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Dokumentenidentifikation DE69632960T2 28.07.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0000863856
Titel SYSTEM UND VERFAHREN ZUR KOMPOSTIERUNG
Anmelder Hofstede, Harrie, West Leederville, AU
Erfinder Hofstede, Harrie, West Leederville, AU
Vertreter Ackmann, Menges & Demski Patentanwälte, 80469 München
DE-Aktenzeichen 69632960
Vertragsstaaten BE, DE, DK, ES, FR, GB, IT, NL, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 29.11.1996
EP-Aktenzeichen 969397538
WO-Anmeldetag 29.11.1996
PCT-Aktenzeichen PCT/AU96/00771
WO-Veröffentlichungsnummer 0097019901
WO-Veröffentlichungsdatum 05.06.1997
EP-Offenlegungsdatum 16.09.1998
EP date of grant 21.07.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.07.2005
IPC-Hauptklasse C05F 9/02
IPC-Nebenklasse C05F 9/04   C05F 17/00   C05F 17/02   

Beschreibung[de]

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]
  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Belüftungseinrichtung unterhalb des umgebenden Bodenniveaus angeordnet ist.
  5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Belüftungseinrichtung in dem Unterteil angeordnet ist.
  6. 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.
  7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Kohlendioxidsteuereinrichtung.
  8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem abgedeckten Rohmateriallagerbereich, der belüftet wird, um Luft zur Belüftung der Masse kompostierbaren Materials zu liefern.
  9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Belüftungseinrichtung dafür ausgebildet ist, einen Strom feuchter Prozessluft durch das Kompostierumfeld hindurchzuleiten.
  10. 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.
  11. System nach Anspruch 10, wobei ein wesentlicher Teil des Zurückleitrohres (10) oberhalb des kompostierbaren Materials (2) an der Spitze der Abdeckung (7) angeordnet ist.
  12. 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.
  13. 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.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das gebildete kompostierbare Material Feuchtigkeit in einem gesteuerten Bereich hat.
  15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Belüftungseinrichtung einen Strom feuchter Prozessluft durch das Kompostierumfeld hindurchleitet.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei Frischluft dem Strom feuchter Prozessluft, der durch die Belüftungseinrichtung geliefert wird, zugesetzt wird.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei Luft, die aus dem Kompostierumfeld abgegeben wird, zur Geruchsbeseitigung behandelt wird.
  18. 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.
  19. 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.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, wobei das kompostierbare Material eine organische Fraktion von städtischem Müll ist.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 20, wobei das feuchte Prozessabgas durch ein Zurückleitrohr (10) zurückgewonnen und zu der Belüftungseinrichtung zurückgeleitet wird.
  22. Verfahren nach Anspruch 13, wobei ein Absorptionsmittel wie Bauxitprozessrückstand als eine Verbesserung der Masse kompostierbaren Materials zugesetzt wird.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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