SE504058C2

SE504058C2 - Methods and devices for biological waste treatment

Info

Publication number: SE504058C2
Application number: SE9500594A
Authority: SE
Inventors: Astrid Lofs; Goete Midelf
Original assignee: Bioglobe Ab
Priority date: 1995-02-17
Filing date: 1995-02-17
Publication date: 1996-10-28
Also published as: EP0830331A1; NO973789L; AU4736696A; NO973789D0; WO1996025374A1; SE9500594L; SE9500594D0

Abstract

Process and apparatus for biological purification of organic wastes with earthworm compost including composting of solid materials on top of a water permeable layer and inoculation of an earthworm population in the compost material, comprising a sloping surface for removal of leakage water, spaced underneath the layer. In one embodiment of the apparatus according to the invention, the compost material is accommodated in an inner enclosure (7), surrounded and spaced from an outer enclosure (11) through which water from bath, laundery and dishes (BDL-water) is lead for heating of the compost material by engaging the bottom of the inner enclosure, and for humidification of the compost through drawing, by means of capillary action (17), BDL-water from a space (13) between the enclosures and into the inner enclosure.

Description

504 058 2 hushåll som ej är anslutna till kommunala avloppsreningsan- läggningar. 504 058 2 households that are not connected to municipal sewage treatment plants.

Ovannämnda syften med uppfinningen uppfylles med ett förfarande och med anordningar enligt bifogade patentkrav. ' Uppfinningen beskrivs närmare nedan med hänvisning till bifogade ritningar, av vilka Fig. 1 visar ett tvärsnitt genom en i processen utnyttjad vermikompostbädd, Fig. 2 visar vermikompostbädden i fig 1 i en småskalig till- lämpning av uppfinningen, Fig. 3 visar ett yttre hölje till den i fig. 2 visade vermikom- postbädden, Fig. 4 i genomskärning visar en till den anvisade processen lämpad rotbädd, och Fig. 5 översiktligt visar uppfinningens principer tillämpade i en småskalig aspekt.The above objects of the invention are fulfilled by a method and by devices according to the appended claims. The invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawings, of which Fig. 1 shows a cross section through a vermicompost bed used in the process, Fig. 2 shows the vermicompost bed in Fig. 1 in a small-scale application of the invention, Fig. 3 shows an outer casing to the vermicompost bed shown in Fig. 2, Fig. 4 shows in cross-section a root bed suitable for the indicated process, and Fig. 5 briefly shows the principles of the invention applied in a small-scale aspect.

En vermikompostbädd 1, med inplanterad daggmask, vilar med mellanrum ovanför en botten 2, vilken är formad för att mottaga och kontinuerligt bortleda lakvatten eller vatten från flytande slam 3. Botten 2 kan därvid såsom i fig. 1 vara försedd med kanaler eller korrugerad och anordnad med viss lutning mot horisontalplanet och lämpligen pà ett icke närmare visat sätt ha en uppsamlingskanal anordnad i sin ena sida. Korrugeringen har tillräcklig tvärsnittsarea för att bortleda vatten innan detta stiger till en nivå vid vilken vattnet kan sugas upp i kompost- bädden 1. Kanalerna eller korrugeringen uppvisar därvid sido- väggar med huvudsakligen vertikal eller mot vertikalplanet svagt lutande orientering för snabb och huvudsakligen lodrät avrinning och bortledning av lakvattnet sà att eventuell översvämningsrisk 504 0-58 3 elimineras. Det från fasta partiklar befriade vattnet leds från kompostbädden vidare för utfällning av närsalter.A vermicompost bed 1, with implanted earthworm, rests at intervals above a bottom 2, which is formed to receive and continuously divert leachate or water from liquid sludge 3. The bottom 2 can then, as in Fig. 1, be provided with channels or corrugated and arranged with a certain slope towards the horizontal plane and preferably in a manner not shown in more detail have a collecting channel arranged in one side. The corrugation has a sufficient cross-sectional area to divert water before it rises to a level at which the water can be sucked up into the compost bed 1. The channels or corrugation have side walls with a substantially vertical or slightly inclined orientation for rapid and mainly vertical drainage and drainage of the leachate so that any risk of flooding 504 0-58 3 is eliminated. The water freed from solid particles is passed on from the compost bed to precipitate nutrients.

På ett avstånd ovanför botten 2 återfinns ett för vatten genomsläppligt spärrskikt 4 vilande i en_inte närmare visad ram av valfri utformning. Spärrskiktet kan ex.vis utgöras av mineralull, vilket släpper igenom vatten men ej de i kompost- bädden inplanterade daggmaskarna. Ovanpå spärrskiktet 4 ligger ett skyddsnät 5 vilket skyddar spärrskiktet mot mekanisk åverkan ex.vis vid urtagning av färdigkomposterat material. Med hän- visningssiffran 6 betecknas i fig. 1 spridarrör för vatten och orenat avfall eller flytande slam, vilka såsom i ritningsfiguren kan vara jämnt fördelade i ett antal över kompostbäddens yta, eller ha formen av ett intermittent eller kontinuerligt rörligt enstaka spridarrör.At a distance above the bottom 2, a water-permeable barrier layer 4 is found resting in a frame of any design, not shown in more detail. The barrier layer can, for example, consist of mineral wool, which lets water through but not the earthworms implanted in the compost bed. On top of the barrier layer 4 is a protective net 5 which protects the barrier layer against mechanical damage, for example when removing ready-composted material. Reference numeral 6 in Fig. 1 denotes spreading pipes for water and untreated waste or liquid sludge, which, as in the drawing figure, can be evenly distributed in a number over the surface of the compost bed, or have the shape of an intermittent or continuously movable single spreading pipe.

Vermikompostbädden kan förläggas som en bassäng i markplanet, eller inbyggas i en låda eller läggas på bord i en eller flera nivåer och därigenom anpassas till tillgängligt utrymme.The vermicompost bed can be placed as a pool in the ground floor, or built into a box or laid on a table in one or more levels and thereby adapted to available space.

Fig. 2 visar en vermikompostbädd av ovan beskrivet slag för tillämpning 1 mindre skala, varvid gemensamma element betecknas med identiska hänvisningssiffror. Vermikompostbädden 1 i fig. 2 innefattar följaktligen en botten 2, med mellanrum till ett spärrskikt 4 och ett skyddsnät 5 på en i ritningsfiguren antydd ram, vilken hindrar lakvatten att passera mellan spärrskiktet och väggarna av en nedan beskriven låda, i vilken vermikomposten är inrymd. Botten 2 har kanaler eller är korrugerad, förslagsvis i diagonal riktning och uppvisar en runtom löpande uppsamlingskanal för ledning av lakvatten och urin från kompostbädden, via korrugeringen och uppsamlingskanalen till en extern tank 30 för uppsamling. Kanalerna eller korrugeringen uppvisar därvid sidoväggar med huvudsakligen vertikal eller mot vertikalplanet svagt lutande orientering för snabb, huvudsakligen lodrät avrinning och bortledning av lakvattnet. Utloppet 31, som sträcker sig genom ett nedan beskrivet yttre hölje till tanken 30 504 058 4 är därvid så lågt placerat att korrugeringen och botten 2 väsentligen torrlägges genom avrinningen.Fig. 2 shows a vermicompost bed of the type described above for application on a smaller scale, wherein common elements are denoted by identical reference numerals. Accordingly, the vermicompost bed 1 in Fig. 2 comprises a bottom 2, spaced from a barrier layer 4 and a protective net 5 on a frame indicated in the drawing figure, which prevents leachate from passing between the barrier layer and the walls of a box described below, in which the vermicompost is housed. The bottom 2 has channels or is corrugated, preferably in a diagonal direction and has a circumferential collecting channel for guiding leachate and urine from the compost bed, via the corrugation and the collecting channel to an external tank 30 for collection. The channels or corrugation then have side walls with a substantially vertical or slightly inclined orientation towards the vertical plane for rapid, mainly vertical drainage and drainage of the leachate. The outlet 31, which extends through an outer casing to the tank 30 504 058 4 described below, is then placed so low that the corrugation and the bottom 2 are substantially dried through the drain.

I denna tillämpning är vermikompostbädden inrymd i ett inre hölje eller låda 7 för mottagning av latrinfqdvšwurin, vatten och fast avfall. I lådan kan även läggas nedbrytbart köksavfall och slam från filter eller slamavskiljare. Lådan 7 är lämpligen indelad i två eller flera fack, och delas därför av mellanväggar 8.In this application, the vermicompost bed is housed in an inner casing or box 7 for receiving latrinfqdvšwurin, water and solid waste. Degradable kitchen waste and sludge from filters or sludge separators can also be placed in the box. The drawer 7 is suitably divided into two or more compartments, and is therefore divided by partitions 8.

Mellanväggarna kan vara flyttbart anbringade i lådan 7 för att anpassa nedbrytningskapaciteten till varierande belastningar, ex.vis vid årstidsboende, och för att medge en fullständig nedbrytning av materialet i det för tillfället ej utnyttjade facket före tömning av kompostmaterialet. Mellanväggarna uppvisar i ett nedre parti ett antal inte visade, genomgående hål för maskarnas vandring från ett fack med färdigbehandlad kompost till ett fack med nytt material. Hålen kan ex.vis ha en storlek av ca 6 mm och vara fördelade över den nedre tredjedelen av mellan- väggens yta.The partitions can be movably mounted in the box 7 to adapt the decomposition capacity to varying loads, for example in seasonal accommodation, and to allow a complete decomposition of the material in the currently unused compartment before emptying the compost material. In the lower part, the partitions have a number of holes, not shown, for the worms to travel from a compartment with finished compost to a compartment with new material. The holes can, for example, have a size of about 6 mm and be distributed over the lower third of the surface of the partition wall.

På ett avstånd från botten 2 uppvisar lådan 7 en genomgående öppning 9 i sin vägg. öppningen har formen av en slits eller springa och skyddas på insidan från nedfallande avfall och kompostmaterial med hjälp av ett överfall 10. Öppningar 9 kan vara anbringade i resp. vägg av lådan 7 och till det antal som är lämpligt med avseende på lådans indelningsmöjligheter i fack.At a distance from the bottom 2, the box 7 has a through-opening 9 in its wall. the opening is in the form of a slit or crack and is protected on the inside from falling waste and compost material by means of an overhang 10. Openings 9 can be arranged in resp. wall of the drawer 7 and to the number that is suitable with regard to the drawer's division possibilities in compartments.

Vidare har lådans väggar i sin överkant en inåt bockad fals eller list för att förhindra maskarna att krypa ur.Furthermore, the walls of the box have an inwardly bent seam or strip at their upper edge to prevent the worms from crawling out.

I fig. 3 är den inre lådan 7 med vermikompostbädden 1 schematiskt visad med streckad linje. Ett yttre hölje eller låda 11 omger lådan 7, som vilar på distanselement 12 så att ett mellanrum 13 skapas mellan lådornas bottnar. Distanselement 12 är även anbringade mellan lådornas 7 och 11 sidoväggar, så att också här bildas ett mellanrum 14. Till mellanrummet 13 leds gråvatten, dvs bad-,disk- och tvättvatten genom en inloppsöppning 15. En utloppsöppning 16 leder gråvattnet ut ur mellanrummet och vidare, 504 058 ex.vis för infiltration eller företrädesvis för absorption i en rotbädd.In Fig. 3, the inner box 7 with the vermicompost bed 1 is schematically shown in broken line. An outer casing or drawer 11 surrounds the drawer 7, which rests on spacer elements 12 so that a space 13 is created between the bottoms of the drawers. Spacer elements 12 are also arranged between the side walls of the drawers 7 and 11, so that a gap 14 is also formed here. Greywater is led to the gap 13, ie bath, washing and washing water through an inlet opening 15. An outlet opening 16 leads the greywater out of the gap and further , 504 058 eg for infiltration or preferably for absorption in a root bed.

In- och utloppsöppningarna 15,16 är därvid anbringade vid sådan höjd att :i mellanrummet kvarstår gråvatten till en nivå som medför att den korrugerade botten 2 av den inre lådan 7 ständigt har kontakt med gråvattnet. Därigenom avses att upprätthålla en hög aktivitet och näringsomsättning hos de inplanterade daggmas- karna genom att utnyttja gråvattnets värmeinnehåll och överföra detta till vermikompostbädden._Korrugeringen av den inre lådans botten 2 ökar därvid 'dennas kontaktyta med vattnet för ett effektivt utnyttjande av värmen i gråvattnet.The inlet and outlet openings 15, 16 are then arranged at such a height that: in the gap, greywater remains to a level which means that the corrugated bottom 2 of the inner box 7 is constantly in contact with the greywater. This is intended to maintain a high activity and nutrient turnover of the implanted earthworms by utilizing the heat content of the greywater and transferring it to the vermicompost bed.

I mellanrummet 13 nedsticker en remsa 17 av ett absorberande material, ex.vis en väv. En sådan remsa 17 sträcker sig upp i mellanrummet 14 och in genom resp. öppning 9 i den inre lådans vägg och ett stycke ut över skyddsnätet 5, och överfylls således delvis av det tillförda kompostmaterialet. Remsan 17 suger genom kapillärkraft upp gråvatten från mellanrummet 12 och tillför detta till komposten. Syftet med detta är tvåfaldigt; dels förhindras uttorkning vid kortare avbrott i tillförseln av nytt material, dels sker en uttvättning av urin med mindre saltbemängt vatten för att förhindra anrikning av salter och bildande av giftiga nedbrytningsprodukter från urinen. Tillförseln av gråvatten förbättrar således maskarnas livsbetingelser och säkerställer effektiviteten i den biologiska avloppsreningsan- läggningen.In the space 13 a strip 17 of an absorbent material, for example a fabric, protrudes. Such a strip 17 extends up into the space 14 and into through resp. opening 9 in the wall of the inner box and a distance out over the safety net 5, and is thus partially overfilled by the supplied compost material. The strip 17 sucks up greywater from the gap 12 by capillary force and adds this to the compost. The purpose of this is twofold; on the one hand, dehydration is prevented by shorter interruptions in the supply of new material, and on the other hand, urine is washed out with less salt-laden water to prevent the enrichment of salts and the formation of toxic decomposition products from the urine. The supply of greywater thus improves the worms' living conditions and ensures the efficiency of the biological sewage treatment plant.

Gràvattnet i. mellanrummet 13 utnyttjas därmed dels för upp- värmning av komposten, dels för återfuktning av denna.The greywater in the space 13 is thus used partly for heating the compost and partly for moistening it.

Det inses utan att detta särskilt visas att rörledningar, pumpar, ev. slamavskiljare och filter kan vara anordnade för att betjäna vermikompostbädden, varvid 'lämpligen matningsledningen för latrin är flyttbar/svängbar för spridning till lådans 7 olika fack. 504 058 e Efter att värmen utnyttjats leds gråvattnet utan inblandning av lakvatten vidare från utloppsöppningen 17 till en i avlopps- reningssystemet ingående rotbädd, se fig. 4, för upptag av lösta pá frostfritt djup, främst fosfater. I rotzonen, närsalter, förläggs perforerade dräneringsrör lå ï"slingor i åtminstone tvà, i dräneringsrörets längdutsträckning skärande plan, ex.vis dels i ett horisontellt plan, dels i ett vertikalt plan, och kan därvid ex.vis ha formen av en spiral. Dräneringsrörets för- läggning får till effekt att vatten tvingas bàde ut ur och in i röret och verkar därigenom bàlanserande pà rotbäddens mätt- ningsgrad av fukt och närsalter, förbättrar absorptionen genom ökad genomströmningstid och maximerar spridningen i rotbädden.It is understood without this being specifically shown that pipelines, pumps, ev. sludge separators and filters may be provided to serve the vermicompost bed, the latrine supply line being suitably movable / pivotable for spreading to the various compartments of the box 7. 504 058 e After the heat has been utilized, the greywater is led without mixing of leachate from the outlet opening 17 to a root bed included in the sewage treatment system, see Fig. 4, for uptake of solutes at frost-free depths, mainly phosphates. In the root zone, nutrients, perforated drainage pipes are placed in loops in at least two planes intersecting the longitudinal extent of the drainage pipe, for example partly in a horizontal plane and partly in a vertical plane, and can in this case have the shape of a spiral, for example. placement has the effect that water is forced both out of and into the pipe and thereby has a balancing effect on the root bed's saturation rate of moisture and nutrients, improves absorption through increased flow time and maximizes the spread in the root bed.

Rotbädden kan på känt sätt vara besàdd med starkväxande gräs, ex.vis rörflen, med buskar, trädgàrdsgrödor, foder- eller viltväxter etc. Från rotbädden kan vattnet ledas till recipient eller dessförinnan till en damm för syresättning, och används slutligen ex.vis för bevattning eller avtappas till naturlig recipient. visar översiktligt den småskaliga tillämpningen av Latrin leds fràn toaletter 20, pumpas 21 till vermikompostbädden i Fig. uppfinningen. lämpligen av snàlspolande slag, ev. komposthuset 22. För att betjäna ett större antal husháll kan ett flertal komposthus 22 vara kopplade i serie eller utgöras av en enstaka, längre och i flera fack indelad enhet med försörjnings- ledningar till respektive fack. Till komposthuset 22 leds/pumpas även gràvatten fràn bad, disk och tvätt 23, via slamavskiljare 24. Lakvatten rinner genom vermikompostbädden i huset 22 och uppsamlas i tanken 25. Gràvattnet 23 leds/pumpas vidare fràn huset 22 till rotbädden 26, efter att pà ovan beskrivet sätt ha avgivit en del av sitt värmeinnehàll till vermikompostbädden.The root bed can in a known manner be sown with strong-growing grass, eg pipe flakes, with shrubs, garden crops, fodder or game plants, etc. From the root bed the water can be led to the recipient or before that to a pond for oxygenation, and finally used eg for irrigation or bottled to natural recipient. shows a summary of the small-scale application of Latrin led from toilets 20, pumped 21 to the vermicompost bed in Fig. the invention. preferably of a fast-flushing type, ev. the compost housing 22. In order to serve a larger number of households, a plurality of compost houses 22 can be connected in series or consist of a single, longer and in several compartments divided unit with supply lines to the respective compartments. To the compost house 22, greywater from the bath, sink and laundry 23 is also led / pumped, via sludge separator 24. Leachate flows through the vermicompost bed in the house 22 and is collected in the tank 25. The greywater 23 is led / pumped further from the house 22 to the root bed 26, after above described method have given off part of their heat content to the vermicompost bed.

Från rotbädden 26, vari gråvattnet upprepade gånger strömmat ut ur och in i rotbäddens slingerformade dräneringsrör, leds renat vatten till recipient eller företrädesvis dessförinnan till dammen 27 för syresättning. 504 058 7 Komposthuset 22 kan såsom i ritningen formges som en byggnad och vara förlagt ovanpå mark, men kan även vara nedgrävt, helt eller delvis.From the root bed 26, in which the greywater has repeatedly flowed out of and into the meandering drainage pipe of the root bed, purified water is led to the recipient or preferably before that to the pond 27 for oxygenation. 504 058 7 The compost house 22 can, as in the drawing, be designed as a building and be located on top of the ground, but can also be buried, in whole or in part.

Genom studier har funnits att daggmaskwav arten Dendrobaena veneta med fördel lämpar sig för inplantering i en kompostbädd av beskrivet slag, liksom arterna Eisenia foetida, Perionyx excavatus och Eudrilus eugeniae. Slutligen skall även nämnas att kompostbädden med fördel kan initieras med ett ovanpå skyddsnätet anbringat skikt av kapillärbrytande material för att till- handahálla ett skydd för maskarna eller redan från början ge dessa en lämplig livsmiljö.Studies have shown that the earthworm species Dendrobaena veneta is advantageously suitable for planting in a compost bed of the type described, as well as the species Eisenia foetida, Perionyx excavatus and Eudrilus eugeniae. Finally, it should also be mentioned that the compost bed can advantageously be initiated with a layer of capillary-breaking material applied on top of the protective net in order to provide protection for the worms or to give them a suitable living environment from the outset.

Claims

504 058 PATENT CLAIMS

A method of biological purification, stabilization, dewatering, desalination and decomposition of household waste, latrines and liquid sludge, comprising composting solid particles and implanting a earthworm population whereby composting in a vermicompost bed takes place on top of a water-permeable layer (4) and a bottom (2) is provided below the water-permeable layer, characterized by - that leachate is continuously collected at the bottom (2) and to counteract acidification, lack of oxygen and.increasing the salt concentration is continuously diverted from the compost bed for further treatment, - that greywater from bath, washing and washing are led to the compost bed to dissipate heat to the compost bed from below, and - that greywater is led by capillary force to the compost material for dilution of the salt concentration and preservation of moisture content.

Method according to claim 1, characterized in that the greywater is removed from a level which ensures that the bottom (2) is in continuous contact with the greywater.

Method according to claims 1 and 2, characterized in that the leachate is led (31) from the compost bed to collection vessels (30), and the greywater is led to an infiltration or absorption plant, preferably to a root bed, from which purified greywater for oxygenation is led to dust. and then to natural recipient.

Method according to the above claim, characterized in that the worm population consists of one of the species Dendrobaena Eisenia foetida, veneta, Perionyx excavatus or Eudrilus eugeniae. 504 058

Device for biological purification and decomposition of household waste, latrine and liquid sludge by composting and implanting a earthworm population, comprising a compost bed (1) with a water-permeable barrier layer (4), characterized by - a the compost bed accommodating inner casing (7) and an outer casing (11) arranged at intervals (13, 14) to the bottom (2) and sides of the inner casing, - that a bottom (2) arranged below and at intervals to the barrier layer (4) of the inner casing comprises an outlet (31) for discharging leachate water from the bottom (2), which outlet extends from the inner casing (7) through the outer casing (11), - that inlet (15) resp. outlets (16) for transporting greywater are arranged in the outer casing (11), and - that openings (9) are provided in the inner casing through which greywater is supplied to the compost bed from the outer casing.

Device according to claim 5, characterized in that the bottom (2) comprises channels or corrugation whose side walls have a substantially vertical orientation for drainage, and that the supply of the greywater outlets (15, 16) are arranged at such a level that the bottom (2) of the inner casing is constantly in contact with the greywater remaining in the outer casing.

Device according to claims 5 and 6, characterized in that strips (17) extend through the openings (9), capable of sucking greywater to the compost bed from the space between the inner and outer casings by capillary force.

Device according to claims 5, 6 and 7, characterized by at least one movable partition wall (8) in the inner casing, which over the lower third of its surface has through holes with a diameter of approx. 6 mm.

Device according to claims 5, 6, 7 and 8, characterized in that the greywater outlet (16) is connected to a root bed, comprising drainage pipes arranged in loops, the drainage pipes having loops i. At least two, i. the length of the pipe cutting plane.

Use of greywater to dissipate heat to a vermicompost bed in accordance with one or more of the above requirements.

11. ll. Use of greywater to moisten a vermicompost bed in accordance with one or more of the above requirements.