NL9320044A - Werkwijze en apparaat voor opruimen en behandelen van afval. - Google Patents

Description

Titel: Werkwijze en apparaat voor opruimen en behandelen van afval

Deze uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor en apparaat voor opruimen en behandelen van afval.

Deze uitvinding heeft in het bijzonder maar niet exclusief toepassing op de productie van compost uit organisch huishoudelijk afval onder gebruikmaking van een composteertoilet, en voor illustratieve doeleinden zal naar een dergelijke toepassing worden verwezen. Het moet echter duidelijk zijn dat deze uitvinding in andere toepassingen kan worden gebruikt, zoals productie van compost en/of opruimen van afval in industriële, commerciële en andere situaties. Compostmateriaal kan gedefinieerd worden als afvalmateriaal dat door biologische werking stabiel geworden is. Composteren wordt uitgevoerd in een compostbed dat gedefinieerd kan worden als een bed van composterende en gecomposteerde organische vaste afvalstoffen, waarbij het gecomposteerde materiaal volledig ontbonden organische materie is en het composterende materiaal materiaal is dat ruwe organische afvalstoffen en decomposterend organisch materiaal omvat.

Organisch afval kan geklassificeerd worden in twee algemene vormen. Vast afval zoals papier, op cellulose gebaseerde producten, voedselafval en erfafval, kan gedefinieerd worden als organisch stedelijk vast afval ("Organic Municipal Solid Wastes", OMSW). Vloeibaar organisch afval, zoals slib-water en rioolwater, kan gedefinieerd worden als afvalwater. Tenzij de context anders voorschrijft, mag in het hiernavolgende worden aangenomen dat "afvalwater" deze betekenis heeft.

Huidige afvalbehandelingstechnologieën zijn, met uitzondering van grootschalige methaanvertering, gebaseerd op afzonderlijke behandelingsprocessen voor de hoogvaste stoffen OMSW en laagvaste stoffen afvalwater. Typisch wordt de vaste stoffen component van afvalwater uit het water afgescheiden tijdens anaerobe fermentatie door sedimentatie van de vaste stoffen als een slib dat dan ontwaterd wordt, en gebruikelijk gecomposteerd wordt met een organische opdikkende stof zoals houtafval, of samen gecomposteerd met OMSW.

In het verleden was het gewoon om slib op land op te ruimen, gemengd met kalk om gedeeltelijk te zuiveren. Als resultaat van het neerslaan van de vaste stoffen uit het afvalwater in het eerste behandelingsproces gevormde bovendrijvende vloeistof wordt aangeduid als primaire effluent, welke zonder verdere, secundaire behandeling niet veilig is om te worden afgegeven aan het algemene milieu. Een proces om het afvalwater verder te behandelen, vertrouwend op beluchting van de primaire behandelde effluent in de aanwezigheid van aerobe organismen, welke degradeerbare organische materie en bacteriën in de effluent gebruiken als voedselbronnen, en aldus het afvalwater zuiveren en het milieugevaar daarvan verminderen, is ontwikkeld en gecommercialiseerd.

Het verder neerslaan van slib vindt plaats in een secundair behandelingsvat, ontworpen om de biologische afbraak van gesuspendeerde en opgeloste organische materie te maximaliseren, door een gefixeerde of mobiele biofilm van aerobe microben. De het secundaire behandelingsvat binnentredende primaire effluent wordt belucht door lucht te blazen over of door een groot vloeistofcontactoppervlak om het groeien van de aerobe biofilm te assisteren en te ondersteunen. Na secundaire behandeling wordt de effluent normaliter gedesinfecteerd en afgevoerd.

Dergelijke conventionele methoden van afvalwaterbehandeling hebben diverse nadelen. De gebruikelijke schaal van behandeling is op de municipale schaal, waar het proces vertrouwt op hoge energie-input voor pompen, beluchting, en constructie van gespecialiseerde apparatuur voor procesbesturing, bewaking, en materiaalhantering, terwijl de input van management en staf hoog is en een dure en gecompliceerde infrastructuur voor transport en behandeling essentieel is.

De municipale behandeling van OMSW is op vergelijkbare wijze duur en lastig. In veel landen worden regels opgesteld die het afvoeren van OMSW in vuilstorten verbieden. Composteren, hoewel het de meest geliefde behandelingsmethode is, is niet zonder problemen. Geurproblemen hebben er toe geleid dat sommige beheerders van compostfabrieken de operatie hebben omsloten zodat stinkende lucht gefilterd kan worden door een bio-filtreerapparaat en/of "geurvreters" voorafgaand aan het uitstoten van de gebruikte lucht.

Dit probleem, gekoppeld aan hoge niveaus van verontreinigingen als industrieel afval wordt gecombineerd met huidhoudelijk afvalwater, heeft sommige leiders van rioolinstallaties doen kiezen voor verbranding als een geschiktere weg, ondanks de grote energiehoeveelheden die benodigd zijn voor droging voorafgaand aan verbranding.

Samen-composteren kan vaak de hoeveelheid stedelijk vast afval die naar vuilstorten gaat, met wel 60% verminderen, hetgeen een belangrijke besparing representeert. Waar samen-composteren van rioolslib en OMSW wordt toegepast, is het nog steeds duur, wegens de noodzaak om de organische portie te verzamelen, te sorteren, te transporteren en te verwerken voor het composteren.

Een groot gedeelte van de bij centralisatie met rioolslib geassocieerde kosten wordt toegeschreven aan het opstellen en instandhouden van systemen voor het verzamelen en transporteren van het afval, en transport van rioolslib is de grootste kostenpost. Steeds waar het rioolslib betreft, kan er weerstand zijn van de consument tegen het product wegens bespeurde gezondheidsrisico's van biologische en/of industriële verontreinigingen.

Systemen voor het ter plaatse behandelen van huishoudafval-water kunnen, met het juiste onderhoud, water voor tuinen recycleren, terwijl diverse huishoudelijke composteer-inrichtingen worden gebruikt om voedingsstoffen en humus terug de grond in te recycleren. Het risico van het verspreiden van uit water afkomstige ziekten dient verminderd te zijn, maar alleen waar contact met afvalwater beperkt is tot diegenen i waarvan het waarschijnlijk is dat zij immuniteit hebben ontwikkeld tegen elke in het afvalwater aanwezige ziekte.

Op een huishoudelijke schaal verdient ter-plaatse behandeling van afvalwater niet de voorkeur boven gecentraliseerde behandeling, deels vanwege de inconsistente prestatie - daarvan, en de noodzaak voor voortdurende bewaking van elke instalatie. Het anaerobe verteringsproces is vatbaar voor de formatie van bacteriële schuimen en aanzetting, hetgeen kan leiden tot geur- en prestatieproblemen.

Huidige behandelingssystemen voor huishoudelijk afvalwater i behoeven onbeperkte, gespecialiseerde en dure beheer- interventie, zijn gevoelig voor gewone huishoudchemicaliën en behoeven voortdurend kostbaar onderhoud. Op de huishoudelijke schaal wordt typisch op chloor gebaseerde desinfectie uitgevoerd op de vloeibare effluent, waarbij gebruik wordt gemaakt van i gevaarlijke chemicaliën, hetgeen resulteert in de productie van giftige nevenproducten van desinfectie. Bovendien heeft ter-plaatse composteren als ongemak de potentie voor ongedierte en ziekte-vectoren om toegang te verkrijgen tot dergelijke composteer-apparatuur, terwijl sorteren en beheer-interventie ) van de gebruiker nodig is om goede compost te produceren.

Deze uitvinding beoogt de bovenstaande nadelen op te heffen en een werkwijze en apparaat te verschaffen voor het opruimen en behandelen van afval, welke betrouwbaar en efficiënt in het gebruik zal zijn.

j Met het oog op het voorgaande huist deze uitvinding in één aspect in ruime zin in behandelapparatuur voor organisch afval, omvattende: een behandelkamerstelsel waarin een compostbed kan worden gevormd; inlaatmiddelen naar het behandelkamerstelsel waardoor organisch afval kan worden toegevoegd aan een compostbed in het behandel-kamerstelsel; ventilatiemiddelen voor het promoten van aerobe vertering van een compostbed in het behandelkamerstelsel; draineermiddelen om te voorkomen dat afvalmateriaal in het behandelkamerstelsel anaëroob wordt; en toegangsmiddelen voor het bereiken en verwijderen van in het behandelkamerstelsel gevormde compost.

Het behandelkamerstelsel kan gevormd zijn als een transporteerbaar stelsel en een vasthoudtank omvatten, gevormd van plastic materiaal, beton of metaal en die boven of onder de grond geïnstalleerd kan zijn. Het behandelkamerstelsel kan ook in-situ gevormd zijn en kan een in stabiele grond uitgeholde, onbeklede put omvatten. Als alternatief kan het behandelkamerstelsel in-situ gevormd zijn als een met beton of plastic beklede ondergrondse tank.

De toegangsmiddelen kunnen een poort zijn waardoor compost verwijderd kan worden, waarbij de verwijdering op elke gewenste manier tot stand kan worden gebracht. Als alternatief kunnen de toegangsmiddelen een omsloten pad zijn dat naar boven reikt vanaf de basis van het compostbed aan de buitenzijde van het behandelkamerstelsel en dat gevuld wordt door actie van organismen. Bij voorkeur echter omvatten de toegangsmiddelen een gesloten transporteur voor het transporteren van compost vanaf de lagere zone van het compostbed.

De draineermiddelen kunnen een vloeistofuitlaat zijn van waaruit behandeld vloeibaar afvalmateriaal onder invloed van de zwaartekracht wordt afgevoerd uit de behandelkamer. Andere vormen van draineermiddelen, zoals hoosmiddelen of pompmiddelen kunnen gebruikt worden om een overmaat van wateraccumulatie in het ondergedeelte van het compostbed te voorkomen, hetgeen anaerobe vertering van het afvalmateriaal zou bevorderen.

Desgewenst kunnen transporteermiddelen gebruikt worden om het afvalmateriaal te transporteren van de inlaat naar de toegangsmiddelen. De transporteermiddelen kunnen een bandtransporteur of lift zijn. Bij voorkeur echter is de inrichting van het behandelkamerstelsel zodanig dat, tijdens gebruik, in het behandelkamerstelsel geïntroduceerd organisch afvalmateriaal onder invloed van de zwaartekracht naar de toegangsmiddelen zal stromen.

In een uitvoeringsvorm vormt zich tijdens gebruik een vasthoudzone waar in hoofdzaak geen verdere ontbinding van vast afvalmateriaal plaatsvindt, en de vasthoudzone resulteert uit de configuratie van het behandelkamerstelsel waardoor tijdens gebruik inactief materiaal naast en/of onder het actieve compostbed zal accumuleren. Het inactieve materiaal kan een alternatieve habitat verschaffen voor organismen in het compostbed, indien temperatuurcondities daarin verhoogd zouden worden. In een andere uitvoeringsvorm wordt het compostbed getransporteerd als propstroming door het behandelkamerstelsel naar de toegangsmiddelen welke zijn ingericht om afgifte van compost vanuit de basis van het compostbed te verschaffen. In deze uitvoeringsvorm verdient het de voorkeur dat het behandelkamerstelsel afvalwateringangsmiddelen omvat, waardoor een gecontroleerde stroming van afvalwater wordt toegevoegd over het bovenoppervlak van het compostbed. Het afvalwater helpt bij het oxygeneren van het compostbed, en bij het handhaven van de temperatuur in het compostbed binnen gewenste limieten. Afpasmiddelen kunnen verschaft zijn om overmatige stroming van afvalwater op het compostbed te voorkomen.

De ventilatiemiddelen kunnen een geïnduceerde of natuurlijke ventilatie van het compostbed zijn. Bij voorkeur introduceren de ventilatiemiddelen lucht of zuurstof in het behandelkamerstelsel onder of in het compostbed om beluchting van het afvalmateriaal te vergemakkelijken. De ventilatiemiddelen kunnen een spiraalplank omvatten die zich uitstrekt rondom het compostbed en een spiraalkamer afschermt door welke een luchtstroming geïnduceerd kan worden om het compostbed te ventileren.

Het behandelkamerstelsel kan luchtdoorlaatbare scheidingsmiddelen omvatten om een luchtkamer of duet af te scheiden van het compostbed. De scheidingsmiddelen kunnen ' waterdoorlaatbaar zijn en een bodemgedeelte van het behandelkamerstelsel afscheiden van het compostbed waardoor lucht het compostbed ingediffundeerd kan worden vanaf het bodemgedeelte en water daardoor kan worden gedraineerd vanuit het compostbed. De scheidingsmiddelen kunnen gevormd worden door een luchtduct waarvan een tussengedeelte wordt gedragen op en/of boven de basiswand van de behandelkamer en waar lucht door kan worden geïntroduceerd in de behandelkamer. Het tussengedeelte kan gewikkeld zijn om de basiswand van de behandelkamer en kan zijn ingebed in een permeabel substraat zoals houtskool. Het tussengedeelte is voorzien van sleuven of geperforeerd of dergelijke teneinde het compostbed te ventileren. Op geschikte wijze wordt de duet gevormd door flexibele plastic landbouwpijp welke is voorzien van openingen voor drainage. Een lengte van dergelijke landbouwpijp kan reiken vanaf een bovengrondse inlaat door de behandelkamer naar een hoger gelegen windvaanachtige uitlaat, en een luchtpomp kan zijn aangebracht in de pijp of in lijn met de pijp teneinde een geforceerde luchtstroom te creëren de behandelkamer in en door de pijp.

De inlaatmiddelen kunnen gevormd worden door of omvatten de uitlaat van één of meerdere we's. De inlaatmiddelen kunnen gevormd worden door of omvatten een droog toilet, dat zich bij voorkeur centraal boven het behandelkamerstelsel bevindt.

Het heeft ook de voorkeur dat de vasthoudtank gedeeltelijk gevuld is met een actief bed van compost. Dit kan worden verschaft met het apparaat, afzonderlijk na installatie van het apparaat worden toegevoegd, of het kan gevormd worden tijdens het initiële gebruik van het afvalbehandelapparaat door het volgen van een gekozen initialiserende gebruiksprocedure.

In een verder aspect huist deze uitvinding in ruime zin in een werkwijze voor het behandelen van organisch afval, omvattende: het vormen en handhaven van een aëroob compostbed; het toevoeren van vast organisch afval en afvalwater op het compostbed; het veroorzaken dat overmatig afvalwater door het compostbed filtert; het verwijderen van gefilterd afvalwater om te voorkomen dat zich anaerobe omstandigheden ontwikkelen in het compostbed; en het verwijderen van gecomposteerd afvalmateriaal uit genoemd compostbed.

De methode kan worden uitgevoerd als een batchproces in open behandelgebieden. Bij voorkeur wordt het proces echter uitgevoerd in een gesloten afvalbehandelapparaat en wordt geforceerde ventilatie van het gesloten afvalbehandelapparaat gebruikt om verzamelde gassen op afstand daarvan af te voeren. Het heeft ook de voorkeur dat de ventilatie wordt gebruikt om behulpzaam te zijn bij het handhaven van aerobe condities binnen het compostbed.

Op geschikte wijze wordt het compostbed gevormd in een kamer woordoor geïntroduceerd afvalwater beperkt wordt om te stromen door het compostbed. In een dergelijke opstelling kan het gefilterde afvalwater worden verwijderd door draineermiddelen vanaf de basis van de kamer. Bij voorkeur wordt de werkwijze uitgevoerd in een behandelapparaat als boven gedefinieerd.

In een verder aspect huist deze uitvinding in ruime zin in een afvalwaterzuiveringsproces, omvattende: het handhaven van een belucht compostbed/ en het veroorzaken dat het afvalwater infiltreert in en percoleert door het beluchte compostbed. Het afvalwater kan gepulst of continu afgepast worden op het oppervlak van het compostbed. Bij voorkeur wordt het watertoevoerpatroon gekozen om de snelheid van ontbinding van aan het compostbed toegevoerd organisch materiaal te verbeteren. Het heeft ook de voorkeur dat de onderste laag van gecomposteerd vast organisch afvalmateriaal periodiek wordt verwijderd, waardoor continue toevoeging van vers organisch afval aan het oppervlak van het compostbed mogelijk wordt gemaakt.

Het door een enkele passage door een compostbed als boven beschreven, gezuiverde afvalwater kan verder gezuiverd worden door het te laten passeren door een bed van beluchte media waardoorheen lucht of geozoneerde lucht wordt getrokken. De beluchte media kunnen zijn aangebracht bij de basis van het compostbed of zijn aangebracht op afstand van het compostbed. Op geschikte wijze is de ozonbron bevestigd aan of opgehangen binnen een duct die leidt naar een geperforeerde of voor lucht poreuse duet of ducten in de basis van de kamer die het compostbed draagt, en omgeven binnen geschikte voor lucht poreuse media waardoor geozoneerde lucht kan worden gedispergeerd door een voor lucht poreuse media voor het tot stand brengen van desinfectie en verheldering van de door de voor lucht poreuse media percolerende effluent.

Op geschikte wijze worden de condities binnen het compostbed zodanig gehandhaafd dat daardoorhen passerend afvalwater wordt gezuiverd door biologische en fysisch/chemische processen.

Het afvalwater kan worden uitgespreid over het oppervlak van het compostbed via een spuitbesturingsinrichting. De laatstgenoemde kan zijn voorzien van een overstroom-passeerleiding en een irrigatie/dispergeersysteem dat is opgenomen in of bevestigd aan de spuitbesturingsinrichting.

Desgewenst kan een warmte-uitwisselspoel zich bevinden in de basis van het compostbed, dat op geschikte wijze is ondergebracht in een geïsoleerde container zodat in de effluent aanwezige warmte kan worden teruggewonnen voor nuttige doelen.

Opdat de uitvinding gemakkelijker kan worden begrepen en tot praktisch effect kan worden gebracht, zal thans worden verwezen naar de begeleidende tekeningen die de voorkeur genietende en/of typische uitvoeringsvormen illustreren en waarin: figuur 1 een schematische dwarsdoorsnede is van een composteerapparaat met een toiletvoetstuk volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding; figuur 2 een schematische dwarsdoorsnede is van een composteerapparaat met een compostingangskoker volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding; en figuur 3 een schematische dwarsdoorsnede is van een composteertoilet als alternatief voor de uitvoeringsvorm van figuur 1.

Verwijzend naar de figuren 1, 2 en 3, een afvalbehandel-apparaat 10 omvat een compostreactorvat 11 dat is vervaardigd van polyolefine plastic. De afmetingen van het reactorvat 11 zijn zodanig, dat voldoende oppervlakte beschikbaar is om een ontbindingssnelheid te bereiken die gelijk is aan de depositiesnelheid van vast afval. Gebleken is, dat dit ongeveer 0,4 m2 is per aan het systeem bijdragend equivalent persoon (EP). De diepte van het reactorvat 11 dient voldoende te zijn om een compostbed 12 van ten minste 1,5 m te laten ontwikkelen en nog steeds een luchtruimte 13 boven de compost toe te laten.

Voor een gemiddeld huishouden is het reactorvat 11 1,8 m in diameter, en 1,9 m in hoogte is in het algemeen adequaat.

Het reactorvat 11 is gedeeltelijk gevuld met een actief bed van compost 12. Een minimumdiepte van 600 mm van stabiele i compost wordt verschaft als een compostbed 12 dat wordt ondersteund door een structureel adequaat draineermedium 14 dat bij voorkeur een grote oppervlakte heeft en in staat is een groei van biofilm te ondersteunen.

Een draineersysteem 15, bij voorkeur van geperforeerde I flexibele plastic ducten met een gegolfd ringvormig wandprofiel zoals landbouwpijp of -buis, is gewikkeld om de bodem van het reactorvat 11 en leidt naar een afvoer 43. Als alternatief is in de basis van het medium 14 een vergaarbak gevormd.

Lucht wordt getrokken over het compostbed 21, via een > interne ventilatieduct 16 omlaag en onder het compostbed 12 door het draineersysteem 15 zodat het compostbed 12 en het draineersysteem 15 gehandhaafd blijven met voldoende zuurstof om in hoofdzaak aerobe condities te handhaven. De verschafte zuurstof belucht ook het door het draineersysteem 15 passerende l afvalwater om de zuurstofconcentratie te verhogen voorafgaand aan afvoer uit het reactorvat 11.

Roofkevers en oorwurmen en dergelijke kunnen geïntroduceerd worden om vliegenlarven te controleren, en een insectenval 17 is opgenomen in het reactorvat 11 onder gebruikmaking van het > verschijnsel dat de meeste vliegende insecten worden aangetrokken naar licht. Eén of meerdere lengten van buis, met een lichtbron 18, bij voorkeur daglicht via een transparante UV-stabiele plastic koepel bij het bovenuiteinde reiken door een deksel 19 naar het reactorvat 11 en het compostbed 12 in.

) Een lichtdoorlatend kokervormig inzetstuk 20 steekt in elke insectenval 17 onder de onderzijde van het deksel 19. De gevangen insecten sterven en vallen in het compostbed 12 en ontbinden, waardoor het binnendringen van vliegende insecten in een huishouden als een waterloos toiletvoetstuk 21 zoals getoond > in figuur 1 of compostluik 22 zoals getoond in figuur 2 en 3 daarin is opgenomen, wordt verminderd .

Het stromingspatroon van de vaste stoffen is in essentie een natuurlijke val van materiaal door zwaartekracht, waarbij vers afval wordt toegevoegd aan het bovenoppervlak van het compostbed 12 en het stabiele, volledig ontbonden humus-materiaal zich verzamelt bij de basis 23 van het compostbed 12 dat functioneert als een biologisch afvalwaterfiltreermedium. Vanwege het gedrag van de wormen en insecten vindt er enige menging plaats van het lagere materiaal door het deponeren van insecte-uitwerpselen, wormhoopjes, afgeschilferde en/of uitgebraakte dierhuiden of omhulsels op het oppervlak.

Bij voorkeur nadat de compostdiepte is gegroeid om een voldoende diepte van stabiel filtreermedium te verschaffen, wordt de gerede compost periodiek verwijderd uit het centrale gebied van de basis om het profiel van het compostbed te handhaven op ongeveer 1,5 meter diep.

In behandelingssystemen op municipale schaal zou rioolslib kunnen worden toegevoegd aan het systeem door transporteurs en/of verspreiders. In een huishoudelijke situatie kan een afvalingangskoker worden verschaft door het voetstuk 21 of het luik 22 waar een waterspoeltoilet wordt gebruikt om toiletafval in te voeren.

In beide gevallen wordt het afval rechtstreeks en in hoofdzaak centraal boven het reactorvat 11 ingevoerd zodat afval onder invloed van de zwaartekracht op het compostbed 12 kan vallen. Een verbindingskoker 24 is inwendig gezwart om lichtreflectie te minimaliseren, en dient als de luchtinneemduct voor het ventilatiesysteem om ongewenste toiletkamerluchtjes te verminderen waar het waterloze toiletvoetstuk 21 wordt gebruikt. De verbindingskoker 24 kan niet-afgeschermd zijn, aangezien geen geurspoor waarneembaar is aan vliegen en ander ongedierte dat wordt aangetrokken naar de geur van rottende organische materie. Aldus kan het waterloze toiletvoetstuk 21 worden gebruikt zonder de noodzaak de toiletopening af te dichten of af te schermen om het binnendringen van vliegende insecten tegen te gaan.

Lucht wordt ingetrokken in het draineersysteem 15 onder het compostbed 12 via de beluchtingsduct 16 die passeert door het compostbed 12 en verbonden is met het draineersysteem 15. Als desinfectie via ozonering niet nodig is, is een inwendige afvoerduct 26 verbonden met het andere uiteinde van het draineersysteem 15 en passeert deze omhoog door het compostbed 12 en naar buiten door het deksel 19.

Een ventilator 28 is bij voorkeur verbonden met de bovenkant van de afvoerduct 26. Waar geen electriciteit beschikbaar is, kan een windconventiesysteem of een passief door de zon en/of door de compost verwarmd luchtconventiesysteem worden gebruikt om de benodigde luchtstroming te genereren. Uitlaatlucht kan worden afgevoerd via een ontluchtingsstapel 27 en windvaanventuridiffuser 29 om alle verdunde restgeurtjes samen met de kooldioxyde-verrijkte lucht te dissiperen.

Afvalwater wordt bij voorkeur geleid, vanaf één of meerdere spoeltoiletvoetstukken en/of slibafvoeren door een zwaartekrachtafvoer sanitair systeem 30, direct naar een spuittank 31 met een stroombesturingsinrichting 32, gevormd door een geperforeerd vel, hetgeen toelaat dat afvalwater wordt gepulst op het compostbed 12 over een uitgestrekte tijdperiode en gelijkmatiger wordt verspreid over het compostbed 12. Afvalwater-toevoersnelheden en -verdeling dienen zodanig te zijn, dat piasvorming op het oppervlak en kortsluiting van afvalwater wordt vermeden. Een overstroom-omleiding 42 is verschaft voor overmatige hoeveelheden van vloeistofinvoer.

Een reeks van stromingsbarrières 33 die uitsteken tot in het compostbed 12, kan geïnstalleerd worden op de zijwanden van het vat om te voorkomen dat een zijwandkortsluitstroming de bij hoge afvalwater-toevoersnelheden geproduceerde effluentkwaliteit vermindert. Het afvalbehandelingsapparaat 10 schaft vetvallen af aangezien, tijdens normaal huishoudelijk gebruik, alle vetten, smeer of wassen worden afgebroken binnen het compost.

Tijdens gebruik wordt een reeks van nuttige composteerorganismen geïntroduceerd om het compostbed 12 te inocculeren of te "bezaaien", inclusief composteerwormen, i composteerkevers, compostvliegen en dergelijke die typisch zijn voor een grondbedekkingslaag of ontbindende mest. De grotere organismen werken synergetisch met schimmels, bacteriën, protozoën, nematoden en andere microben (welke alomtegenwoordig zijn in dergelijke habitats), voor het tot stand brengen van de > volledige ontbinding van alle vaste organische afval zoals gedeponeerd op het compostbed om snelle en vrijwel geurloze ontbinding van de totale organische afvalstroom tot stand te brengen.

De wormen en insecten mengen en keren het afvalmateriaal, waarbij zij dat open houden en inwendig blootgesteld houden aan beluchting, waardoor zij voorkomen dat het zuur of rot wordt. De verbrijzelende monddelen en de anatomie van de darm van dergelijke organismen verhogen aanzienlijk de oppervlakte van het organische afvalmateriaal dat wordt blootgesteld aan vertering en microbiologische ontbinding.

Bevochtiging van het afvalpapier en karton en ander cellulosevezelafval met het afvalwater verzwakt de materialen en maakt het mogelijk dat zij gemakkelijker worden opgebroken en in de maag worden opgenomen. Insecten kunnen een nuttig effect hebben op de behandelprestatie van het apparaat van deze uitvinding, maar kunnen hinderlijk zijn indien niet gecontroleerd.

Experimentele waarnemingen van de effluentbehandelprestatie in ter-plaatse huishoudelijke behandelsystemen hebben aangetoond, dat effluent met een biologische zuurstofvraag over vijf dagen van minder dan 10 mg/1 en gesuspendeerde vaste stoffen van 20 mg/1 consistent verwacht kunnen worden, en dat de prestatie van het composterend bed afvalwaterbehandelsysteem met de tijd verbetert als de diepte van fijne stabiele compost toeneemt. Bovendien hebben experimenten aangetoond dat bleekmiddelen, reinigingsmiddelen, vetten en wassen de composterende organismen niet nadelig beïnvloeden, mogelijk vanwege de grote proportie van organisch koolstof die beschikbaar is om potentieel toxische substanties te binden en inactief te maken of te absorberen.

Afhankelijk van het type van voor de effluent voorgesteld hergebruik kan desinfectie nodig zijn. Desinfectie zou kunnen door grond-irrigatie, langzame zandbiofiltratie, kunstmatige "wetland"-behandeling, ozonatie, membraanfiltratie, UV-straling, chlorinatie, of elke andere gevestigde technologie die geschikt geacht wordt om de vereiste standaard van effluent te bereiken. Als desinfectie naar lichaamscontactstandaard vereist is, zou zand of bij voorkeur verbrijzeld houtskool van een vergelijkbare aggregaatgrootte, belucht met geozoneerde lucht kunnen worden opgenomen in de basis van het reactievat van het compostbed en zo een eenvoudig, compact en volledig afvalbehandelsysteem verschaffen.

Verwijzend in het bijzonder naar figuur 2, een gemakkelijke en kosteneffectieve manier voor het creëren van een ozon-desinfeetiefilter in de basis van het reactorvat van het compostbed is het sandwichen van een laag van een poreus desinfectiefiltermedium 34 tussen twee niet-verbonden strak gespiraliseerde wikkelingen van ringvormige gegroefde geperforeerde plastic afvoerpijp dat het afvoersysteem 15 vormt. Een negatieve druk wordt aangelegd aan de bovenwikkeling 35 door de ventilator 28 in de uitlaatduct 26 zodat geozoneerde lucht, geproduceerd door een ozongenerator 37 in de ventilatieduct 16, wordt ingetrokken in een onderwikkeling 36 en dan door het desinfectiemedium 34, waardoor ozonering van de effluentfilm die de mediumoppervlakken bedekt, mogelijk wordt gemaakt.

Zuurstof in de lucht, en zuurstof gevormd na de reactie van het ozon met effluent-verontreinigingen, ondersteunt een biofilm van nuttige organismen om alle organische materie die door ozonering degradeerbaar is gemaakt, te consumeren. Een geotextielvezelflitermat 38 die resistent is tegen afbraak, kan geplaatst zijn tussen het compostreactorbed 12 en het desinfectiemedium 34 of het draineersysteem 15 van de figuren 1 of 2, om te voorkomen dat deeltjesvormige compostfragmenten het desinfectiemedium 34 verstoppen. De gedeeltelijk gedesinfecteerde effluent wordt door het draineersysteem 15 afgevoerd van onder het desinfectiemedium 34 en verzameld voor pompen, zwaartekrachtverdeling of opslag.

Alternatieve desinfectiemedia 34 kunnen gekozen worden uit gravel, houtskool, plastic deeltjes, aggregaat en dergelijke, of combinaties daarvan teneinde het bevochtigde oppervlak binnen een gegeven volume van medium te maximaliseren en toch zuurstof toe te staan om door het medium te diffunderen.

Een met de hand of mechanisch bediende grondboor ("auger") 39 wordt gebruikt om een voldoende hoeveelheid van gestabiliseerde compost periodiek te onttrekken om het systeem te handhaven in een voortdurende toestand van continue toevoer. De grondboor 39 wordt ingebracht door een extractiekoker 40 die leidt naar de basis van het reactorvat 11. Na het verwijderen van een geventileerde extractiekokerkap 41 en het roteren van de grondboor 39 tot in het compost kan een hoeveelheid compost worden geëxtraheerd.

In het bijzonder verwijzend naar figuur 3, de geotextielmat 38 kan gebruikt worden om het compostbed 12 af te scheiden van een bodemkamer 44 waarin behandelde vloeistof kan worden verzameld voor verwijdering door de naar een pomp 45 reikende afvoer 43.

In de praktijk, waar grondirrigatie de voorgestelde methode van desinfectie is, wordt geloofd dat het bevochtigde oppervlak van een enkele strak gespiraliseerde wikkeling van ringvormige gegolfde pijp van het draineersysteem 15 voldoende is als deze de gehele basis van het vat bedekt en zich uitstrekt rond de lagere lagen van stabiele compost in het composteerbed 12. Het verdient de voorkeur om het draineersysteem 15 te bedekken met een grondsok van plastic weefsel of dergelijke, voor extra filtratie en luchtcontactoppervlakken.

Indien toegepast op een municipale schaal, zou het mogelijk zijn om bestaande behandelingsvaten aan te passen om geschikt te zijn voor deze nieuwe technologie. Druppelfilterbedden, stabilisatiepoelen, en andere dergelijke vaten zouden kunnen worden omgezet naar gedraineerde composterende reactorbedden, met het afvalwater gesproeid, gedruppeld of anderszins verdeeld over het oppervlak van opeenvolgende lagen van OMSW.

De belading van het composterende reactorbed is zodanig dat een gelijkmatige verdeling wordt bereikt van gemengde organische afvalsubstraten over het oppervlak van de compostbedreactor en voor eenvoud van hanteren en snelle afbraak, om de OMSW te verbrokkelen, in het bijzonder houtafval en tuinafval. Eén van de belangrijkste voordelen van deze technologie is, dat het geen harken of omkeren behoeft.

De materialen welke dit proces kan omzetten in een waarde-volle grondverandering, omvatten op cellulosevezel gebaseerde producten zoals papier, karton en "box board"; natuurlijke cellulosevezelproducten zoals doek, verontreinigde verbandmiddelen, gezichtstissues, sanitaire kussentjes, tampons en wegwerp-luiervoeringen; rotbaar afval zoals voedselafval; tuinafval zoals grasmaaisel, versnipperd snoeisel en bladafval; huisschoonmaakafval zoals stof, haar en pluizen; uit water afkomstige organische stoffen zoals faeces, slibdeeltjes, olie en smeer; menselijk toiletafval; opgeloste of gesuspendeerde organische materie en voedingsstoffen zoals zeep, schoonmaakmiddelen, huishoudchemicaliën en minerale zouten.

Kleine fragmenten van ongeplateerd ijzer, staalwol, houtas, en houtskool zijn aanbevolen en nuttige toevoegingen. Inert opdikkend materiaal zoals houtskool kan worden toegevoegd aan de invoer van vaste stoffen om interne drainage te verbeteren, in het bijzonder bij hogere afvalwaterbeladingssnelheden. Kleine fragmenten van inert materiaal zoals doppen van plastic flessen, gebroken glas, rubber, condoomlatex of kleine stukjes plastic film zullen niet schadelijk zijn voor de werking van het natte composteerproces.

Grote municipale systemen zouden bedreven kunnen worden als batchmodussystemen, hetgeen enkele maanden van bedrijf mogelijk maakt zonder dat verontreinigd afval wordt toegevoegd voor afbraak of rijping van de oppervlaktelagen voorafgaand aan bulkoogsten. Indien een voorziening wordt getroffen voor de verwijdering van de lagere lagen van het compostbed, zonder verstoring of menging met de verontreinigde of niet-verteerde bovenste lagen, zou gebruik gemaakt kunnen worden van een opstelling van het propstromingstype met continue toevoer zoals boven beschreven. Het kan ook gewenst zijn om de compost gedurende enkele weken op te slaan in een goed geventileerde droge omgeving om een geurloze en rulle compost van hoge kwaliteit te bereiken.

Afhankelijk van de vochtinhoud en kwaliteit van de compost kan het gewenst zijn om de compost gedurende enkele weken op te slaan in een goed geventileerde droge omgeving om een geurloze en rulle compost van hoge kwaliteit te bereiken. Een dergelijke omgeving kan bereikt worden binnen het bovenste gedeelte van de compostextractiekoker 40 of binnen een speciale kamer binnen het ventilatieafvoersysteem, in welk geval het tevens zou fungeren als een geurbiofilter.

Een afvalbehandelingsapparaat 10 kan geïnstalleerd worden in een nieuwe woning of achteraf geplaatst in een bestaande woning. Een gepulste stroom van afvalwater door het compostbed 12 verdient de voorkeur aangezien dit toelaat dat verse lucht in de compost wordt getrokken en zuurstof met de biofilm uitwisselt. Bij voorkeur zijn luchtporieruimten binnen de compost niet continu verzadigd maar worden deze gedraineerd tot volledige capaciteit na verzadiging, waardoor zuurstof in de porieruimten kan worden getrokken. Tegen dit effect, hoe langzamer het afvalwater door de compost kan worden gevoerd, des te effectiever zal de filtratie zijn.

Met een met langzame snelheid gepulste vloeistofstroom van afvalwater is experimenteel waargenomen dat het gehele compostbed 12 aëroob blijft bij afvalwaterinfiltratiesnelheden boven 500 l/m2d. Het merendeel van de biologische belading wordt vastgehouden nabij het oppervlak waar zuurstof ruimschoots aanwezig is, en voldoende opgeloste zuurstof blijft in het afvalwater achter om toe te laten dat het aerobe zuiveringsproces doorgaat door de gehele stapel.

Het gebruik van een compostreactorbed om vaste organische afval te composteren en om deeltjesvormige vaste stoffen uit te filteren, en het afvalwater biologisch te zuiveren, creëert een wederzijds nuttig synergisme tussen de twee processen. Het afvalwater verschaft warmte, vocht en thermische stabiliteit en een drager voor bacteriën, schimmelsporen en andere microben evenals binnen het afvalwater aanwezige voedingsstoffen. De compost op zijn beurt verschaft een medium voor fysische en biologische filtratie dat, vanwege de activiteit van de grotere organismen en de fysische eigenschappen van de gevormde compost of humus, in aanzienlijke mate wordt beschermd tegen verstopping ondanks de hoge organische belading van het systeem.

Compost heeft veel karakteristieken die het geschikt maken als een filtratiemedium, zoals een hoge capaciteit voor het uitwisselen van kationen, een hoge verhouding van oppervlakte tot volume, terwijl het fijn verdeeld maar toch open is met een vernieuwbaar netwerk van fijne kanalen en porieruimten.

Voor systemen op municipale schaal kan het de voorkeur genieten om gebruik te maken van een afzonderlijk desinfectievat om een gemakkelijke inspectie en onderhoud veilig te stellen. In een situatie van ter-plaatse huishoudelijke behandeling zal een kleine ventilator of een passief ventilatiesysteem dat verscheidene luchtvervangingen per dag door het systeem kan trekken, adequate ventilatie en geurcontrole verschaffen. Het is gewenst om de lucht in te trekken van boven het compostoppervlak aangezien alle geuren dan onder de compost getrokken zullen worden en tot op zekere hoogte op de compost geabsorbeerd zullen worden. Als wormactiviteit adequaat is, zal er verrassend weinig geur door de compost worden uitgezonden. Dit staat in tegenstelling tot traditionele bulkcompostsystemen welke kunnen opwarmen tot 60 °C of meer, en daarbij zuurstof sneller verbruiken dan dat tot in het midden van de stapel kan diffunderen, en anaerobe condities en productie van ongewenste geuren veroorzaken, en de vernietiging van wormen, kevers en dergelijke.

Met de onderhavige uitvinding wordt warmte gelijkmatiger verdeeld door het composteerbed 12 vanwege de hoge vochtinhoud, en warmte wordt uit het systeem verwijderd met de effluent. Dit stelt het proces in staat om in stand gehouden te worden bij een goede temperatuur voor de wormen en andere mesophiele composteerorganismen. De door de biologische verbranding van het organische afvalmateriaal gegenereerde warmte kan in koude klimaten worden vastgehouden door het reactievat te isoleren om temperaturen rond 35 °C te handhaven. In meer gematigde klimaten kan overmatige warmte worden geoogst onder gebruikmaking van een warmtepomp. In tegenstelling tot andere composteersystemen werkt de onderhavige uitvinding op een in hoofdzaak stabiele toestandsbasis waarbij de binnen een ecologische nis aanwezige species min of meer constant blijven met betrekking tot de tijd.

Men zal zich natuurlijk realiseren dat het bovenstaande slechts is gegeven bij wijze van illustratief voorbeeld van de uitvinding en dat al dergelijke modificaties en variaties daarop zoals duidelijk zouden zijn voor deskundigen, geacht worden te vallen binnen de ruime omvang en grenzen van de uitvinding zoals geclaimd in de volgende conclusies.

Claims (14)

1. Opruimbehandelapparaat voor organisch afval, omvattende: een behandelkamerstelsel waarin een compostbed kan worden gevormd; inlaatmiddelen naar genoemd behandelkamerstelsel waardoor organisch afval kan worden toegevoegd aan het compostbed in genoemd behandelkamerstelsel; ventilatiemiddelen voor het promoten van aerobe vertering van het compostbed in genoemd behandelkamerstelsel; draineermiddelen om te voorkomen dat afvalmateriaal in genoemd behandelkamerstelsel anaëroob wordt; en toegangsmiddelen voor het bereiken en verwijderen van in genoemd behandelkamerstelsel gevormde compost.

2. Opruimbehandelapparaat voor organisch afval volgens conclusie 1, waaarbij genoemde toegangsmiddelen een gesloten transporteur omvatten voor het transporteren van compost vanaf de lagere zone van het compostbed, en waarbij genoemd behandelkamerstelsel zodanig is opgesteld dat, tijdens gebruik, in genoemde behandelkamer geïntroduceerd organisch afvalmateriaal onder invloed van de zwaartekracht naar genoemde toegangsmiddelen zal vloeien.

3. Opruimbehandelapparaat voor organisch afval volgens conclusie 1 of 2, waaarbij genoemde draineermiddelen een vloeistofuitlaat omvatten van waaruit behandeld vloeibaar afvalmateriaal onder invloed van de zwaartekracht wordt afgevoerd uit genoemd behandelkamerstelsel.

4. Opruimbehandelapparaat voor organisch afval volgens een willekeurige der voorgaande conclusies, omvattende afvalwater-invoermiddelen waardoor een gecontroleerde stroom van afvalwater wordt toegevoegd over het bovenoppervlak van het compostbed.

5. Opruimbehandelapparaat voor organisch afval volgens een willekeurige der voorgaande conclusies, waarbij genoemde ventilatiemiddelen lucht of zuurstof in genoemd behandel- kamerstelsel introduceren onder of in het compostbed om beluchting van het afvalmateriaal te vergemakkelijken,

6. Opruimbehandelapparaat voor organisch afval volgens een willekeurige der voorgaande conclusies, en omvattende luchtdoorlaatbare afscheidingsmiddelen om een luchtkamer af te scheiden van het compostbed.

7. Opruimbehandelapparaat voor organisch afval volgens een willekeurige der voorgaande conclusies, waarbij genoemde afscheidingsmiddelen waterdoorlaatbaar zijn en een bodemportie van genoemd behandelkamerstelsel afscheiden van het compostbed waardoor lucht gediffundeerd kan worden in het compostbed vanaf genoemde bodemportie en water daardoorheen kan worden afgevoerd uit het compostbed.

8. Opruimbehandelapparaat voor organisch afval volgens een willekeurige der voorgaande conclusies, waarbij genoemde inlaatmiddelen de uitlaat van één of meerdere wc's omvatten.

9. Opruimbehandelapparaat voor organisch afval volgens een willekeurige der conclusies 1-7, waarbij genoemde inlaatmiddelen een droog toilet omvatten dat zich in hoofdzaak centraal boven genoemd behandelkamerstelsel bevindt.

10. Werkwijze voor het behandelen van organisch afval, omvattende: het vormen en in stand houden van een aëroob compostbed; het toevoeren van vast organisch afval en afvalwater op het compostbed; het veroorzaken dat overmatig afvalwater door het compostbed filtert; het verwijderen van gefilterd afvalwater om te voorkomen dat zich anaerobe omstandigheden ontwikkelen in het compostbed; en het verwijderen van gecomposteerd afvalmateriaal uit genoemd compostbed.

11. Werkwijze volgens conclusie 10, waarbij genoemde werkwijze wordt uitgevoerd in een opruimapparaat voor organisch afval volgens een willekeurige der conclusies 1-9.

12. Werkwijze volgens conclusie 10 of 11, waarbij voorkomen wordt dat genoemd compostbed anaëroob wordt door het compostbed te ventileren.

13. Werkwijze volgens een willekeurige der conclusies 11-12, waarbij het compostbed wordt gevormd in een kamer waardoor geïntroduceerd afvalwater beperkt wordt om door het compostbed te stromen.

14. Afvalwaterzuiveringsproces, omvattende: het in stand houden van een belucht compostbed, en het veroorzaken dat het afvalwater infiltreert in en percoleert door het beluchte compostbed.