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PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Kompostierung von Müll bzw. Müll Abwasser-Schlammgemischen durch thermische Rotte, bei dem der Müll bzw. die Gemische zerkleinert und die nicht kompostierbaren Bestandteile durch Absieben des zerkleinerten Materials ausgesondert werden und das aufbereitete Material zu einer Miete aufgesetzt und bis zur fertigen Rotte sich selbst überlassen wird, und bei dem das aufbereitete Material zu einer Lage von vorbestimmter Höhe unter Bewahrung des Zutrittes der Atmosphäre unter die ganze Fläche der Lage und zu senkrechten Lüftungskaminen gleichmässig geschichtet, diese Lagen eine Zeitlang, d.h.
bis zur Erzielung eines überwiegend durch Verfilzung sich ergebenden inneren Haltes der Schichtung sich selbst überlassen, danach eine weitere Lage vorbestimmter gleichmässiger Höhe auf die erste Lage aufgembracht und diese bis zur inneren Verfestigung durch Verfilzung sich selbst überlassen wird und danach weitere Lagen unter Einhaltung des gleichen Verfahrensablaufes aufgebaut werden, wobei der natürliche Luftzutritt zu einem Luftfilterbett der Miete während der Schichtungsvorgänge durch eine Zuführung von Luft von geringem Überdruck unterstützt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft hinsichtlich Temperatur und relativer Luftfeuchtigkeit so konditioniert zugeführt wird, dass der durch die aus der Miete austretende Luft bewirkte Wasserverlust ausgeglichen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zugeführte Luft auf mindestens 20"C und maximal 60"C envärmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung der zuzuführenden Luft in dem Mass vorgenommen wird, in dem der Mietenkörper sich durch den thermischen Rottevorgang erwärmt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung der Temperatur und der relativen Luftfeuchtigkeit der zuzuführenden Luft in Abhängigkeit von der Temperatur und/oder des CO2 Gehaltes und/oder des O2-Gehaltes in der untersten Schicht des Mietenkörpers gesteuert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die Einstellung der erforderlichen relativen Luftfeuchtigkeit der zuzuführenden Luft Wasser in den warmen Luftstrom eingedüst wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl für die Aufheizung als auch die Einstellung der relativen Feuchtigkeit der zuzuführenden Luft Wasserdampf zugegeben wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufwärmen der Luft unmittelbar, z.B. durch Zugeben von heisser Abluft durchgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufwärmen der Luft mittelbar über Wärmeaustauscher, z.B. durch Ausnutzung von Abwärme, z.B. von heissen Rauchgasen, vorgenommen wird.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Kompostierung von Müll bzw. Müll-Abwasser-Schlammgemischen durch thermische Rotte, bei dem der Müll bzw. die Gemische zerkleinert und die nicht kompostierbaren Bestandteile durch Absieben des zerkleinerten Materials ausgesondert werden und bei dem das aufbereitete Material zu einer Miete aufgesetzt und bis zur fertigen Rotte sich selbst überlassen wird.
Um das Material zur Durchführung einer aeroben Verrottung bis zur vollständigen Hygienisierung mittels Mieten zu kompostieren, die bis zu Höhen von etwa 5 bis 6 m aufgeschichtet sind, ohne dass es notwendig ist, in dem Mietenkörper für die Deckung des Sauerstoffbedarfs horizontale Hohlräume zu schaffen, die arbeitsaufwendig sind, wird das Kompostierungsverfahren durch Aufsetzen der Miete in Schichten durchgeführt. Das aufbereitete Material wird zu einer Lage in Höhen von etwa 1,20 m bis 1,50 m unter Bewahrung des Zutrittes der Atmosphäre unter die ganze Fläche der Lage und zu senkrechten Lüftungskaminen gleichmässig geschichtet, worauf diese Lage eine Zeitlang, d.h. bis zur Erzielung eines überwiegend durch Verfilzung sich ergebenden inneren Haltes der Schichtung, sich selbst überlassen wird.
Danach wird eine weitere Lage vorbestimmter gleichmässiger Höhe auf die erste Lage aufgebracht und diese bis zur inneren Verfestigung durch Verfilzung sich selbst überlassen. Alsdann werden weitere Lagen unter Einhaltung des gleichen Verfahrensablaufes aufgebaut. Danach kann frühestens nach vollendeter Verfilzung oder Verrottung der obersten Lage das gesamte aus den Lagen gebildete Haufwerk zur weiteren Nutzung abgetragen werden. Bei einer solchen Aufsetztechnik ist die Gewähr gegeben, dass der Mietenkörper imstande ist, die Hygienisierung des Müllmateri als vollständig durchzuführen.
Durch das zeitlich nacheinanderfolgende Aufhäufen der Lagen wird jede Form von Verdichtung bei den einzelnen Lagen vermieden. Das für die Sauerstoffzufuhr notwendige Porenvolumen in dem Material bleibt erhalten. Zur Aufnahme der ersten Lage ist ein Luftfilterbett vorgesehen, das aus geschichteten Teilen verschiedener Grössen über eine vorbestimmte Höhe gebildet sein kann. Vorteilhaft ist das Luftfilterbett aus Komgrössenschichten unterschiedlicher Körnung aufgebaut, wobei die Körnung vom Grobkorn über Mittelkorn zu Feinkorn nach oben hin abnimmt.
Es wird ein vollständig hygienisiertes, lagerfähiges Endprodukt erzielt. Durch den aus der Gärungswärme resultierenden Auftrieb ist ein kontinuierlicher Gasaustausch ermöglicht, ohne dass das Gut bewegt oder die Luft mit Ventilatoren od.dgl. zwangsweise gefördert werden muss. Unter besonderen Umständen kann der natürliche Luftzutritt zu dem Luftfilterbett während der Schichtungsvorgänge durch das Zuführen von Luft von geringem Überdruck, z.B. von 0,49 bis 3,92 m bar, unterstützt werden. Dabei soll mit Beginn der Aufschichtung und während des Schüttvorganges ein leichter Luftstrom entgegen der Fallrichtung durch das Gut hindurchströmen, um während des Aufschüttvorganges und des Setzvorganges ein grossporiges Volumen zu erhalten.
Bei der Zugabe von Luft durch Einblasen od. dgl. hat man schon vorgeschlagen, dass das Zuführen der zusätzlichen Luft mit geringem Überdruck in den Mittenbereich der Fläche der untersten Lage vorgenommen wird. Dadurch soll ein Staudruck in dem Haufwerk entstehen, der so gross ist, dass die eingetragene Luft senkrecht durch das Haufwerk zieht und nicht von vornherein seitlich abströmt.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass eine solche Luftführung für eine Homogenisierung beim Rottevorgang innerhalb des Mietenkörpers nicht ausreicht.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine aerobe Kompostierung von Müll bzw. Müll-Abwasser-Schlammgemischen, z.B. von aufbereiteten Siedlungsabfällen, so durchzuführen, dass der biologische Rotteprozess im ganzen Querschnitt der Miete gleichmässig abläuft und insbesondere die Bildung von trockenstabilen Zonen oder biologisch inaktiven Schichten, besonders in den Lufteintrittszonen, verhindert wird.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass die zugeführte bzw. eingeblasene Umgebungsluft in den gemässigten Klimazonen bei maximaler Sättigung nur wenig
Wasserdampf enthält. Beim Durchstreichen der Miete nimmt die Luft nicht nur die Temperatur der Miete an, die bei dem Rottevorgang durch die bei den biochemischen Reaktione frei werdende Energie in kurzer Zeit auf 60 bis 80"C steigt, sondern die zugeführte Luft sättigt sich auch mit dem dieser Temperatur entsprechenden Wasserdampf, indem sie dem rottenden Material Feuchtigkeit entzieht. Vor dem Austritt aus dem Mietenkörper kühlt sich die zugeführte Luft entsprechend dem Temperaturabfall im Innern der Miete gegen die Aussenseiten wieder etwas ab, wobei entsprechend dieser Abkühlung wieder Wasser auskondensiert wird. Wegen des sehr steilen Temperaturabfalls am Rande des Mietenkörpers wird die austretende Luft nicht bis auf die Umgebungstemperatur abgekühlt.
Zwischen der eingeblasenen, verhältnismässig kalten Umgebungsluft und der aus der Miete austretenden erwärmten Luft besteht deshalb eine Temperaturdifferenz, die nicht unerheblich ist und etwa 20"C und mehr betragen kann. Dies bedeutet, dass mit der austretenden Luft stets eine gewisse Menge Wasser ausgetragen wird, die mindestens der Differenz des Sättigungswertes zwischen der eingeblasenen und der austretenden Luft entspricht.
Dies hat im allgemeinen zur Folge, dass der durchschnittliche Wassergehalt in dem Mietenkörper sinkt, wobei die Reduzierung der Feuchtigkeit vor allem im Bereich der Lufteinblasung stattfindet. Beispielsweise ergibt sich, dass die eingeblasene Luft, die entsprechend einer Aussentemperatur von z.B. 10"C einen Wasserdampfgehalt von maximal 10 gr/m3 aufweist, beim Durchströmen der Miete nicht nur die Temperatur der Miete annimmt, sondern sich auch mit dem dieser Temperatur entsprechenden Wasserdampf sättigt, indem sie dem rottenden Material Feuchtigkeit entzieht. Beispielsweise enthält die mit Wasserdampf gesättigte Luft bei 60"C ca. 205 gr Wasser je m3.
Beim Austreten aus dem Mietenkörper ist die Luft wieder abgekühlt, jedoch nur bis auf z.B. 30"C. Diese Temperatur entspricht einem Wassergehalt von ca. 36 gr/m3, was bedeutet, dass bei jedem Kubikmeter Luft, der die Miete durchströmt, dem Mietenkörper maximal etwa 26 gr Wasser entzogen werden.
Der Wassergehalt der Miete sinkt also im Bereich dei Lufteinblasung in relativ kurzer Zeit auf etwa 30% und darunter. Damit wird in dieser Zone jede weitere biologische Aktivität abgebrochen, da die mikrobiologischen Rotteorganismen bei einem Wassergehalt unter 30% in der Regel nicht mehr arbeiten können. In einer mit der Dauer der Kompostierung immer dicker werdenden Schicht, in der der Verrottungsprozess jedoch noch keineswegs abgeschlossen ist, hört somit jede biologische Aktivität infolge Wassermangel auf. Die Schicht wird trockenstabil.
Zur Verhinderung der Bildung von solchen trockenstabilen Zonen in dem Mietenkörper zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die Luft hinsichtlich Temperatur und relativer Luftfeuchtigkeit so konditioniert wird, dass der durch die aus dem Mietenkörper austretende Luft bewirkte Wasserverlust ausgeglichen wird.
Durch eine solche Konditionierung wird eine hohe Oxydationsrate während der ganzen Rottezeit gewährleistet.
Auch beim Einblasen von Luft wird der Wassergehalt des Müllmaterials in dem Mietenkörper so hoch gehalten, dass die mikrobiologischen Rotteorganismen ihre volle Tätigkeit entwickeln und beibehalten können. Dem Material des Mietenkörpers wird praktisch kein Wasser entzogen, so dass die Hygienisierung des Müllmaterials ununterbrochen, einwandfrei und zuverlässig vor sich gehen kann. Es wird gewährleistet, dass die biologische Aktivität in dem Material ausreichend stattfindet. Dies kann an der CO2 Bildung kontrolliert werden.
Mit Vorteil wird die zugeführte Luft auf mindestens 20"C und maximal auf etwa 60"C erwärmt, wobei 60"C die obere Grenze sein sollte. Hierbei ist die Erwärmung der zuzuführenden Luft in dem Masse vorzunehmen, in dem der Mietenkörper sich durch den thermischen Rottevorgang nicht selbst erwärmt. Dies bedeutet, dass in dem gleichen Verhältnis, wie sich der Mietenkörper erwärmt, die zuzuführende Warmluft darauf abzustimmen ist.
Das Regeln der Temperatur und der relativen Luftfeuchtigkeit der zuzuführenden Luft wird zweckmässig in Abhängigkeit von der Temperatur und/oder des CO2-Gehaltes in der untersten Schicht des Mietenkörpers gesteuert.
Es sind also Messstellen in dem unteren Teil des Mietenkörpers bzw. der Lagen vorzusehen, durch die die Temperatur in dem Mietenkörper und/oder der CO2-Gehalt in diesem gemessen werden können. Die gemessenen Werte können kontinuierlich aufgezeichnet werden, beispielsweise um Unregelmässigkeiten durch Wärmestauungen in dem Mietenkörper feststellen zu können. Die Messung des CO2 Gehaltes zeigt an, ob eine biologische Aktivität, d.h. eine aerobe Verrottung, stattfindet. Im allgemeinen wird es ausreichend sein, wenn innerhalb von 24 Stunden zwei- bis dreimal die Messungen vorgenommen werden. Dem Hochfahren des biologischen Vorganges ist gerade während der Anfangszeit die Temperatur der zuzuführenden Luft jeweils entsprechend anzupassen.
Das Herstellen der entsprechenden Kondition für die zuzuführende Luft kann auf verschiedene Weise vorgenommen werden. Für die Erzielung der erforderlichen relativen Luftfeuchtigkeit in der zuzuführenden Luft wird vorteilhaft Wasser in den Warm-Luftstrom eingedüst, so dass die zugeführte Luft stets eine feuchte, gesättigte Luft ist. Man kann auch sowohl für die Aufheizung als auch für die Einstellung der relativen Feuchtigkeit der zuzuführenden Luft Wasserdampf zugeben. Hierbei ist darauf zu achten, dass die Luft beim Eintritt in den Mietenkörper die Temperatur aufweist, die die unterste Schicht des Mietenkörpers jeweils besitzt. Ferner ist es möglich, die zuzuführende warme Luft durch einen Wasserfilm zu führen oder über in einem Becken befindliches Warmwasser streichen zu lassen, so dass die Luft Gelegenheit hat, sich entsprechend der jeweiligen Temperatur zu sättigen.
Abgesehen von der Verwendung von Wasserdampf kann das Aufwärmen der zuzuführenden Luft unmittelbar oder mittelbar vorgenommen werden. Bei dem unmittelbaren Aufwärmen kann dieser Luft beispielsweise heisse Abluft od. dgl. zugegeben werden. Bei dem mittelbaren Aufwärmen der Luft bedient man sich zweckmässig eines Wärmeaustauschers. Hierbei kann beispielsweise Abwärme ausgenutzt werden, z.B. von heissen Rauchgasen od. dgl.
Sobald der gesamte Mietenkörper, der vorteilhaft in Schichten oder Lagen der anfangs beschriebenen Art aufgebaut ist, über die gesamte Höhe seine volle aerobe Tätigkeit über den ganzen Querschnitt und in der Höhe aus üben kann, ist es entbehrlich, zwangsweise Luft zuzuführen. Die aerobe Verrottung erfolgt sodann durch einen na türlichen Luftaustausch.
Die Erfindung wird anhand der Darstellung der Zeichnung näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt den Aufbau eines Haufwerkes aus aufbereitetem Müllmaterial in nacheinanderfolgenden Phasen mit der Steuerung der Luft zum Ausgleich des Wasserverlustes gemäss der Erfindung in Ansicht und im Schema.
Zur Bildung eines Haufwerkes aus mit Klärschlamm angereichertem und aufbereitetem Müllmaterial ist auf dem Boden 1 ein Luftfilterbett 2 vorgesehen, wobei das Luftfilterbett auf einem in einem vorbestimmten Abstand von der Bodenfläche angeordneten Gitterrost 3 ruhen kann. Das Luftfilterbett 2 kann aus Schichten verschiedener Körnung zusammengesetzt sein. Eine ringsum verlaufende Randzone 26 soll nach unten möglichst luftdicht abgeschlossen sein.
Es wird zunächst eine erste Lage a in einer Höhe von etwa 1,20 bis 1,50 m lose aufgeschüttet. Hierbei können zur Bildung von nach oben führenden kaminartigen Hohlräumen gelochte Rohre 9 vorgesehen sein. Sie sind nach oben und unten offen und dienen lediglich dazu, am Anfang des Aufsetzens der Schichtung die Lüftungskamine von dem Müllmaterial freizuhalten und bleiben nur vorübergehend in den zu bildenden Lagen.
Die bis zu der genannten Höhe aufgesetzte Lage a überlässt man sich selbst zur ungestörten Durchführung des Rottevorganges. Nach etwa 20 bis 21 Tagen hat die unterste Lage a infolge der eigenen kontinuierlichen Sauerstoffversorgung unter Nutzung von mikrobiellen Umsetzprozessen eine Verfilzung erhalten, die dem Material der Lage a einen inneren Halt und eine gewisse Stabilität verleiht. Dadurch ist die Lage a so stabil und tragend geworden, dass eine weitere Lage b aus dem aufbereiteten Müllmaterial aufgeschüttet werden kann, und zwar ebenfalls in einer Höhe von maximal 1,20 bis 1,50 m. Die rohrförmigen Einbauten 9 sind hierbei aus der Lage a herausgezogen und befinden sich nunmehr in der Höhe der zu bildenden Lage b. Nach Fertigstellung der Aufschichtung für die Lage b überlässt man diese wiederum ungestört sich selbst auf eine Zeitdauer von etwa 3 Wochen.
Es hat nunmehr auch die Lage b durch Verfilzung einen solchen inneren Halt erhalten, dass danach eine weitere Lage c und nach Ablauf von etwa 3 Wochen eine Lage d aufgebracht werden kann. Sobald die oberste Lage durch Verfilzung einen entsprechenden Halt im Innern erreicht hat, werden die Drahtgitterrohre 9 aus der Lage d herausgezogen und entfernt, so dass die verbleibenden Kamine ohne Einbauten sind. An den Seiten der Schichtenmiete 50 befinden sich Seitenwandpaletten 22, deren Wandteile 22a luftdurchlässig sind, z.B. aus Drahtgeflecht bestehen.
Während des Aufsetzens der Lagen a, b, c, d kann Luft von einem Gebläse 51 über Zuführungsleitung 52 zu dem I,uftfilterbett 2 zugegeben werden, wobei in der Zuleitung 53 eine Regelklappe 54 für die Luft angeordnet ist.
Für die Steuerungsvorrichtung zum Ausgleich des Wasserhaushaltes in der Schichtenmiete 50 können folgende Steuerungsorgane vorgesehen sein. Eine Dampfleitung 55 führt zu der Luftleitung 53 vor dem Belüftungsgebläse 51, wobei in der Dampfleitung 55 ein Regelventil 56 angeordnet ist. Mit 57 und 58 sind Anzeigevorrichtungen für den Sauerstoff und die Temperatur bezeichnet.
Die Einstellung der Temperatur und der relativen Luftfeuchtigkeit der durch die Leitung 51 zuzuführenden Luft erfolgt mittels einer Regelungseinrichtung 59, der die Messwerte einer Sauerstoffmessvorrichtung 57, einer Temperaturmessvorrichtung 58 und einer CO2-Messvorn.chtung 60 über entsprechende Leitungen 61, 62, 63 eingegeben werden, worauf die entsprechende Einstellung der Luftmenge und des Feuchtigkeitsgehaltes sowie der Temperatur an der Luftregelklappe 54 und dem Dampfregelventil 56 über die Steuerleitungen 64 und 65 erfolgt.
Das aufbereitete, organische Material mit einem Luftporenvolumen von bis zu 65%, einem Wassergehalt zwischen 50 bis 55 %, einem Schüttgewicht von 0,35 bis 0,4 Tonnen pro m3 und einer Korngrösse kleiner als 15 mm wird in Schichten kontinuierlich so aufgesetzt, dass der zur aeroben Rotte erforderliche, initiale Sauerstoffbedarf des Frischgutes durch Diffusion und thermischen Auftrieb sich selbst regulierend gedeckt werden kann.
Das manipulationsfreie, sich selbst überlassene Haufwerk bis zu 4,50 m Höhe, das mit einer leichten Luftunterstützung (bis zu 4 mbar) mit Hilfe eines Koordinatensystems zu einer Schichtenmiete leicht, locker und luftig aufgetragen wurde, zeigt keinerlei Kondens- oder Presswässer. Die Ausund Auftragstechnik lässt keine anaeroben Zonen oder Wärmestaus im Haufwerk entstehen. Das beim Rotteprozess freiwerdende H2O und CO2 kann kontinuierlich verdampfen oder abfliessen, so dass nach Abschluss des Hygienisierungs- und Rotteprozesses das Produkt als Bodenverbesserungsmittel oder BRAM, Brennmaterial, wahlweise eingesetzt werden kann.
Die Steuerung der Luftzufuhr in bezug auf Luftmenge, Temperatur und Wassergehalt zur Kompostmiete erfolgt in Abhängigkeit vom Rottegrad des Produktes im Haufwerk sowie von dem CO2- und O2-Gehalt in der ersten Schicht der Miete.
Die Luftfeuchtigkeit stellt sich hierbei entsprechend der Lufttemperatur im Sättigungsbereich selbständig ein. Temperatur und Luftfeuchtigkeit werden den biologischen Erfordernissen des Rotteprozesses unter Einbeziehung des CO2und O2-Gehaltes als Sollwert vorgegeben.
Aus der Kombination von Sauerstoffsteuerung und Feuchtigkeitsregulierung ist der Rotteprozess, insbesondere in bezug auf das notwendige Mikroklima im Haufwerk, optimal einstell- und steuerbar.
Die Mess- und Regeltechnik verhindert durch das Abtasten von vier Parameter im Produkt - nämlich Wassergehalt, Temperatur, CO2 und O2 - die Ungenauigkeiten und Fehler, die sonst bei der Steuerung der Luftzufuhr durch einen Parameter entstehen können. Die entsprechende Kombination von allen für das aerobe Millieu im Haufwerk relevanten Parametern ergibt die zur Erhaltung des Mikroklimas in der Schichtenmiete notwendige Feinabstimmung und Reaktionsgenauigkeit.