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Verfahren zur Kompostierung von Müll und anderen Abfällen Die übliche
Aufbereitung von Müll und anderen Abfällen, beispielsweise von vorentwässertem Elärschlamm,
zwecks Ablagern oder Kompostieren erfolgt in an sich bekannter Weise auf Prallmühlen,
Hammermühlen oder Raspeln. Zur Kompostierung führt man ferner eine Absiebung auf
eine Teilchengröße von 30 - 50 mm durch. Eisenteile werden durch Magnetscheider
ausgesondert.
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Die Siebrückstände verwirft man als unkompostierbar. Der Siebdurchgang
wird, gegebenenfalls nach Anfeuchtung, in an sich bekannter Weise auf Mieten oder
in Rottezellen verrottet.
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Danach wird der fertige Kompost j je nach Qualitätsansprüchen hinsichtlich
der Korngröße mit Sieben von 6 - 20 mm Größe abgesiebt. Der dabei entstehende Siebrückstand
wird zumeist ebenfalls verworfen.
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Das Ziel einer 100 %igen Müllbeseitigung wird durch die bisherige
Art der Kompostierung also nicht erreicht. Dieprheblichen Mengen der zu verwerfenden
Rückstände, wie sie sowohl vor als nach der Rotte anfallen, müssen abgelagert werden.
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Ähnlich ist es bei der Müllverbrennung. Auch dort entsteht unverwertbare
Schlacke, die abgelagert werden muß.
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Es ist vereits vorgeschlagen worden, die Siebrückstände der Vorsiebung
zu veraschen und die Asche dem Kompost zuzusetzen.
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Die Rückstände der Nachsiebung müssen gemahlen, und können ebenfalls
dem Kompost zugesetzt werden. Die Veraschung ist aber sehr teuer; ferner erfordert
das Nachmahlen der Rückstände auf Hammermühlen einen außergewöhnlich hohen Aufwand
an Kraft und Verschleiß. Diese Kombinationen, die zu einer 100 %igen Müllbeseitigung
führen könnten, konnten sich daher schon aus Kostengründen nicht recht einführen.
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Die verworfenen Anteile bestehen zum Teil aus Scherben und Kunststoffen.
Sie stören im Grunde weniger dadurch, daß sie nicht zu Humus geworden sind, als
durch ihr äußeres Aussehen und ihre allzu grobe Körnung. Feinere Kunststoff-Flocken
sind sogar vielfach zur Bodenlockerung im Handel. Auch bei Glas verschwinden Bedenken
wegen einer Verletzungsgefahr, wenn die Scherben auf Sandkorngröße zerkleinert sind.
Solcher Glassand wirkt im Kompost strukturverbessernd. Im übrigen werden sowohl
Glas wie Kunststoff im Boden von Mikroben ebenfalls abgebaut und ihre Bestandteile
von Pflanzen verwertet, insbesondere wenn sie bereits fein zerkleinert sind. Allerdings
erfolgt ihr Abbau nur langsam und kann Jahre dauern. Vom Standpunkt einer rückstandsfreien
Müllverwertung wäre also eine Feinzerkleinerung der Siebrückstände und ihre Einbeziehung
in den Kompost erwünscht. Mit den bisherigen Methoden ließ sich das anfallende Gemisch
von spröden Hart stoffen und elastischen Kunststoffen jedoch nicht rationell zerkleinern.
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Während für Glas in jedem Fall eine Zerkleinerung auf weniger als
1 mm erwünscht ist, ist eine solch starke Zerkleinerung von organischen Stoffen,auch
von Kunststoff, nicht angebracht.
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Zu feines Material läßt nicht mehr genügend Luft durch und neigt zum
Verschlämmen bzw. zur Erosion (Vergießfestigkeit).
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Für Anwendungszwecke, bei denen das äußere Aussehen im Vordergrund
steht, ist bei der organischen Substanz eine Korngröße zwischen 6 und 10 mm erwünscht.
Wo es sich vorwiegend um
Erosionsschutz handelt, wird man eine Materialgröße
bis zu 20 mm vorziehen. In beiden Fällen soll jedoch, wie oben erwahnt, die Korngröße
des Glasanteils unter 1 mm liegen. Ein solcher Kornaufbau war mit den bisherigen
Methoden der Absiebung nicht zu erreichen. Auch die Windsichtung des feuchten oder
angetrockneten Kompostes hat sich nicht bewährt. Es gelangen zu viele unaufgelöste
Klumpen in den Abfall.
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Der vorliegenden Erfindung liegt nun die überraschende Feststellung'zugrunde,
daß die gewünschte Zerkleinerung der Abfallstoffe, und zwar sowohl des Glases als
auch der Kunststoffe und anderer Anteile des Mülls möglich ist, sofern gewisse Bedingungen
eingehalten werden. So muß der Wassergehalt unter 30 Gew.% und / oder die Mahlguttemperatur
hoch genug, d.h.
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oberhalb 650 C gehalten werden, wobei gleichzeitig eine Entseuchung
eintritt. Dies wird, soweit die entstehende Mahlwärme bei feuchterem Müll nicht
ausreicht, durch einen heißen Luftstrom erreicht, der in an sich bekannter Weise
durch die Mühle geführt wird. Ferner wird die Mühle mit einem Windsichter kombiniert,
der im Kreislauf die ausgeschiedenen Grobanteile in die Mühle zurückführt. Der Windsichter
wird so eingestellt, daß das Glas wunschgemäß auf unter 1 mm zerkleinert wird. Wendet
man eine solche bei einheitlichen Hartstoffen an sich bekannte Kreislaufmahlung
mit Windsichter nun auf den heterogenen Müll an, so gelangen zu grobe Eunststoff-Betzen,
da sie spezifisch leichter sind, in das Fertiggut. Es hat sich deshalb als notwendig
erwiesen, das vom Sichter kommende Feingut zusätzlich einer Siebung zu unterziehen
und auch den Siebrückstand wieder der Mühle zuzuführen. Es ist im Grunde gleichgültig,
ob zuerst gesichtet und dann gesiebt wird oder umgekehrt. Auch kann die Siebung
gegebenenfalls direkt in der Mühle erfolgen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren löst dabei auch die Aufgabe, eine Endfeinheit
des Rottegutes zu erreichen und dabei dafür zu sorgen, daß die übrigen Müllanteile
einerseits nicht zu fein für eine aerobe Rotte werden und andererseits der Kompost
nach der Rotte nicht einer nochmaligen Absiebung unterworfen werden muß.
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Als geeignete Mühlenart für den genannten Zweck hat sich die bekannte
Kugelmühle oder Rohrmühle erwiesen. Sie besteht aus einem waagrechten, sich drehenden
Zylinder, der mit Stahlkugeln oder anderen Mahlkörpern gefüllt ist. Die Mahlkörper
werden am Austragsende durch eine Schlitzwand am Austrag gehindert. Durch die Mühle
wird gegebenenfalls ein geheizter Luftstrom geführt.
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Mühlendurchmesser und Mahlkörpergröße richten sich nach der Größe
des Aufgabegutes. Damit nicht allzu viel Feinstanteile entstehen, wählt man eine
verhältnismäßig kurze Mühlenlänge.
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Eisenteile, die im Müll enthalten sind, wirken als zusätzliche Mahlkörper.
Wenn die Eisenteile soweit abgemahlen sind, daß sie die Austragswand passieren,
werden sie durch einen Magnetscheider ausgeschieden, ehe die Sichtung und Siebung
durch führt wird. Diese Eisenteile können als Schrott verwertet werden. Alle übrigen
Müllbestandteile werden der Kompostierung zugeführt.
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Die Beheizung der Mahltrocknung, d.h. der Mühle mit Öl, ist naturgemäß
mit Brennstoffkosten verbunden. Es ist jedoch möglich, eine Feuerung mit einem Teil
des gemahlenen Mülls zu betreiben.
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Bei einem angenommenen Wassergehalt des Mülls von 30 Gew.% und einem
Heizwert von 2 000 kcal/kg würde man dazu ca. 17 Ges.% des Mülls verheizen. Der
Heizwert liegt jedoch durchschnittlich ganz wesentlich höher, sodaß der Substanzverlust
nicht besonders ins Gewicht fällt. Im Gegensatz zu sonstigen Müllverbrennungsanlagen
entfällt die zusätzliche Kühlung der Verbrennungsgase für die Filterung und das
Filter, denn dies ist für die Abluft der Mühle ohnehin vorhanden. Die Verbrennungsrückstände
werden restlos mit dem Mahlgut zu Kompost verarbeitet.
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Dem Aufgabegut der Mühle kann gegebenenfalls Klärschlamm, vorzugsweise
in vorentwässerter Form zugesetzt werden.
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Der Klärschlamm kann aber auch nach der Mühle, wo ohnehin zur
Kompostierung
eine Befeuchtung erfolgen muß, zugesetzt werden.
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Sollte das aus der Mühle kommende Gut durch die Mühlentemperatur steril
geworden sein, so ist es mit Rotteorganismen zu beimpfen.
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Die gesonderte Mühlenheizung kann entfallen, wenn das Mahlgut im Anlieferungszustand
weniger als 30 % Wassergehalt aufweist oder wenn es durch mikrobielle Vorrotte nach
einem der an sich bekannten Verfahren bereits entsprechend vorgetrocknet ist. Im
letzteren Fall ist auch eine Entseuchung unter Umständen bereits erfolgt und braucht
nicht mehr durch eine hohe Mühlentempera tur bewirkt werden.
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Überraschenderweise wurde gefunden, daß im letzteren Fall, in dem
in der Regel bereits eine Vorserkleinerung erfolgt ist, auch andere Sichtermühlen,
bzw. Walzenschüsselmühlen, das erstrebte Ergebnis liefern.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird also der überraschende und
sprunghafte Fortschritt erzielt, daß erstmals überhaupt keinerlei unverwertbare
Rückstände entstehen. Die Nachsiebung nach der Rotte entfällt. Das Mahlgut hat bereits
den idealen Kornaufbau.
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Die früher übliche Kompostierung im Freiland auf Mieten von dreiecksförmigem
Querschnitt hatte drei wesentliche Nachteile: Am Ende der Rotte war der Kompost
häufig bei entsprechender Witterung so naß, daß er nicht mehr gesiebt werden konnte,
weil die Siebe verklebten. Dieser Nachteil wird nach der vorliegenden Erfindung
überwunden, da das Gut schon vor der Kompostierung auf die gewünschte Endfeinheit
gebracht und eine Nachsiebung nicht mehr erforderlich ist.
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Weiterhin entstanden im Innern der Mieten, die üblicherweise auf eine
Höhe von 1,30 m oder gar mehr aufgesetzt wurden, durch
Sauerstoffmangel
anaerobe Kernzonen. Diese sind höchst unerwünscht, führen zu Verlusten und verbreiten
beim Umsetzen der Mieten einen unerträglichen Gestank. Lediglich die Außenschicht
einer solchen Miete hat genügend Sauerstoffzufuhr, sodaß die aerobe Verrottung dort
ordnungsgemäß unter Erwärmung einsetzt.
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Andererseits entsteht aber die Gefahr einer zu raschen Buskühlung
dieser Schicht.
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Sowohl der anaerobe Kern als auch die zu rasche Auskühlung der Außenschicht
werden nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dadurch vermieden, daß
die Miete nicht auf einmal auf ihre volle Höhe aufgesetzt wird, sondern in mehreren
Stufen, wobei eine neue Schicht erst aufgebracht wird, wenn die vorhergehende sich
erhitzt und ihr Sauerstoffbedarf sich verringert hat. Die Gefahr der Bildung anaerober
Zonen ist damit augeschaltet. Hat die Miete ihre volle Höhe von beispielsweise-1,30
m erreicht, so werden die neuen Schichten seitlich angesetzt, sodaß die Miete in
der Breite wächst und schließlich einen trapezförmigen Querschnitt annimmt.
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Der dritte Nachteil bei der bekannten Mietenkompostierung war die
lange Rottedauer und damit verbunden der große und kostspielige Platzbedarf für
die Mieten.
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Das erfindungsgemäß bereits auf Endfeinheit gebrachte Material rottet
demgegenüber erheblich schneller.
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Je nach Witterung kann sich eine ungleiche Feuchtigkeitsverteilung
in der Miete einstellen,was zu ungleichem Rottefortschritt führt. Bei trockenem
Wetter ist die Miete oben zu trocken, unten zu naß. Bei Regen bildet sich oben eine
nasse Schicht,die nicht bis zur Mitte durchdringt. Es ist dann zweckmäßig, auf der
älteren Mietenseite mit einem geeigneten Gerät einen Streifen abzunehmen, dadurch
gleichzeitig zu mischen und neu aufzusetzen, gegebenenfalls unter Zugabe von Wasser.
Dazu, wie auch zum Aufladen äuf Fahrzeuge, hat sich eine handelsübliche Schneeschleuder
bewahrt. Ihr Einsatz ist erst durch das erfindungsgemäße
Verfahren
möglich geworden, da die Mieten nun keine schleißenden Glassplitter mehr enthalten.
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Eine zusätzliche Beschleunigung der Rotte kann nach einer weiteren'bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung dadurch erreicht werden, daß man vor die Mietenrotte
eine Vorrotte in künstlich belüfteten Rottezellen einschaltet. Solche Rottezellen
der verschiedensten Bauart sind an sich bekannt, und zwar unter anderem in Form
von Vorrichtungen, die das Material bei der Belüftung umwälzen, oder solchen, bei
denen eine künstliche Belüftung ohne Umwälzung erfolgt.
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Die Struktur des windgesichteten Materials erlaubt erstmals die Behandlung
in einem Wirbelschichtreaktor, ohne daß störende Entmischungen durch Teile mit unterschiedlicher
Sinkgeschwindigkeit zu befürchten sind. Der Wirbelschichtreaktor ist in der Technik
üblich für mancherlei Zwecke. Er wird weiter unten eingehend beschrieben.
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Der poröse Boden des Wirbelschichtreaktors und seine Buftzufuhr kann
in mehrere Sektionen aufgeteilt sein, die reihum verschieden stark belüftet oder
abgeschaltet wurden können. Um ein Übermaß an Belüftung zu vermeiden, wird der Reaktor
mit periodischen Luft stößen betrieben. Die Ruhepausen richten sich nach den laufend
gemessenen und registrierten 02 oder C02-Gehalten im Bett. Der O2-Gehalt darf während
der Ruheperiode nicht so weit absinken, daß CH4 entsteht. Dies ist erfahrungsgemäß
der Fall, wenn °2 unter 10 Vol.% absinkt bzw. C02 auf den betreffenden Betrag ansteigt.
(Für die Volumenprozente im Gas gilt in erster Annäherung die Gleichung: O2 + 002
= 21 Vol.%). Die Temperaturen in den verschiedenen Teilen des Reaktors lassen sich
ebenfalls leicht durch Registriergeräte überwachen und zur optimalen Luftdosierung
heranziehen. Im hier vorliegenden Falle kann man den Reaktor satzweise oder kontinuierlich
betreiben.
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Beim satzweisen Betrieb verbleibt das Gut nach der Füllung bis zum
Ende der gewünschten Behandlungsdauer im Reaktor und wird danach in üblicher Weise
durch ein Bodenventil abgelassen. Die
Behandlungsdauer richtet sich
nach dem gewünschten Rottegrad.
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Ist für eine Nachrctte im Freiland reichlich Platz vorhanden, so genügt
eine kürzere Behandlungsdauer, andernfalls muß sie länger ausgedehnt werden. Wird
als Behandlungsdauer beispielsweise eine Woche angenommen, sind 6 Reaktoren erforderlich.
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Während jedem der 5 Arbeitstage wird je ein Reaktor gefüllt und ein
neuer entleert. Der entleerte Reaktor wird am nächstfolgenden Arbeitstag wieder
befüllt. Samstag und Sonntag bleibt also jeweils ein Reaktor leer, während die übrigen
belüftet werden.
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Während für satzweisen Betrieb sich eher ein kreisförmiger Behältergrundriß
anbietet, wird man bei kontinuierlichem Betrieb eine langgestreckte Form vorziehen
mit dem Einlauf am einen und dem Auslauf am anderen Ende, um eine stärkere Vermischung
jungen und älteren Materials am Auslaufende zu vermeiden.
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Zur optimalen Rotte ist eine exakte Einhaltung der Materialfeuchtigkeit
notwendig. Sie wird durch Feineindüsung von Wasser erreicht und in der Wirbelschicht
gleichmäßig verteilt.
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Die Wirbelschichtbehandlung ist flächensparend, voll automatisch und
benötigt außer den automatisch gesteuerten Belüftungsventilen keinerlei Mechanik.
Sie ist darin den bisher bekannten Rottezellen überlegen.
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Der Kornaufbau des fein gemahlenen und zur Verrottung angefeuchteten
Gutes ist unter Umständen derart, daß eine Belüftung mangels ausreichender Hohlräume
erschwert ist. In diesem Fall ist eine Pelletisierung angebracht. Sie kann beispielsweise
in den bekannten Pelletisiertellern oder -trommeln erfolgen oder Extrudern, bei
denen aus einer Lochplatte dünne Stränge austreten, die dann abbrechen oder abgeschnitten
werden. Das entstehende Haufwerk hat eine weitgehend einheitliche Korngröße von
wenigen Millimetern und gleichmäßige Hohlraumverteilung, die die Belüftung begünstigt.
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Soweit keine Verwendung des Kompostes für landwirtschaftliche Zwecke
vorgesehen ist, kann der erfindungsgemäß fein aufbereitete Rohkompost auch direkt
auf einer Rottedeponie abgelagert werden. Der überraschende Vorteil gegenüber a
deren Deponie -verfahren besteht darin, daß keine ungenügend zerkleinerten Kunststoff-Fetzen
durch den Wind verweht werden, daß Vögel und Ratten nicht durch erkennbare Nahrungsreste
angelockt werden, und daß sich daher die kostspielige Überdeckung mit Erde erübrigt.
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Sofern die Mühle beheizt wird, sind pathogene Keime nach der Vermahlung
abgetötet. Das so hygienisierte Mahlgut kann gefahrlos gehandhabt werden. Es ist
ferner wegen seiner Trockenheit gut lagerfähig. Dieser Rohkompost oder Frischkompost
kann direkt aufs Land gebracht werden, auf dessen Oberfläche er verrottet. Man nennt
dieses Verfahren Mulchen oder Flächenkompostierung. Da Frischkompost erst nach seiner
völligen Verrottung wurzelverträglich wird, wird die Flächenkompostierung in der
vegetationslosen Zeit durchgeführt und muß bei der Bestellung abgeschlossen sein.
Bei tief wurzelnden, ausdauernden Gewächsen, beispielsweise bei Wein, ist die Anwendung
dagegen zeitlich nicht begrenzt.
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Frischkompost läßt sich demnach nicht so universell verwenden wie
der im Kompostwerk unter kontrollierten Bedingungen verrottete, wurzelverträgliche
Reifkompost. Ein Kompostwerk wird in der Regel beide Sorten führen müssen.
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Das Wesen vorliegender Erfindung-wird nun anhand der beiliegenden
Figuren 1 bis 5 weiterhin erläutert. Es zeigen: Fig.1 ein Beispiel eines Fließschemas
für das erfindungsgemäße Kompo stierverfahren, Fig.2 das Ansetzen bzw. Aufsetzen
der einzelnen Schichten einer sogenannten Trapezmiete, Fig.3 das Umsetzen einzelner
Mietenstreifen,
Fig.4 einen Wirbelschichtreakter durch Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig.5 eine andere Ausführungsform des Wirbelschichtreaktors
in langgestreckter Form.
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In Figur 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 die gegebenenfalls beheizte
Mühle bezeichnet, aus der mittels eines Förderers 2 das gemahlene Gut einem Magnetscheider
3 zugeführt wird, der die Eisenteile (Schrott) abführt, was durch den Pfeil 4 gekennzeichnet@ist.
Das übrige Gut gelangt in den Windsichter 5 mit Sieb 6.
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Die Abführung des Fertigguts ist durch den Pfeil 7 symbolisiert.
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Das übrige Gut gelangt über die Leitung 8 zusammen mit neuem Mühleaufgabegut
9 und mit dem aus dem Windsichter direkt durch die Leitung 10 abgeführten Teilgut
in der Sammelleitung 11 im Zyklus wieder in die Mühle 1.
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In Figur 2 ist das Aufsetzen der einzelnen Schichten 11, 12, 13, 14,
15, 16, 17 und 18 durch ein Transportband 19, das als Ausleger an einem Fahrzeug
angebracht sein kann, dargestellt. Auf der älteren Mietenseite wird sodann später
der fertig verrottete Kompost ebenfalls streifenweise abgenommen. Die Besiedelung
der frischen Schichten mit Rotteorganismen erfolgt von selbst von den älteren Schichten
her.
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Der Vorgang des Umsetzens ist aus Figur 3 zu ersehen, wobei die an
sich bekannte Schneeschleuder 20 die Schichten der Urapezmiete, die rechts von der
Schneeschleuder angeordnet sind, nach dem bekannten Schneeschleuderprinzip zu den
einzelnen Schichten der links von der Schneeschleuder angeordneten Trapezmiete umsetzt.
Mit dem Bezugszeichen 19 ist wieder das Transportband, das die Trapezmiete erstmalig
aufgesetzt hat, bezeichnet. Mit dem Bezugszeichen 21 ist schließlich ein Abstreifer
bezeichnet.
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Der in Figur 4 gezeigte Wirbelschichtreaktor besteht aus einem Behälter
22 mit beliebigem Grundriß und porösem oder gelochtem Zwischenboden 23, unter den
durch ein Gebläse 24 Preßluft eingeblasen
werden kann. Die senkrechten
Wände erweitern sich manchmal oberhlab der Füllhöhe zu einer Beruhigungskammer 25,
wenn periodisch stärker geblasen werden soll. Die Beruhigungskammer ist an ein Staubfilter
26 angeschlossen. Entleert wird der Reaktor, indem sich die Luft-Feststoffemulsion
wie eine Flüssigkeit verhält - man spricht deshalb auch von Fluidisierung oder Fließbettdurch
ein Bodenventil 27. Wird der Reaktor kontinuierlich betrieben, so wird sein Füllbestand
durch ein Überlaufwehr mit Zellenradschleuse 28 konstant gehalten. Die Materialzufuhr
29 kann beliebig über oder unter dem Materialspiegel erfolgen.
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Die Figur 5 zeigt die Ausführungsform des Wirbelschichtreaktors in
langgestreckter Form. Nit dem Bezugszeichen 30 ist ein Förderer bezeichnet, durch
den das in der Kaskademühle aufbereitete Gut in die langgestreckte Behälterform
eingebracht wird.
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Das kann jedoch auch durch andere bekannte Mechanismen erfolgen, Das
Material liegt auf einem perforierten bzw. porösen Boden 31, Dieser wird von den
darunter liegenden Kammern A - 11 sektionsweise über Ventile durch das Gebläse 32
belüftet. Während der Belüftung nimmt das Volumen der belüfteten Partie zu, Der
Materialspiegel gleicht sich dann mit den daneben liegenden Sektionen aus, wodurch
schliesslich ein Transport von A nach H eintritt, Bei der Belüftung von H läuft
das Material Uber ein Wehr über, wobei die Zellenradschleuse 33 für den Luftabschluss
sorgt; 34 ist die Beruhigungskammer, 35 die Leitung zum Staubfilter,