DE3104769A1

DE3104769A1 - Verfahren und vorrichtung zur gewinnung nutzbarer waerme durch schnellverrottung bzw. kompostierung, insbesondere pflanzlicher abfallstoffe sowie stallmist

Info

Publication number: DE3104769A1
Application number: DE19813104769
Authority: DE
Inventors: Ernst 7326 Heiningen Weichel
Original assignee: Individual
Current assignee: Kuhn SAS
Priority date: 1981-02-11
Filing date: 1981-02-11
Publication date: 1982-09-16

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung nutzbarer
Wärme durch Schnellverrottung bzw. Kompostierung, insbesondere planzlicher Abfallstoffe sowie Stallmist.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Gewinnung nutzbarer Wärme durch Kompostiexurg bzw. Schnellverrottung insbesondere pflanzlicher Abfallstoffe sowie von Stalimist gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
Angesichts der zunehmenden Abfall- und Umweltprobleme, sowie der Tatsache, daß riesige Mengen organischer Masse weltweit ohne sinnvolle Verwertung verkommen, kann dies nur dadurch erklärt werden, daß die bisher gebräuchlichen Verfahren zur Kompostierung schwerwiegende Nachteile aufweisen. So macht bekannterweise die iiblichte Haufenkompostierung viel zu viel Arbeit und ftihrt in zu vielen Fällen zu Mißerfolgen, Verlusten, Fäulnis usw., weil es schwierig ist, optimale Rottebedingungen in der Praxis ständig aufrechtzuerhalten.
Moderne Kompostwerke erfordern andererseits einen viel zu hohen Investitionsaufwand, denn sie benötigen ein derart großes Einzugsgebiet, das zwangsläufig unrationelle Transporte des zur Kompostierung geeigneten Materials und des fertigen Kompostes verursacht werden. Außerdem wird bei der Verarbeitung organischer Abfälle in zentralen Kompostwerken organisches Material guter Qualität, z.B. aus ländlichen Räumen, mit Industrieabfällen, die auch Gifte, z.B. Schwermetalle, enthalten, gemischt und dadurch der entstehende Kompost für landwirtschaftliche Zwecke, insbesondere für die Nahrungsmittelerzeugung, weitgehend unbrauchbar gemacht.
Die bereits erwähnten Umweltprobleme, der vorhersehbare Mangel an Nahrungsmitteln, Rohstoffen und Energie sowie die Verarmung vieler Kulturböden, erfordern daher die Beseitigung dieser Nachteile.
Die Kompostierung organischer Abfälle, z.B. Müll usw.
in großen Mischtrommeln oder in als große Silos ausgcbildeten Reaktoren, denen das Material von oben zugefilhrt, im Reaktor belüftet und an der Unterseite entnommen wird, erfordert viel zu hohe Investitionskosten und verursacht Schwierigkeiten im Betrieb, da sehr große Materialmengen, die oft zur Verfilzung neigen oder eine ganz unterschiedliche Dichte und Zusannensetzung aufweisen, verarbeitet werden müssen. Deshalb läßt es sich auch in den modernsten Kompostreaktoren trotz Belüftung des Materials nicht vermeiden, daß immer wieder Fäulnisnester entstehen, denen die zugefügte Luft ausweicht, so daß minderwertige Kompostqualitäten und Emissionen entstehen. Die meisten Materialien, die beim Bau der Rottebehälter verwendet werden z.B. Stahl, Aluminium, Kupfer, verzinktes Blech, haben zudem noch eine geringe Lebensdauer, weil sie durch die aggressiven Bestandteile des Rottematerials und die Sauerstoffzufuhr zu schnell korrodieren.
Zur Beseitigemg dieser Mängel schlägt die vorliegende Erfindung deshalb vor, einen Verrottungsprozeß in einer einfachen Reaktor derart durchzuführen, daß das Material mechanisch sowie in kurzen Zeitabständen maschinell umgesetzt bzw. gemischt und dabei stets oder gelegentlich auch zusätzlich zerkleinert wird. Hiermit wird sichergestellt, daß alle etwaigen Päulnisnester immer wieder aufgelockert, belüftet und mit anderem Material vermengt werden.
Außerdem beseitigt die Erfindung den Nachteil, daß die z.B. in strohreichem Mist entstehende Prozeßwärme nur sehr unvollkommen mittels Wärmetauscher abgeführt werden kann, weil es ebenso wie Grünfutter, Papier usw. ein sehr schlechter Wärmeleiter ist.
Die ungenügende Abfuhr der Wärme führt nämlich zu überhöhten Temperaturen und damit zu einer Hemmung der Vermehrung der aeroben Bakterien und zu einer Verzögerung des Abbauprozesses.
Das Entstehen hoher Temperaturen während eines gewissen Zeitraumes ist zwar durchaus erwelscht. um die Verwertung der Rottewärme zu erleichtern und eine Hygienisierung des Materials, d.h. die Abtötung von Krankheitskeimen, Unkrautsamen usw. zu erreichen; eine anschließende Abkühlung des Materials ist aber erforderlich, um den Verrottungsprozeß zu beschleunigen.
Ein weiterer Nachteil aller bekannten Verfahren liegt noch darin, daß das Material entweder ungenügend zerkleinert wird, wodurch es zwar verhältnismäßig leicht belüftet werden kann, aber den zelluloseabbauenden Bakterien zu wenig Angriffsflächen bie-tet; der Rottevorgang dauert deshalb zu lang.
enn das Material z.B. mit Haanmermühlen o.ä. sehr stark zerkleinert wird, besteht stets die Gefahr, daß es sich im Komposthaufen bzw. im Reaktor zu dicht lagert, zusammenbackt und dabei zumindest teilweise unter Luftabschluß verfault.
Um diesc Nachteile zu vermeiden, schlägt die Erwindung u-. a. vor, das in den Reaktor gelangende, frische Kompostmaterial zunächst grob zu zerkleinern und mit dem bereits im Reaktor vorhandenen, angerottetem und während weiterer vorangegangener Umsatzungsvorgänge wiederholt zerkleinertem Material, intensiv zu vermischen.
Erfindungsgemäß wird das Material außerdem beimUmsetzen wiederholt zusätzlich zerkleinert und durch Rühren, Mischen, Schieben u.dgl. zudem stärker abgekiihlt, als es bisher durch das Abziehen von Warmluft, Wasserdampf oder über bekannte Wärmetauscher, die entweder in den Wänden oder im Innern der Behälter Anordnung fanden, möglich war.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird das abgekühlte Material anschließend wieder in dem noch warmen Rottebehälter im Kreislauf geführt und daher sofort wieder auf diejenige Temperatur gebracht, die die Vermehrungstätigkeit der Bakterien begünstigt.
Die in Intervallen stoßweise abgeführte Wärme kann entweder verbraucht oder einem Pufferspeicher zugeführt werden. Die mit C02 angereicherte Warmluft kann zudem auch direkt zur Erwärmung der Luft in Gewächshäusern und zur Düngung der darin wachsenden Pflanzen verwendet werden.
Weitere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung, insbesondere die baulichen und funktionellen Merkmale von Vorrichtungen bzw. Anlagen zur Verfahrensdurchführung sind den beigefügten Zeichnungen zu entnehmen und in-der Zeichnungsbeschreibung näher erläutert.
Es zeigen in weitestgehend schematischer Darstellung: Figur 1 ein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneter Reaktor im J,ängsschnittT Figur 2 eine Alternativausführung zu Figur 1 und Figur 3 eine weitere Alternative.
Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung besteht in ihren wesentlichsten Elementen aus dem liegenden Reaktor 1 mit der im Behälterinneren 1a um die horizontale Achse 2 umlaufenden Rührschnecke 3, oberhalb derer ein weiterer Horizontalförderer 5 mit Pörderschnecke 5a angeordnet ist; diese beiden Förderer 2, 3 bzw. 5, 5a stehen über den stetig oder absatzweise arbeitenden Vertikalförderer 6 medienseitig miteinander in Verbindung und weisen z.B.
auch ein gemeinsames, im Einzelnen nicht näher angedeutetes Antriebssystem, bestehend etwa aus einem Motor 16 und mehreren Kettentrieben 1'i, 18 auf.
Des weiteren miindet in den Behälter 1, vorzugsweise auf der Seite des Vertikalförderers 6ein Einfülltrichter 4 für das Rottegut. Diesem Trichter kann dabei ebenso eine Materialzerkleinerungsvorrichtung 9 zugeordnet sein, wie an der Übergangsstelle 10 vom oberen Horizontalförderer 5,. 5a zum unteren 2, 3. Die Zuführung des Rottegutes über den Einfülltrichter 4, 9 kann z.B. mittels Miststreuer oder Gabelstapler erfolgen, der Rottegutkreislauf im Raktorinnern gemäß der Pfeile P, P 1, P 2. Bei Umkehr der Drehrichtung der oberen Schnecke 5a ist die Reaktorentleerung über die Auslaufrutsche 8 möglich. Diese ganze Einheit nach Fig. 1 kann stationär ausgebildet oder mit Zugdeichsel 11 und Radpaaren 12 versehen sein, so daß sie bei Bedarf leicht verfahren werden kann. Die Wärmegewinnung in Form von Heißwasser aus dem Verrottungsprozeß im Reaktor geschieht bei einer solchen Einrichtung dadurch, daß die Wandungen des Reaktorbehältersl und des oberen Horizontalförderers 5 sowie ggfs. auch die Förderschnecken 3 bzw. 5a selbst als wasserführende Wärmetauscher ausgebildet sind. Entsprechend verbindende Leitungsführungen sind zeichnerisch nicht dargestellt.
Der Reaktorbehälter 1' gemäß der Alternativausführung nach Fig. 2 unterscheidet sich im wesentlichen von der Ausführung nach Fig. 1 dadurch, daß hier der Behälter 1' in einem festen Gestell 14 mittels Führungen 20 und Antriebsrollen 21 drehend gelagert ist; des weiteren sitzt hierbei der Vertikalförderer 6' im Innern des Behälters 1' und der obere Horizontalförderer 7 durchdringt letzteren. Außerdem liegt die ltUhrschnecle 3' al den inneren Behälterwaxldungen von 1'. Der Rottegutumlauf im Reaktorinneren entspricht auch hier den Pfeilen P, P 1, P 2, wobei an der Ubergangsstelle der oberen Schnecke 7a gemäß P 2 in den Reaktor 1' auch wieder ein Nachzerkleinerer 10' angeordnet sein kann. Die Zuführung des Materials in den Reaktor 1' erfolgt hier allerdings gemäß der Pfeile "A" mittels einer auf das Gestell 14 aufgesetzten Beschickungseinrichtung, die z.B. aus einem Hebezeug 22, sowie Kratzboden 23 und Zerkleinerungsfräse 24 bestehen kann; die letstgenannten Elemente können dabei von einer Art Gehäuse 25 umgeben sein. Während auch bei dieser Ausführung Reaktor 1' und Horizontalförderer 7 bei entsprechender Isolierung zur Warmwassererzeugung genutzt werden können, ist es hier zudem möglich, den freien Raum 13 zur Erzeugung von Warmluft-zu nutzen, wenn entsprechende iuftführungen und ein Gebläsesystem vorgesehen werden. Auch kann die ganze Einrichtung anstelle eines separaten Antriebsmotors 19 einen Anschluß 19' für die Zapfwelle eines Traktors aufweisen.
Die Ausführung nach Fig. 3 zeigt letztlich die stationäre Anordnung eines Gestells 14', allerdings mit Mitteln 26 zur Neigung der gesamten Einheit gegeniiber dem Erdboden "E" versehen. Bei dieser vereinfachten Variante von Sig. 2 ist zudem auf einen Kreislauf im Innern des Reaktors i" verzichtet worden und die Aufgabe des Rottegutes erfolgt durch den Einfülischacht 27 mit dem Zerkleinerer 28 in den Innenraum des Reaktors 1'1, wobei die Schaufeln oder Stege 3" an den Wandungen die gute Materialdurchmischung bewirken. Mit Pos. 15 ist zudem noch ein Wärmetauscher angedeutet, während 13' wieder der Erzeugung von Warmluft dient. Gemischt wird in horizontaler Lage, entleert über die Rutsche 29 und Klappe 30 bei entsprechender Behälterneigung.
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Claims

Patent ansprüche / erfahren zur Gewinnung nutzbarer Wärme durch Kompostierung bzw. Schnellverrottung insbesondere pflanzlicher Abfallstoffe sowie von Stallmist in einem in sich geschlossenen Reaktorsystem, bei welchem die entstehende Prozeßwärme über flüssigkeitsbeau£schlagte Wärmetauscher abgeführt und zu Heizzwecken od. dgl. nutzbar gemacht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Verrottung bestimmte Material vor der Eingabe in den Reaktor zunächst grob zerkleinert, im Reaktor inneren unter ständiger Vermischung in einem Kreislauf durch verschiedene Kammern od. dgl.

geführt, und wahl- bzw. wechselweise während dieses Kreislaufs belüftet und erneut nachzerkleinert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Rottegut-Kreislaufs dem bereits im Reaktor vorhandenentangerotteten Material in gewissen Zeitabständen bzw. kontinuierlich frisches Abfallmaterial grob vorzerkleinert zugeführt und letzteres mit dem bereits angerotteten und infolge der vorangegangenen Umsetzvorgänge wiederholt nachzerkleinerten Material7intensiv vermischt wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, (1 bzw. 1') daß der Reaktor aus einem liegenden Behälter/mit Einfüllöffnung (4) und im Behälterinneren (la) angeordneter, um eine horizontale Achse (2) umlaufender Rührschnecke (3) besteht, im oberen Behälterbereich ein dieser Rührschnecke (3) mit entgegengesetzter Förderrichtung (Pfeile P, P1) wirkender, weiterer Horizontalförderer (5 bzw. 7) zugeordnet ist, und beide Förderelemente (2, 3 sowie 5) über einen stetigen Vertikalförderer (6) medienseitig miteinander verbunden sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Horizontalförderer (5) ebenfalls als Rührschnecke ausgebildet ist, auf dem den eigentlichen Reaktor bildenden Behälter (1) aufsitzt oder letzteren (1) in seinem oberen Bereich durchdringt (7) und im Behälterinneren verläuft.
5. Vorrichtung nach Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Horizontalförderer (5bzw. 7) über die Stirnwändedes Reaktorbehälters (1) hinausragt, in seiner Drehrichtung ggf. umkehrbar ist und zumindest einendig eine Auslaßöffnung bzw. Auslaufschurre (8) für das fertig verrottete Material aufweist.
6. Vorrichtung nach Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührschnecke (3) des Behälters (1) und diejenige (5 bzw. 7) des oberen Horizontalförderers ein gemeinsames, vorzugsweise an einer der Behälterstirnseiten befindliches, Antriebssystem besitzen.
7. Vorrichtung nach Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfüllöffnung (4) des Reaktorbehälters (1) und der Übergangsstelle vom oberen Horizontalförderer (5bzw. 7) zum Behälterinneren (la) jeweils eine Rottegutzerkleinerungsvorrichtung (9 bzw. 10) zugeordnet ist.
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen von Reaktorbehälter (1) und oberem llorizontalSörderer (5 bzw. 7)gg£. auch die Gänge der Förderschnecken (3)lals Wärmetauscher ausgebildet sind.
9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Reaktoreinheit (1 bis 10) mit Zugdeichsel (11) und Radpaaren (12) versehen ist.
10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Reaktorbehälter (1') eine das zu verrottende Material aufnehmende und dem Reaktor (1') dosiert zuführende Beschickungsvorrichtung aufgesetzt ist.
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor (1') als drehend angetriebene Trommel ausgebildet ist und die Gänge der Rührschnecke (3') am Trommelinnenmantel sitzen.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Raum (13) zwischen dem Lagergestell (14) des Reaktors (1') und dem Reaktoraußenmantel von Luft durchströmt ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zu erwärmende Luft über ein Gebläse- bzw.

Leitungssystem dem Reaktor (1") zu- bzw. abgeführt wird.
14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor (1' bzw. 1?') aus der Horizontalen heraus neigbar ist.
15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Innenraum des Reaktors (1' bzw. 1 " ) zusätzliche Wärmetauscher (15) angeordnet sind.