Diese Erfindung bezieht sich auf Kompostiersysteme zur umweltfreundlichen
Behandlung von organischem Abfall.
Jeden Tag werden große Mengen von festem kommunalem Haushaltsmüll
produziert. Der feste kommunale Haushaltsmüll, der in Australien produziert wird,
besteht zu etwa 50–55% aus Nahrungsmittelresten und Gartenabfällen. Andere
Bestandteile des Mülls sind Papier (20%), Kunststoffe (6%), Glas (10%), Metalle
(5–7%) und andere anorganische Stoffe (10–15%). Der organische Anteil
hat schädliche Auswirkungen auf die Umwelt und kann gefährlich sein.
Die große Menge von organischem Abfall, der 50–70% der Mülldeponien
füllt, führt zu Schäden. Während des Verwesungsprozesses stellt dieser Müll einen
potentiellen Nährboden für pathogene Organismen dar. Bei der unkontrollierten Zersetzung
entstehen große Mengen von Treibhausgas, z. B. Kohlendioxid und Methan. Ein wesentlicher
Nachteil ist außerdem, dass verwesende organische Stoffe Gerüche entwickeln, Ungeziefer
anlocken und eine der Hauptursachen für die Verunreinigung von Grundwasser darstellen,
weil sie sich auflösen und anorganische Stoffe wie etwa Schwermetalle mitnehmen.
In gewissen Fällen kann eine solche Verunreinigung das Grundwasser ungenießbar machen.
Aus diesen Gründen ist eine angemessene und wirksame Behandlung von
organischem Abfall eine der größten Herausforderungen bei jeder integrierten Müllentsorgungs-Strategie.
Die gegenwärtige Praxis, organischen Abfall auf der Deponie abzuladen, ist leicht
als unangemessen zu erkennen und ist auf Dauer nicht umweltverträglich.
Mülldeponien beanspruchen große Landflächen, führen zu einer Wertminderung
der Grundstücke und werden von den Ansiedlern vehement abgelehnt. Infolgedessen
sind in den größeren Städten Mülldeponien als einzige Müllentsorgungs-Strategie
am Schwinden. In Städten mit geringen Wohndichten kann es sein, dass die Transportkosten
untragbar werden, wenn geeignete Flächen für Mülldeponien nur noch weit von den
Zentren der Müllentstehung zu bekommen sind.
Jedoch trägt organischer Abfall ein beträchtliches Potential als Rohstoffquelle
in sich, wenn er durch Kompostierung stabilisiert wird. Er enthält viele organische
Substanzen und Nährstoffe wie Stickstoff (2%), Phosphor (0,5–0,7%), Kalium
(0,7–1,7%) und Spurenelemente.
Kompostierung ist der Prozess, bei dem organische Substanz unter Nutzung
von Sauerstoff von einer Reihe von Mikroorganismen zersetzt wird. Dieser Prozess
eignet sich für die Behandlung einer Kombination von faserhaltigen Abfällen (z.
B. Grünabfällen) und verwesungsfähigen Abfällen wie Lebensmittelresten, Klärschlamm
sowie industriellen und gewerblichen organischen Abfallstoffen. Kompostierung bringt
den Vorteil mit sich, dass sich die Abfallmenge um 30–40% verringert. Zudem
stellt der entstehende Kompost ein wertvolles Produkt als Düngemittel für den Boden
dar.
Ein typischer Kompostierungsprozess kann aus vier Stufen bestehen.
Jede Stufe wird durch die Aktivität verschiedener Bakterien, Pilze, Einzeller und
Aktinomyzeten charakterisiert. Bei jeder Stufe nutzen die Mikroben sowohl die ursprünglichen
organischen Bestandteile des Abfalls als auch die Nebenprodukte des Metabolismus
der vorangegangenen Generation als Nährstoff- und Energielieferanten. So wird die
organische Masse so weit zersetzt, bis stabiler Humus entsteht.
Die Inkubationsphase oder mesophile Phase dauert etwa 24 Stunden;
während dieser Phase wird die organische Masse schnell von mesophilen Kompostierorganismen
wie Bakterien, Aktinomyzeten und Pilzen befallen. Diese Organismen gedeihen bei
Temperaturen zwischen 25° und 45°C. Die mesophilen Organismen vermehren
sich während dieser Phase unter Nutzung der organischen Abfallbestandteile, die
sich leichter assimilieren lassen, zum Beispiel zuckerhaltige Stoffe, lösliche Proteine,
Stärke und organische Säuren.
Die hohe metabolische Aktivität der Organismen und der daraus resultierende
exothermische Zersetzungsprozess führen in Verbindung mit den isolierenden Eigenschaften
des Kompostiermaterials zu einer Erhöhung der Temperatur. Die Temperaturerhöhung
führt zu einem starken Anstieg der Anzahl von thermophilen sporenbildenden Bakterien.
Die Aktivität dieser Bakterien lenkt den Prozess in die thermophile Phase.
Während der thermophilen Phase wird die organische Masse schnell zersetzt.
Die Temperatur kann im Zentrum des Kompostiermaterials bis auf 70°C ansteigen.
Dies ist jedoch nicht wünschenswert, da bei einer so hohen Temperatur
die meisten Mikroben, die an dem Prozess beteiligt sind, einschließlich mancher
thermophilen Mikroben, sterben. Die Folge kann eine deutliche Herabsetzung der Zersetzungsrate
des organischen Materials sein. Die optimale Temperatur liegt bei 45°–50°C.
Da für die Zerstörung von pathogenen Keimen jedoch eine Temperatur über 55°C
ist erforderlich ist, hat man sich darauf geeinigt, dass eine Temperatur von 55°C
als Kompromiss zwischen diesen beiden Faktoren das Optimum für eine hohe Zersetzungsrate
darstellt. Diese Temperaturen beschleunigen den Prozess und säubern das Material
von pathogenen Keimen, Unkrautsamen und Verursachern von Pflanzenkrankheiten. Bei
diesen und niedrigeren Temperaturen können sich Eumyzeten und Aktinomyzeten vermehren;
dies sind die wichtigsten Mikroben für die Zersetzung von langkettigen Polymeren,
Zellulose und Lignin. Während dieser Phase ist der Sauerstoffbedarf sehr hoch, und
der Kompost muss belüftet werden. Je nach Belüftung und der Art der Substanz kann
diese Phase 2–3 Wochen dauern.
Die Abkühlphase beginnt, wenn nicht mehr genug exothermische organische
Substanz vorhanden ist, um die hohe Temperatur aufrechtzuerhalten. Die Verdunstung
von Wasser und die Konvektion von Hitze führen ebenso zu einem Absinken der Temperatur.
Sobald sie unter 45°C absinkt, beginnen sich wieder mesophile Bakterien und
andere Organismen im frischen Kompost zu vermehren. Diese Phase kann einige Tage
dauern.
Eine Sättigungs- oder Stabilisierungsphase ist erforderlich, damit
der frische Kompost seine Giftigkeit verliert und effektiv von Pflanzen aufgenommen
werden kann. Während dieser Phase dürfte die Aktivität der Pilze, Protozoen und
Aktinomyzeten am größten sein, wogegen die Aktivität der Bakterien langsam abnimmt.
Zu diesem Zeitpunkt werden große Polymere wie etwa Lignin und Zellulose zersetzt,
und ein Befeuchtungsprozess setzt ein. Durch die Aktivität der Aktinomyzeten entsteht
der Bestandteil „Geosmin", der dem reifen Kompost seinen frischen, erdigen
Duft verleiht. Drei bis vier Wochen reichen aus, um diese Phase abzuschließen.
Die Patentbeschreibung WO-A-9511586 erläutert eine Vorrichtung zur
Belüftung von Mieten, die eine natürliche Belüftung des Kompostmaterials durch Eindringen
von Sauerstoff sowie, als Alternative dazu, eine Zwangsbelüftung ermöglicht. Dieser
Prozess berücksichtigt allerdings nicht die Notwendigkeit, die Belüftung des Materials
und somit den Kompostierprozess zu steuern.
DE 42 08 486 und
DE 10 13 300 erläutern Kompostiersysteme
und -verfahren unter verschiedenen Wetterbedingungen, jedoch ohne eine Steuerung
der Verfahren und ohne Zurückleiten des verbrauchten Verfahrensgases in das Kompostierumfeld.
US 5206173 und US
5869327 beschreiben keine natürlichen Prozesse, sondern komplexe gewerbliche
Kompostierverfahren, die unter verschiedenen Wetterbedingungen durchgeführt werden.
Sie beinhalten nicht das einfache Anhäufen und Abdecken von Kompostmaterial im Freien.
CA 2127393 beschreibt ein Kompostierverfahren, das in einem geschlossenen
Reaktor durchgeführt wird, im Gegensatz zum natürlichen Prozess, bei dem man eine
Masse von kompostierbarem Material in freier Natur anhäuft und mit einer abnehmbaren
wetterfesten und flexiblen Abdeckung abdeckt. Das Verfahren beinhaltet nicht das
Zurückleiten des feuchten verbrauchten Verfahrensgases in das Kompostierumfeld.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kompostiersystem bereitzustellen,
das einen effizienten Ablauf der jeweiligen Phasen des Kompostierprozesses erlaubt
und die bestmöglichen Bedingungen für die Zersetzung der organischen Substanz durch
aerobe Mikroben bietet.
Mit diesem Ziel vor Augen schafft die vorliegende Erfindung ein Kompostiersystem
mit einem Bereich, der eine Basis zum Aufnehmen und Behandeln von kompostierbarem
Material in einem einstufigen Kompostiervorgang hat; einer im Gebrauch in dem Bereich
angeordneten Masse kompostierbaren Materials; einer abnehmbaren Abdeckung, die den
Wetterbedingungen ausgesetzt und an der Basis befestigbar ist, um mit der Basis
ein steuerbares Kompostierumfeld zu bilden; einer Einrichtung zum Befestigen der
Abdeckung an der Basis zum Bilden des Kompostierumfeldes; einer Belüftungseinrichtung
zum Umwälzen eines Sauerstoff enthaltenden Gases in dem geschlossenen Kompostierumfeld,
wobei die Belüftungseinrichtung ein Gebläse aufweist, eine Gaseinlasseinrichtung
zum Einleiten von feuchtem, Sauerstoff enthaltendem Gas in das Kompostierumfeld
und eine Gasauslasseinrichtung zum Sammeln von feuchtem verbrauchtem Prozessgas
aus dem Kompostierumfeld; und einer Steuereinheit zum variablen Steuern eines Betriebes
der Belüftungseinrichtung während des Kompostierens; dadurch gekennzeichnet, dass
die abnehmbare Abdeckung eine luftdichte und wasserundurchlässige, flexible Polymerabdeckung
ist, die sich an die Masse kompostierbaren Materials anschmiegen kann; dass gesammeltes
feuchtes verbrauchtes Prozessgas in das Kompostierumfeld zurückgeleitet wird; und
dass ein Verhältnis eines Teils des verbrauchten Prozessgases, das in das Kompostierumfeld zurückgeleitet
wird, in Kombination mit einem Teil frischen, Sauerstoff enthaltenden Gases zu dem
Teil frischen, Sauerstoff enthaltenden Gases, das in das Kompostierumfeld geleitet
wird, als eine Funktion einer gemessenen Variablen des Kompostierumfeldes gesteuert
wird, um die Sauerstoffkonzentration und den Feuchtigkeitsgehalt der Masse kompostierbaren
Materials zu steuern, und als eine Funktion einer Phase eines Kompostierprozesses,
dem die Masse kompostierbaren Materials unterzogen wird, wenn die gemessene Variable
gemessen wird.
Die vorliegende Erfindung schafft außerdem ein Verfahren zum Kompostieren
einer Masse kompostierbaren Materials in einem einstufigen Kompostiervorgang, beinhaltend:
Bereitstellen einer Masse kompostierbaren Materials in einem offenen Bereich, der
eine Basis zum Aufnehmen des Materials hat; Anschmiegen einer flexiblen, abnehmbaren
Abdeckung aus luftdichtem und wasserundurchlässigem Polymermaterial, die den Wetterbedingungen
ausgesetzt ist, an die Masse kompostierbaren Materials, um mit der Basis ein geschlossenes
Kompostierumfeld nach Befestigung der abnehmbaren Abdeckung an der Basis zu bilden;
Befestigen der Abdeckung an dem Unterteil, um das Kompostierumfeld zu bilden; Hindurchleiten
eines Sauerstoff enthaltenden Gases durch die Masse kompostierbaren Materials durch
Zwangsbelüftung durch eine Belüftungseinrichtung; Sammeln und Zurückleiten von feuchtem
verbrauchtem Prozessgas in das Kompostierumfeld; und variables Steuern des Stroms
des Sauerstoff enthaltenden Gases durch das geschlossene Kompostierumfeld mit einer
Steuereinheit, die den Betrieb der Belüftungseinrichtung während des Kompostierens
so steuert, dass ein Verhältnis eines Teils von verbrauchtem Prozessgas, das in
das Kompostierumfeld zurückgeleitet wird, in Kombination mit einem Teil frischen,
Sauerstoff enthaltenden Gases zu dem Teil frischen, Sauerstoff enthaltenden Gases
als eine Funktion einer gemessenen Variablen des Kompostierumfeldes gesteuert wird,
um die Sauerstoffkonzentration und den Feuchtigkeitsgehalt der Masse kompostierbaren
Materials zu steuern, und als eine Funktion einer Phase eines Kompostierprozesses,
dem die Masse kompostierbaren Materials unterzogen wird, wenn die gemessene Variable
gemessen wird.
Der Kompostierprozess hängt von einer Reihe von Variablen ab, deren
Steuerung einen effizienteren Kompostierungsprozess gewährleistet. Die Abdeckung
verhindert zudem das Entweichen von Gerüchen, den Eintritt von Wasser, und die Bildung
von Sickerwasser. Die Bildung von Sickerwasser ist bei Kompostiersystemen im Freien,
die stark von den Wetterbedingungen abhängig sind, so wie offener Mietenkompostierung
und Kompostierung in statischen Haufen mit Zwangsbelüftung ein besonderes Problem.
Bei starkem Regen sickert das Wasser durch die Mieten und nimmt die Nährstoffe und
die löslichen organischen Stoffe aus dem Kompost mit. Das so entstehende Sickerwasser
erfordert in der Regel eine Behandlung, bevor es dem Oberflächen- oder Grundwasser
zugeführt werden kann, und die Qualität des Komposts wird beeinträchtigt.
Die Steuerung der Belüftung ist während des Kompostierprozesses wichtig.
Die Belüftung dient dazu, den aeroben Organismen Sauerstoff zuzuführen. In einem
statischen Haufen kann der Sauerstoffgehalt bis auf 1 Volumenprozent absinken, und
der Kohlendioxidgehalt kann bis zu 20 Volumenprozent erreichen. Solche Werte können
das Kompostieren verhindern.
Daher ist in das Kompostiersystem eine steuerbare Belüftungseinrichtung
zur Belüftung der Masse von kompostierbarem Material integriert. Die Belüftungseinrichtung
liefert einen variablen und steuerbaren Anteil von zurückgeleiteter Prozessluft
und Frischluft, was die Aufrechterhaltung des wünschenswerten Feuchtigkeitsgehalts
der kompostierbaren Masse unterstützt und wichtig ist, um eine Austrocknung des
Komposts zu verhindern, und Sauerstoffgehalte innerhalb der Masse von 10–18
Volumenprozent ergeben kann.
Es wäre auch wünschenswert, den Kohlendioxidgehalt in der Masse des
kompostierbaren Materials zu steuern. In dieser Hinsicht kann man mit der Steuerung
des Luftstroms erreichen, dass die Kohlendioxidwerte unterhalb von 10 Volumentprozent
gehalten werden. Die Werte von O2 und CO2 sind miteinander
verknüpft und summieren sich auf bis zu ±21%. Das heißt, bei 15% Sauerstoff
haben wir 6% Kohlendioxid.
Demgemäß ist es vorteilhaft, wenn das Kompostiersystem eine Einrichtung
beinhaltet, mit der man den Feuchtigkeitsgehalt aufrechterhalten kann. Dies wurde
so gelöst, dass eine Rezirkulation von feuchter verbrauchter Prozessluft oder von
Sauerstoff durch die Masse kompostierbaren Materials erfolgt, um einen Strom von
feuchter Luft zu bewirken, der den Feuchtigkeitsgehalt in der Masse auf gewünschten
Werten hält und einen Kohlendioxidgehalt von etwa 15 Volumenprozent ergibt. Die
Rezirkulation von Luft oder die Belüftung durch andere Maßnahmen unterstützt auch
die Erzielung eines durchgehend homogenen Feuchtigkeitsgehaltes in der ganzen Masse
und verhindert die Bildung von Schichten oder trockenen Stellen, die eine unvorteilhafte
Auswirkung auf den Kompostiervorgang haben. Frischluft kann dann mit Hilfe eines
Gebläses oder einer anderen Luftverdichtungseinrichtung zugeführt werden, um ein
Verhältnis von rückgeführter Luft zu frischer Luft aufrechtzuerhalten, das genügt,
um das gewünschte Verhältnis von Sauerstoff und Kohlendioxid aufrechtzuerhalten.
Alternativ dazu kann jederzeit zusätzlich Frischluft oder Sauerstoff zugeführt werden,
um ein gewünschtes Verhältnis von Rückführluft zu Frischluft und/oder die Kohlendioxidkonzentration
aufrechtzuerhalten.
Dieses Verhältnis kann in Abhängigkeit von dem überwachten Gehalt
an Sauerstoff oder Kohlendioxid auf dem gewünschten Niveau gehalten werden, kann
aber auch als Funktion von anderen Variablen des Kompostierprozesses wie der Temperatur
im Inneren der Masse des kompostierbaren Materials gesteuert werden. Zu diesem Zweck
können geeignete Sensoren vorgesehen werden und das Kompostiersystem kann mit Hilfe
eines Mikroprozessors oder einer ähnlichen Einrichtung gesteuert werden.
Wenn warme, feuchte Luft, die sich unterhalb der Abdeckung sammelt,
mit Frischluft vermischt und mit Hilfe eines Gebläses oder einer ähnlichen Einrichtung
wieder der Masse zugeführt wird, steigen die Temperatur und der Feuchtigkeitsgehalt
der Luft, die in den Kern der Kompostmiete eindringt, wodurch ein Austrocknen und/oder
ein vorzeitiges Abkühlen verhindert wird.
Die wetterfeste Abdeckung kann mit kostengünstigen Mitteln wie Sandsäcken,
Erde, Wassertrögen, Balken oder ähnlichem an den Kanten abgedichtet werden. Es ist
wichtig, dass die Abdichtung auf eine Weise vorgenommen wird, die eine effektive
Steuerung des Mikroumfeldes unterhalb der wasserfesten Abdichtung erlaubt. Genügend
Raum ist wichtig. Das ideale Design sieht so aus, dass klimatische Einflüsse auf
den Kompostierprozess ausgeschlossen werden, vor allem Einflüsse, die zum Austrocknen
führen können, sowie starker Regen, der den Feuchtigkeitsgehalt übermäßig erhöhen
und Sickerwasser bilden kann, oder lang anhaltende heiße und trockene Bedingungen,
durch die der Kompost soweit austrocknen kann, dass jede mikrobiologische Aktivität
aufhört. Das System ist vorteilhafterweise auch so flexibel, dass es sich einer
Variation in der zu behandelnden Materialmasse anpasst, und die Abdichtung kann
im Hinblick darauf ausgewählt werden.
Eine deutliche Manifestation von klimatischem Einfluss ist Regen.
Regen kann den Kompostierprozess stark beeinflussen, weil der Feuchtigkeitsgehalt
in der Masse des kompostierbaren Materials einen wichtigen Prozessparameter darstellt.
Während die am Kompostierprozess beteiligten Mikroben einen Feuchtigkeitsgehalt
von mindestens etwa 40% benötigen, um in vollem Maße aktiv zu sein, kann ein Feuchtigkeitsgehalt
von über etwa 60% zur Entstehung von anaeroben Bedingungen führen, bei denen der
Kompostierprozess in einen Fermentierungsprozess (oder Verrottungsprozess) umkippt.
Dazu kommt es, wenn sich die Poren in dem Substrat so weit mit Wasser füllen, dass
eine effektive Belüftung beeinträchtigt wird. Außerdem kann überschüssiges Wasser
zu Sickerwasserbildung führen, die aus Umweltschutzgründen unerwünscht ist, weil
Sickerwasser beispielsweise Schwermetalle mitträgt und zu einem unkontrollierten
Nährstoffverlust in der Umwelt führen kann. Daher muss die wetterfeste Abdeckung
aus einem Material bestehen, das den Eintritt von Wasser in das Kompostiersystem
nach Regenfällen sowie einen allzu starken Feuchtigkeitsverlust in Hitze- und Trockenzeiten,
besonders an den Rändern, verhindert. Das Material sollte es im Idealfall erleichtern,
dass sich feuchte verbrauchte Luft und trockene Frischluft ansammeln können.
Außerdem kann auch die Temperatur wichtig sein. Der Kompostiervorgang
beinhaltet eine thermophile Phase, die durch ein Absinken der Umgebungstemperatur
beeinflusst werden kann. Daher sollte das Material so beschaffen sein, dass es den
Eintritt von Umgebungsluft in die Masse des kompostierbaren Materials und den Austritt
von Gerüchen verhindert. Wenn nötig, können Maßnahmen getroffen werden, durch die
zusätzliche Frischluft zugeführt wird, um die Auswirkungen der Umgebungstemperatur
zu minimieren.
Im typischen Fall ermöglicht das System durch gesteuerte Belüftung
und Ausschluss von Wasser, dass im Kompost über einen ausreichenden Zeitraum von
einigen Tagen, typischerweise von etwa drei Tagen, eine nach einigen Standards ausreichende
Temperatur von 55°C oder mehr aufrechterhalten wird, so dass pathogene Organismen
im Material oder in den biologischen Feststoffen abgetötet werden.
Die meisten organischen Abfallstoffe enthalten pathogene Keime, die
bei Pflanzen oder Menschen Krankheiten erregen können. Um das Risiko für die Volksgesundheit
und die Pflanzenwelt, insbesondere für Saatgut, möglichst niedrig zu halten, erfordern
solche Materialien eine Behandlung, die gewährleistet, dass die pathogenen Keime
möglichst vollständig vernichtet werden.
Das Vorsehen einer Luftzirkulation durch das kompostierbare Material
kann helfen, eine Situation zu verhindern, bei der sich an der Basis eines Haufens
oder an den Rändern einer Miete, wo überschüssige Hitze an die Atmosphäre abgegeben
wird und ungenügende Isolierung das Erreichen eines thermophilen Niveaus verhindert,
Zonen mit niedriger Temperatur bilden. Die Ränder von offenen Mieten können auch
austrocknen.
Der fertige Kompost wird im typischen Fall insgesamt weniger als zehn
(10) Formen von E. Coli-artigen Bakterien pro Gramm Kompost beinhalten. Im Vergleich
dazu spezifizieren die ARMCANZ-Richtlinien (siehe Richtlinien für Abwassersysteme
des Ausschusses für Wassertechnik des Landwirtschafts- und Rohstoffmanagementrates
von Australien und Neuseeland – Biosolids Management Occasional Paper WTC
No. 1/95 vom Oktober 1995), dass Kompost der Klasse A eine pathogene Konzentration
von höchstens 100 thermotoleranten Formen von E. Coli-artigen Bakterien pro Gramm
Kompost enthalten darf.
Im typischen Fall wird das kompostierbare Material während des Prozesses
(der in der Regel etwa acht Wochen dauert) einmal gewendet, man kann es jedoch auch
öfter wenden. Häufiges Wenden ist allerdings nicht wünschenswert, da es den Aufwand
an Arbeitskraft und Gerätschaften erhöht, und daher wird dies bei der vorliegenden
Erfindung auch nicht als ein Aspekt der bevorzugten Vorgehensweise empfohlen.
Das Kompostiersystem und das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung
bieten eine Reihe von Vorteilen. Erstens ermöglicht das System eine Kontrolle von
Gerüchen, da der „Ballon", der durch die flexible wetterfeste Abdeckung um
die Masse des kompostierbaren Materials mit den biologischen Feststoffen gebildet
wird, ein Austreten von Gerüchen verhindert. Zurückgeführte Luft wird durch die
Kompostmasse deodoriert, die als ein Biofilter wirkt, und überschüssige Luft, die
abgelassen werden muss, kann durch einen Biofilter geführt werden, um Gerüche im
Wesentlichen vollständig zu beseitigen. Es bildet sich keine nennenswerte Menge
von Sickerwasser, und was sich bildet, wird in der Masse einbehalten und nicht in
die Umgebung abgelassen, zumindest in einem unbehandelten Zustand. Zudem erzeugt
der „Ballon" ein homogenes Mikroumfeld, das man zugunsten einer effektiven
Kompostierung steuern kann. Die Steuerung des Feuchtigkeitsgehalts und der Vernichtung
von pathogenen Keimen gestattet beispielsweise einen schnelleren Ablauf der Kompostierung.
Außerdem hat das System den Vorteil der Kostengünstigkeit, da die meisten Bestandteile
an den meisten Standorten zu sehr niedrigen Preisen erhältlich sind. Niedrige Kosten
bieten auch den Vorteil, dass die ganze Anlage leicht ohne finanzielles Risiko an
andere Orte verlegt werden kann.
Die Erfindung wird leichter verständlich, wenn man die folgende Beschreibung
einer nicht als Beschränkung zu verstehenden Ausführungsform derselben mit Bezug
auf die beigefügten Zeichnungen liest, von denen
1 einen Querschnitt durch ein Kompostiersystem
zeigt, das eine Ausführungsform der Erfindung darstellt;
2 eine Draufsicht auf das Kompostiersystem
gemäß der Ausführungsform nach 1 zeigt;
3 ein Temperaturprofil eines Bereiches
des Systems zeigt, das gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut
ist; und
4 einen Querschnitt einer zweiten bevorzugten
Ausführungsform des Kompostsystems nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
1 zeigt einen Querschnitt durch das Kompostiersystem,
bestehend aus einem Bereich oder einer Basis 1, auf der eine Masse von
kompostierbarem Material 2 aufgetürmt ist. Das kompostierbare Material
beinhaltet organischen Abfall, zum Beispiel aus Haushaltsmüll, sowie biologische
Feststoffe, die aus anderen Quellen, beispielsweise von Schlachthöfen, stammen.
Es kann sich als notwendig erweisen, organische Abfälle oder Grünabfälle vom Mischmüll,
der auch Papier, Glas, Metalle, Kunststoffe und andere Abfallstoffe beinhaltet,
auf geeignete Weise zu trennen, beispielsweise mit Hilfe von mechanischen Sortierern,
Luftgebläsen, magnetischen Förderbändern und ähnlichem. Es kann sein, dass das Material
durch Schneiden oder Schreddern oder auf andere Weise, zum Beispiel in Mühlen (in
der Regel Hammermühlen) zerkleinert werden muss, um die optimalen Stückgrößen im
Hinblick auf die poröse Struktur und den spezifischen Oberflächeninhalt zu erzielen.
Vor Beginn der Behandlung könnte es auch nötig sein, eine Analyse
im Hinblick auf Schwermetalle durchzuführen, um zu prüfen, ob der Abfall akzeptabel
ist. Unter Umständen kann in Übereinstimmung mit dem australischen Patent Nr. 661703
der Anmelderin, dessen Inhalt hier einbezogen wird, ein Adsorbens für Schwermetalle
eingesetzt werden, beispielsweise ein Reststoff aus der Bauxitverarbeitung. Nicht-organischer
Abfall kann 10–20% der gesamten Abfallmasse darstellen. Sämtliche verderblichen
Abfallstoffe können, wenn gewünscht, in den Bereich 1 eingebracht und dem
organischen Grünabfall beigemischt werden. Der Feuchtigkeitsgehalt des kompostierbaren
Materials 2 kann gesteuert werden, um ein Austreten von überschüssiger
Flüssigkeit aus dem Material zu verhindern. Überschüssiges Wasser, das sich während
des Prozesses ansammelt, kann auf der Innenseite der Abdeckung
7 kondensieren, an den Seiten abfließen und sich in der Abflussrinne
3 oder einer ähnlichen Vorrichtung sammeln. Dieses effektiv destillierte
Wasser kann in einem im Boden eingelassenen Sammeltank oder einer ähnlichen Einrichtung
gesammelt und anschließend vorzugsweise zur Befeuchtung von Luft genutzt werden,
die dem Prozess zugeführt wird.
Der Bereich 1 besteht aus einer festen Basis, die beispielsweise
aus Beton, Ziegeln, gepresstem Sandstein oder anderem möglichst undurchlässigem
Material hergestellt werden kann, das eine jedem Wetter standhaltende Arbeitsfläche
für die Masse des kompostierbaren Materials 2 und eine ideale Isolierung
gegen Einflüsse aus dem Umfeld bietet. Es ist allerdings nicht notwendig, dass die
Basis wasserundurchlässig ist, da keine nennenswerte Menge von Sickerwasser entsteht.
Die Basis kann aus tragbaren Modulen bestehen, und sie sollte die Masse
2 auch im Hinblick auf die Temperatur vom umgebenden Boden isolieren, um
ein Auskühlen der unteren Schichten der Masse zu verhindern. In solchen kühleren
Schichten läuft der Kompostiervorgang nicht wie gewünscht ab, und der Gehalt an
pathogenen Keimen dürfte hoch bleiben. Tatsächlich ist die Temperatur relativ homogen,
was die Kompostierung und den Eintritt des Großteils der Masse in die thermophile
Phase, die zur allgemeinen Zerstörung von pathogenen Keimen führt, fördert. Die
Basis und die Abdeckung 7 grenzen das Kompostierumfeld ab, das groß genug
sein sollte, um eine effiziente Kompostierung der Masse von kompostierbarem Material
zu erlauben. Im typischen Fall wird die Abdeckung 7 eng an der Masse von
kompostierbarem Material anliegen. Übermäßig große Freiräume um die kompostierbare
Masse sind nicht wünschenswert, da sie die Steuerung des Kompostierprozesses beeinträchtigen
können.
Am Boden der Masse 2 ist ein Lufteinlass oder eine Belüftungsrinne
3, die einen Bestandteil der Einrichtung zur Belüftung der Masse
2 bildet. Mit Hilfe des Gebläses 4 wird Luft durch die Rinne
3 geführt, wie in der Draufsicht in 2 zu sehen
ist. Die Rinne 3 hat einen etwa viereckigen Querschnitt, allerdings ist
diese rechteckige geometrische Form nicht unbedingt maßgeblich. Die geometrische
Form kann genauso gut halbkreisförmig, oval oder sonstwie sein. Die Rinne
3 kann auch durch eine andere Art von Belüftungseinrichtung ersetzt werden,
die an einer beliebigen Stelle unterhalb der Oberfläche der Masse platziert werden
kann; die Belüftungseinrichtung könnte beispielsweise die Form einer Rinne oder
eines perforierten Rohrs haben. Man könnte eine Reihe von Rinnen, Rohren oder Gruben
einsetzen und sie oberhalb oder unterhalb des Oberflächenniveaus entlangführen.
Auf der Rinne 3 liegt das Gitter 5 auf, das in diesem
Fall aus einem Metallnetz besteht. Das Netz soll im Idealfall aus einem rostbeständigem
Material bestehen, wie etwa aus Edelstahl, um dem korrosiven Einfluss der feuchten
Luft aus der Masse 2 widerstehen zu können.
Das Gitter 5 dient zwei Zwecken. Erstens verhindert das Gitter
5, dass kompostierbares Material in die Rinne gelangt, was die Effektivität
der Belüftung durch Blockieren der Luftzufuhr zum kompostierbaren Material beeinträchtigen
würde. Zweitens verteilen die Öffnungen des Gitters 5 die einströmende
Luft so, dass das kompostierbare Material besser belüftet wird. Die Rinne
3 oder alternative Einrichtungen mit einer ähnlichen Funktion können auch
als Sammeleinrichtung für Kondenswasser dienen, das dadurch zurückgewonnen und vorzugsweise
für die Befeuchtung der dem Prozess zugeführten Luft verwendet werden kann.
Am Rand des Bereichs 1 ist eine Regenrinne 6, die
eine Randbegrenzung des Bereichs zum Festhalten des kompostierbaren Materials bildet.
Die Regenrinne 6 nimmt nicht nur Regenwasser auf und führt es vom Kompostiersystem
weg, sie bildet auch einen guten Ort zum Abdichten der wetterfesten Abdeckung
7 rund um die Masse von kompostierbarem Material 2. Das Regenwasser
läuft an der Abdeckung 7 ab und wird in die Regenrinne 6 gelenkt,
die es in das übliche Regenwasser-Entsorgungssystem führt.
Wie man in 1 sehen kann, bildet die Masse
des kompostierbaren Materials 2 einen länglichen, ungefähr dreiecksförmigen
Haufen, auf den die Abdeckung 7, die aus flexiblem, preisgünstigem Material
besteht, aufgelegt wird, wodurch sich unterhalb der Abdeckung 7 ein Mikroumfeld
bildet, in dem der Kompostierprozess ablaufen kann.
Die Abdeckung 7 besteht zweckmäßig aus preisgünstigem, wetterfestem
Material wie etwa dichtmaschigem Polyäthylen (HDPE) oder PVC, es kann ein Gewebe
oder eine Folie sein, und auch andere Polymere sind geeignet, sofern sie wasserdicht
und haltbar sind sowie Insekten, Ungeziefer und Wasser bei Regenfällen abhalten,
das zu Sickerwasserbildung am Boden 11 um den Bereich 1 führen
könnte. Die Abdeckung 7 bildet auch einen Schutz gegen andere unerwünschte
Materialien und Chemikalien wie etwa Unkrautsamen und Schädlingsbekämpfungsmittel,
die den Kompost verunreinigen könnten. Sie ist auch robust und widerstandsfähig
gegen andere Wettereinflüsse wie Wind und Trockenheit, die zu einem Austrocknen
der Masse führen und die Kompostierrate auf ein inakzeptabel niedriges Niveau abfallen
lassen können. Die Abdeckung besteht aus luftdichtem Material,
um den Eintritt von Luft und den Austritt von Gerüchen und Feuchtigkeit zu verhindern,
die sich während des Kompostierprozesses bei der Entstehung von flüchtigen organischen
Stoffen und Ammoniak bilden. Man sollte die Abdeckung 7 an die verschiedenen
Umfänge und Volumen der Masse des kompostierbaren Materials anpassen können, und
man sollte es im Bereich der Kante 8 falten können, um den Bereich abzugrenzen.
Flexibilität und modulare Bauart, die unterschiedliche Volumen beim kompostierbaren
Material ermöglichen, verstärken diesen Vorteil. Die Abdeckung 7 könnte
mit Mitteln zum Abdichten ausgestattet sein, zum Beispiel mit Wassertaschen, wie
es nachfolgend beschrieben ist.
Der Rand 8 der Abdeckung hat eine Wassertasche
9 über dem Rand 8, die eine luftdichte Abdichtung gegen den Eintritt
von Wasser und den Austritt von Gerüchen bildet. Das Gewicht des Wassers übt genug
Druck aus, um die Stelle abzudichten, obwohl natürlich auch andere Mittel diesen
Zweck erfüllen können. Beispielsweise könnten ausreichend schwere Gegenstände wie
Stangen, Balken, Sandsäcke oder Erde in die Regenrinne 6 gelegt werden,
um das selbe Ergebnis zu erreichen. Alternativ dazu könnte auch eine Abdichtung
geschaffen werden, indem man über die Abdeckung 7 und die umgebende Bodenfläche
Gurte spannt, die den Haufen absichern und versiegeln. Einfache Abdichtungen erleichtern
die Anpassungsfähigkeit des Kompostierumfeldes an unterschiedliche Mengen von kompostierbarem
Material und tragen zur Flexibilität des Systems bei.
Die Belüftungseinrichtung wird vervollständigt durch das Luftzurückleitrohr
10, das mit Hilfe des Gebläses 4 durch Luftansaugung die verbrauchte
Prozessluft von der Masse des kompostierbaren Materials 2 abführt. Das
Rohr 10 kann einfach perforiert sein oder kann eines der in der Landwirtschaft
verwendeten Rohre sein. Es sammelt die Prozessluft und leitet diese zurück zu dem
Gebläse 4 und ist in einer bevorzugten Ausführungsform, wie sie in
1 gezeigt ist, mit einem wesentlichen Teil längs des
unteren Randes (oder der unteren Ränder), von denen einer in der Draufsicht in
2 gezeigt ist, entlanggeführt und führt zurückgeleitete
Luft aus der Masse des kompostierbaren Materials 2 mit Hilfe des Gebläses
4 ab. Alternativ dazu kann, wie in 4 gezeigt,
ein wesentlicher Teil des Zurückleitrohres an einem Teil der Abdeckung
7 befestigt sein, und zusammen mit geeigneten Befestigungen die Teile
7a und 7b miteinander verbinden.
Wenn wir uns nun der Draufsicht des Kompostiersystems zuwenden, wie
es in 2 dargestellt ist, kann man sehen, dass die Luftzufuhrrinne
3 sich an der Basis der Masse des kompostierbaren Materials 2
entlangzieht, vorzugsweise entlang seiner gesamten Länge.
Die Luft, die durch das Luftzurückleitrohr 10 geht, wird
zum Gebläse 4 zurückgeführt, und stromaufwärts desselben könnte ein Sensor
11 angebracht werden, der die Feuchtigkeit, die Sauerstoff- und die Kohlendioxidkonzentration
misst und die Konzentration des einen oder anderen Gases überwacht. Entsprechend
der überwachten Gaskonzentration kann ein Ventil oder eine andere Einrichtung eingesetzt
werden, die entweder durch manuelle oder automatische Steuerung mit Hilfe des Gebläses
4 Frischluft in die Luftzufuhrrinne 3 einbläst, um den gewünschten
Gehalt an Feuchtigkeit, Sauerstoff und Kohlendioxid zu erreichen und um über das
Gebläse und eine Zumesseinrichtung ein richtiges Verhältnis von zurückgeleiteter
Luft zu Frischluft zu erzielen. Wenn ein Ventil verwendet wird, kann es ein Magnetventil
oder ein anderer geeigneter Typ sein, wie ihn Fachleute empfehlen, die sich im Bau
von pneumatischen Systemen auskennen. Die Mischung aus Rückluft und Frischluft wird
durch ein Rohr 13 zur Luftzufuhrrinne 3 geführt. Das Rohr
13 kann aus irgendeinem zweckmäßigen Kunststoffmaterial bestehen, z. B.
PVC. Die Zufuhr von Frischluft unterstützt das Aufrechterhalten von bevorzugten
Kompostierbedingungen. Luft, die abgelassen wird, um das Gleichgewicht von frischer
und zurückgeleiteter Luft aufrechtzuerhalten, kann behandelt werden, z. B. durch
einen geeigneten Biofilter, damit geruchsbildende Stoffe entfernt werden.
Die Belüftung der Masse von kompostierbarem Material 2 kann
auch auf Grundlage der Temperatur gesteuert werden, die von den Temperatursensoren
gemessen wird, die an gewünschten Stellen innerhalb des Systems angebracht werden.
Die günstigsten Stellen für das Anbringen von Temperatursensoren sind die Luftzufuhröffnung,
das Zentrum und die Oberfläche der Masse des kompostierbaren Materials
2. Die Temperatur an diesen Stellen widerspiegelt in der Regel die Effizienz
des Kompostierungsprozesses.
Das Zurückleiten von verbrauchter Prozessluft kann eine wichtige Rolle
spielen bei der Reduzierung der Geruchsbelästigung, da geruchsbildende Bestandteile
in der Regel vom kompostierbaren Material adsorbiert werden können, das somit nach
dem Zurückleiten als ein Biofilter wirken kann.
Das System kann einen abgedeckten Bereich zum Lagern von Rohmaterial
beinhalten, wo Material auf die Vorbehandlung und Aufbereitung wartet, bevor es
in das System eingegeben wird, und die Luft aus diesem Bereich kann über das Gebläse
4 aus diesem Bereich abgesaugt und für die Belüftung der Miete genutzt
oder anderweitig zwecks Geruchsbeseitigung behandelt werden. So kann die möglicherweise
geruchsbehaftete Luft aus dem Rohmateriallager in das System geblasen werden und
bei der Begrenzung der Geruchsemission hilfreich sein.
Das System kann zweckmäßig manuell oder automatisch gesteuert werden,
zum Beispiel durch eine elektronische Steuerungseinheit. Für diesen Zweck ist ein
Computersteuerungssystem wünschenswert. Je nach dem Wert der gemessenen Variablen,
wie etwa der Temperatur, der O2-Konzentration, der CO2-Konzentration
oder dem Feuchtigkeitsgehalt, wird das Gebläse 4 mit einem gewünschten
Verhältnis von Rückluft zu Frischluft betrieben, um die optimalen Kompostierbedingungen
im Hinblick auf die mikrobiologische Aktivität aufrechtzuerhalten, und der Kompostiervorgang
kann ohne größere Eingriffe von Seiten des Personals ablaufen.
Man sollte dem Kompostiervorgang genug Zeit geben, so dass der Gehalt
an phytotoxischen Bestandteilen abgebaut wird, die während der Zwischenstufen des
Metabolismus und durch den hohen Ammoniakgehalt im unreifen Kompost entstehen. Idealerweise
sollte man für den Kompostiervorgang mindestens drei Wochen, besser jedoch acht
Wochen, pro Tonne Abfall einplanen.
Die Abgeschlossenheit des Systems erlaubt eine stabile Kompostierung
unter geregelten Bedingungen. Das Endprodukt ist aus der Sicht des Umweltschutzes
sowie aus kommerziellen Überlegungen besser akzeptabel und kann bei verringerter
Prozessdauer mit relativ niedrigem Kostenaufwand hergestellt werden.
Die vorliegende Erfindung wird vor allem dort von Nutzen sein, wo
mittlere bis große Mengen von Abfällen an Orten zu verarbeiten sind, an denen Geruchsemissionen
und Sickerwasserbildung ein Problem darstellen. Ein typischer Einsatzort dürften
daher Wohngebiete und Städte sein.
Nachfolgend wird nun die Leistung eines Entwicklungssystems beschrieben,
bei dem die oben beschriebene Erfindung, also das System und das Verfahren, in der
bevorzugten Ausführungsform eingesetzt werden. In diesem Beispiel wurde die Effektivität
des Systems bei der Verarbeitung einer Mischung von Grünabfällen und biologischen
Feststoffen, insbesondere Klärschlamm (Primärschlamm, der anaerobisch vorgerottet
war und kein typisches Material für Kompost darstellt) ausgewertet.
Prozesswärmeverteilung
Die ARMCANZ-Richtlinien (siehe Richtlinien für Abwassersysteme des
Ausschusses für Wassertechnik des Landwirtschafts- und Rohstoffmanagementrates von
Australien und Neuseeland – Biosolids Management Occasional Paper WTC No.
1/95 vom Oktober 1995) fordern, dass das Kompostieren bei thermophilen Temperaturen
(über 55°C) erfolgt, die mindestens drei aufeinanderfolgende Tage lang anhalten,
um Kompost der Klasse 1A zu produzieren. Die Forderungen von ARMCANZ für Kompost
der Klasse 1A wurden bei Anwendung des Verfahrens und des Systems nach der Erfindung
durchgehend für die gesamte Miete erfüllt, und zwar auch an der Oberfläche der Miete.
3 zeigt ein Temperaturprofil an der Oberfläche der
Miete und in verschiedenen Tiefenregionen des Haufens. In der bisherigen Praxis
war es der Fall, dass bei den offenliegenden Mieten der Kompostierungssysteme die
Oberflächentemperatur zu niedrig war (fast Umgebungstemperatur von 15–30°C),
um diesen Richtlinien zu entsprechen. Der Gedankenansatz ist, ohne damit eine Theorie
aufstellen zu wollen, dass die flexible Abdeckung des Systems die Miete gegen die
klimatischen Einflüsse isoliert und dadurch einen Verlust von Wärme verhindert.
Man sollte das Material für die Abdeckung dementsprechend auswählen. Eine solche
Abdeckung kann auch die Sonnenstrahlung aufnehmen, die zum Erwärmen der Mietenoberfläche
beitragen kann. Man hat festgestellt, dass die Temperaturen an der Mietenoberfläche
während des Kompostierens bis zu 70°C erreichen, und das ist ein besonders großer
Vorteil des vorgestellten Systems. Die Luftschicht, die sich im Normalfall aufbaut
und unter der Abdeckung festgehalten wird, hilft mit, die Kompostmasse zu isolieren.
Die thermophilische Stufe kann verlängert werden, indem man „thermophilische"
Beigaben wie Sägemehl oder Jauche zum Kompost hinzufügt. Ohne hiermit irgendeine
Theorie aufstellen zu wollen, sind Beigaben wie Jauche, Spreu oder ähnliche Materialien,
die mehr Energie pro Kohlenstoffmolekül abgeben, gegenüber dem Sägemehl zu bevorzugen,
obwohl das Sägemehl gewiss auch genutzt werden kann. Der Fettgehalt von Jauche ist
ein Faktor, der zu einer höheren energetischen Leistung führt.
Man beobachtet bei den bisher üblichen Kompostiersystemen mit künstlicher
Belüftung, dass die Oberflächen der Mieten oft sehr stark durch Verdunstung auskühlen,
was dazu führt, dass den oben genannten Richtlinien nicht mehr entsprochen wird.
Bei dem vorgestellten System wird das Problem umgangen, indem die
Belüftung durch ein computergesteuertes System gesteuert wird, das die Belüftung
des Komposts so berechnet, dass es zu keinem Auskühlen kommt. Das Zurückleiten von
feuchter und warmer Abluft aus der Miete in das System kann ein Auskühlen durch
Verdunstung weiter reduzieren.
Pathogene Werte
Man hat festgestellt, dass die pathogenen Werte im Kompost aus biologischen
Feststoffen und Grünabfällen bei Verwendung des vorgestellten Systems den oben genannten
Richtlinien für Kompost der besten Güteklasse 1A entsprachen. MPN < 2 ist nur soweit
begrenzt, soweit der Erkennungsfähigkeit der Methode Grenzen gesetzt sind. Daher
wurde der fertige Kompost aus dem System als geeignet befunden, ohne Einschränkungen
vertrieben zu werden. In einem offenen Mietensystem kann es zu einem erneuten Befall
des bereits sanitisierten Materials im Inneren der Miete mit pathogenen Keimen kommen,
wenn dieses keimfreie Material beim Wenden mit dem keimhaltigen Material von der
Oberfläche der Miete vermischt wird und/oder wenn das keimfreie Material aus dem
Inneren der Miete an die Oberfläche gebracht und Faktoren wie Insekten und Ungeziefer
ausgesetzt wird.
Tabelle 1
Pathogene Werte in der Endstufe des Komposts aus biologischen Feststoffen (82 Tage
alt), im Vergleich mit biologischen Feststoffen der Klasse 1A
NB 1
Oberfläche;
2
Oberfläche;
3
1 m unterhalb der Oberfläche;
4
15 cm unterhalb der Oberfläche
Man kann aus der Tabelle 1 ersehen, dass der fertige Kompost den ARMCANZ-Richtlinien
für Kompost der Güteklasse 1A entspricht.
Bildung von Sickerwasser
Das System gemäß der Erfindung ist so beschaffen, dass der Bildung
von Sickerwasser während der Verarbeitung oder Kompostierung vorgebeugt wird. Dies
ist einer der Vorteile des Systems. Der Boden direkt unterhalb der Miete wurde auf
Sickerwasser geprüft. Als Spurenstoff zur Feststellung von Sickerwasser wurde Ammoniakstickstoff
verwendet (das in dem Mietenmaterial in recht hoher Konzentration vorhanden war).
Die Konzentration des Ammoniakstickstoffs (aus dem Kompost) in 1/5 (w/v) Wasserextrakt
aus dem Mietenmaterial betrug 28 ppm, im Vergleich dazu betrug sie in der umgebenden
Erde zwischen 1 und 2 ppm. Der Ammoniakstickstoffgehalt in der Erde 15 cm tief unter
der Bodenebene unter der Miete war genauso wie in der umgebenden Erde, d. h. 1 bis
2 ppm. Der Versuch hat daher gezeigt, dass es zu keiner Übertragung von Ammoniakstickstoff
aus dem Mietenmaterial in die Erde (also zu keiner Sickerwasserbildung) gekommen
war, und dieses Unterbleiben von Sickerwasserbildung ist ein Vorteil.
Geruch
Der Geruch wurde qualitativ bewertet. Personen, die sich am Kompostierstandort
befanden, konnten nur einen geringfügigen Geruch wahrnehmen, den sie als „süßlichen"
Kompostgeruch beschrieben. Keine der Personen fand den Geruch unangenehm, wie dies
mit reinen unbehandelten biologischen Feststoffen meist der Fall ist. Die flexible
Kunststoffabdeckung dürfte eine Abdichtung gegen die Emission von Gerüchen bilden,
die ansonsten viel stärker wäre, und dies ist ein Vorteil des Systems.
Allgemeine Kompostqualität
Diese ist für die Vermarktung des Komposts, besonders als Düngemittel,
äußerst wichtig. Das Produkt entsprach der australischen Norm Standards Australia
Draft Standard DR 95301. Die Qualitätsparameter des bei dem Experiment hergestellten
Komposts sind in Tabelle 2 dargestellt.
Tabelle 2
Allgemeine Kompostierparameter der Mischung aus biologischen Feststoffen/Grünabfällen
Typisch verbessert Kompostieren die Qualität des Materials durch eine
Anreicherung mit Stickstoff und Phosphor. Das Verhältnis von Kohlenstoff zu Stickstoff
ist nach dem Kompostieren für die Anwendung in der Landwirtschaft geeignet. Kompostieren
erhöht in der Regel den Aschegehalt, da es erwartungsgemäß die verderblichen organischen
Stoffe beseitigt, die eine Neuansiedlung von pathogenen Keimen fördern könnten.
Es wurde festgestellt, dass die elektrische Leitfähigkeit (der Salzgehalt) und der
pH-Wert des Komposts ideal für die Anwendung in der Landwirtschaft sind.
Es ist klar, dass Modifikationen des oben beschriebenen Kompostiersystems
möglich sind, ohne vom Grundgerüst der vorgestellten Erfindung abzuweichen.
Vor allem muss das System nicht auf dieselbe Weise gesteuert werden
wie beschrieben. Das System kann außerdem auch einen Bereich mit anderer als ungefähr
rechteckiger Geometrie umfassen.
Die Luft könnte so behandelt werden, dass Gerüche entfernt werden,
beispielsweise durch Behandlung mit einem Adsorbens, wenn die Adsorptionsfähigkeit
des kompostierbaren Materials ungenügend ist.
Weiter könnte eine große Kompostieranlage aus einer ganzen Reihe von
abgedeckten Mieten bestehen, die vorzugsweise parallel zueinander angelegt sind,
wobei die Wiederzuführung der Luft durch ein integriertes Steuerungssystem erfolgen
könnte.
Anspruch[de]
Kompostiersystem mit:
(a) einem Bereich (1), der eine Basis zum Aufnehmen und Behandeln von kompostierbarem
Material in einem einstufigen Kompostiervorgang hat;
(b) einer im Gebrauch in dem Bereich angeordneten Masse (2) kompostierbaren
Materials; (c) einer abnehmbaren Abdeckung (7), die den Wetterbedingungen
ausgesetzt und an der Basis befestigbar ist, um mit der Basis ein steuerbares Kompostierumfeld
zu bilden;
(d) einer Einrichtung (9) zum Befestigen der Abdeckung an der Basis zum
Bilden des Kompostierumfeldes;
(e) einer Belüftungseinrichtung zum Umwälzen eines Sauerstoff enthaltenden Gases
in dem geschlossenen Kompostierumfeld, wobei die Belüftungseinrichtung ein Gebläse
(4) aufweist, eine Gaseinlasseinrichtung (13) zum Einleiten von
feuchtem, Sauerstoff enthaltendem Gas in das Kompostierumfeld und eine Gasauslasseinrichtung
(10) zum Sammeln von feuchtem verbrauchtem Prozessgas aus dem Kompostierumfeld;
und
(f) einer Steuereinheit zum variablen Steuern eines Betriebes der Belüftungseinrichtung
während des Kompostierens; dadurch gekennzeichnet, dass die abnehmbare Abdeckung
(7) eine luftdichte und wasserundurchlässige, flexible Polymerabdeckung
ist, die sich an die Masse (2) kompostierbaren Materials anschmiegen kann;
dass gesammeltes feuchtes verbrauchtes Prozessgas in das Kompostierumfeld zurückgeleitet
wird; und dass ein Verhältnis eines Teils des verbrauchten Prozessgases, das in
das Kompostierumfeld zurückgeleitet wird, in Kombination mit einem Teil frischen,
Sauerstoff enthaltenden Gases zu dem Teil frischen, Sauerstoff enthaltenden Gases,
das in das Kompostierumfeld geleitet wird, als eine Funktion einer gemessenen Variablen
des Kompostierumfeldes gesteuert wird, um die Sauerstoffkonzentration und den Feuchtigkeitsgehalt
der Masse (2) kompostierbaren Materials zu steuern, und als eine Funktion
einer Phase eines Kompostierprozesses, dem die Masse kompostierbaren Materials unterzogen
wird, wenn die gemessene Variable gemessen wird.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessene
Variable des Kompostierumfeldes eine gemessene Variable des Teils des verbrauchten
Prozessgases ist, das in das Kompostierumfeld zurückgeleitet wird.
System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessene
Variable durch einen Sensor (11) gemessen wird, der für eine gemessene
Variable vorgesehen ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus Sauerstoffkonzentration,
Kohlendioxidkonzentration, Temperatur- und Feuchtigkeitsgehalt sowie irgendeiner
Kombination derselben besteht.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Belüftungseinrichtung
unterhalb des umgebenden Bodenniveaus angeordnet ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Belüftungseinrichtung
in dem Unterteil angeordnet ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Abdeckung (7)
einen Rand (8) hat, der den Umfang des Bereiches festlegt, in welchem das
kompostierbare Material angeordnet ist, wobei der Rand abgedichtet ist, um das Eindringen
von Wasser zu verhindern.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Kohlendioxidsteuereinrichtung.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem abgedeckten
Rohmateriallagerbereich, der belüftet wird, um Luft zur Belüftung der Masse kompostierbaren
Materials zu liefern.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Belüftungseinrichtung
dafür ausgebildet ist, einen Strom feuchter Prozessluft durch das Kompostierumfeld
hindurchzuleiten.
System nach Anspruch 9, mit einem Zurückleitrohr (10) und
einem Gebläse (4), die so angeschlossen sind, dass verbrauchte Prozessluft
durch das Zurückleitrohr zurückgewonnen und zu dem Gebläse zurückgeleitet wird.
System nach Anspruch 10, wobei ein wesentlicher Teil des Zurückleitrohres
(10) oberhalb des kompostierbaren Materials (2) an der Spitze
der Abdeckung (7) angeordnet ist.
System nach Anspruch 10, wobei ein wesentlicher Teil des Zurückleitrohres
(10) längs eines unteren Randes oder längs unterer Ränder der Masse (2)
kompostierbaren Materials vorgesehen ist.
Verfahren zum Kompostieren einer Masse kompostierbaren Materials in
einem einstufigen Kompostiervorgang, beinhaltend:
(a) Bereitstellen einer Masse (2) kompostierbaren Materials in einem offenen
Bereich (1), der eine Basis zum Aufnehmen des Materials hat;
(b) Anschmiegen einer flexiblen, abnehmbaren Abdeckung (7) aus luftdichtem
und wasserundurchlässigem Polymermaterial, die den Wetterbedingungen
ausgesetzt ist, an die Masse kompostierbaren Materials, um mit der Basis ein geschlossenes
Kompostierumfeld nach Befestigung der abnehmbaren Abdeckung an der Basis zu bilden;
(c) Befestigen der Abdeckung an dem Unterteil, um das Kompostierumfeld zu bilden;
(d) Hindurchleiten eines Sauerstoff enthaltenden Gases durch die Masse kompostierbaren
Materials durch Zwangsbelüftung durch eine Belüftungseinrichtung;
(e) Sammeln und Zurückleiten von feuchtem verbrauchtem Prozessgas in das Kompostierumfeld;
und
(f) variables Steuern des Stroms des Sauerstoff enthaltenden Gases durch das geschlossene
Kompostierumfeld mit einer Steuereinheit, die den Betrieb der Belüftungseinrichtung
während des Kompostierens so steuert, dass ein Verhältnis eines Teils von verbrauchtem
Prozessgas, das in das Kompostierumfeld zurückgeleitet wird, in Kombination mit
einem Teil frischen, Sauerstoff enthaltenden Gases zu dem Teil frischen, Sauerstoff
enthaltenden Gases als eine Funktion einer gemessenen Variablen des Kompostierumfeldes
gesteuert wird, um die Sauerstoffkonzentration und den Feuchtigkeitsgehalt der Masse
(2) kompostierbaren Materials zu steuern, und als eine Funktion einer Phase
eines Kompostierprozesses, dem die Masse kompostierbaren Materials unterzogen wird,
wenn die gemessene Variable gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das gebildete kompostierbare Material
Feuchtigkeit in einem gesteuerten Bereich hat.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Belüftungseinrichtung
einen Strom feuchter Prozessluft durch das Kompostierumfeld hindurchleitet.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei Frischluft dem Strom feuchter Prozessluft,
der durch die Belüftungseinrichtung geliefert wird, zugesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei Luft, die aus
dem Kompostierumfeld abgegeben wird, zur Geruchsbeseitigung behandelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei Prozesswasser,
das in dem Kompostierumfeld erzeugt wird, bei dem Steuern der Feuchtigkeitsgehalte
der Luft, die durch die Belüftungseinrichtung geliefert wird, verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei das Kompostierumfeld
mit kompostierbarem Material im Wesentlichen so gefüllt wird, dass eine isolierende
Luftschicht zwischen dem Material und der Abdeckung verbleibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, wobei das kompostierbare
Material eine organische Fraktion von städtischem Müll ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 20, wobei das feuchte Prozessabgas
durch ein Zurückleitrohr (10) zurückgewonnen und zu der Belüftungseinrichtung
zurückgeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei ein Absorptionsmittel wie Bauxitprozessrückstand
als eine Verbesserung der Masse kompostierbaren Materials zugesetzt wird.