DE3644710A1 - Fermentkammer-verfahren fuer die fermentation von bio-muellmassen - Google Patents

Description

Allgemein

Hausabfälle bzw. organische Substanzen aus dem Hausmüll werden seit geraumen Zeiten mit den verschiedensten Methoden kompostiert.

Bekannt ist die:
1) Statisch-dynamische Rotte (Fa. Bühler-Maig) mit Hilfe von Luftzufuhr und oder Umsetzung der Mieten mittels Kompostumschichtmaschinen.

Bekannt ist die:
2) Trommelreaktor Methode (Fa. Thyssen) bei der die Müllmassen ununterbrochen in Drehbewegungen unter Luftzufuhr und Luftabzug bewegt werden.

Bekannt ist die:
3) Rottetrommel Methode (Fa. Dano) vergleichbar mit dem Trommelreaktor. - Drehbewegung unter Luftzufuhr und Luftabzug -

Bekannt ist die:
4) Freimieten Methode (Fa. Hazemag) mit und ohne Belüftung jedoch mit Kompost-Umsetzgeräten umsetzbar.

Bekannt ist die:
5) Tunnelreaktor Methode (Fa. BAV - Erlensee) die durch Pressung der Müllmassen und Zwangsbelüftung arbeitet.

Bekannt ist die:
6) Turmreaktor Methode (Fa. Hazemag und Fa. Peabody) bei der die Müllmassen von oben nach unten auf sogenannten Etagen gespeichert werden und ununterbrochenen Dreh- und Mischbewegungen sowie Zwangsbelüftung ausge­ setzt werden.

Bekannt ist die:
7) Bio-Reaktor Methode (Fa. Weiss) (nur für Klärmaschinen konzipiert und konstruiert) wie unter Punkt 6 beschrieben vergleichbar.

Bekannt ist die:
8) Brikettierungsmethode (Fa. Kuka) bei der die Müllmassen zu Würfeln gepreßt und durch natürliche Atmosphäre verrotten und anschließend vermahlen werden.

Bekannt ist die:
9) Rottebox bzw. Rottehallen Methode (Fa. Eko-Agrar) in der die Müllmassen unter Bedachung belüftet werden.

Die o. g. Kompostierungs- bzw. Verrottungsmethoden haben sich in der Praxis nur teilweise und bis heute unzufriedenstellend bewährt.

Gründe:

• 1. Verdichtung der Müllmassen durch die Höhen der Mieten und äußere Benachteiligung wie Schneelast, Regenwasser, Wind und Verstopfung der überall verwendeten Luftabzugskanäle.
• 2. Unregelmäßige Belüftung der Oberflächen durch Massenanhäufung (Tafelmieten)
• 3. Die totale Vernachlässigung des pH-Wertes während der Kompostierung (Messung und Kontrolle in o. g. Methoden unmöglich).
• 4. Die totale Vernachlässigung des C/N-Verhältnisses in den Mieten, weil Messung und Kontrolle in o. g. Methoden unmöglich.
• 5. Die totale Vernachlässigung des Feuchtigkeitsgehaltes in den Mieten, weil Messung und Kontrolle in o. g. Verfahren unmöglich.
• 6. Die totale Vernachlässigung der Prozeßtemperaturen in den verschiedensten Phasen der Kompostierungsdauer, weil Messung und Regelung in o. g. Methoden unmöglich.
• 7. Geruchsentwicklung - es stinkt zum Himmel - weil die Belüftung unkontrollierbar, entsteht öfter Fäulnisbildung in den Mieten, insbesondere durch Verstopfung der Abzugskanäle (Punkt 1) "Umweltbe­ lästigung".
• 8. Vergiftung der Gewässer, wo Freimieten vorhanden sind, insbesondere in Regenzeiten "Umweltbe­ lästigung".
• 9. Mehrung von Insekten aller Art und Staubbildung im Sommer bzw. warmen Zeiten "Umweltbelästigung".
• 10. Sehr lange Kompostierdauer von 6-12 Monaten.
• 11. Kostenaufwendig wegen Vermeidung von Geruchs­ entwicklung und Abwasservergiftung (Steuergelder werden vergeudet ohne Erfolg).
• 12. Sehr hohe Feuchtigkeit im Endprodukt, daher nicht weiter verwertbar (35-50% H₂O).

Diese Nachteile und viele andere mehr haben den Patentanmelder veranlaßt, Forschung zu treiben, um ein Verfahren zu finden, welches die Naturgesetze simuliert und die biologischen Vorgänge in den Biomassen berücksichtigt und zugleich eine umweltfreundliche Methode zu günstigen Kosten und kürzesten Zeiten für die Fermentierung der organischen Substanzen aus Hausmüll zu verwirklichen.

Das Ergebnis seiner Forschung ist das:
Fermentkammer-Verfahren für die Fermentation von Bio-Müllmassen.

Technische Beschreibung des Fermentkammerverfahrens zur Fermentation von Bio-Müllmassen

Zur Vermeidung oben genannter Nachteile und zur Simulierung der Naturgesetze wird hier vom Fermentationsprozeß gesprochen, bei dem es:

• 1) Die Bio-Müllmassen in Kammerräume bzw. Zellen mit kontrolliertem Volumen behandelt werden (Fig. 1 und Fig. 3).
• 2) Die Bio-Müllmassen in kontrollierter und regelbarer Fermentationsatmosphäre behandelt werden (Fig. 1 und Fig. 3).
• 3) Die Bio-Müllmassen aktiviert und beschleunigt durch Beeinflussung folgender natürlicher Fermentations­ faktoren:
  • a) pH-Wert (Fig. 2)
  • b) Aeroben-Bakterien (Fig. 2)
  • c) C/N-Verhältnis (Fig. 2)
  • d) Feuchtigkeits-/Temperatur-Verhältnis (Fig. 2)
  • e) Kontrollierte Sauerstoff-Umwälzung (Fig. 3)
  • f) Belüftung aller Oberflächen der Bio-Massen durch Schwebe-Belüftung (Druck-Zug Flächenbelüftung) (Fig. 1)
• 4) Die Bio-Müllmassen unbewegt bleiben und trotzdem die totale Behandlung, wie unter 1-3f erwähnt, erfahren können, also keine Oberflächenkühlung vorhanden (Fig. 1).
• 5) Die Bio-Müllmassen sind in geschlossenen Räumen geschützt vor äußerer Beeinflussung, daher keine Abwasservergiftung oder Geruchsentwicklung (Fig. 1 und Fig. 3).

Erläuterung zur technischen Beschreibung des Fermentkammerverfahrens zur Fermentation von Bio-Müllmassen

Die Bio-Müllmassen werden zerkleinert und in den Fraktion 16-50 mm in Kammern bzw. Zellen Schicht für Schicht gefüllt und aufbewahrt, für die Dauer der Fermentationszeit (Fig. 1 und Fig. 2). Über eine Fördereinrichtung werden die Zellen/Kammern wechselweise mit Bio-Massen und Additiven schichtweise gefüllt. Die Zellen bestehen aus Drahtgewebe oder Lochtafeln, zum Zwecke der Belüftung von allen Seiten (Fig. 1). Die Zellen sind mit Kreuzlochröhren versehen, damit die optimale Belüftung bis zum Kern der Zellen und an alle Oberflächen der Bio-Masse kommen kann (Innenkern und Außenflächenbelüftung). So entsteht in den Zellen ein Druckeffekt nach oben, wodurch die Bio-Masse in Schwebe gehalten wird und fast jede Oberfläche der Bio-Masse mit Sauerstoff versorgt werden kann (Fig. 1 und Fig. 3). Durch Abzug von oben wird der Schwebeeffekt der Bio-Masse garantiert und die totale Belüftung der Massenoberflächen optimal gesichert. Hierdurch kommt die bestmögliche Zerspaltung der Oberflächen und Zersetzung derselben durch Gärung und Vermehrung der Aeroben- Bakterien zustande.

Um die Bio-Massen sofort auf die ideale Gärtemperatur zu bringen, werden die Zellen un Klimakammern aufbewahrt, in denen Feuchtigkeit über Dampf- bzw. Sprühdüsen geregelt wird. Eine Anzahl von Meß- und Kontrollelementen regeln die Gäratmosphäre. Mittels Heißluftzufuhr und die von Anfang an beigefügten Additive sorgen für ein optimales C/N-Verhältnis in den Bio-Massen und regeln den günstigen pH-Wert während der Fermentationsdauer (Fig. 2 und Fig. 3). Die Zellen sind fahrbar, ca. 5 cm/Min., wobei der Inhalt unbewegt bleibt. Dadurch keine Kühlung der Oberflächen durch Verdunstungskälte möglich (Fig. 1 und Fig. 3).

Eine dosierte und regelbar kontrollierte Belüftung der Zellen (K) ist für die biologische Oxidation der Bio- Massen von höchster Bedeutung (Sauerstoff). Somit können die Aeroben-Bakterien ihre abbauende Tätigkeit bestens verrichten, wodurch sehr bald eine Hygienisierung der Biomasse bei 70-80°C erzielt wird. Das dabei entstandene CO²-Gas wird von Abzugs- und Saugleitungen aufgenommen und in Biofiltern absorbiert.

Fäulnisbakterien, die durch Anaeroben entstehen können, haben bei den Fermentationszellen in den Klimakammern keinen Lebensraum und werden, wenn diese vorhanden waren, sofort unterdrückt und vernichtet. Somit entsteht keine Geruchsbelästigung in den Kammern. Durch die hervorragende Belüftung aller Oberflächen der Biomassen in den Zellen, können keine Methangase (CH⁴) und Ammoniak (NH⁴) entstehen, demzufolge sind kürzeste Fermentationszeiten möglich. Zur Abkühlung der Biomassen wird in späterer Phase Kühlluft in die Zellen umgewälzt. Zur Minderung der Feuchtigkeit werden höhere Luftmengen umgewälzt, bis die Biomasse vollkommen fermentiert ist.

Parameter des Fermentkammerverfahrens zur Fermentation der Bio-Müllmassen

• 1. Anfangsfeuchtigkeit 60-70% (Fig. 2) durch Dampf
• 2. Anfangstemperatur 50-60°C (Ph. 2 und Ph. 3) durch Heizung
• 3. Luftumwälzung 4-6 m³/h durch Ventilatoren (K, RV)
• 4. C/N-Verhältnis 35 : 1 (Fig. 2) durch Additive
• 5. pH-Wert 6-7 (Fig. 2) durch Additive
• 6. Hygienisierung 70-75°C eigene Temperatur (Ph. 2 und Ph. 3)
• 7. Aerobe-Bakterie (Fig. 2) durch Additive und Sauerstoff
• 8. Temperatur-Absenkung durch Klimakammer und Kühlluftzufuhr (Ph. 5 und Ph. 6)
• 9. Feuchtigkeitsreduzierung durch Klimakammer und Luftmengenzufuhr 10 m³/h (Ph. 6)
• 10. Geruchseleminierung (Fig. 1 und Fig. 3) durch geschlossene Kammer und Luftabzug in Biofilter
• 11. Umweltfreundlich (Fig. 1 und Fig. 3) durch Luftfiltrierung und keine Wasser­ giftung
• 12. Kostensparend durch kurze Rottezeiten (3-6 Tage)
• 13. Wirtschaftlich durch kontrollierte Qualität der Endprodukte und weitere Veredelung zu Naturdünger

Erläuterung zu Fig. 1:

d = Kammer, als Box aus Drahtgewebe oder als geschlossene Einheit, wie Behälter und Container B = Kammerbreite 2,2-4,0 m H = Kammerhöhe 2,0-4,0 m L = Kammerlänge 2,2-4,0 m, max. 8,0 m a = Bio-Müllmasse b = Additive für C/N und pH-Wert, Regulierung und Steuerung. Aerobe-Bakterienkulturen zur Geruchsminderung und Fermentations­ beschleunigung c = Zentrales Kreuzlochrohr für die zentrale Belüftung der Kammer in Bezug auf Ablüftung derselben, und zur Versorgung der Kammer mit Dampf zur Befeuchtung der Müllmassen. Regel- und steuerbares Zentralrohr für Zuluft, Beheizung, Befeuchtung und Trocknung des Inhaltes. Durch die Steuer- und Regelgeräte wird die Wärme der Kammern untereinander ausgetauscht und reguliert während der Fermentationsdauer der Phasen 1-6.

Erläuterung zu Fig. 2:

d = Kammer, als Box aus Drahtgewebe oder als geschlossene Einheit, wie Rundbehälter oder Silo bzw. Zelle D = Durchmesser der Rundenkörper L = Höhe bzw. Länge der Kammer a = Bio-Müllmasse b = Additive für C/N und pH-Wert, Regulierung und Steuerung. Aerobe-Bakterienkulturen zur Geruchsminderung und Fermentations­ beschleunigung c = Zentrales Kreuzlochrohr für die zentrale Belüftung der Kammer in Bezug auf Ablüftung derselben, und zur Versorgung der Kammer mit Dampf zur Befeuchtung der Müllmassen. Regel- und steuerbares Zentralrohr für Zuluft, Beheizung, Befeuchtung und Trocknung des Inhaltes. Durch die Steuer- und Regelgeräte wird die Wärme der Kammern untereinander ausgetauscht und reguliert während der Fermentationsdauer der Phasen 1-6.

Erläuterung zu Fig. 3:

a= Kammer als Rundkörper, wie Silosb= Kammer als Box, Behälter, Containerc= Dampfdüsen zur Befeuchtungd= Dampfdüsen und Heizung 40-60°Ce= Warmluft-Umwälzung 30-40°Cf= Warmluft-Umwälzungg= Sauerstoff-Normalluftumwälzungh= Normalluft-Umwälzung zur Kühlungj= Abluft-Abzugsrohr und Kamin für alle Tunnel und Kammern, es dient dem Wärmeaustausch unter den Kammern und TunnelL= Abzugsband für fermentierte StoffeM= Transportband für WeiterbearbeitungK= Zentrales Versorgungsrohr für Dampf, Heizung und Zuluft Ph 1= Tunnelstrecke Phase 1 Ph 2= Tunnelstrecke Phase 2 Ph 3= Tunnelstrecke Phase 3 Ph 4= Tunnelstrecke Phase 4 Ph 5= Tunnelstrecke Phase 5 Ph 6= Tunnelstrecke Phase 6

Phase 1 bis Phase 6 sind jeweils getrennte Tunnelwege für Fermentations­ phasen 1-6, versehen mit steuer- und regelbaren Parametern und Kontrollelementen.
Erläuterung zu Fig. 4:

K= Abluft-Abzugsrohr und Kamin für alle Tunnel und Kammern, es dient dem Wärmeaustausch unter den Kammern und Tunnel.b= Transportelement für Kammern in den jeweiligen Tunnel Ph 1 bis Ph 6. Ph 1= Tunnelstrecke Phase 1 Ph 2= Tunnelstrecke Phase 2 Ph 3= Tunnelstrecke Phase 3 Ph 4= Tunnelstrecke Phase 4 Ph 5= Tunnelstrecke Phase 5 Ph 6= Tunnelstrecke Phase 6 a= Trennwände zwischen den Tunnel, in denen die regel- und steuerbaren Dampfdüsen, Heizung, Belüftung und Luftumwälzung montiert sind T= Transportband

Erläuterung zu Fig. 5:

a= Bio-Müllmasseb= Additive für C/N und pH-Wert, Regulierung, sowie Aerobe- BakterienK= Abluft-Abzugsrohr und Kamin für alle Tunnel und Kammern Ph 1= Tunnelstrecke Phase 1 Ph 2= Tunnelstrecke Phase 2 Ph 3= Tunnelstrecke Phase 3 Ph 4= Tunnelstrecke Phase 4 Ph 5= Tunnelstrecke Phase 5 Ph 6= Tunnelstrecke Phase 6

Claims (1)

1. Fermentkammerverfahren zur Fermentation von Bio- Müllmassen, dadurch gekennzeichnet, daß

   • 1. die Bio-Müllmassen in Kammern mit beschränktem Volumen aufbewahrt und behandelt werden;
     - Boxen - Zellen - Kammern - Regale - Schaufeln - Bänder - etc. (Fig. 1);
   • 2. die Bio-Müllmassen in Klimakammern unbewegt aufbe­ wahrt und unter regelbaren Parametern fermentiert werden (Fig. 2 und Fig. 3),
     C/N-Verhältnis
     pH-Wert
     H₂O/°C-Verhältnis;
   • 3. die Bio-Müllmassen in geschlossenen Kammern im Schwebe-Zustand belüftet werden (Fig. 1);
   • 4. die Bio-Müllmassen mit Additiven zur Aktivierung und Beschleunigung des Rotteprozeßes und zur Mehrung von Aeroben-Bakterien versehen werden - hierdurch Fäulnisbildung unmöglich (Fig. 2);
   • 5. die Bio-Müllmassen in geschlossenen Räumen jedoch mit höchster Oberflächen-Oxidation in Klimakammern unter totaler Geruchseleminierung fermentiert werden (Fig. 1 und Fig. 3).