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Verfahren und Vorrichtung zur Umwandlung von Müll, Klärschlamm od.
dgl. in Kompost Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Umwandlung
von Müll, Klärschlamm od. dgl. in Kompost. Es ist bekannt, diese Verfahren unter
Umwälzung des Gemenges in geschlossenen Gärbehältern vorzunehmen und dem Gemenge
vorzugsweise zusätzliche Fremdbakterienkulturen beizumischen, um den Kompostierungsvorgang
zu steuern und zu beschleunigen. Das Gut wird dabei nach Ausscheidung der für die
Kompostierung ungeeigneten Bestandteile in einem Behälter umgewälzt, dessen Wandungen
senkrecht oder sich erweiternd bis zu einer Austragsvorrichtung abfallen, wobei
das von der Austragsvorrichtung abgezogene Gut mittels einer Fördereinrichtung dem
Behälter von oben her wieder zugeführt wird. Die Austragsvorrichtung und der Förderer
sind dabei so von Gehäusen umschlossen, daß der gesamte Umwälzvorgang in sich geschlossen
abläuft. Lediglich für die erforderlichen Beimischungen der Bakterienkulturen oder
die Zufuhr von Luft sind entsprechende Einfüllöffnungen oder Zufuhrrohre vorgesehen.
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Ausgehend von diesen bekannten Verfahren wird die Erfindung in der
Erkenntnis gesehen, daß sich durch die Einhaltung bestimmter Maßnahmen bei dieser
Umwälzung eine besonders gleichmäßige Kompostierung des gesamten Behälterinhaltes
in verhältnismäßig kurzer Zeit erreichen läßt, wobei sich noch als besonderer Vorteil
ergibt, daß nur sehr wenig Fremdbakterienkulturen beigemischt werden müssen und
häufig sogar auf deren Beimischung ganz verzichtet werden kann; an die Stelle der
Fremdbakterienkulturen treten die von Natur aus in dem Ausgangsmaterial vorhandenen
Bakterien, die sich bei Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahmen für den Ablauf
des Verfahrens in genügend großem Umfang vermehren und für die Kompostierung in
dem geschlossenen System zur Verfügung stehen.
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Erfindungsgemäß wird das in den Behälter eingebrachte Gut zwischen
3 und 24. Stunden ohne Umwälzung in diesem ruhen gelassen und während dieser Zeit
nur das dabei entstehende Luft-Gas-Gemisch von unten nach oben umgewälzt. Anschließend
erf olgt dann bei angereichertem Kohlendioxydgehalt der Luft eine Umwälzung des
Gutes selbst umgekehrt von oben nach unten, ohne oder mit Beimischung geringer Frischluftmengen
im Gegenstrom. Dieses Umwälzen erfolgt absatzweise. Anschließend wird das Gut dann
unter Zufuhr größerer Mengen sauerstoffhaltiger Luft im Gleichstrom ebenfalls absatzweise
umgewälzt und schließlich unter gleichzeitiger Zu-1 Uhr sehr großer Mengen
von Frischluft kontinuierlich umgewälzt. Wird das Verfahren in an sich bekannter
Weise mit Zumischung von Bakterienkulturen in aufeinanderfolgenden, zeitlich gegeneinander
abgegrenzten Phasen bei unterschiedlicher Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Kohlendioxydgehalt
der Luft und Sauerstoffgehalt der Luft abgewickelt, dann können, wie die Erfindung
weiter vorsieht, während des Ablaufs der einzelnen Phasen jeweils geringere Mengen
des der Verfahrensphase unterworfenen Gutes aus dem Behälter entnommen und einem
einzigen oder jeweils einem von mehreren getrennten Behältern (Impfbehältern) zugeführt
werden und der Inhalt dieses Impfbehälters oder dieser Impfbehälter dem der Verrottung
unterworfenen Gut zu deren Beginn oder während deren zeitlichen Ablauf kontinuierlich
zugeführt werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, das einer bestimmten Prozeßphase
entstammende Impfbehältergut während des Ablaufs der vorhergehenden Phase dem der
Verrottung unterworfenen Gut wieder beizufügen. Schließlich kann bei Verwendung
mehrerer getrennter Impfbehälter die Entnahme des für den jeweiligen Impfbehälter
bestimmten Gutes gegen Ende einer Phase und die Wiedereinführung des Gutes in den
Prozeß zu Beginn der entsprechenden nächsten Phase erfolgen.
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Das nach dem erfindungsgemäßen Ablauf des Verfahrens in Kompost verwandelte
Gut kann, wie die Erfindung empfiehlt, im Behälter gelagert bleiben und unter leichtem
Temperaturanstieg in größeren Abständen wieder umgewälzt und dabei leicht durchlüftet
werden, es kann aber auch in Abständen von 1 bis
3 Tagen jeweils
einmal langsam umgewälzt werden. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß der Kompostierungsprozeß
praktisch stagniert und nicht ungesteuert weiter verläuft und dabei die Gefahr einer
Nachgärung mit sich bringt.
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Im einzelnen wickelt sich dieses grundsätzliche Verfahren zweckmäßig
so ab, daß das mehr oder weniger zerkleinerte Gut mit oder ohne vorherige Beimischung
von Wasser oder Klärschlamm in einen Behälter, der einen zylindrischen oder mehreckigen
Querschnitt haben kann, gefüllt wird. Am Boden solcher Behälter ist eine mechanisch
arbeitende Austragsvorrichtung, z. B. ein Telleraustrag, ein Schneckenförderer mit
horizontaler Achse oder ein Plattenband, vorgesehen. Kontinuierlich oder in festgelegten
Abständen wird automatisch eine bestimmte Menge Gut unten aus dem Turm ausgetragen.
Die über der Austragsmenge gelegene Gutschicht rutscht selbständig nach. Das ausgetragene
Material wird gleichzeitig mittels einer üblichen Fördereinrichtung bis in die Höhe
der Einfüllöffnung des Behälters gebracht und von oben wieder in diesen eingefüllt.
Während des Transportes wird das Gut einer intensiven Lockerung und Durchmischung
sowie einer Durchlüftung mittels des im Behälter (Turm) befindlichen Luftgasgemisches
unterzogen. Zur zusätzlichen Sauerstoffzufuhr, die eventuell erwünscht ist, können
am Turm selbst oder in dessen Innerem Lüftungsrohre angebracht werden. Das Gut wird
so lange in diesem Kreislauf gehalten, bis der gewünschte Verrottungsgrad erreicht
ist. Anschließend kann die Austragsvorrichtung zusammen mit einer nachgeschalteten
Transportanlage gegebenenfalls unter Erhöhung der Austragsgeschwindigkeit und damit
der Austragsleistung zum Verladen des Gutes oder zur Beschickung der Weiterverarbeitungsanlagen
verwendet werden.
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Gleichzeitig mit der beschriebenen Umwälzung des Gutes kann mittels
der dosierten Zufuhr von Sauerstoff die beim Gärprozeß entstehende Temperatur des
Gutes im Turm selbst und während des Guttransportes außerhalb des Turmes so beeinflußt
werden, daß besonders günstige Voraussetzungen für den Ablauf des Prozesses geschaffen
werden. So können z. B. durch Steuerung der Temperaturhöhen zwischen 60 und 80°
C pathogene Keime, Wurmeier und auch Unkrautsamen gleichzeitig vernichtet werden.
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Wird, wie dies häufig geschieht, vor Beginn der Kompostierung dem
Gut zur Beschleunigung des Prozesses Wasser oder stark wasserhaltiger Klärschlamm
beigemischt, dann hat dies zur Folge, daß der fertige Kompost in der Regel zuviel
Wasser enthält. Dieser Wassergehalt wirkt sich nachteilig auf die Streufähigkeit
sowie die Transportkosten des fertigen Kompostes aus und bringt die Gefahr einer
nachträglichen unkontrollierbaren Nachgärung mit sich. Erfindungsgemäß kann dieser
Wassergehalt während einer nachträglichen Behandlung des Kompostes in der Weise
auf ein erträgliches Maß reduziert werden, daß man den Kompost während eines Tages
oder mehrerer Tage im Gärturm unter Anwendung der oben beschriebenen grundsätzlichen
Behandlungsmethode einer sehr starken Durchlüftung aussetzt. Dabei verdampft ein
Teil des Wassers bereits während der Durchlüftung insbesondere dann, wenn diese
Verdampfung durch einen zusätzlichen thermischen Aufwand, d. h. durch Fremdbeheizung,
gefördert wird. Darüber hinaus verursachen die im Gut befindlichen Mikroorganismen
schon ohne diese Wärmezufuhr eine starke Verpilzung, die, abgesehen davon, daß sie
sich auch günstig auf die Qualität des Kompostes auswirkt. einen großen Teil des
übrigen Wassers organisch bindet und damit die Gefahr einer späteren Nachgärung
verringert gegebenenfalls ganz beseitigt. Gleichzeitig wird die Abbaufähigkeit des
Gutes verbessert. Die Behandlungsmethode unterscheidet sich von der zuerst erwähnten
dadurch, daß der Kompost mit größerer Geschwindigkeit umgewälzt und stärker durchlüftet
wird. Die, wie vorgesehen, regelbaren Leistungen der Austragsvorrichtung und der
nachgeschalteten Transportvorrichtung ermöglichen eine derartige Behandlung ohne
weiteres. Selbstverständlich läßt sich auch auf andere Weise als durch das erfindungsgemäße
Verfahren gewonnener Kompost auf die zuletzt beschriebene Weise behandeln und vom
erhöhten Wassergehalt befreien.
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Dem bekannten Aufteilen der Gärtürme in mehrere übereinanderliegende
horizontale Etagen bei Kompostierungsverfahren, die mit aus den gleichen Verfahren
gewonnenen Fremdbakterien oder Impfkulturen arbeiten, liegt die Erkenntnis zugrunde,
daß während des Prozesses mehrere, meist fünf bis acht voneinander getrennte Zonen
vorhanden sein müssen. Innerhalb dieser Zonen muß das Gut während bestimmter Zeitabschnitte
verschieden hohen Temperaturen, verschieden starken Sauerstoffbelüftungen und verschieden
großer Anreicherung mit Kohlendioxyd ausgesetzt werden. Mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren läßt sich diese Erkenntnis verwirklichen, wenn beispielsweise wie folgt
verfahren wird: a) Das eingefüllte Frischgut wird während einer Zeit von beispielsweise
3 bis 24 Stunden ruhend im Gärturm belassen. Es enthält während dieser Zeit noch
so viel Sauerstoff, daß der aerobe Umwandlungsprozeß von sich aus beginnen kann.
Infolge der damit einsetzenden Bakterientätigkeit steigt die Guttemperatur rasch
an, und zwar besonders im untersten Teil des Turmes wegen des höheren Druckes der
Gutsäule. Zur Erzielung einer gleichmäßigen Temperatur im gesamten Turm kann während
dieser Periode das im Turm befindliche Luft-Gas-Gemisch ohne Zufuhr von Frischluft
von unten nach oben umgewälzt werden; es besteht aber auch die Möglichkeit, das
Gut selbst in sich geschlossen ein- bis zweimal von oben nach unten umzuwälzen.
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b) Wenn sich der Kohlendioxydgehalt im Gärturm und in der zu kompostierenden
Masse und damit die Entwicklung von Kohlensäuse gesteigert hat, die das Auflösen
derwasserunlöslichen Pflanzenstoffe im Kompost erleichtert, beginnt die zweite Phase,
während der ebenfalls das im Turm befindliche Gas-Luft-Gemisch ohne oder unter Beimischung
von nur wenig Frischluft von unten nach oben und das Gut selbst von oben nach unten
umgewälzt wird. Dies hat gleichzeitig ein Ansteigen des Feuchtigkeitsgehaltes des
Luft-Gas-Gemisches zur Folge. Die Temperatur erhöht sich dabei etwa bis auf 70°
C.
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c) In der dritten Phase, die größere Luftmengen und mehr Sauerstoff
wie relativ geringere Kohlendioxydmengen erfordert, wird die Frischluftzufuhr entsprechend
erhöht und das Gut gleichzeitig mehrmals umgesetzt.
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d) In der vierten Phase sind normalerweise zur Stabilisierung des
Prozesses größere Sauerstoffmengen notwendig; sie werden durch eine weitere Steigerung
der Frischluftzufuhr und einen kontinuierlichen Kreislauf des Gutes in dieses eingebracht.
e)
In der fünften Phase, der sogenannten Verpilzungsphase, läßt man die Temperatur
durch Ruhenlassen oder besonders langsames Umsetzen wieder ansteigen und betreibt
gleichzeitig nur eine leichte Durchlüftung.
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Da bei dem zuletzt beschriebenen Verfahren in den Phasen a) bis e)
jeweils verschiedene Arten von Bakterien eine spezielle Vermehrung erfahren und
z. B. Bakterienarten, die sich in der Phase a) bei einer Temperatur von beispielsweise
40= C stark vermehrten, in der Phase b) oder c), d. h. beispielsweise nach Erreichen
einer Temperatur von über 50' C, zum großen Teil wieder vernichtet
werden, dafür aber nunmehr andere Bakterienstämme, in diesem Falle die sogenannten
Thermophilbakterien, eine starke Vermehrung erfahren, schlägt die Erfindung weiter
vor, das zu kompostierende Gut mit den während des Prozesses entstehenden eigenen
Bakterien zu impfen. Dies kann z. B. so geschehen, daß während jeder der Phasen
a), b), c), d) und e) beim Umsetzen des Turminhaltes vor demWiedereintritt des Gutes
in denTurm automatisch eine kleine Menge, beispielsweise 1 Gewichtsprozent, in einen
abgetrennten Behälter. den Impfbehälter, geleitet wird. Dieser Impfbehälter enthält
dann bei Abschluß des Prozesses ein Gemisch von Kompost bzw. Halbkompost mit Bakterien
aus allen Phasen. Sobald der Turm neu gefüllt ist, wird dann der Inhalt des Impfbehälters
entweder gleich zu Anfang oder kontinuierlich während des Prozeßablaufes der Turmfüllung
zugesetzt.
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Statt dessen besteh-L auch die Möglichkeit, mehrere Impfbehälter vorzusehen,
und in diesen jeweils Gutmengen aufzubewahren, die dem Turm während des Ablaufs
einer bestimmten Phase entnommen wurden. Dieses Impfgut wird dann zweckmäßig so
in den Turm eingeführt, daß z. B. aus der Phase e) zurückbehaltenes Impfgut während
des Ablaufs der Phase d), Impfgut aus Phase d) der Phase c) zugegeben wird usf.
Der Zusatz dieses Impfgutes wird sich besonders vorteilhaft auswirken, wenn die
Entnahme des Gutes zu dem Zeitpunkt erfolgt, an dem die Bakterien eines bestimmten
Stammes am zahlreichsten sind, was meistens gegen Ende der Phase der Fall ist, und
wenn der Zusatz des Impfgutes in den Turm bei Beginn einer Phase, also in einem
Stadium größter Bakterienaktivität erfolgt. Es ist selbstverständlich auch möglich,
eine andere Art dieser Impfung zu wählen; so z. B. Gut aus der Phase e) der Phase
c), Gut aus der Phase d) der Phase b) und/oder auch Gut aus der Phase e) der Phase
a) zuzusetzen.
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Das erfindungsgemäße Umwälzverfahren kann schließlich auch angewandt
werden, um eine Lagerung des fertigen Kompostes über einen längeren Zeitraum, z.
B. mehrere Wochen hin, zu ermöglichen. Der Turminhalt muß zu diesem Zweck lediglich
zur Vermeidung schädlicher Temperatursteigerungen des Gutes in Abständen von einigen
Tagen je einmal umgewälzt werden.
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Für den Betrieb von Anlagen großer Leistung empfiehlt die Erfindung
ferner, jeder Phase einen besonderen Turm zuzuordnen und zwischen den einzelnen
Türmen Transportvorrichtungen anzuordnen, die es erlauben, das Gut nach Beendigung
des der Phase entsprechenden Prozeßabschnittes im jeweiligen Turm von dessen Austragsvorrichtung
aus in die Einfüllöffnung eines der nächsten Phase zugeordneten Turmes zu transportieren.
Zweckmäßig werden die an jedem Turm ohnehin vorhandenen Förderer dabei so ausgebildet,
beispielsweise schwenkbar angeordnet, daß sie sowohl dem einen wie auch dem anderen
Zweck dienen können. - Durch eine solche Anordnung von mehreren Türmen ist es auch
möglich, den Betrieb der Anlage der zeitlich schwankenden Zufuhrmenge des Mülls
anzupassen, also z. B. den Betrieb so einzurichten. daß für den Zeitraum, in dem
erfahrungsgemäß die größte Zufuhrmenge erwartet werden kann, ein entleerter Turm
für die erste Phase bereit steht. Man spart auf diese Weise mindestens den Raum
für den an sich unerläßlich erscheinenden Zwischenbunker, in dem das Gut vor Einbringung
in den eigentlichen Verrottungsprozeß gespeichert wird.
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Bei Durchführung des Verfahrens in Vorrichtungen mit mehreren Türmen
kann unter günstigen Betriebsbedingungen das Impfen, wie es oben beschrieben wurde,
unterbleiben, da die natürlicherweise in den jeweiligen Türmen zurückbleibenden
Gutreste diese Aufgabe übernehmen. Die beschriebene Einteilungsform gestattet es
auch, nach Beendigung des jeweiligen Prozeßabschnittes im Turm nur eine bestimmte
Teilmenge des Turminhaltes abzuziehen und in den nächsten Turm einzubringen, aus
dem ebenfalls nur die entsprechende Gutmenge abgezogen wurde. Da für den Abbau der
dabei jeweils in einen Turm gelangenden Gutmenge aus der vorhergehenden Phase nunmehr
vergleichsweise große Mengen Abbaubakterien aus der erwähnten zurückbehaltenen Gutmenge
zur Verfügung stehen, wickelt sich der Abbauprozeß außerordentlich schnell ab.
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An die Stelle eines hohen Turmes mit enisprechend kleinem Querschnitt
kann auch ein in der Horizontalen langgestreckter niedriger Gärbunker treten, der
am Boden ebenfalls eine mechanische Austragsvorrichtung, beispielsweise ein in Richtung
der Längsachse wirkendes Plattenband oder Transportschnekken, aufweist. Der Bunkerinhalt
wird in diesem Fall kontinuierlich oder in Zeitintervallen gegen die Stirnseite
des Bunkers gefördert und das sich dort häufende Gut mittels einer Transporteinrichtung
von dieser Stelle zur anderen Stirnseite der Einfüllstelle gefördert.
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Die Anwendung der Erfindung bietet den Vorteil, daß das Volumen der
Gäreinrichtung vollständig ausgenutzt wird und daß das Gut durch die in weiten Grenzen
regelbare Bewegung, Mischung und Durchlüftung einem Verrottungsprozeß unterworfen
wird, der mit einfachsten Mitteln gesteuert werden kann, ohne daß dabei das Füllvermögen
der Anlage sinkt und daß auch sehr fein gekörntes Gut mit oder ohne Klärschlammbeimischung
rasch in Kompost verwandelt werden kann, ohne daß die Gefahr einer anaeroben Gärung
auftritt.