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Dokumentenidentifikation DE60018115T2 12.01.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001255714
Titel VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON BODENKONDITIONIERERN UND VERWENDETE VORRICHTUNG
Anmelder OY Ecospec Ltd., Kaustinen, FI
Erfinder VERTANEN, Päiviö, FIN-69100 Kannus, FI
Vertreter Patentanwälte Tergau & Pohl, 90482 Nürnberg
DE-Aktenzeichen 60018115
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 11.09.2000
EP-Aktenzeichen 009606955
WO-Anmeldetag 11.09.2000
PCT-Aktenzeichen PCT/FI00/00765
WO-Veröffentlichungsnummer 0001021554
WO-Veröffentlichungsdatum 29.03.2001
EP-Offenlegungsdatum 13.11.2002
EP date of grant 09.02.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.01.2006
IPC-Hauptklasse C05F 17/00(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
IPC-Nebenklasse C05F 17/02(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      C05F 9/04(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bodenverbesserungsmittels durch Zuführung von Luft in einen weitgehend verschlossenen Raum, der eine Mischung von pflanzlicher oder tierischer organischer Substanz und Torf enthält, wobei die Mischung eine Feuchtigkeit von etwa 70% aufweist, wobei die Temperatur im Raum auf 70 bis 75°C steigt. Die Erfindung betrifft auch eine im Verfahren verwendbare Vorrichtung.

In den 90er Jahren gab es einen steigenden Bedarf an einer natürlicheren Herstellung von Pflanzen, einschließlich einer Verbesserung des Bodens. Felder werden üblicherweise mit chemischen Düngemitteln, flüssigem Dung und kompostiertem Abfall bedeckt. Allerdings besteht das Problem bei der Düngung von landwirtschaftlich genutzter Fläche mit herkömmlichen chemischen Düngemitteln oder flüssigem Dung in der Verwendbarkeit von Nährstoffen und ihrem Entweichen aus dem Boden in die Wasserwege, wo sie eine Eutrophierung bewirken.

Bekannte Kompostierverfahren und Vorrichtungen stellen gewöhnlich einen Anfangskompost innerhalb von ein paar Tagen oder Wochen zur Verfügung, der noch immer einen nachfolgenden Kompostierschritt über eine Dauer von Wochen oder sogar Monaten notwendig macht, um ein Produkt zu erhalten, das die Qualitätsanforderungen erfüllt. Die finnische Patentanmeldung 962 431 offenbart zum Beispiel eine Massendosier-Kompostiervorrichtung, die Kompostierungsmodule umfasst, die auf einer Trägerunterlage angeordnet sind. Der Kompostiereinrichtung wird durch das zu kompostierende Material Luft mit einem verringerten Luftdruck zugeführt. Die Kompostiertemperatur liegt zwischen 55 und 60°C. Gerüche (Ammoniak) werden aus dem Abgas mittels eines Biofilters beseitigt. Der anfänglichen 10- bis 14-tägigen Kompostierung folgt eine etwa 3-monatige Nachkompostierung in Halden.

Die EP-A-633 235 lehrt einen abgedichteten Reaktorbehälter mit einem luftdurchlässigen Boden, unter dem Lüftungsrohre angeordnet sind. Die Kompostiervorrichtung hat eine abgedichtete Gaszirkulation und Sauerstoff wird dem auf die Masse anzuwendenden Gas zugesetzt. Das Wasser, das aus der Masse verdampft, wird komprimiert und mittels Kondensation in einem Wärmetauscher gekühlt, und die Kohlenmonoxid enthaltende Abluft wird dem Reaktor wieder zugeführt. Wenn die abgedichtete Vorrichtung geöffnet wird, wird das darin befindliche Gas gereinigt, bevor es an die Atmosphäre abgegeben wird.

Die DE 38 30 289 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Kompostierung von hauptsächlich flüssigem Material. Der Reaktorbehälter ist ein liegender Zylinder mit einem doppelwandigen Aufbau. Die Kompostierungsreaktion findet bei Umgebungstemperatur statt. Die Vorrichtung wird luftdicht verschlossen und der Kompostdruck wird unter den Teildruck des darin befindlichen Wassers gesenkt, um das Produkt zu trocknen. Schädliche Mikroben werden auch mittels Vakuum, und nicht Wärme, zerstört. Abführbare Gase werden mit einem Biofilter filtriert und mittels UV-Strahlung desinfiziert.

Die DE-A 195 13 701 lehrt einen abgedichteten Lüftungsreaktor mit einer Siebbasis. Das wesentliche Konzept des in der Veröffentlichung beschriebenen Verfahrens betrifft den Wechsel zwischen Überdruck und Unterdruck in Intervallen durch ein Wechseln zwischen einer Gaszuführung und Gasableitung.

Bekannte Kompostierverfahren erfordern eine aufwändige und teure Ausrüstung. D er Ablauf und die Bedingungen der Reaktion sind zu befolgen und erfordern entweder eine teure Vorrichtung oder menschliche Arbeit. Das aus den Reaktionen abgeleitete Gas muss gereinigt werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Bodenverbesserungsmittels mittels biologischer Zersetzung zur Verfügung zu stellen sowie eine Vorrichtung, die in dem Verfahren zu verwenden ist, um so ein umweltfreundliches und schnelles Kompostierverfahren und eine Vorrichtung anzubieten, die wenig menschliche Arbeit erfordert und deren Materialkosten und Betriebskosten gering sind, wobei das erhaltene Produkt gut konservierbar, leicht zu verwenden, wirksam und leicht zu lagern/transportieren ist. Ein kostengünstiger Preis und eine regelbare Kapazität ermöglichen kleine Abfallbehandlungsanlagen, die in der Nähe der Entstehung des Abfalls aufzustellen sind. Das erhaltene Produkt lässt sich leicht lagern und zum Verwendungsort transportieren, der sich weit weg befinden kann.

Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Herstellung eines Bodenverbesserungsmittels durch Zuführung von Luft zu einem weitgehend abgedichteten Raum, der eine Mischung aus nicht zerfallener pflanzlicher oder tierischer Substanz und Torf enthält, wobei die Mischung etwa 70% Feuchtigkeit aufweist, wobei die Temperatur im Raum auf zwischen 70 und 75°C ansteigt.

Das Verfahren der Erfindung ist gekennzeichnet durch ein Fortsetzen der Zuführung von Luft zur Mischung, um die Temperatur zirka 24 Stunden über 70°C zu halten, und ein Herabsetzen des Drucks über der Mischung um zumindest zirka 10 bis 500 Pa, bis die Feuchtigkeit der Mischung höchstens zirka 50 Gew.-% beträgt.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung, die in dem Verfahren verwendbar ist, und umfasst einen oder mehrere Reaktorkompostiereinrichtungen, einen oder mehrere Ventilatoren, einen oder mehrere Exhaustoren und Mittel zur Messung von Temperatur und Luftdruck und zur Regelung des Luftstroms. Die Vorrichtung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, das zumindest eine Wand eine oder mehrere öffnungsfähige druckdichte Türen aufweist und dass eine Reaktorunterlage gelochte Lüftungsrohre hat, wobei der Durchmesser der Löcher in den Rohren 1 mm beträgt, der Abstand zwischen den Rohren ungefähr 0,5 Meter beträgt und der Abstand zwischen den Löchern in den Lüftungsrohren zwischen 50 und 300 mm ist, wobei der Abstand in Richtung auf das Ende des Rohrs, wo der Druck niedriger ist, klein wird. Die gelochten Lüftungsrohre sind in einem Boden 1 bis 5 mm über einer Gussfläche eingebettet.

Die Erfindung betrifft auch ein Bodenverbesserungsmittel, das mittels der Erfindung hergestellt wird, und dessen Verwendung.

Ein konservierbares Produkt bezieht sich auf ein Bodenverbesserungsmittel, das aktive Myzelien enthält. Seine Feuchtigkeit liegt vorzugsweise unter etwa 50% (Schüttgut) oder sogar unter 10% (abgefülltes Brikett-Produkt). Bei einem Trockenprodukt befinden sich die Myzelien im Ruhezustand. Bei langfristiger Lagerung trägt eine niedrige Feuchtigkeit zur Aufrechterhaltung von Stickstoff in der Masse bei.

In diesem Zusammenhang bezeichnet aktive Myzelien auf Filamente (Pilzgeflechte), die organische Substanzen zersetzen und die Auflösung von Nährstoffen und demgemäß unter Zersetzung ihren Transfer zur Verwendung durch die Pflanzen fördern.

In diesem Zusammenhang bedeutet ein weitgehend abgedichteter Reaktor, dass der Reaktor dicht genug ist, um einen Überdruck zu erzeugen, allerdings „entweicht" Abgas (Abluft) in einem solchen Umfang, dass eine kontinuierliche Zuführung von sauberer Luft ermöglicht wird. Sollte eine Kompostierung nicht schnell voranschreiten, würde eine beträchtliche Menge an Feuchtigkeit und Stickstoff zusammen mit dem Abgas verdampfen, was die Reaktion weiter verlangsamen würde.

Die Erfindung beruht daher auf der Tatsache, dass das Blasen von Luft in die zu kompostierende Mischung und die aerobe Zersetzung, die durch die natürlichen Mikroben (Pilze) im Torf eingeleitet wird, einen Überdruck und einen Temperaturanstieg auf 70°C erzeugen. Wärme, Druck und eine kontinuierliche gleichmäßige Belüftung stellen ein schnelles, gleichmäßiges und geruchloses aerobes Zersetzungsverfahren sicher, das durch Trocknen mit Vakuumsaugen unterbrochen werden kann, wobei der Gehalt an organischer, nicht zersetzter Substanz etwa 1 bis 2 Tage nach dem Temperaturanstieg zum Beispiel 50%, berechnet aus den trockenen Feststoffen, beträgt. Die Belüftung wird ohne Unterbrechung fortgesetzt, auch während des Trocknungsschritts. Dadurch zerstört die Temperatur schädliche Mikroben und Unkrautsamen, und die Myzelien treten in einen Ruhezustand ein. Andererseits enthält das Produkt genug nicht zersetzte organische Substanz, wodurch die Myzelien nach ihrer Aktivierung mit einem guten Kulturmedium versorgt werden.

Der Vorteil, der durch das Verfahren und das System der Erfindung vorgesehen wird, ist das beträchtliche Tempo. Eine nur etwa 1 bis 2 Tage kompostierte Masse ist nach einem aeroben Trocknungsschritt ohne eine nachfolgende Kompostierung als Düngemittel verwendungsbereit. Für die Lagerung oder den Transport wird die Masse vorzugsweise weiter getrocknet und brikettiert.

Die durch das Verfahren erforderliche Arbeitsbelastung ist vernachlässigbar. Aufgrund der schnellen Zersetzung muss die Feuchtigkeit während der Reaktion kontrolliert werden. Das Ausgangsmaterial kann hergestellt und der Reaktor kann zum Beispiel durch die Verwendung von herkömmlichen landwirtschaftlichen Maschinen und einem Siebeimer chargiert werden.

Die Kompostierung von Abfall reduziert die Umweltbelastung dadurch, dass organisches Material wieder dem ökologischen Kreislauf zugeführt wird.

In einem aeroben Zersetzungsverfahren werden keine schädlichen oder übel riechenden Gase erzeugt.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUR

1 zeigt den allgemeinen Aufbau der Vorrichtung. 1a ist der Grundriss einer Kompostiervorrichtung, die vier Reaktorkammern (a, b, c, d) umfasst. Jedes Ende der Reaktorkammer umfasst eine druckdichte Tür (e). Bei dieser Lösung befindet sich ein Maschinenraum (f), in dem Ventilatoren (h), ein Exhaustor und ein Überwachungssystem für Messausrüstung untergebracht sind, im hinteren Teil der Kompostiereinrichtung. 1b zeigt einen Grundriss von einer der Reaktorkammern (a, b, c oder d) der Kompostiereinrichtung der 1a. 1c ist ein Querschnitt einer Reaktorkammer. Aus Gründen der Klarheit zeigen die 1b und 1c nur drei parallele längs verlaufende Belüftungskanäle (g).

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Bodenverbesserungsmittel durch Zersetzung einer Mischung aus Torf und einem tierischen oder pflanzlichen Material unter aeroben Bedingungen hergestellt, so dass die biologische Zersetzung die Temperatur der Mischung auf über +70°C anhebt.

Torf ist eines der Hauptbestandteile des zu kompostierenden Materials. Der Torf kann jeder Torf sein, der eine starke Flora enthält. Der Torf ist vorzugsweise getrockneter Torf, bei dem die natürliche Flora sich in einem Ruhezustand befindet.

Geeignete tierische Ausgangsmaterialien umfassen Rinderdung, Geflügeldung, Schlamm von einer Abwasserbeseitigungsanlage oder einer Schweinezucht, oder in den Torf aufgenommenen Urin. Aufgrund seines hohen Nährstoffgehalts ist Pelztierdung besonders vorteilhaft. Wenn Schlamm als Ausgangsmaterial verwendet wird, muss die Menge an Trägermaterial, d.h. Torf, erhöht werden, so dass die Feuchtigkeit der Ausgangsmasse etwa 70 Gew.-% beträgt.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden gesiebter Torf und tierisches oder pflanzliches Material nach dem Sandwich-Prinzip gemischt, und der erhaltenen Mischung wird Luft zugeführt. Dadurch steigt die Temperatur als Ergebnis der biologischen Zersetzung, die durch die natürliche Flora im Material eingeleitet wird, auf zwischen 70 und 75°C an und der Druck steigt bis etwa/mindestens 5 bis 10 Pa. Luft wird der Mischung kontinuierlich zugeführt, so dass die Temperatur für etwa 24 Stunden bei über +70°C bleibt.

Bei dem Sandwich-Verfahren werden eine 10 bis 20 cm dicke Schicht aus trockenem Torf (= stabilisierendes Material) und 10 bis 20 cm des zu kompostierenden Materials mehrere Schichten übereinander gesiebt. Die Luftzuführung wird eingeleitet, wonach der Reaktor ausgehend vom hinteren Teil durch Sieben einer Mischung vom Sandwich-Bett bis zur endgültigen Füllungshöhe chargiert wird. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige und lose Kompostmasse, die keine sauerstofffreien Stellen enthält, erhalten.

Die obere Druckgrenze ist nicht kritisch. Der Druck kann 0,05 bar oder sogar höher sein. Es ist wesentlich, dass der Druck ausreicht, um zusammen mit der erhöhten Temperatur eine gleichmäßige Feuchtigkeit im Reaktorbehälter zu erreichen. Ein leichter Überdruck reicht aus, um dies zu erzielen.

Die Reaktion wird durch Verringern des Drucks über der Masse mit einem Ableitungs-Exhaustor um mindestens/etwa 100 bis 500 Pa über 1 bis 2 Tage beendet, d.h. bis die Feuchtigkeit der Masse bei etwa 50 Gew.-% oder sogar darunter liegt. Die Belüftung wird ohne Unterbrechungen fortgesetzt. Alternativ kann der Druck in Intervallen von 4 bis 12 Stunden 1 bis 10 Minuten lang über 2 bis 6 Tage verringert werden, bis der gewünschte Feuchtigkeitsgehalt in der Masse erhalten wird. Der Unterdruck kann sogar 0,5 bar betragen. Bei einem Unterdruck ist es wesentlich, einen Druck zu erreichen, der deutlich unter dem Umgebungsdruck liegt.

In seiner schnellsten Form dauert das ganze Kompostierverfahren nur drei Tage. Der Einleitungsschritt dauert gewöhnlich 1 bis 3 Tage. Die eigentliche Kompostierungsreaktion dauert 1 bis 2 Tage; gewöhnlich reicht ein Tag aus. Die Trocknungs/Beendungsreaktion dauert auch 1 bis 2 Tage. Kälte und/oder feuchte Außenluft kann die Reaktionszeiten um über 24 Stunden verlängern.

Bei kaltem Wetter kann die Trocknungs-/Reaktionsanhaltezeit der Masse durch Erwärmen der dem Reaktor zuzuführenden Luft in einem Wärmetauscher mit Abluft verkürzt werden.

Das Verfahren der Erfindung liefert in ein paar Tagen ein Bodenverbesserungsmittel, das die Qualitätsanforderungen erfüllt. Eine anschließende Kompostierung ist nicht notwendig. Das Bodenverbesserungsmittel enthält vorzugsweise mindestens 50 Gew.-% nicht kompostiertes organisches Material, berechnet aus den trockenen Feststoffen. Das Bodenverbesserungsmittel ist als solches verwendbar. Um die Lagerung und den Transport zu erleichtern, kann die Feuchtigkeit des Bodenverbesserungsmittels weiter gesenkt werden, indem eine längere Trocknungszeit angewendet und/oder die Trocknung in einer heißen Trocknungstrommel bis zu einer Feuchtigkeit von etwa 10 Gew.-% fortgesetzt wird. Das Bodenverbesserungsmittel kann weiter getrocknet, mit einem Kompressor zu Briketts pelletiert und für die Lagerung und den Transport verpackt werden.

Wenn es gewünscht wird, kann der Stickstoffgehalt des Produkts durch Zugabe einer Stickstoff enthaltenden organischen Flüssigkeit oder vakuolären Flüssigkeit von Pflanzen zu der Mischung angehoben werden; geeignete Substanzen umfassen zum Beispiel Urin und vakuoläre Flüssigkeit von Kartoffeln. Harnstoff kann auch verwendet werden.

Die in dem Verfahren der Erfindung verwendete Vorrichtung umfasst einen oder mehrere Kompostierreaktoren, einen oder mehrere Ventilatoren, einen oder mehrere Exhaustoren und Mittel zum Messen der Temperatur und des Luftdrucks und zum Regeln des Luftstroms. Wahlweise kann die Vorrichtung auch einen Wärmetauscherumfassen.

Die Wandaufbauten der Kompostiereinrichtung sind vorzugsweise Betonelemente und der Boden besteht vorzugsweise aus Gussbeton. Mindestens eine Wand umfasst einen oder mehrere öffnungsfähige druckdichte Türen.

Gelochte Lüftungsrohre sind im Boden eingebettet, bestehen vorzugsweise aus einem säurefesten quadratischen Stahlrohr und sind so angeordnet, dass die Löcher von der Gussoberfläche vorstehen. Der Abstand zwischen den Löchern in den Rohren beträgt vorzugsweise zwischen 50 und 300 mm und wird zum Ende des Rohrs hin, wo der Druck niedriger ist, kleiner. Die Rohre werden vorzugsweise im Abstand von etwa 0,5 Meter angeordnet. Die Anordnung und das Lochen der Rohre erfolgen derart, dass eine gleichmäßige Belüftung der Masse während der Reaktion sichergestellt ist.

Luft wird mit einem oder mehreren Ventilatoren mit niedriger Leistung in den Reaktor geblasen. Die Luftmenge wird getrennt für jeden Reaktor geregelt, sollten mehrere Reaktoren einbezogen sein.

Die Leistung des Exhaustors ist auch so gering, dass vorzugsweise der Druck über der Masse im Reaktor um etwa 100 bis 500 Pa in 1 bis 10 Minuten verringert wird.

Die äußere, von der Reaktion benötigte Energie ist auf Zuführungs- und Ableitungsventilatoren mit geringer Leistung beschränkt, von denen zum Beispiel nur ein 3 kW-Zuführungsventilator kontinuierlich eingeschaltet wird. Die Betriebskosten der Vorrichtung liegen bei etwa FIM 0,07 pro Kilo Pelztierdung. Die Herstellungskosten der Vorrichtung sind auch bezeichnenderweise gering und die Vorrichtung ist zur Verwendung ohne zusätzliche Isolierung oder Wärme selbst bei einer Temperatur von –25°C geeignet.

Das gemäß der Erfindung erhaltene Produkt besitzt eine Vielzahl von guten Eigenschaften. Durch ein Beenden des Kompostierverfahrens wird aufgrund der Zersetzung, die durch die organische Substanz und Myzelien in der Masse bewirkt wird, die Bodenverbesserungswirkung der kompostierten Masse im Boden aufrechterhalten. Wenn die Kompostierungsreaktion durch Entfernen von Feuchtigkeit beendet wird, treten die Myzelien in der Masse in einen Ruhezustand ein und werden wieder aktiviert, wenn die Feuchtigkeit ansteigt. Das Bodenverbesserungsmittel der Erfindung fördert so die Bildung von Myzelien im Boden. Pilzartiges Wachstum speichert Nährstoffe im Boden und reduziert so die Belastung durch Ausschwemmungen und die Menge an benötigten Düngemitteln. Weiterhin setzen Myzelien Nährstoffe aus organischen Materialien frei, so dass sie für Pflanzen leichter zugänglich sind. Die Masse enthält reichlich nicht zersetzte organische Substanz und Nährstoffe werden allmählich zur Verwendung durch die Pflanzen freigesetzt. Die hohe Temperatur zerstört alle schädlichen Mikroben und Unkrautsamen. Aufgrund seiner Wirksamkeit ist das erhaltene Produkt auch ökologisch und für die natürliche Produktion geeignet.

Bei Verwendung in Feldkultivierungsexperimenten mit Hafer und Kartoffeln in einer Menge, die bezüglich Stickstoff einem chemischen Düngemittel entspricht, ergab das gemäß der Erfindung hergestellte Düngemittel einen Hafer- und Kartoffelertrag, der mindestens dem einer chemisch gedüngten Versuchsanlage entsprach.

Die Größe von Futterklee, der mit dem gemäß der Erfindung hergestellten Produkt gedüngt wurde (1.000 kg/ha) war fast doppelt so groß im Hinblick auf chemisch gedüngten Futterklee. Biologische Düngung begünstigte Futterklee. Es zeigte sich, dass der Nährstoffwert des Futters außergewöhnlich gut war.

Die Verwendung in Hausgärten zum Züchten von Sonnenblumen zeigte, dass Pflanzen, die mit dem mittels des Verfahrens der Erfindung hergestellten Produkts gedüngt wurden, bis zu dreimal länger als andere waren. Die Stämme der Blumen waren so stark, dass sie überhaupt keine Abstützung benötigten. Die Farbe der Blumen war tiefer und die Zahl der Regenwürmer im Boden stieg an.

Beispiel 1 Kompostierreaktor

Der verwendete Reaktor umfasste einen quadratischen 4 m hohen Raum aus Betonelementen mit einem Volumen von 150 m3. Eine Wand umfasste eine 3,8 m hohe und 4 m breite druckdichte Tür (1b und 1c). Die Abmessungen waren so gewählt, dass der Reaktor leicht mechanisch zu füllen und entleeren ist. Der Boden bestand aus Gussbeton mit quadratischen säurefesten darin eingebetteten Lüftungsrohren aus Stahl, die einen Innenquerschnitt von 20 cm2 aufwiesen. Die Rohre waren in Abständen von 0,5 Metern 1 bis 5 mm über der Gussoberfläche angeordnet, und sie waren mit 1 mm großen Löchern gelocht, und zwar zuerst nahe dem Ventilator spärlicher (Abstand zwischen den Löchern 300 mm) und am Ende dichter (die letzten Löcher in Abständen von 50 mm). Die Einrichtung umfasste auch einen Ventilator (Leistung 3 kW), einen Wärmetauscher zum Erwärmen von einströmender Luft während des Trocknungsschritts mit der Abluft eines zweiten Reaktors, der sich im Trocknungsschritt befand, und einen Exhaustor (Leistung 5 kW) zum Entfernen von Feuchtigkeit und zur abschließenden Trocknung. Zum Überwachen des Kompostierverfahrens wurde die Einrichtung mit einem Thermometer ausgestattet, und die Einrichtung umfasste auch Mittel zum Regeln des Luftstroms und Taktsteuermittels.

Beispiel 2a Kompostierschritte

Torf und Pelztierdung wurden auf eine Partikelgröße unter 50 mm in Volumenverhältnissen von 1:1 (entsprechend dem Gewichtsverhältnis 1:3) zu mehreren etwa 15 cm dicken Schichten aufeinander gesiebt. Die Luftzuführung wurde bei einer Geschwindigkeit von 60 m3/h mittels des Reaktors von Beispiel 1 begonnen. Ausgehend vom hinteren Teil wurde der Reaktor auf eine Höhe von 1,5 Metern mit einem Siebeimer mit einer aus dem Sandwich-Bett entnommenen Mischung chargiert. Die volumetrische Wirksamkeit lag zwischen 40 und 60%. Der Reaktor wurde abgedichtet, wodurch ein deutlicher Überdruck (5 bis 10 Pa) im Kompost erzeugt wurde. Innerhalb von 24 Stunden stieg die Temperatur aufgrund der Zersetzung, die durch aerobe Mikroben, insbesondere Pilze, die in der zu kompostierenden Masse natürlicherweise vorhanden sind, eingeleitet wurde, auf über 70°C. Die Luftzufuhr wurde fortgeführt, so dass die Temperatur 24 Stunden lang bei über 70°C blieb. Aufgrund des Drucks, der Temperatur und der gleichmäßigen Luftzufuhr waren die Mischung und das Gas im Reaktor gleichmäßig mit wässrigem Dampf gesättigt. Aufgrund der schnellen Zersetzung blieb die Feuchtigkeit im Reaktor ausreichend, ohne dass ein Bedarf, die Zuführungsluft anzufeuchten, bestand. Während der Zersetzung „entweicht" eine geringe Menge an völlig geruchlosem Gas aus dem unter Überdruck gesetzten Reaktor an die Umgebung. Die Lüftungsausrüstung gemäß Beispiel 1 und der Druck hielten die Masse kontinuierlich gleichförmig oxidiert, ohne dass die Notwendigkeit eines Mischens bestand. Da die Masse keine anaeroben Stellen enthielt, wurde zu keiner Zeit die Bildung von übel riechendem Ammoniakgas beobachtet.

Beispiel 2b

Wie Beispiel 2a mit der Ausnahme, dass Luft bei 50 m3/h zugeführt wurde.

Beispiel 3a Beenden der Kompostierung und Trocknen der Mischung

Die Reduzierung der Feuchtigkeit der Mischung wurde durch Einschalten eines Vakuum-Ventilators (Saugwirkung 4 m3/min) in Intervallen von vier Stunden für etwa 10 Minuten eingeleitet, wobei der Unterdruck etwa 100 bis 125 Pa betrug. Die zugeführte Luft wurde mit einem Wärmetauscher mittels Reaktionsenergie erwärmt. Das Experiment wurde bei Winterbedingungen durchgeführt. Feuchte Luft wurde 2 Tage lang entfernt, d.h. bis die Feuchtigkeit der Mischung etwa 50 Gew.-% betrug. Der pH-Wert des Produkts war 7,8, und es roch wie eine sich zersetzende Substanz. Der Analyse des Produkts war wie folgt: Trockene Feststoffe g/kg 448 Aschegehalt g/kg 223 Gesamter Phosphor g/kg 14,3 Gesamter Stickstoff g/kg 11,9 Kalium g/kg 7,9 Calcium g/kg 120 Magnesium g/kg 4,7
Alle Gehalte sind auf das Frischegewicht bezogen berechnet

Beispiel 3b Beenden der Kompostierung und Trocknen der Mischung

Die Reduzierung der Feuchtigkeit der Mischung wurde durch Einschalten eines Vakuumventilators (Saugwirkung 4 m3/min) eingeleitet, wobei der Unterdruck etwa 100 bis 125 Pa betrug. Die Ansaugung wurde ohne Unterbrechung fortgesetzt, bis die Feuchtigkeit der Mischung etwa 50 Gew.-% betrug, d.h. etwa 24 Stunden. Die Eigenschaften des erhaltenen Produkts entsprachen dem Produkt im Beispiel 3a.

Beispiel 3c Beenden der Kompostierung und Trocknen der Mischung

Das Verfahren wurde wie im Beispiel 3a durchgeführt, allerdings wurde die zugeführte Luft nicht erwärmt. Das Experiment fand bei Winterverhältnissen statt. Es dauerte 2 bis 3 Tage, bis die Feuchtigkeit 50 Gew.-% erreicht hatte. Die Eigenschaften des erhaltenen Produkts entsprachen dem Produkt im Beispiel 3a.

Beispiel 3d Beenden der Kompostierung und Trocknen der Mischung

Das Verfahren wurde wie im Beispiel 3a durchgeführt, allerdings wurde die zugeführte Luft nicht erwärmt. Es dauerte etwa 48 Stunden, bis die Feuchtigkeit 50 Gew.-% erreicht hatte. Die Eigenschaften des erhaltenen Produkts entsprachen dem Produkt im Beispiel 3a.

Beispiel 4a Kompostierung von getrocknetem Klärschlamm

Bei der verwendeten Vorrichtung handelte es sich um den Reaktor gemäß Beispiel 1 und das Verfahren gemäß den Beispielen 2b und 3b. Das verwendete Ausgangsmaterial war getrockneter Klärschlamm, der einen Trockenfeststoffgehalt von etwa 20% hatte, und Torf. Allerdings wurde die Menge an Torf, der als Trägermaterial verwendet wurde, erhöht (etwa +30% im Vergleich zu Beispiel 2), so dass die Ausgangsfeuchtigkeit der Mischung etwa 70 Gew.-% betrug. Aussehen und Geruch des erhaltenen Produkts entsprachen dem Produkt im Beispiel 3a.

Beispiel 4b Kompostierung von Schlamm aus einer Schweinezucht

Bei der verwendeten Vorrichtung handelte es sich um den Reaktor gemäß Beispiel 1. Die Kompostierung wurde wie in den Beispielen 2b und 3b durchgeführt. Das verwendete Ausgangsmaterial war Schlamm aus einer Schweinezucht mit einem Trockenfeststoffgehalt von etwa 12 bis 15%. Allerdings wurde die Menge an als Trägermaterial verwendetem Torf erhöht (etwa +50% im Vergleich zu Beispiel 2), so dass die Ausgangsfeuchtigkeit der Mischung etwa 70 Gew.-% betrug. Aussehen und Geruch des erhaltenen Produkts entsprachen dem Produkt im Beispiel 3a.

Beispiel 4c Kompostierung von mit Urin konzentriertem Dung

Bei der verwendeten Vorrichtung handelte es sich um den Reaktor gemäß Beispiel 1. Die Kompostierung wurde wie in den Beispielen 2b und 3b durchgeführt. Das verwendete Ausgangsmaterial war 30 Gew.-% Dung, 20 Gew.-% Urin und 50 Gew.-% Torf. Aussehen und Geruch des erhaltenen Produkts entsprachen dem Produkt im Beispiel 3a.

Beispiel 5 Kompostierung bei –25°C ohne einen Wärmetauscher

Das Experiment wurde im Winter durchgeführt, wobei die durchschnittliche Temperatur unter –20°C lag. Es wurde die im Beispiel 1 beschriebene Kompostiervorrichtung verwendet. Der Reaktor wurde mit einer Mischung aus Torf und Pelztierdung chargiert, wie im Beispiel 2a beschrieben. Am Anfang hatten das Ausgangsmaterial und der Reaktor Umgebungstemperatur. Während des gesamten Verfahrens war die zugeführte Luft Außenluft, die nicht erwärmt wurde. Die Reaktion begann nach etwa zwei Wochen, allerdings erreichte die Temperatur, nachdem sie zu steigen anfing, schnell 70°C. Das Kompostierverfahren wurde 48 Stunden lang fortgesetzt, und die Trocknungs/Beendungs-Reaktion dauerte weniger als 3 Tage. Aussehen und Geruch des erhaltenen Produkts entsprachen dem Produkt im Beispiel 3a.

Beispiel 6 Trocknen und Brikettierung

Fertigkompost wurde auf eine Kippablage gegeben, von der es auf eine Trocknungstrommel überführt wurde. Nach einer Steinablage am Ende der Trocknungstrommel wurde das Produkt in den Hauptzyklon geblasen und von dort zu einer Hammermühle. Nach der Hammermühle wurde das Produkt über einen Zwischenzyklon zu einer Mischschnecke zirkulieren gelassen. Nach dem Mischen wurde die Masse mit einem Kompressor pelletiert. Die warmen Pellets wurden zu einem Kühlventilator gebracht, nach dem die Pellets gesiebt und die feinsten Partikel zurück zum Hauptzyklon geblasen wurden. Die fertigen Briketts wurden in Beutel verpackt und gelagert.

Beispiel 7a

Das gemäß Beispiel 3d erhaltene Produkt wurde getrocknet und gemäß Beispiel 6 brikettiert. Die Nährstoffgehalte des getrockneten Produkts waren Stickstoff (N) 2,2% (löslicher Stickstoff 0,7%) Phosphor (P) 2,6 (löslicher Phosphor 0,2%) Kalium (K) 0,5% (löslicher Phosphor 0,2%) Magnesium (Mg) 0,4% Calcium (Ca) 4,2% Natrium (Na) 0,3% Feuchtigkeit 7,6%

Beispiel 7b

Das gemäß Beispiel 4c erhaltene Produkt, das mit Harnstoff konzentriert war, wurde getrocknet und gemäß Beispiel 6 brikettiert. Die Nährstoffgehalte des erhaltenen Produkts waren Stickstoff (N) 7,5% (löslicher Stickstoff 5,7%) Phosphor (P) 2,3% (löslicher Phosphor 0,15%) Kalium (K) 0,37% (löslicher Phosphor 0,18%) Magnesium (Mg) 0,29% Calcium (Ca) 3,7% Natrium (Na) 0,24%
Bor (B) 0,0004% Kupfer (Cu) 0,0018% Mangan (Mn) 0,0062% Zink (Zn) 0,033% Feuchtigkeit 14,8%

Es ist für den Fachmann offensichtlich, dass mit einem Fortschreiten der Technologie das erfinderische Konzept auf verschiedene Weise ausgeführt werden kann. Daher sind die Erfindung und seine Ausführungsformen nicht auf die obigen Beispiele beschränkt, sondern können im Rahmen der Ansprüche variiert werden.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Herstellung eines Bodenverbesserungsmittels durch Zuführung von Luft in einen wesentlich verschlossenen Raum, der eine Mischung von nicht zerfallener pflanzlicher oder tierischer organischer Substanz und Torf enthält, welche Mischung eine Feuchtigkeit von ungefährt 70% aufweist, wobei die Temperatur im Raum auf 70 bis 75°C steigt, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung von Luft in die Mischung fortgesetzt wird, um die Temperatur zirka 24 Stunden lang über 70°C zu halten, worauf der Druck über der Mischung um zumindest zirka 100 bis 500 Pa vermindert wird, und Luft kontinuierlich zugeführt wird, bis die Feuchtigkeit der Mischung höchstens zirka 50 Gew.-% beträgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten in der zu kompostierenden Mischung schichtweise als Sandwich-Bett gesiebt werden und der Reaktor vom hinteren Teil aus gefüllt wird, indem Material vom Sandwich-Bett bis auf die endgültige Füllungshöhe gesiebt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Feuchtigkeit der kompostierten Masse, nachdem die Reaktion beendet wird, unter 50% und sogar unter 10% liegt
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erhaltene Bodenbverbesserungsmittel zumindeset 50 Gew.-% der Trocksubstanzen von nicht zerfallener organischer Substanz sowie Nährstoffe, Mikronährstoffe und Myzelien enthält.
  5. Bei einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 verwendbare Vorrichtung, die einen oder mehrere Reaktoren, einen oder mehrere Ventilatoren, einen oder mehrere Exhaustoren und Mittel zur Messung von Temperatur und Luftdruck und zur Regelung von Luftstrom aufweist, dadurchgekennzeichnet, dass zumindest eine Wand eine oder mehrere öffnungsfähige druckdichte Türen aufweist und dass eine Reaktorunterlage gelochte Lüftungsrohre aufweist, wobei der Durchmesser der Löcher in den besagten Rohren 1 mm beträgt, der Abstand zwischen den Rohren ungefähr 0,5 Meter beträgt und der Abstand zwischen den Löchern in den Lüftungsrohren zwischen 50 und 300 mm ist, wobei der Abstand in Richtung auf das Ende des Rohrs kleiner wird, wo der Druck niedriger ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftungsrohre in einem Boden 1 bis 5 mm über einer Gußfläche eingebettet sind.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftungsrohre quadratisch sind.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftungsrohre säurefest sind.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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