wirkungsweise dieser Kompostierungsvorrichtungen basiert auf dem Befüllen des gesamten Kompostgefäßes mit kompostierbarem Abfall, den man dann verrotten läßt. Nach ungefähr drei Monaten ist der kompostierbare Abfallstoff in Humus umgewandelt worden, der dann aus dem Gefäß entnommen wird.
Ein Hauptproblem bei diesen Kompostierungsvorrichtungen besteht darin, daß neues Abfallmaterial nicht auf fortlaufender Basis zugesetzt werden kann, sobald das Gefäß mit kompostierbarem Material befüllt worden ist, da das zuletzt zugesetzte Material noch nicht vollständig verrottet ist, wenn das Gefäß zur Entleerung ansteht. In so einem Fall ist die Gesamteffizienz des Zersetzungsprozesses sehr gering.
Ein anderes Problem bei heutigen Kompostierungsvorrichtungen ist, daß nach Entleeren des Kompostgefäßes kein Humus übrigbleibt und der Zersetzungsprozeß erneut beginnen muß, wenn neues kompostierbares Abfallmaterial zugesetzt wird.
Noch ein anderer Nachteil der Kompostierungsvorrichtungen des Standes der Technik ist, daß eine ungenügende Vermischung der zugesetzten organischen Komponenten vorliegt; es bilden sich Taschen, die unvermischtes Material enthalten.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kompostierungsvorrichtung bereitzustellen, in der der Zersetzungsprozeß kontinuierlich ist und die ein ständiges Hinzufügen von neuem organischem Abfall in das Kompostgefäß ermöglicht, ohne einen Effizienzverlust des Zersetzungsprozesses zu verursachen.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei gleichbleibender Kompostierungsleistung eine erheblich kleinere Kompostierungsvorrichtung als die Vorrichtungen des Standes der Technik zu schaffen.
Noch eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Kompostierungsvorrichtung bereitzustellen, bei der alle Funktionen des Gefäßes, des Zerkleinerers, des Lüfters und des Mischers computergesteuert sind.
Es ist daher auch eine Aufgabe der Erfindung, ein gründliches Mischen des Kompostmaterials bei einem stetigen, gleichmäßigen Temperatur-, Feuchtigkeits- und Sauerstoffanreicherungspegel durch das gesamte Verrottungsmaterial hindurch zu erreichen. Flächenräume (Taschen) mit niedrigem Sauerstoffpegel oder niedrigen Temperaturen (Wandeffekte) werden demzufolge in den erfindungsgemäßen Vorrichtungen beseitigt.

KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die oben aufgeführten Aufgaben werden gelöst mittels einer Kompostierungsvorrichtung mit den im Patentanspruch 1 dargelegten Merkmalen.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.

KURZE BESCHREIBUNG DER BEIGEFÜGTEN ZEICHNUNGEN

Nachstehend wird eine detaillierte Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen gegeben.
Fig. 1 ist eine Perspektivansicht der Kompostierungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 2 ist ein Vertikalschnitt durch die Kompostierungsvorrichtung gemäß Fig. 1;
Fig. 3 ist ein Horizontalschnitt durch die Kompostierungsvorrichtung gemäß Fig. 1;
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung der Grundfunktionsprinzipien der erfindungsgemäßen Kompostierungsvorrichtung;
Fig. 5 ist eine Vergrößerung eines Teils der Welle mit den sich durch die Kompostierungsvorrichtung der Erfindung erstreckenden Flacheisen;
Fig. 6 zeigt die Neigung der Flacheisen in Richtung des Pfeils A in Fig. 5 gesehen;
Fig. 7 zeigt die bevorzugte Ausführungsform der Welle gemäß Fig. 2;
Fig. 8 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform mit abgeschrägten Flacheisen zu den Enden der Eisen hin gesehen; und
Fig. 9 ist ein Horizontalschnitt durch die Kompostierungsvorrichtung und zeigt die unterste Mischzone von Fig. 7.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG

Nachstehend wird zuerst die Gestaltung der Kompostierungsvorrichtung und ihrer Bestandteile beschrieben. Danach werden die Arbeitsprinzipien der Vorrichtung sowie die verschiedenen Verrottungsstadien dargelegt, die das kompostierte Material durchläuft, wenn es in der Vorrichtung nach oben vorrückt.
Fig. 1 zeigt einen Prototyp der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Die Vorrichtung ist vorzugsweise aus Metall, Kunststoff oder Holz hergestellt. Die Kompostierungsvorrichtung umfaßt ein Hauptgefäß 2, einen Aufnahmebehälter 3 mit Klappdeckel, einen Zerkleinerer 4, eine computerisierte Steuereinheit 5 (PLC) und einen Lüfter (nicht dargestellt). Der Behälter für fertigen Humus, das Auswurfrohr, das Kondensatrohr oder das Drainagerohr sind in Fig. 1 nicht veranschaulicht.
Natürlich kann jede Art Steuersystem, z. B. PLC, Zeitrelais etc., mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Es sei darauf hingewiesen, daß in der Ausführungsform gemäß Fig. 7 kein Drainagerohr vorhanden ist, weil das gesamte gesammelte Wasser durch den oberen Teil der Vorrichtung 1 entleert wird.
Fig. 3, die ein Horizontalschnitt der Kompostierungsvorrichtung 1 ist, deutet die kreisrunde Form des Kompostgefäßes an. Fig. 3 veranschaulicht auch den Aufnahmebehälter 3 für neuen Abfall, die PLC-Einheit 5, die Welle 6 und die Flacheisen 7 (den Mischer), plus einen Behälter 8 für fertigen Humus. Fig. 2 deutet an, wie sich die drehbare Welle 6 durch das gesamte Kompostgefäß 2 hindurch erstreckt. Unter dem Kompostgefäß ist die Welle an einem Antrieb 9 befestigt, vorzugsweise einem Schneckengetriebe, das die Welle mit einer Geschwindigkeit von 2-6 U/min dreht. Wie bei Fig. 2 angedeutet, sind die Flacheisen 7 fest an der Welle 6 angebracht und rotieren daher mit der Welle.
Die untersten Flacheisen sind so zusammengeschweißt, daß sie ein Rechteck 11 mit einem Schrägeisen 12 bilden, und dienen als Mischbalken; sie führen auch eine Hebefunktion an dem organischen Abfallmaterial durch. Diese Balken mischen das von dem Zerkleinerer kommende zerkleinerte Abfallmaterial und drücken dieses Material langsam in dem Gefäß 2 nach oben.
Die Hauptarbeit der Flacheisen 7 über dem Rechteck 11 besteht darin, den Kompost zum oberen Bereich des Gefäßes hin hochzuheben. Die Eisen 7 sind etwas kürzer als der Radius des Gefäßes 2; vorzugsweise sind sie etwa 0,5 m lang. Ihre Breite beträgt ca. 60 mm. Der oberste Balken 13, das sog. Auswurfblatt, ist derart an der Welle befestigt, daß seine Breitseite, die Fläche mit 60 mm · 0,5 m, gegen das Kompostmaterial drückt, wenn sich die Welle 6 dreht. Der Zweck dieses Auswurfblatts ist es, fertigen Humus durch das Auswurfrohr 14 auszustoßen.
Die anderen Flacheisen 7, 11, 12 sind derart an der Welle 6 befestigt, daß der Rand jedes Balkens in das Kompostmaterial gedrückt wird, wenn sich die Welle 6 dreht. Diese Flacheisen 7, 11, 12 sind leicht geneigt, wie in Fig. 5 und 6 angedeutet.
Fig. 6 zeigt die sich von der Welle 6 radial nach außen erstreckenden Flacheisen 7 in einer Endansicht entsprechend dem Pfeil A in Fig. 5. Diese Neigung der Flacheisen verleiht ihnen eine Schaufelwirkung, wodurch das Kompostmaterial zum Auswurfrohr 14 hin hochgehoben wird.
Das unterste Rechteck 11 mit Flacheisen 7 ist hauptsächlich dazu gedacht, das zerkleinerte Abfallmaterial von dem Zerkleinerer 4 zur Mitte des Gefäßes 2 hin hereinzuziehen und es zu mischen. Der Hauptzweck des Auswurfblatts 13 ist es, den fertigen Humus in das Auswurfrohr 14 hinein auszustoßen, wie oben erwähnt. Die übrigen Flacheisen sind hauptsächlich dazu gedacht, das Kompostmaterial während des Verrottungsprozesses unter Verwendung des Rechtecks 11 mit Flacheisen 7 vom Boden des Gefäßes bis zum Auswurfblatt 13 hochzuheben, welches den fertigen Humus durch das Auswurfrohr 14 hinausdrückt, wo der Humus unter dem Einfluß der Schwerkraft nach unten fällt, beispielsweise in einen Behälter 8 hinein (Fig. 3).
Im Boden des Gefäßes 2 sind vier Einlässe 15 zur kontinuierlichen Luftzufuhr vorgesehen. Diese Einlässe sind gleichmäßig um die Welle 6 verteilt. In Fig. 2 ist nur ein Einlaß 15 gezeichnet; Fig. 4 zeigt jedoch die vier Einlässe, die um die Welle 6 verteilt sind. An der Seite des Gefäßes 2 ist nahe am Boden ein Drainagerohr 17 befestigt, wo das Laugungsprodukt etc. ausgelassen wird. Im oberen Teil des Gefäßes 2 ist nahe am Auswurfrohr 14 ein Kondensatrohr 16 befestigt, durch das Kondensat und üble Gerüche ausgelassen werden. Zu diesem Zweck ist direkt in Verbindung mit dem Kondensatrohr ein Lüfter montiert (nicht gezeigt). Der Lüfter bläst kontinuierlich Wasserdampf und üble Gerüche aus.
Kompostierbarer Abfall wird in den Aufnahmebehälter 3 eingebracht, und wird vom Zerkleinerer 4 zerrieben und in das Gefäß 2 hineingedrückt. Der Zerkleinerer umfaßt Messer und wird durch einen Motor angetrieben (nicht gezeigt). Nahe am oberen Bereich des Gefäßes 2 ist eine computerisierte Steuereinheit 5 (PLC) befestigt. Diese Einheit 5 steuert den Zerkleinerer, das Schneckengetriebe 9, die Welle 6, die Mischbalken 7, 11, 12, 13 und den Lüfter. Insbesondere gewährleistet die PLC-Einheit 5, daß das Schneckengetriebe zeitgleich mit dem Zerkleinerer 4 gestartet wird. Der Zerkleinerer 4 beginnt zu arbeiten, wenn Kompostabfall in den Aufnahmebehälter 3 eingebracht wird, und läuft für 1-10 Minuten. Dies ist reichlich Zeit, um das Abfallmaterial zu zerreiben und es in das Gefäß 2 hineinzudrücken, und für den Mischer, d. h. die Welle 6 mit den Flacheisen 7, um das Material ins Innere des Gefäßes 2 hereinzuziehen und zu mischen. Der Mischer läuft dann alle 15 Minuten oder so für etwa zwei Minuten, um das Kompostmaterial zu mischen, zu lüften und zum Auswurfrohr 14 hin anzuheben. Es sei darauf hingewiesen, daß dem Gefäß 2 über die Lufteinlässe 15 kontinuierlich Luft zugeführt wird, so daß genügend Sauerstoff vorhanden ist, um eine effiziente Kompostierung zu ermöglichen.
Fig. 4 zeigt allgemein einen Vertikalschnitt durch das Gefäß entsprechend Fig. 2. Fig. 4 zeigt das Gefäß 2, das organischen Kompost in unterschiedlichen Verrottungsstadien enthält. Am Boden des Gefäßes befindet sich neu hinzugefügter kompostierbarer Abfall. In der Mitte nach oben durch das Gefäß befindet sich halb verrottetes Material, und ganz oben in dem Gefäß befindet sich fertiggestellter Kompost oder Humus, der fertig zum Auswurf ist.
Das Grundprinzip der Erfindung ist demnach, neues kompostierbares Material am Boden des Gefäßes 2 zuzusetzen, wo es gemischt und durchlüftet wird, und dieses Material, angehoben durch die Flacheisen, unter fortgesetzter Verrottung langsam durch das Gefäß aufsteigen zu lassen. Neues Abfallmaterial, das von dem Zerkleinerer 4 in das Gefäß 2 hineingedrückt wird, hilft mit, das bereits vorhandene Material zu dem Auswurfblatt 13 hochzudrücken. Es sei darauf hingewiesen, daß die verschiedenen Materialschichten in dem Gefäß, die unterschiedlichen Verrottungsstadien entsprechen, nicht vermischt werden. In das Gefäß 2 eingebrachtes kompostierbares Material wird nicht mit Material vermischt, das zu einem früheren Zeitpunkt eingebracht wurde.
Je höher der Kompost in dem Gefäß aufsteigt, desto weiter ist er verrottet, und der Kompost im oberen Bereich des Gefäßes ist zu Humus umgewandelt worden. Es sei darauf hingewiesen, daß der Kompost während seines gesamten Aufstiegs durch das Gefäß durchlüftet wird, so daß der Verrottungsprozeß zu jeder Zeit wirksam ist. Der Verrottungsprozeß vom Zeitpunkt des Zusetzens von neuem kompostierbarem Stoff am Boden des Gefäßes 2 bis zum Zeitpunkt des Auswurfs von fertigem Humus am oberen Bereich dauert ungefähr sieben bis acht Wochen.
Die erfindungsgemäße Kompostierungsvorrichtung ermöglicht demzufolge sowohl ein beständiges Hinzufügen von frischem Abfall, als auch eine beständige Ausscheidung von fertigem Humus. Es besteht keine Notwendigkeit, wie bei den Kompostierungsvorrichtungen des Standes der Technik, bis zum Ende der Verrottung der ganzen Kompostmasse zu warten, bevor neues Material hinzugefügt wird. Ferner können ständig 95% des Volumens des Gefäßes 2 benutzt werden, und der Verrottungsprozeß muß nicht neu gestartet werden, wie bei den Kompostierungsvorrichtungen des Standes der Technik, da die Verrottung die ganze Zeit weitergeht. Mit anderen Worten, die Kompostierungsvorrichtung 1 gewährleistet eine effiziente und wirksame Verrottung allen hinzugefügten organischen Abfalls, da das gesamte Material auf dieselbe Weise langsam durch das Gefäß nach oben gedrückt wird und demzufolge demselben Verrottungsprozeß unterzogen wird.
Im folgenden Beispiel wird eine detailliertere Darstellung des Verfahrens zum Zusetzen von kompostierbarem Material über den Aufnahmebehälter 3 in das Gefäß 2 gegeben.
Das kompostierbare Material besteht vorzugsweise aus organischen Haushaltsabfällen (Nahrungsreste), die sehr viel Stickstoff enthalten, plus kohlenstoffreichem Material, wie z. B. Zeitungspapier und Sägespäne. Damit die Zersetzung effizient ist, sollte das Kompostmaterial ca. 60% Stickstoff und 40% Kohlenstoff enthalten. Der Zersetzungsprozeß in dem Gefäß 2 ist natürlich selbständig und umfaßt grundsätzlich die Reaktion von stickstoffreichem mit kohlenstoffreichem Material in Anwesenheit von Sauerstoff.
Sobald kompostierbares Abfallmaterial in den Aufnahmebehälter 3 eingebracht wird, wird der Zerkleinerer 4 eingeschaltet und zerkleinert das Material und drückt es in das Gefäß 2. Die drehbare Welle 6 mit den Flacheisen 7 zieht das Material in das Gefäß 2 hinein und mischt es gründlich. Gleichzeitig wird bereits in dem Gefäß vorhandenes Material noch oben geschoben, teilweise als Folge des Drucks, der von dem Material ausgeübt wird, das durch den Zerkleinerer hereingedrückt wird, teilweise wegen der Schaufelwirkung der Flacheisen 7. Von einem Lüfter oder Kompressor (nicht gezeigt) wird kontinuierlich Luft durch die vier Lufteinlässe 15 in das Kompostmaterial eingeblasen. Während des Zersetzungsprozesses in dem Gefäß wird Wärme erzeugt, und die Temperatur des Materials steigt auf ca. 50-55ºC. Der daraufhin erzeugte Wasserdampf wird durch das Kondensatrohr 16 abgeleitet. Ein Lüfter (nicht gezeigt), der direkt neben dem Kondensatrohr 16 und dem Auswurfrohr 14 montiert ist, hilft mit, den Wasserdampf auszublasen. Die Kompostierungsvorrichtung ist so bemessen, daß die Luftmenge, die durch das Kondensatrohr 16 oder den Kondensatauslaß ausgeblasen wird, größer ist als die Luftmenge, die durch die Lufteinlässe 15 in die Vorrichtung eintritt, was bedeutet, daß der Humus im oberen Bereich der Kompostierungsvorrichtung vollkommen trocken gehalten wird. Der durch das Kondensatrohr/den Kondensatauslaß austretende Luftstrom wird durch eine Prallwand oder einen geschwindigkeitsgeregelten Lüfter gesteuert, so daß das ausgeblasene Luftvolumen größer ist als das durch die Einlässe 15 eingetretene. Es sei angemerkt, daß die Kompostierungsvorrichtungen des Standes der Technik keinen trockenen Humus liefern. Zusätzlich dazu, daß der Lüfter den Humus im oberen Bereich des Gefäßes 2 trocken hält, wirkt er auch als Ventilationshilfe und beseitigt unangenehme Gerüche. Das Drainagerohr 17 nahe am Boden des Gefäßes gewährleistet, daß Laugungsprodukte ausgelassen werden. Wie oben erwähnt, schließt die Ausführungsform gemäß Fig. 7 kein Drainagerohr ein.
Fig. 7 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Welle 6 und der Flacheisen 7. Diese Welle ist im wesentlichen so eine, daß sie die Welle 6 der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ersetzen kann. Die Flacheisen A in Fig. 7 entsprechen den Flacheisen C in Fig. 2. Die Flacheisen B in Fig. 7 entsprechen den Eisen D oder dem Rechteck 11 von Fig. 2. Die Flacheisen B der Fig. 7 mischen hereinkommendes Abfallmaterial sehr wirksam. Es sei angemerkt, daß die zwei Flacheisen B in verschiedenen Abständen von den entsprechenden Flacheisen A montiert sind, was bedeutet, daß sie unterschiedliche Umgebungen des zugesetzten Abfallmaterials mischen, die Umgebung nahe an der Welle 6 bzw. die Umgebung nahe an der Wand des Gefäßes.
Fig. 8 ist eine Endansicht der Flacheisen 7. Statt geneigt zu sein, wie die Flacheisen der Fig. 2 und 6, sind sie abgeschrägt. Die Hebewirkung ist eine Folge dieser Abschrägung.
Fig. 9 ist ein Horizontalschnitt durch die Kompostierungsvorrichtung 1, worin die Welle 6, die untersten Flacheisen 7 und die Flacheisen A veranschaulicht sind. Fig. 9 zeigt deutlich, daß die Flacheisen A einen Winkel mit der Wand der Vorrichtung bilden, so daß sie das Material hereinziehen, wenn die Welle 6 rotiert. Selbstverständlich ist es nicht notwendig, daß die beschriebenen Flacheisen tatsächlich aus Eisen bestehen. Die Hauptsache ist, daß sie aus einem festen und stabilen Material bestehen und so geformt werden können, wie beschrieben: Anstelle von Eisen könnte z. B. ein Kunststoff- oder Verbundmaterial verwendet werden. Der Ausdruck "Flacheisen" umfaßt auch Strukturen aus anderen harten, festen Materialien als Eisen, wie z. B. Hartkunststoff, Verbundwerkstoffe, Stahl etc.
Die erfindungsgemäße Kompostierungsvorrichtung soll ungefähr 50 Haushalten dienen. Die Vorrichtung 1 (siehe Fig. 1) ist erheblich kleiner als die Kompostierungsvorrichtungen des Standes der Technik und wiegt nur etwa 300 kg. Die erfindungsgemäße Kompostierungsvorrichtung benötigt daher viel weniger Platz als die Kompostierungsvorrichtungen des Standes der Technik. Die Kompostierungsvorrichtung gemäß Fig. 1 ist etwa 2 m hoch und hat einen Durchmesser von etwas mehr als einem Meter.
Die beschriebenen Strukturen und Gestaltungsformen sind lediglich als Beispiele für bevorzugte Ausführungsformen gedacht, und der Schutzbereich der Erfindung ist so, wie durch die nachfolgenden Ansprüche definiert.

Claims

1. Kompostierungsvorrichtung zur Zersetzung von kompostierbarem Abfall, umfassend ein Gefäß (2), einen Abfalleinlaß (3) am Boden des Gefäßes, Mittel (4) zum Zerlegen von dem Einlaß zugeführtem Abfall, Mittel (11) in dem Gefäß zum Mischen von dem Gefäß durch den Einlaß zugeführtem Abfall, eine Luftansaugvorrichtung (15) am Boden des Gefäßes, die einen Luftstrom in das Gefäß in dessen untere Region hinein ermöglicht, und einen Luftauslaß (16) im oberen Bereich des Gefäßes, gekennzeichnet durch

(a) ein Rührwerk (6, 7) in dem Gefäß (2), das um eine vertikale Achse drehbar ist, um den dem Gefäß zugeführten Abfall während der Bewegung des Abfalls vom Boden des Gefäßes zu dessen oberem Bereich durchzurühren und zu mischen,

(b) ein Auswurfrohr (14) für zersetzten Abfall am oberen Bereich des Gefäßes, und

(c) Mittel zur Bereitstellung eines Gebläseluftstroms von der Luftansaugvorrichtung durch das Gefäß und den Abfall darin durch den Luftauslaß hindurch an die Außenumgebung.

2. Kompostierungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rührwerk eine drehbare Welle (6) im Zentrum des Gefäßes (2) umfaßt, die sich über dessen gesamte Höhe erstreckt, und Blätter (7) umfaßt, die radial von der Welle abstehen.

3. Kompostierungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Auswurfblatt (13) auf der Welle (6) des Rührwerks nahe an dem Auswurfrohr (14) angeordnet ist, um zersetzten Abfall dort hindurch auszustoßen.

4. Kompostierungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Blätter (7) auf der Welle (6) des Rührwerks einen Winkel mit der Wand des Gefäßes (2) einschließen, um dem Abfalleinlaß (3) zugeführten Abfall in das Gefäß hineinzuziehen.

5. Kompostierungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Blätter (7) auf der Welle (6) des Rührwerks gekippt oder abgeschrägt sind, um dem Abfall in dem Gefäß (2) eine Hubbewegung aufzuzwingen.