DE1126895B

DE1126895B - Verfahren zur Herstellung von Humusduengemitteln durch Fermentierung (Kompostierung) von staedtischen Abfallstoffen oder Abfaellen aehnlicher Zusammensetzung

Info

Publication number: DE1126895B
Application number: DEC20614A
Authority: DE
Inventors: Henri Spindler; Jean Usse
Original assignee: Cie Electro Chimique Du Ct S A
Current assignee: Cie Electro Chimique Du Ct S A
Priority date: 1959-04-20
Filing date: 1960-01-21
Publication date: 1962-04-05

Description

Verfahren zur Herstellung von Humusdüngemitteln durch Fermentierung (Kompostierung) von städtischen Abfallstoffen oder Abfällen ähnlicher Zusammensetzung Die Großstädte kämpfen mit vielen Schwierigkeiten bei der Beseitigung von Abfällen (Müll), für deren Fortschaffen und im allgemeinen auch für deren Behandlung sie sorgen müssen.
Die Veraschung dieser Abfälle erweist sich als eine teure Verfahrensweise, andererseits schafft jedoch deren Abführung zu Sammelplätzen ungesunde Zonen. Es ist gleicherweise bedauernswert, daß die in diesen städtischen Abfällen enthaltenen bedeutenden Mengen von organischen Stoffen für die Erhaltung der Fruchtbarkeit des Bodens endgültig verloren sind.
Aus diesem Grunde wurden bereits mehrere Verfahren zur Überführung dieser Abfälle in Düngemittel mittels der Kompostierung angewandt. Diesen Verfahren ist eine Behandlung gemeinsam, die Vorrichtungen zum Transport, die Abtrennung der nicht verwertbaren Produkte (altes Eisen, Aschenbestandteile usw.) und schließlich das Zerkleinern der verbliebenen Bestandteile zur Kompostierung umfaßt.
Diese Produkte werden dann ohne jegliches Zubereiten biologischen Umwandlungen nach verschiedenen Verfahren unterworfen, die im folgenden beschrieben sind: Bei gewissen Anlagen werden geschlossene Behälter verwendet, in welchen die. anaerobe und anoxybiotische Fermentierung stattfindet; dadurch gehen viele organische Stoffe verloren, und es entstehen Produkte, deren Wirksamkeit geringer ist als diejenige der bei der aeroben Fermentierung gewonnenen Humusdüngemittel.
Es gibt ferner mechanische Verfahren, bei welchen man in Drehtrommeln eine innige Berührung zwischen der Luft und den zerkleinerten Abfällen zum Zwecke der Beschleunigung der Fermentierung herzustellen versucht; diese Methode ist wenig geeignet für den normalen Ablauf der Kompostierung, der Ruheflächen für das Auftreten, die Entwicklung und die Einwirkung der verschiedenen Bakterien- und Kryptogamenkulturen erfordert.
Ferner verwendet eine zur Zeit praktisch ausgeübte Verfahrensweise eine oxybiotische Fermentierung in Haufen mit genügender Durchlüftung, die man durch Zugabe von biologischen Präparaten, Bakterien- oder Kryptogamenkulturen zu steuern und zu beschleunigen versucht.
Weiterhin sind aus der deutschen Patentschrift 500999, den österreichischen Patentschriften 164803, 157 686 und 98 994, den schweizerischen Patentschriften 186 562 und 288 736 sowie der französischen Patentschrift 812 008 Fermentierungsverfahren zur Herstellung von Düngemitteln, unter anderem auch die Fermentierung von städtischen Abfallstoffen u. dgl., bekannt, bei denen jedoch als basische Zusatzsubstanz Kalk, Dolomit od. dgl. verwendet wird. Diese Stoffe bringen jedoch vor allem den großen Nachteil mit sich, daß sie keine löslichen Silikate enthalten und darüber hinaus sogar die Eigenschaft haben, daß sie einen etwa auftretenden Kolloidzustand zerstören würden, wodurch die organischen Stoffe in Lösung oder Suspension vollkommen inert würden. Darauf ist der Umstand zurückzuführen, daß die zahlreichen früheren Verfahren praktisch in die Technik keinen Eingang gefunden haben, so daß die zweckmäßigste Art und Weise zur Beseitigung der städtischen Abfälle bis zum gegenwärtigen Zeitpunkt immer noch deren Verbrennung war. Darüber hinaus werden nach dem Verfahren der deutschen Patentschrift 500999 und der österreichischen Patentschrift 164803 Fäkalien zugegeben, wodurch besonders hohe Anteile an Kalk benötigt werden. Überdies besteht das spezielle Verfahren der österreichischen Patentschrift 157 686 aus zwei aufeinanderfolgenden verschiedenen Fermentierungen. Ein weiteres Merkmal der Verfahren der schweizerischen Patentschriften 186 562 und 288 736 ist die Durchführung der Kalkbehandlung nach der Kompostierung, so daß der Kalkzusatz auf die Kompostierung keinen Einfluß ausüben kann; nach dem Verfahren der schweizerischen Patentschrift 288 736 erfolgt überdies eine Säurebehandlung mit Salpetersäure vor dem Kalkzusatz, hauptsächlich zwecks Herstellung von Calciumnitrat »in situ«. Nach der französischen Patentschrift 812008 wird der Kalk bzw. Dolomit nach der Veraschung des Mülls zugesetzt, so daß es sich um die Herstellung eines anorganischen Düngemittels handelt. In der deutschen Patentschrift 701659 ist ein Verfahren zur Zerstörung von schädlichen pathogenen Keimen durch eine Fermentierung bei hoher Temperatur unter mechanischer Behandlung beschrieben, es ist jedoch die Gegenwart einer Base zur Verminderung der in den städtischen Abfällen auftretenden Azidität nicht vorgesehen. Nach dem Verfahren der deutschen Patentschrift 1024 100 werden keine städtischen Abfälle, sondern organische Trägerstoffe, wie Torf, Braunkohle, Sägemehl, Cellulose u. dgl., das heißt langsam fermentierbare Stoffe, mit der umständlichen Chlorbehandlung zur überführung des Natriums in Natriumchlorid unterworfenen Ablaugen der Papierherstellung behandelt. Die letzteren weisen infolge der Chlorbehandlung keine Alkalität auf, so daß sie die während der Fermentierung von städtischen Abfällen auftretende Azidität nicht zu vermindern vermögen. Darüber hinaus enthalten die organischen Stoffe dieser Patentschrift keinen Stickstoff, so daß sie technisch nicht fermentierbar sind. Ein ähnliches Verfahren ist in der deutschen Patentschrift 1045 428 beschrieben, wobei jedoch darüber hinaus das gesamte beim Aufschluß von pflanzlichen Stoffen mit Alkali-oder Erdalkalihydroxyden entstandene Material verwendet wird, so daß eine Verwendung des Celluloseanteils für die Papierfabrikation nicht möglich ist. Die erwähnten Nachteile der Verfahren des Standes der Technik werden durch das Verfahren der Erfindung behoben.
Die Erfindung hat ein Verfahren zur Herstellung von Humusdüngemitteln durch Fermentierung (Kompostierung) von städtischen Abfallstoffen oder Abfällen ähnlicher Zusammensetzung zum Gegenstand, wobei die Abfallstoffe mit den Ablaugen der alkalischen Behandlung von pflanzlichem Material, insbesondere mit den bei der Kochung von Stroh nach dem Natronverfahren anfallenden Schwarzlaugen, zur Neutralisierung der während ihrer Fermentierung auftretenden Azidität, innig vermischt und durchgeknetet werden, worauf das erhaltene Gemisch, gegebenenfalls nach Zusatz weiterer unbehandelter organischer Abfallstoffe oder Makronährstoffe, an der Luft unter Verdampfung seines Wassergehaltes zu einer körnigen Masse kompostiert wird.
Durch die Erfindung wird gegenüber dem Stand der Technik ein sehr erheblicher technischer Fortschritt erzielt. Es werden erfindungsgemäß in sehr einfacher und billiger Weise zwei sehr lästige Produkte, nämlich die städtischen Abfälle und die Ablaugen der alkalischen Behandlung von pflanzlichem Material von der Papierfabrikation, miteinander zu einem wertvollen Düngemittel vereinigt, was nach dem Stand der Technik keineswegs der Fall war. Es wurden vielmehr bis jetzt die Ablaugen im wesentlichen als wertlos außer Gebrauch gesetzt und die städtischen Abfälle größtenteils verbrannt. Nach der Erfindung ist eine Papierfabrikation neben der Düngemittelherstellung vorgesehen, da der Celluloseanteil des pflanzlichen Materials nicht mit den städtischen Abfällen vereinigt wird, sondern nur die bis jetzt, wie bereits erwähnt, als wertlos angesehenen Ablaugen.
Weiterhin zeigt sich der mit der Erfindung erzielte technische Fortschritt darin, daß die Ablaugen der Papierfabrikation nicht nur eine sehr wirksame Erhöhung des pH-Wertes vom Müll hervorrufen, sondern auch das Ausfallen von kolloidaler Kieselsäure bewirken, erwünschte organische Stoffe enthalten und ein Nährmedium für Mikroorganismen darstellen. Dies wird im folgenden näher dargelegt: 1. Die Ablaugen der alkalischen Behandlung von pflanzlichem Material, beispielsweise die beim Kochen von Stroh nach dem Natronverfahren anfallenden Schwarzlaugen, neutralisieren infolge ihres Alkalihydroxydgehaltes die Azidität, die sich zuerst während der Fermentierung der sich selbst überlassenen städtischen Abfälle zeigt. Sonst würde sich der pH-Wert vom Müll infolge des raschen Fortschreitens der Fermentierung rasch vermindern. Diese Milchsäuregärung ist für die Bakterienwirksamkeit schädlich. Durch eine derartige Bereitstellung eines neutralen Mediums zu Beginn der Kompostierung werden die Fermentierungszeit und die Zeit, die notwendig ist, damit die Erscheinung der biologischen Selbstregulierung des pH-Wertes der zu kompostierenden Produkte eintritt, merklich verkürzt.
2. Ferner enthalten diese Ablaugen beträchtliche Mengen von löslichen Silikaten sowie von durch Kochen löslich gemachten organischen Stoffen des Strohes (Lignin usw.), die in Berührung mit den zu Beginn der Fermentierung von Haushaltsabfällen bzw. Müll auftretenden Säuren niedergeschlagen werden, wobei diese von einem häutchenähnlichen System aus einem Gel von kolloidaler Kieselsäure und kolloidalen Polymeren umhüllt werden. So wird im Gegensatz zur Kalkbehandlung des Standes der Technik die kolloidale Beschaffenheit der in der Kompostierung befindlichen Stoffe dank der Bildung von kolloidaler Kieselsäure und von Kieselsäure-Humussäure-Komplexen verbessert. Die Bildung des Kieselsäuregels durch Einwirkung von sauren Substanzen auf Silikate geht aus unzweideutigen wissenschaftlichen Feststellungen hervor; diese ergibt eine Modifizierung des physikalischen Zustandes der organischen Stoffe des Mediums, indem große Kontaktflächen geschaffen werden und dieses organische Medium reaktionsfähig wird.
3. Weiterhin sind diese Ablaugen, wie bereits erwähnt, ein Nährmedium für Mikroorganismen, da die Bestandteile der Pflanzen, welche durch das Kochen bereits digeriert wurden, in einem für das Einsetzen der Fermentierung sehr günstigen Zustand vorliegen. Der Alkalimetallgehalt in den Ablaugen begünstigt den Stoffwechsel der zur Erzeugung von Humusprodukten erforderlichen Streptomyceten. Eine derartige Verwertung beispielsweise des Natriums durch diese Organismen trägt zum vollständigen Verschwinden der schädlichen Wirkungen, die dem Natriumhydroxyd zugeschrieben werden, bei. 4. Die Ablaugen der Papierindustrie weisen außerdem die in der Außenschicht des Strohes enthaltenen Stoffe auf, die einen gärungsfähigen und den Stoffwechsel der Askomyceten begünstigenden Bestandteil darstellen.
Die Mischung aus den städtischen Abfällen und der Schwarzlauge wird vorzugsweise in der Weise durchgeknetet, daß eine gleichmäßige Neutralisation der Azidität gewährleistet wird.
Es ist vorteilhaft, der so hergestellten neutralen Mischung ein Calciumsalz, z. B. ein Nitrat, Phosphat oder Chlorid, zuzusetzen.
Diese Mischung verliert bei der Kompostierung etwa 450/0 ihres Gewichtes an Wasser und nimmt eine körnige Beschaffenheit an. Dieses Produkt ist ein sehr gutes Düngemittel.
Die Bestandteile der städtischen Abfälle bzw. des Mülls lassen sich in zwei Kategorien einteilen: in Stoffe, welche zu Humus umgewandelt werden können, und in inerte Stoffe. Zur ersten Kategorie gehören alle Abfälle des menschlichen Bedarfes, die verschiedenen Cellulosen, gleichgültig, ob sie pflanzlichen Ursprungs sind oder von Papier und Pappe herrühren. Unter die Kategorie der inerten Stoffe fallen das Alteisen, welches durch Elektromagnete entfernt wird, Gegenstände aus Aluminium, die inert sind und die Humusbildung nicht beeinträchtigen, sowie andere Metalle, die durch ein zweites Sortieren nach der Zerkleinerung entfernt werden. Die inerten Kohlenaschen werden durch ein dem anfänglichen Zerkleinern vorangehendes Sieben entfernt.
Die Schwarzlaugen, d. h. die Ablaugen der Herstellung von Strohpülpen nach dem Natronverfahren, enthalten düngend wirkende Elemente, N, P, K.
Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele näher erläutert. Beispiel 1 Die Ablaugen der Herstellung von Strohpülpen oder Schwarzlaugen werden gesiebtem und zerkleinertem Straßenkot mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 450/0 und einem Gehalt von etwa 600% an organischen Stoffen, bezogen auf das 100%ig trockene Produkt, einverleibt; die Mischung wird im Verhältnis von 1 1 Schwarzlauge pro 3 kg Straßenkot hergestellt.
Diese Schwarzlauge von 6° Baume (Dichte: 1,043) wird während der Herstellung von Strohpülpe aus Getreidehalmen nach dem Natronverfahren bei 100° C erhalten und am Ausgang des Kochers mittels einer Presse gewonnen. Die Zusammensetzung der Schwarzlauge, auf 11 ° Baume (Dichte: 1,082) reduziert, war wie folgt

Gesamtstickstoff ................ 2,17o%

(davon 1,960% organisch)

P205 .......................... 1,10%

K20 .......................... 4,20/0

Die entsprechenden Werte der Schwarzlauge von 6° Baume betrugen:

Gesamtstickstoff ................ 1,180%

(davon 1,070% organisch)

P205 .......................... 0,60/0

K20 .......................... 2,29010

Die Schwarzlaugen enthielten auch Magnesium und Natrium.
Die innige Vermischung der Schwarzlauge mit dem Straßenkot wird mittels einer Mischschnecke erreicht, die ein Durchkneten des Straßenkots gewährleistet.
Der so neutralisierten Mischung kann ein Calciumsalz, z. B. das Chlorid, in einem Verhältnis von nicht über 100/0, berechnet für Ca0 und bezogen auf das Trockengewicht der Mischung, zugesetzt werden; dieses Calciumsalz wird vor dem Kompostieren eingearbeitet.
Die so hergestellte Mischung wird schließlich einer Kompostierung an der freien Luft unterworfen. Die Dauer der Kompostierung beträgt 4 bis 5 Wochen, je nach der Schnelligkeit des Steigens der Temperatur. In diesem Zeitraum wird ein Umarbeiten vorgenommen, sobald der erste Temperaturanstieg beendet ist. Es werden Temperaturen von 65 bis 72° C erreicht. Während dieses Kompostierens beobachtet man einen Wasserverlust, und am Schluß ist das erhaltene Produkt körnig und hat etwa 400% Wassergehalt. Die Fermentierungsverluste betrugen 250/0; die Ausbeute belief sich auf 750/0. Beispiel 2 Es werden städtische Abfälle bzw. Müll behandelt, in denen das Verhältnis der inerten Stoffe zu den Stoffen, welche zu Humus umgewandelt werden können, 15 : 100 beträgt. Die Behandlung umfaßt nach der Einführung von städtischen Abfällen bzw. Müll in Gruben die Entnahme derselben durch Kräne. Daraufhin werden die rohen städtischen Abfälle zwecks Entfernung der Aschen einem ersten Sieben unterworfen, bevor sie in einem Mahlwerk mit großer Leistung ziemlich grob zerkleinert werden.
Beim Durchgang durch eine magnetische Trommel wird das Alteisen entfernt, und daraufhin erfolgt das Vermischen mit den im Beispiel l verwendeten Schwarzlaugen in einer Förder- und Mischschnecke. Im Anschluß an die Schnecke gestattet ein Fülltrichter die Beschickung eines Lastkraftwagens mit Kippvorrichtung, um daraufhin das Ganze in Silos von etwa 1,50 m Höhe auf den Kompostierflächen auszubreiten.
Das Verhältnis der Schwarzlauge von 6° Baume (Dichte: 1,043) zu den zerkleinerten städtischen Abfällen betrug 35 0001 : 100 t.
Die Kompostierung wurde wie im Beispiel 1 durchgeführt. Nach Beendigung der Kompostierung wird das Produkt fein zerkleinert und einem erneuten Sieben unterworfen, um die zur Humusfermentierung nicht brauchbaren Produkte, insbesondere die Kunststoffe und Metalle, die sich der vorherigen Behandlung entziehen konnten, zu entfernen.
Das so fertiggestellte Produkt kann dann einem Trocknen unterworfen werden, um im Hinblick auf die Erleichterung seines Transportes seinen Wassergehalt, der je nach der Jahreszeit normalerweise 25 bis 300% beträgt, auf 20% zu bringen. Die Ausbeute beträgt 70o%.
Es können erfindungsgemäß verschiedene Abwandlungen dieser Verfahrensweise durchgeführt werden: a) Man kann den Ablaugen des Strohes die Ablaugen von anderen Pflanzen, wie von Hölzern, die durch alkalisches Kochen erhalten wurden, zusetzen. Es erwies sich als besonders günstig, die Konzentration der Ablaugen von Hölzern so einzustellen, daß ihre Na20-Konzentration im wesentlichen der Na20-Konzentration der Ablaugen des Strohes entspricht. b) Ferner kann man der Mischung gewisse organische Abfälle, wie Sägemehl, landwirtschaftliche Abfälle oder Industrieabfälle, wie die der Papierindustrie, zusetzen, um die Durchlüftung während des Kompostierens zu verbessern. Die Zugabe kann vor oder nach der Kompostierung erfolgen. Im Falle der Zugabe nach der Kompostierung ist keine weitere Zugabe von Schwarzlauge erforderlich, um die zugesetzten organischen Stoffe in Humus überzuführen.
c) Es können während der obigen Behandlungen auch geeignete Mengen der klassischen N-P-K-Düngemittel in allen geeigneten Formen zugegeben werden. So wurde ein Produkt mit erhöhter düngetechnischer Wirkung erhalten, in dem die düngend wirkenden Elemente N, P, K in Form von Harnstoff, Superphosphat und Kaliumcarbonat in Mengen von 50% Stickstoff, 30% P205 und 60/0 K20, bezogen auf das Endprodukt, zugesetzt wurden. Beispiel 3 Beispiel 2 wurde mit dem Unterschied wiederholt, daß ein Verhältnis 30 0001 Schwarzlauge pro 100 t Müll verwendet wurde. Es wurden ähnliche Ergebnisse erhalten. Beispiel 4 Beispiel 2 wurde mit dem Unterschied wiederholt, daß städtische Abfälle behandelt wurden, in denen das Verhältnis der inerten Stoffe zu den Stoffen, welche zu Humus umgewandelt werden können, 20:100 betrug. Es wurden ähnliche Ergebnisse erhalten.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Humusdüngemitteln durch Fermentierung (Kompostierung) von städtischen Abfallstoffen oder Abfällen ähnlicher Zusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfallstoffe mit den Ablaugen der alkalischen Behandlung von pflanzlichem Material, insbesondere mit den bei der Kochung von Stroh nach dem Natronverfahren anfallenden Schwarzlaugen, zur Neutralisierung der während ihrer Fermentierung auftretenden Azidität innig vermischt und durchgeknetet werden, worauf das erhaltene Gemisch, gegebenenfalls nach Zusatz weiterer unbehandelter organischer Abfallstoffe oder Makronährstoffe, an der Luft unter Verdampfung seines Wassergehaltes zu einer körnigen Masse kompostiert wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 1045 428, 1024 100, 701659, 500 999; österreichische Patentschriften Nr.164 803, 157 686, 98 994; schweizerische Patentschriften Nr. 288 736, 186 562; französische Patentschrift Nr. 812 008.