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DE4021867A1 - Verfahren zur kompostierung von abfaellen - Google Patents

Verfahren zur kompostierung von abfaellen

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kompostierung von Ab­ fällen, bei dem das Rottegut in einem Behälter eingebracht wird und unter Luftzuführung mikrobiell abgebaut wird.
Ein Verfahren dieser Art ist aus der DE-PS 36 37 393 bekannt. Es wird zur optimalen Ausnutzung der Kompostierungsanlagen ange­ strebt, dieses Verfahren möglichst schnell und intensiv durchzu­ führen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs angegebenen Art anzugeben, das möglichst schnell und intensiv durchgeführt werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Rotte­ vorgang derart durchgeführt bzw. geregelt wird, daß eine mög­ lichst große CO₂-Menge pro Zeit abgebaut wird.
Die CO₂-Menge pro Zeit ist dabei das Produkt des CO₂-Gehalts mit der Luftmenge pro Zeit. Nach Beendigung der Anfahrphase und zu Beginn der Abbauphase ist der CO₂-Gehalt im Rottebehälter (Reak­ tor) noch nicht allzu hoch. Bei den bisher bekannten Verfahren hat man während der Abbauphase möglichst viel Luft durch den Rottebehälter (Reaktor) geblasen, um die Mikroorganismen, die die Kompostierung bewirken, gut mit Sauerstoff zu versorgen und eine gute Durchlüftung des Reaktors zu gewährleisten. Die damit verbundene Folge eines verhältnismäßig geringen CO₂-Gehalts hat man dabei in Kauf genommen bzw. sogar als wünschenswert angesehen.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß es für eine mög­ lichst schnelle und intensive Durchführung des Kompostierungs­ verfahrens nicht auf die durch den Reaktor geführte Luftmenge pro Zeit oder den CO₂-Gehalt ankommt, sondern auf die abgebaute CO₂-Menge pro Zeit als dem Produkt von CO₂-Gehalt und Luftmenge pro Zeit. Die abgebaute CO₂-Menge pro Zeit soll also maximiert werden. Ziel des Verfahrens ist es, eine möglichst große CO₂- Menge pro Zeit abzubauen, da dann der Rottevorgang am schnell­ sten und intensivsten durchgeführt wird. Im Vordergrund steht demnach die abgebaute CO₂-Menge pro Zeit, die maximiert werden soll. Die Erfindung beruht demnach auf der Erkenntnis, daß der gewünschte schnellstmögliche und intensivste, maximale Abbau der Abfälle dann erreicht wird, wenn auch eine maximale CO₂-Menge pro Zeit erzeugt wird. Eine schnellstmögliche Kompostierung der Abfälle korrespondiert mit einer maximalen erzeugten CO₂-Menge pro Zeit.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird demnach der Reaktor zunächst auf Betriebstemperatur hochgefahren, also auf eine Temperatur von 40° bis 50°C. Über einer Temperatur von 50°C sterben schon gewisse Organismen, die die Kompostierung bewirken, ab, sodaß diese 50°C nicht überschritten werden soll­ ten.
In der dann anschließenden Phase wird das Verfahren derart durch­ geführt bzw. geregelt, daß eine möglichst große CO₂-Menge pro Zeit erzeugt wird. Das Verfahren kann in einem geschlossenen Be­ hälter durchgeführt werden. Das Rottegut muß nicht umgeschichtet werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Unteran­ sprüchen beschrieben. Vorzugsweise wird der CO₂-Gehalt in der Abluft gemessen.
Die zugeführte Luftmenge pro Zeit kann derart eingestellt wer­ den, daß der CO₂-Gehalt ansteigt. Nach dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren soll die CO₂-Menge pro Zeit maximiert werden. Zu diesem Zweck muß versucht werden, einen möglichst hohen CO₂-Gehalt zu erhalten. Hierfür wird eine vorübergehende Reduzierung der Luft­ menge in Kauf genommen. Es hat sich nämlich gezeigt, daß durch eine nicht allzu große Reduzierung der Luftmenge pro Zeit ein Anstieg des CO₂-Gehalts erhalten werden kann, der das Absinken der Luftmenge pro Zeit überkompensiert. Das Produkt aus CO₂- Gehalt und Luftmenge pro Zeit, also die CO₂-Menge pro Zeit, wächst an, wenn die Luftmenge pro Zeit reduziert wird und hier­ durch der CO₂-Gehalt überproportional ansteigt. Mit anderen Worten: Obwohl die zugeführte Luftmenge pro Zeit verkleinert wird, steigt die CO₂-Menge pro Zeit an, und zwar wegen des über­ proportionalen Anstieges des CO₂-Gehalts. Die zugeführte Luftmen­ ge pro Zeit wird also verkleinert, sodaß der CO₂-Gehalt in der Abluft ansteigt.
Der CO₂-Gehalt darf allerdings einen bestimmten oberen Grenzwert nicht überschreiten. Wenn der CO₂-Gehalt in die Nähe dieses obe­ ren Grenzwertes gekommen ist, wird die zugeführte Luftmenge pro Zeit wieder gesteigert. Dabei wird versucht, den bereits ange­ stiegenen, hohen CO₂-Gehalt aufrecht zu erhalten, um so insge­ samt die CO₂-Menge zu maximieren. Es wird also die zugeführte Luftmenge pro Zeit gesteigert, wenn der CO₂-Gehalt in der Abluft einen oberen Grenzwert erreicht oder überschreitet. Vorzugsweise wird dabei die zugeführte Luftmenge pro Zeit derart geregelt, daß der CO₂-Gehalt möglichst nahe bei einem oberen Grenzwert liegt. Es wird also folgendes erreicht: Der CO₂-Gehalt liegt mög­ lichst nahe bei einem oberen Grenzwert. Gleichzeitig steigt die zugeführte Luftmenge pro Zeit an. Hierdurch steigt dann eben­ falls - wie gewünscht - die CO₂-Menge pro Zeit an.
Die CO₂-Menge pro Zeit kann bestimmt werden durch Multiplikation des CO₂-Gehaltes mit der Abluftmenge pro Zeit, die Ihrerseits der Zuluftmenge pro Zeit entspricht. Die gerätetechnisch am we­ nigsten aufwendige Meßmethode ist die Methode der CO₂-Messung. Der CO₂-Gehalt kann unmittelbar gemessen werden. Allerdings wird die CO₂-Menge pro Zeit nicht nur aus dem CO₂-Gehalt und der Luft­ menge pro Zeit berechnet. Es können vielmehr noch andere Größen in die Berechnung eingehen, nämlich Druck und Temperatur sowohl der Abluft als auch der Zuluft. Es ist auch möglich, den Sauer­ stoffgehalt der zugeführten Luft anzureichern, was dann eben­ falls bei der Berechnung berücksichtigt werden muß. Wenn der CO₂-Gehalt in Volumenprozent gemessen wird, kann auch noch eine Umrechnung in Gewichtsanteile erforderlich sein. Die entsprechen­ den Umrechnungsformeln sind grundsätzlich bekannt.
Es ist auch möglich, aus der pro Zeit erzeugten Wärmemenge im Reaktor auf die pro Zeit erzeugte CO₂-Menge im Reaktor zu schließen. Dementsprechend wird nach einer vorteilhaften Wei­ terbildung der Erfindung die zugeführte Luftmenge pro Zeit der­ art eingestellt, daß eine maximale Wärmemenge pro Zeit im Rotte­ gut erzeugt wird. Die pro Zeit erzeugte Wärmemenge kann aus einer Multiplikation der Temperatur mit der Abluftmenge pro Zeit bzw. Zuluftmenge pro Zeit berechnet werden, wobei zusätzliche Faktoren wie beispielsweise die Wärmekapazität der Luft in die Berechnung mit eingehen. In die Berechnung geht weiterhin die Temperaturdifferenz zwischen Abluft und Zuluft ein. Die Wärme­ menge pro Zeit kann demnach aus der Temperatur der Abluft, der Temperatur der Zuluft und der Abluftmenge bzw. Zuluftmenge pro Zeit ermittelt werden. Im stationären Betrieb ist die Abluft­ menge pro Zeit genauso groß wie die Zuluftmenge pro Zeit.
Es ist auch möglich, aus dem im Reaktor pro Zeit verbrauchten Sauerstoff auf die im Reaktor erzeugte CO₂-Menge pro Zeit zu schließen. Dementsprechend ist eine weitere vorteilhafte Weiter­ bildung des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch gekennzeichnet, daß die zugeführte Luftmenge pro Zeit derart eingestellt wird, daß ein maximaler Sauerstoffverbrauch im Rottegut pro Zeit er­ zeugt wird. Der Sauerstoffgehalt in der Abluft kann durch eine Sonde direkt gemessen werden. Der Sauerstoffgehalt in der Zuluft kann ebenfalls gemessen werden, oder aber, da Umgebungsluft ver­ wendet wird, als bekannt vorausgesetzt werden. Die pro Zeit ver­ brauchte Sauerstoffmenge wird bestimmt aus einer Multiplikation des Sauerstoffgehalts (bzw. der Differenz des Sauerstoffgehalts der Abluft mit dem Sauerstoffgehalt der Zuluft) und der Luft­ menge pro Zeit. Ein zusätzlicher Vorteil der Sauerstoffmessung liegt darin, daß anhand der Messung des Sauerstoffgehaltes in der Abluft gewährleistet werden kann, daß der Sauerstoffgehalt der Abluft nicht unter denjenigen Grenzwert absinkt, bei dem die aerobe Reaktion in eine anaerobe Reaktion umschlägt. Dieser Sau­ erstoffgehalt liegt bei 10 bis 17%. Unter 10% liegt Toxizität für alle Organismen vor. Der Grenzwert für den kritischen Sauer­ stoffgehalt hängt vom CO₂-Gehalt ab, der im Verlauf des Verfah­ rens ansteigt. Es hat sich gezeigt, daß der Sauerstoffgehalt in der Abluft nicht unter 17% sinken sollte. Dieser Sauerstoffge­ halt hat sich als optimal herausgestellt. Möglich sind aber auch niedrigere Sauerstoffgehalte bis herab zu 10%.
Es ist nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Ver­ fahrens auch möglich, aus der Gewichtsabnahme des Rotteguts pro Zeit auf die pro Zeit erzeugte CO₂-Menge zu schließen. Eine wei­ tere vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens besteht demnach darin, die zugeführte Luftmenge derart einzustellen, daß eine maximale Gewichtsabnahme des Rotteguts pro Zeit erzeugt wird. Das Gewicht des Rotteguts kann durch in den Behälter eingebaute Meßgeräte direkt gemessen werden.
Es stehen also insgesamt vier verschiedene Meßmethoden zur Ver­ fügung, die auch miteinander kombiniert werden können: CO₂-Mes­ sung, Wärmemengen-Messung, O₂-Messung und Gewichtsmessung.
Ergänzend kann die zugeführte Luftmenge pro Zeit derart einge­ stellt werden, daß eine vorgegebene Temperatur im Rottegut von vorzugsweise 50°C nicht überschritten wird. Weiterhin kann er­ gänzend die zugeführte Luftmenge derart eingestellt werden, daß ein vorgegebener Sauerstoffgehalt von 17% nicht unterschritten wird.
Vorzugsweise wird das Verfahren beendet, wenn trotz optimaler Regelung die CO₂-Menge pro Zeit in der Abluft nicht mehr an­ steigt. Danach kann die Hygienisierung durchgeführt werden, beispielsweise durch Umluftführung. Zu dem Zeitpunkt, zu dem die pro Zeit erzeugte CO₂-Menge trotz optimaler Regelung des Verfah­ rens nicht mehr ansteigt, kann die Abbauphase als beendet be­ trachtet werden. Dies ist unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten sinnvoll, da der maximale CO₂-Abbau pro Zeit überschritten wor­ den ist. Es wird also so lange technisch abgebaut, solange ein intensiver CO₂-Verbrauch auftritt; danach wird die technische Abbauphase beendet und gegebenenfalls mit der Hygienisierungs­ phase begonnen. Man kann auch eine gewisse Nachlaufzeit von etwa einigen Stunden oder auch von einem Tag vorsehen, um der Tatsa­ che Rechnung zu tragen, daß die Messung biologischer Prozesse nicht ganz exakt möglich ist und auch relativ träge sein kann.
Wie oben bereits beschrieben, kann die Regelung des Verfahrens auf die pro Zeit erzeugte Wärmemenge ausgerichtet werden, also darauf, die gesamte durch den biologischen Abbau entstehende Wärmemenge pro Zeit zu maximieren. Diese Wärmemenge kann durch die Enthalpiedifferenz zwischen der Abluft und der Zuluft be­ stimmt werden. Es ist auch möglich, nur auf die im Wasserdampf steckende Energie bzw. Enthalpie abzustellen.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Zunächst werden zu kompostierende Abfälle in einen geschlossenen Behälter eingebracht. Die Abfälle werden unter Luftzuführung mi­ krobiell abgebaut. Der Reaktor wird so geregelt, daß eine mög­ lichst große CO₂-Menge pro Zeit erzeugt wird. Gleichzeitig wird dafür gesorgt, daß die Temperatur im Rottegut 50°C nicht über­ schreitet. Weiterhin wird dafür gesorgt, daß die im Reaktor be­ findliche Masse nicht unter Sauerstoffmangel leidet, daß der Sauerstoffgehalt also nicht unter 17% absinkt. Der Reaktor wird in dieser Weise unter optimalen Bedingungen gefahren. Die pro Zeit erzeugte CO₂-Menge als Produkt von CO₂-Gehalt und Luftmenge pro Zeit steigt an. Der Anstieg ist zunächst relativ steil und wird dann allmählich flacher. Ab einem bestimmten Zeitpunkt fällt die pro Zeit erzeugte CO₂-Menge trotz der optimalen Re­ gelung ab. Zu diesem Zeitpunkt wird das Verfahren beendet und die Hygienisierung durch Umluftführung begonnen.

Claims (16)

1. Verfahren zur Kompostierung von Abfällen, bei dem das Rotte­ gut in einen Behälter eingebracht wird und unter Luftzufüh­ rung mikrobiell abgebaut wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Rottevorgang derart durchgeführt bzw. geregelt wird, daß eine möglichst große CO₂-Menge pro Zeit erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es in einem geschlossenen Behälter durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rottegut nicht umgeschichtet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der CO₂-Gehalt in der Abluft gemessen wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zugeführte Luftmenge pro Zeit derart eingestellt wird, daß der CO₂-Gehalt ansteigt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zugeführte Luftmenge pro Zeit ver­ kleinert wird, sodaß der CO₂-Gehalt in der Abluft ansteigt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zugeführte Luftmenge pro Zeit gestei­ gert wird, wenn der CO₂-Gehalt in der Abluft einen oberen Grenzwert überschreitet.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zugeführte Luftmenge pro Zeit derart geregelt wird, daß der CO₂-Gehalt möglichst nahe bei einem oberen Grenzwert liegt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zugeführte Luftmenge pro Zeit derart eingestellt wird, daß eine maximale Wärmemenge pro Zeit im Rottegut erzeugt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmemenge pro Zeit aus der Temperatur der Abluft, der Tem­ peratur der Zuluft und der Abluftmenge bzw. Zuluftmenge pro Zeit ermittelt wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zugeführte Luftmenge pro Zeit derart eingestellt wird, daß ein maximaler Sauerstoffverbrauch im Rottegut pro Zeit erzeugt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffverbrauch pro Zeit aus dem Sauerstoffgehalt in der Abluft, dem Saustoffgehalt in der Zuluft und der Abluftmenge bzw. Zuluftmenge pro Zeit ermittelt wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zugeführte Luftmenge derart einge­ stellt wird, daß eine maximale Gewichtsabnahme des Rotteguts pro Zeit erzeugt wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren beendet wird, wenn trotz optimaler Regelung die CO₂-Menge pro Zeit in der Abluft nicht mehr ansteigt.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zugeführte Luftmenge pro Zeit derart eingestellt wird, daß eine vorgegebene Temperatur im Rotte­ gut von vorzugsweise 50°C nicht überschritten wird.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zugeführte Luftmenge derart einge­ stellt wird, daß ein vorgegebener Sauerstoffgehalt von vorzugsweise 17% nicht unterschritten wird.
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