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Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Filterung von Abwasser und zur gleichzeitigen Be- handlung von organischem Abfall, umfassend :
Bilden eines Kompostbettes aus kompostierendem und kompostiertem organischen Material, das geschichtet ist, indem frisches organisches Material der Oberseite des Kompostbettes über dem kompostierten organischen Material der Basis zugeführt wird.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, umfassend eine Behandlungskammer, in der das Kompostbett ausgebildet werden kann;
Feststoff-Einlassmittel zur Behandlungskammer, über welche organischer Abfall dem Kompost- bett in der Behandlungskammer hinzugefügt werden kann ; undZugangsmittel zum Entfernen von Kompost, der in der Behandlungskammer gebildet worden ist.
Ein Verfahren bzw. eine derartige Vorrichtung mit im wesentlichen diesen Merkmalen, allerdings mit anderem Zweck und anderer Wirkungsweise, sind aus der AT 394 357 B bekannt. Bei der bekannten Lösung ist der Behandlungskammer ein schräggestelltes Gitter vorgeordnet, über welches das Abwasser und der organische Abfall geleitet werden, um das Abwasser vom organi- schen Abfall zu trennen. Der organische Abfall wird in der Behandlungskammer kompostiert, während das Abwasser unterhalb des Gitters einfach abgeleitet wird. Eine Filterung oder Behand- lung des Abwassers ist weder vorgesehen noch möglich.
Die vorliegende Erfindung findet speziell, aber nicht ausschliesslich Anwendung bei der Herstel- lung von Kompost aus organischem Hausmüll unter Verwendung einer Kompost-Toilette, und aus
Veranschaulichungsgründen wird auf eine solche Anwendung Bezug genommen werden. Es ist jedoch zu verstehen, dass die Erfindung auch für andere Anwendungen wie Herstellung von Kom- post und/oder Beseitigung von Abfall in industriellen, kommerziellen und anderen Bereichen ver- wendet werden kann.
Kompostmaterial kann definiert werden als Abfallmaterial, das durch biologische Aktivität haltbar geworden ist. Kompostieren wird in einem Kompostbett ausgeführt, das als Bett aus kompostie- renden und kompostierten festen organischen Abfällen definiert werden kann, wobei das kompos- tierte Material vollständig zersetzte organische Substanz und das kompostierende Material Material ist, das rohe organische Abfälle und sich zersetzendes organisches Material beinhaltet.
Organische Abfälle können in zwei allgemeine Formen eingeteilt werden. Feste Abfälle wie Pa- pier, Produkte auf Zellulosebasis, Speisereste und Gartenabfälle können als organische städtische feste Abfälle (Organic Municipal Solid Wastes (OMSW)) definiert werden. Flüssige organische
Abfälle wie Kloake und Abwasser können als Abfallwasser definiert werden. Wenn im Kontext nichts anderes angegeben ist, kann im folgenden angenommen werden, dass Abfallwasser diese
Bedeutung hat.
Derzeitige Abfallbehandlungstechniken basieren, abgesehen von der Methanvergasung, im gro- #en Rahmen auf getrennten Behandlungsprozessen für OMSW mit hohem Feststoffanteil und Abfallwasser mit geringem Feststoffanteil. Üblicherweise wird der Feststoffanteil des Abfallwassers während der anaeroben Fermentation vom Wasser durch Sedimentation der Feststoffe als ein
Schlamm abgetrennt werden, der anschliessend entwässert und üblicherweise mit einem organi- schen Quellmittel wie Holzabfall kompostiert oder gemeinsam mit OMSW kompostiert wird.
In der Vergangenheit war Landdeponierung des mit Kalk vermischten Schlammes zum teilwei- sen Keimfreimachen üblich. Faulwasser (-flüssigkeit), das als Ergebnis des Absetzens der Fest- stoffe aus dem Abfallwasser im ersten oder Primär-Behandlungsprozess entsteht, wird als primä- res oder vorgereinigtes Abwasser bezeichnet, das ohne eine weitere zweite (sekundäre) Behand- lung nicht sicher in die allgemeine Umwelt entlassen werden kann. Ein Verfahren zur weiteren Behandlung des Abfallwassers, das auf Belüftung des primärbehandelten Abwassers in der Ge- genwart von aeroben Organismen beruht, die zersetzbare organische Substanz und Bakterien im Abwasser als Nahrungsquellen benutzen und so das Abfallwasser reinigen und seine Gefahr für die Umwelt verringern, ist entwickelt und kommerzialisiert worden.
Ein weiteres Absetzen von Schlamm erfolgt in einem zweiten oder Sekundär- Behandlungsbehälter, der zum Maximieren des biologischen Zersetzens von suspendierter und gelöster organischer Substanz durch einen fixierten oder mobilen Biofilm aerober Mikroben entwi- ckelt wurde. Das in den zweiten Behandlungsbehälter gelangende primäre Abwasser wird durch das Blasen von Luft über und durch eine grosse Flüssigkeitskontaktoberfläche belüftet, um das Wachstum des anaeroben Biofilms zu begünstigen und zu unterstützen. Nach sekundärer Behand-
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lung wird das Abwasser normalerweise desinfiziert und entladen.
Solche herkömmlichen Verfahren der Abfallwasserbehandlung haben mehrere Nachteile. Der normale Umfang der Behandlung ist der städtische Rahmen, wobei der Prozess auf hohe Energie- zufuhr für Pumpen, Belüftung und Konstruktion spezialisierter Vorrichtungen für Prozesskontrolle,
Beobachten und Materialhandhabung angewiesen ist, Management und Personalaufwand hoch und teuer, und komplizierter Transport sowie Behandlungsinfrastruktur unbedingt notwendig sind.
Die städtische Behandlung von OMSW ist gleichermassen teuer und schwierig/lästig. In vielen
Ländern werden Vorschriften erlassen, die OMSW-Entsorgung in Mülldeponien verbieten. Obwohl
Kompostieren das favorisierteste Behandlungsverfahren darstellt, ist es nicht ohne Probleme.
Geruchsprobleme haben einige Kompostanlagenbetreiber veranlasst, die Durchführung so einzu- schliessen, dass die geruchsbehaftete Luft durch eine Biofiltrationsanlage und/oder Geruchsreiniger (Geruchsschrubber) vor Abgabe der verbrauchten Luft gefiltert werden kann.
Dieses Problem in Verbindung mit hohen Graden an Kontaminierungen, wenn Industrieabfälle mit häuslichen Abfallwässern vermischt werden, hat einige Abwasseranlagenbetreiber veranlasst, sich trotz der hohen Energiemengen, die für die Trocknung vor der Verbrennung benötigt werden, für Verbrennung als bequemeren Weg zu entscheiden.
Co-Kompostierung kann oftmals die Menge städtischen festen Abfalls, der auf die Deponien geht, um bis zu 60% reduzieren, was eine bedeutende Einsparung bedeutet. Wo Co-
Kompostierung von Klärschlamm und OMSW praktiziert wird, ist es aufgrund der Notwendigkeit des Sammelns Sortierens, Transportierens und Verarbeitens des organischen Anteils vor der
Kompostierung immer noch teuer.
Ein grosser Anteil der Kosten, die mit dem Klärschlamm bei Zentralisierung verbunden sind, ist dem Einrichten und Erhalten der Systeme für das Sammeln und Transportieren der Abfälle zuzu- schreiben, und der Transport des Klärschlammes ist der hauptsächliche involvierte Kostenfaktor.
Wo immer es um Klärschlamm geht, kann es Verbraucherwiderstand gegen das Produkt wegen wahrgenommener Gesundheitsrisiken von biologischen und/oder industriellen Kontaminierungen geben.
Vorort befindliche Haushalt-Abfallwasser-Behandlungssysteme können bei ordentlicher Unter- haltung Wasser für Gärten rezyklieren, während die verschiedensten Haushaltkompostvorrichtun- gen verwendet werden, um Nährstoffe und Humus zurück in den Boden zu rezyklieren. Das Risiko des Verbreitens von durch Wasser übertragenen Krankheiten sollte verringert werden, selbst dort, wo Kontakt mit Abfallwasser auf jene Personen begrenzt ist, die bereits Immunität gegen im Ab- fallwasser enthaltene Krankheiten entwickelt haben.
Im Haushaltsmassstab ist Vorort-Abfallwasserbehandlung nicht der zentralisierten Behandlung vorzuziehen, teilweise wegen ihrer unbeständigen bzw. ungleichmässigen Durchführung sowie wegen des Erfordernisses der fortlaufenden Beobachtung jeder Installation. Das anaerobe Auf- schlussstadium neigt zur Bildung bakteriellen Schaums und bakterieller Krusten, was zu Geruchs- und Leistungsproblemen führen kann.
Zur Zeit benötigen Haushalt-Abfallwasser-Behandlungssysteme unbegrenztes, spezialisiertes und teueres Managementeingreifen, reagieren empfindlich auf gewöhnliche Haushaltschemikalien und benötigen fortlaufende teure (kostenintensive) Wartung. Im Haushaltsmassstab wird Desinfek- tion auf Chlorbasis üblicherweise an dem flüssigen Abwasser ausgeführt, und zwar unter Verwen- dung gefährlicher Chemikalien und resultierend in der Produktion giftiger Desinfektionsnebenpro- dukte. Zusätzlich hat Vorort-Kompostierung die Unannehmlichkeit der Möglichkeit, dass Ungezie- fer- und Krankheitsträger Zugang zu solchen Kompostieranlagen erlangen und Sortieren und Benutzer-Management-Eingreifen erfordern, um guten Kompost zu liefern.
Diese Erfindung zielt darauf ab, die obigen Nachteile zu mildern und ein Verfahren sowie eine Vorrichtung für die Beseitigung und Behandlung von Abfall vorzusehen, die zuverlässig und effektiv in der Benutzung sind.
Unter Berücksichtigung des Vorangehenden schafft die Erfindung in einem ersten Aspekt eine
Vorrichtung der einleitend genannten Art, die sich gemäss der Erfindung auszeichnet durch
Einlassmittel Behandlungskammer, über welche Abfallwasser dem Kompostbett in der Beha- lungskammer hinzugefügt werden kann;
Belüftungsmittel zur Förderung aeroben Abbaus des organischen Materials im Kompostbett in der Behandlungskammer;
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Abflussmittel zum Ableiten gefilterten Abfallwassers, um ein Überfluten des Kompostes zu ver- hindern ; und luftdurchlässige Teilungsmittel zum Abteilen einer Luftkammer vom Kompostbett.
Der Behandlungskammeraufbau kann als bewegliche Einheit ausgebildet sein und einen Auf- nahmetank, der aus Plastikmaterial, Beton oder Metall gebildet ist und unter oder über der Erd- oberfläche angebracht werden kann, umfassen. Der Behandlungskammeraufbau kann auch in-situ gebildet werden und eine nicht befestigte in den festen Erdboden gegrabene Grube umfassen.
Wahlweise kann der Behandlungskammeraufbau in-situ als Beton- oder Plastik-ausgekleideter, unter der Erdoberfläche befindlicher Tank ausgebildet sein.
Die Zugangsmittel können eine Durchlassöffnung sein, durch die Kompost entfernt werden kann, wobei das Entfernen auf jede erwünschte Art erfolgen kann. Wahlweise können die Zu- gangsmittel ein geschlossener Gang, der sich vom Grund des Kompostbettes an der Aussenseite des Behandlungskammeraufbaus nach oben erstreckt und der durch die Tätigkeit von Organismen gefüllt wird, sein. Vorzugsweise beinhalten die Zugangsmittel jedoch einen geschlossenen Förde- rer zum Fördern des Kompostes von der unteren Zone des Kompostbettes.
Die Abflussmittel können ein Flüssigkeitsauslass sein, von dem behandeltes flüssiges Abfallma- terial durch Schwerkraft aus der Behandlungskammer abfliesst. Andere Ausbildungsformen von
Abflussmitteln wie Schöpfmittel oder Pumpmittel können verwendet werden, um überflüssige
Anhäufung von Wasser im unteren Teil des Kompostbettes zu verhindern, was den anaerobe
Abbau des Abfallmaterials fördern würde.
Falls erwünscht, können Fördermittel verwenden werden, um das Abfallmaterial vom Einlass zu den Zugangsmitteln zu transportieren. Die Fördermittel können ein Bandförderer oder ein Aufzug sein. Bevorzugt ist die Anordnung der Behandlungskammer jedoch so, dass bei Benutzung organi- sches Abfallmaterial, das in die Behandlungskammer hineingeführt worden ist, durch Schwerkraft auf die Zugangsmittel hinfliessen wird.
In einer Ausführungsform bildet sich bei Benutzung eine Haltezone, in der im wesentlichen keine weitere Zersetzung von festem Abfallmaterial eintritt, und die Haltezone resultiert aus der Anord- nung der Behandlungskammer, wobei sich bei Benutzung inaktives Material neben und/oder unter dem aktiven Kompostbett ansammeln wird. Das inaktive Material kann einen anderen Lebensraum für Organismen im Kompostbett darstellen, wenn die Temperaturbedingungen darin höher werden sollten. In einer anderen Ausführungsform wird das Kompostbett in idealer Strömung durch die
Behandlungskammer auf die Zugangsmittel hin transportiert, die ausgebildet sind, um Entladen des Kompostes vom Grund des Kompostbettes vorzusehen.
In dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, dass die Behandlungskammer Abwassereinlassmittel umfasst, wobei eine kontrollierte Abfallwasser-Strömung über der oberen Oberfläche des Kompostbettes hinzugefügt wird. Das Abfallwasser unterstützt die Sauerstoffanreicherung des Kompostbettes, indem es die Temperatur im Kompostbett innerhalb erwünschter Grenzen hält. Messmittel können vorgesehen sein, um überschussigen Fluss von Abfallwasser auf das Kompostbett zu verhindern.
Die Belüftungsmittel können eine künstliche (aufgezwungene) oder eine natürliche Belüftung des Kompostbettes bewirken. Bevorzugt führen die Belüftungsmittel Luft oder Sauerstoff in die Behandlungskammer unter oder in das Kompostbett, um die Belüftung des Abfallmaterials zu erleichtern. Die Belüftungsmittel können eine gewundene Wind beinhalten, die sich um das Kom- postbett erstreckt und eine gewundene Kammer abschirmt, durch die ein Luftfluss induziert werden kann, um das Kompostbett zu belüften.
Die Behandlungskammer kann eine luftdurchlässige Teilung zum Teilen einer Luftkammer oder -leitung vom Kompostbett beinhalten. Die Teilung kann wasserdurchlässig sein und einen unteren Abschnitt der Behandlungskammer vom Kompostbett abtrennen, wobei Luft von dem unteren Abschnitt in das Kompostbett verströmt und Wasser dort hindurch von dem Kompostbett abgelas- sen werden kann. Die Teilung kann von einer Luftleitung gebildet werden, die einen Zwischenab- schnitt hat, der auf und/oder über der Grundwand der Behandlungskammer gestützt ist und durch den Luft in die Behandlungskammer eingeführt werden kann. Der Zwischenabschnitt kann um die Grundwand der Behandlungskammer gewickelt und in eine durchlässige Substanz wie Holzkohle gebettet sein. Der Zwischenabschnitt ist geschlitzt oder perforiert o.ä., um das Kompostbett zu belüften.
Geeigneterweise ist die Leitung aus einem biegsamen agrartauglichen Plastikrohr ge- formt, das mit Öffnungen zur Entleerung versehen ist. Eine Länge eines solchen agrartauglichen
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Rohres kann sich von einem übererdigem Einlass durch die Behandlungskammer zu einem erhöh- ten in den Wind drehbaren Anlass erstrecken, und eine Luftpumpe kann in dem Rohr oder koaxial mir dem Rohr angeordnet sein, um so einen erzwungenen Luftfluss in die Behandlungskammer und durch das Rohr zu erzeugen.
Die Einlassmittel können aus den Auslässen einer oder mehrerer Wassertoiletten gebildet sein oder diese umfassen. Die Einlassmittel können aus einer Trockentoilette, bevorzugt zentral über der Behandlungskammer angeordet, gebildet sein oder diese beinhalten.
Bevorzugterweise kann ausserdem der Haltetank teilweise mir einem aktiven Kompostbett gefüllt sein. Dieses kann bei der Vorrichtung vorgesehen sein, nach Installation der Vorrichtung getrennt zugefügt werden, oder es kann während der ersten Benutzung der Abfallbehandlungsvorrichtung im Zuge einer ausgewählten Inbetriebnahmeprozedur ausgebildet werden.
In einem zweiten Aspekt schafft die Erfindung ein Verfahren der einleitend genannten Art, das sich gemäss der Erfindung auszeichnet durch
Impfen des Kompostbettes mit Organismen, welche ein Verklumpen des Kompostbettes verhin- dern, um den Durchtritt von Flüssigkeit und den Eintritt von Luft in das Kompostbett zu ermögli- chen ;
Zuführen von Abfallwasser und organischem Abfall zum oberen Bereich des Kompostbettes, wobei das Abfallwasser auf ein Durchströmen des Kompostbettes begrenzt wird ; Aufrechterhalten von aeroben Bedingungen im Kompostbett durch Abführen des gefilterten Ab- fallwassers, um ein längeres Überfluten des Kompostbettes zu verhindern.
Das Verfahren kann als Batchprozess in offenen Behandlungsflächen ausgeführt werden. Be- vorzugterweise wird der Vorgang jedoch in einer geschlossenen Abfallbehandlungsanlage durch- geführt, und erzwungene Belüftung der geschlossenen Abfallbehandlungsanlage wird benutzt, um gesammelte Gase davon entfernt abzulassen. Es ist des weiteren bevorzugt, dass die Belüftung verwendet wird, um die Aufrechterhaltung aerober Bedingungen im Kompostbett zu unterstützen.
Geeigneterweise ist das Kompostbett in einer Kammer ausgebildet, wobei das eingeführte Ab- fallwasser darauf beschränkt wird, durch das Kompostbett zu fliessen. In einer solchen Anordnung kann das gefilterte Abfallwasser durch Abflussmittel vom Grund der Kammer entfernt werden.
Vorzugsweise wird dieses Verfahren in einer Behandlungskammer, wie oben definiert, ausgeführt.
Das Abfallwasser kann auf die Oberfläche des Kompostbettes kontinuierlich dosiert oder stoss- weise abgegeben werden. Vorzugweise wird das Abfallwasseraufbringungsmuster so gewählt, dass die Zersetzungsrate des organischen Materials, das dem Kompostbett zugeführt wird, erhöht wird. Des weiteren wird bevorzugterweise die unterste Schicht des kompostierten organischen
Abfallmaterials periodisch entfernt, um so das kontinuierliche Hinzufügen frischen organischen
Abfalls auf die Oberfläche des Kompostbettes zu gestatten.
Das Abfallwasser, das durch einen einzigen Durchfluss durch ein Kompostbett wie oben be- schrieben gereinigt wird, kann weiter gereinigt werden, indem es durch ein Bett belüfteten Medi- ums, durch das Luft oder ozonisierte Luft gesaugt wird, geleitet wird. Das belüftete Medium kann am Grund des Kompostbettes entfernt vom Kompost entsorgt werden. Geeigneterweise ist die
Ozonquelle an eine Leitung angebracht oder in dieser aufgehängt, die zu einer perforierten oder luftdurchlässigen Leitung oder Leitungen im Boden der Kammer führen, die das Kompostbett trägt und von einem geeigneten luftdurchlässigen Medium umfasst ist, wobei ozonisierte Luft durch ein luftdurchlässiges Medium verteilt werden kann, um Desinfektion und Klärung des Abfallwassers, das durch das luftdurchlässige Medium hindurchsickert, zu bewirken.
Geeigneterweise werden die Bedingungen im Kompostbett so aufrechterhalten, dass das Ab- fallwasser, das dort hindurchtritt, durch biologische und physikalische/chemische Prozesse gerei- nigt wird.
Das Abfallwasser kann über die Oberfläche des Kompostbettes durch eine Ausstosskontrollvor- richtung verteilt werden. Letztere kann mit einer Überlaufumleitung und einem Bewässerungs- /Zerstreuungssystem, das in die Ausstosskontrollvorrichtung eingesetzt oder an dieser angebracht ist, versehen werden.
Falls erwünscht, kann eine Wärmeaustauschwicklung, die geeignet in einem isolierten Container so untergebracht ist, dass die im Abwasser enthaltene Hitze für nützliche Zwecke zurückgewonnen werden kann, am Boden eines Kompostbettes angeordnet sein.
Damit die Erfindung schneller verstanden und in ein praktisches Ergebnis umgesetzt werden
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kann, wird nun auf die begleitenden Darstellungen bezug genommen, die bevorzugte und/oder typische Ausführungsformen darstellen und wobei:
FIG. 1 einen schematischen Querschnitt einer Kompostieranlage mit einer Toiletten- schüssel entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
FIG. 2 ein schematischer Querschnitt einer Kompostieranlage mit einer Kompostein- lassrutsche gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ; undFIG. 3 ein schematischer Querschnitt einer Kompostierungstoilette in Abänderung der
Ausführungsform von FIG. 1 ist.
Bezugnehmend auf Figuren 1,2 und 3 beinhaltet ein Abfallbehandlungsgerät bzw. eine Abfall- behandlungseinrichtung 10 einen aus Polyolefin-Plastik hergestellten Reaktorbehälter 11, der eine
Behandlungskammer bildet. Die Abmessungen des Reaktorbehälters 11 sind so, dass ausreichend
Oberfläche vorhanden ist, um eine Zersetzungsrate entsprechend der Festabfallzersetzungsrate zu erreichen. Diese wurde zu ungefähr 0,4 m2 pro Äquivalenzperson (EP), die etwas zu dem System beisteuert, gefunden. Die Tiefe des Reaktorbehälters 11 sollte ausreichend sein, dass sich ein
Kompostbett 12 von mindestens 1,5 m entwickeln kann und immer noch einen Luftraum 13 über dem Kompost zulasst. Für einen durchschnittlichen Haushalt ist im allgemeinen ein Reaktorbehäl- ter 11 von 1,8 m im Durchmesser und 1,9 m in der Höhe angemessen.
Der Reaktorbehälter 11 ist teilweise mit einem aktiven Kompostbett 12 gefüllt. Eine Mindesttiefe von 600 mm an stabilem Kompost ist als Kompostbett 12 vorhanden, das von einem strukturell angemessenen Abflussmittel 14 getragen ist, bevorzugt mit einer grossen Oberfläche, die das
Wachstum eines Biofilms fördern kann.
Ein Abflusssystem 15, bevorzugt aus perforierter biegsamer Plastikleitung mit einem gerippten ringförmigen Wandprofil, z. B einem agrartauglichen Rohr oder einer Rohrleitung, ist um den
Boden des Reaktorbehälters 11 gewunden und führt zu einem Abfluss 43. Wahlweise ist eine
Sammelgrube an der Basis des Abflussmittels 14 ausgebildet.
Luft wird über das Kompostbett 12 gesaugt, und zwar eine innere Luftleitung 16 hinunter und unter das Kompostbett 12 durch das Abflusssystem 15, so dass Kompostbett 12 und das Abfluss- system 15 mit ausreichend Sauerstoff versorgt werden, um im wesentlichen aerobe Bedingungen aufrecht zu erhalten. Der vorgesehene Sauerstoff belüftet ausserdem das Abfallwasser, das das
Abflusssystem 15 passiert, um die Sauerstoffkonzentration vor den Anstritt aus dem Reaktorbehäl- ter 11 zu erhöhen .
Räuberische Käfer und Ohrwürmer u.a. können eingeführt werden, um Fliegenlarven zu kontrol- lieren. Eine Insektenfalle 17 ist unter Anwendung des Phänomens, dass die meisten fliegenden
Insekten von Licht angezogen werden, in den Reaktorbehälter 11 eingebaut. Eine oder mehrere
Rohrlängen mit einer Lichtquelle 18, vorzugsweise Tageslicht über eine durchsichtige UV-stabile
Plastikkuppel am oberen Ende, erstrecken sich durch eine Abdeckung 19 zum Reaktorbehälter 11 und in das Kompostbett 12.
Ein lichtübertragender trichterförmiger Einlass 20 verlängert sich in jede der Insektenfallen 17 unter der Unterseite der Abdeckung 19. Die gefangenen Insekten sterben und fallen in das Kom- postbett 12 und verwesen und vermindern somit das Eindringen fliegender Insekten in einen Haus- halt, wenn in einem solchen ein Trockentoilettenbecken 21, wie in FIG. 1 dargestellt, oder eine Kompostluke 22, wie in FIG. 2 und 3 dargestellt, integriert ist.
Das Fliessschema der Feststoffe ist im wesentlichen ein natürlicher Fall von Material durch Schwerkraft, wobei frischer Abfall der Oberfläche des Kompostbettes 12 hinzugefügt wird und sich das stabile, vollständig zersetzte Humusmaterial am Boden 23 des Kompostbettes 12, das als biologisches Abfallwasserfiltrationsmedium fungiert, sammelt. Aufgrund des Verhaltens der Wür- mer und Insekten tritt ein gewisses Vermischen des unteren Materials durch Ablagerung von Larven oder Kot, von Würmeraufwerfungen, Schuppen und/oder abgestreiften Tierhäuten oder - gehäusen auf der Oberfläche ein.
Nachdem die Komposthöhe so weit aufgebaut ist, dass sie eine ausreichende Höhe an stabilem Filtrationsmedium zur Verfügung stellen kann, wird der fertige Kompost vorzugsweise in regelmä- #igen Abständen aus der zentralen Region des Bodens entfernt, um das Kompostbettprofil auf einer Höhe von ungefähr 1,5 m zu halten.
Bei Behandlungssystemen im städtischen Rahmen könnte dem System Klärschlamm über För- derer und/oder Verteiler zugeführt werden. Im häuslichen Bereich kann eine Abfallzuführrutsche
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von einem Trockentoilettenbecken 21 oder der Luke 22, wobei im letzteren Fall eine wassergespül- te Toilette benutzt wird, um die Toilettenabfälle zuzuführen, gebildet werden.
In beiden Fällen wird der Abfall direkt und im wesentlichen zentral über dem Reaktorbehälter 11 eingeführt, so dass Abfälle unter dem Einfluss der Schwerkraft auf das Kompostbett 12 fallen kön- nen. Eine Verbindungsrutsche 24 ist innen geschwärzt, um die Lichtreflektion zu minimieren, und dient im es als Lufteinlass für Belüftungssystem um unerwünschte Toilettengerüche zu verringern, wenn das Trocken-Toilettenbecken 21 verwendet wird. Die Verbindungsrutsche 24 kann unabge- schirmt sein, da für Fliegen und anderes Ungeziefer, die von dem Geruch verwesenden organi- schen Materials angezogen werden, keine Geruchsspur feststellbar ist. Daher kann das Trocken- toilettenbecken 21 verwendet werden, ohne dass die Notwendigkeit besteht, die Toilettenöffnung zu verschliessen oder abzuschirmen, um das Eindringen fliegender Insekten zu verhindern.
In das Abflusssystem 15 wird Luft unter dem Kompostbett 12 über die Luftleitung 16, die durch das Kompostbett 12 führt und mit dem Abflusssystem 15 verbindet, gesaugt. Wenn eine Desinfek- tion durch Ozonisierung nicht erforderlich ist, verbindet eine innere Entlüftungs- oder Abluftleitung
26 mit dem anderen Ende des Abflusssystems 15 und führt nach oben durch das Kompostbett 12 und nach draussen durch die Abdeckung 19.
Ein Ventilator 28 ist vorzugsweise mit dem Oberteil der Abluftleitung 26 verbunden. Wo keine
Elektrizität zur Verfügung steht, kann ein Wind-, passives Solar- und/oder Kompostgeheiztes-
Luftkonvektionssystem benutzt werden, um den erforderlichen Luftstrom zu erzeugen. Abluft kann über einen Luftschacht 27 und einen Windradventuridiffuser 29 abgegeben werden, um irgendwel- che verdünnten übriggebliebenen Gerüche zusammen mit Kohlendioxid-angereicherter Luft aufzu- lösen.
Abfallwasser wird vorzugsweise von einem oder mehreren Spültoilettenbecken und/oder Ab- wasserabflüssen über ein durch Schwerkraft arbeitendes Abflussrohrsystem 30 direkt zu einem
Pumptank 31 mit einem Fliesskontrollapparat 32 geleitet, der aus einer perforierten Platte besteht, die es Abfallwasser gestattet, auf das Kompostbett 12 über eine ausgedehnte Zeit pulsierend gepumpt und gleichmässiger über das Kompostbett 12 verteilt zu werden. Abfallwasseranwen- dungsraten und -verteilung sollten so sein, dass Pfützenbildung an der Oberfläche sowie Kurz- schliessen des Abfallwassers vermieden werden. Eine Überlaufumleitung 42 ist für überschüssige Mengen zugeleiteter Flüssigkeit vorgesehen.
Eine Reihe Strömungshindernisse 33, die in das Kompostbett 12 hineinragen, können an den Behälterseitenwänden angebracht werden, um zu verhindern, dass Seitenwandkurzschlussströ- mung die Abwasserqualität, die bei hohen Abfallwasseranwendungsraten erzielt wird, vermindern.
Die Abfallbehandlungseinrichtung 10 schafft Fettfallen ab, da bei normaler Haushaltsverwendung jegliche Fette, Öle oder Wachse zusammen mit dem Kompost abgebaut werden.
Bei der Benutzung werden eine Reihe nützlicher Kompostierungsorganismen eingeführt, um das Kompostbett 12 zu impfen oder zu "besamen", einschliesslich Kompostwürmern, Kompostkäfern, Kompostfliegen u.ä., die für eine Bodenabfallschicht oder sich zersetzenden Dung typisch sind. Die grösseren Organismen arbeiten synergistisch mit Pilzen, Bakterien, Einzellern, Nematoden und anderen Mikroben (die in solchen Lebensräumen allgegenwärtig sind) zusammen, um die vollstän- dige Zersetzung aller festen organischen Abfälle, wie auf dem Kompostbett abgeladen, zu bewir- ken, um schnelle und fast geruchslose Zersetzung des gesamten organischen Abfallstroms zu bewirken.
Die Würmer und Insekten mischen und wälzen das Abfallmaterial um, wodurch es offengehalten wird und innerer Belüftung ausgesetzt wird und somit davor bewahrt wird, sauer oder verfault zu werden. Die zerkleinernden Münden und die Anatomie des Darms solcher Organismen vergrössern die Oberfläche des organischen Abfallmaterials, das dem Abbau und mikrobischen Zersetzung ausgesetzt ist, stark.
Benässen des Abfallpapiers und der-pappe sowie anderen Zellulosefaserabfalls mit dem Ab- fallwasser schwächt die Materialien und gestartet, dass leichter zerkleinert und aufgenommen werden. Insekten können einen nützlichen Effekt auf die Behandlungsleistung der Einrichtung gemäss dieser Erfindung haben, aber sie können auch ein Ärgernis sein, wenn sie nicht kontrolliert werden.
Experimentelle Beobachtungen der Leistung der Abwasserbehandlung bei Vorort- Haushaltsbehandlungssystemen haben gezeigt, dass Abwässer einheitlich mit einem biologischen
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Sauerstoffbedarf von weniger als 10 mg/1 über fünf Tage und suspendierten Feststoffen von
20 mg/1 erwartet werden können und dass sich die Leistung der Kompostbett-Abfallwasser-
Behandlungssysteme mit der Zeit verbessert, wenn die Höhe des feinen stabilen Kompostes zunimmt. Zusätzlich haben Experimente gezeigt, dass Bleichmittel, Reinigungsmittel, Fette und
Wachse die Kompostorganismen nicht nachteilig beeinflussen, möglicherweise wegen des grossen
Anteils zur Verfügung stehenden organischen Kohlenstoffes, um die potentiell toxischen Substan- zen zu binden, sie zu inaktivieren oder zu adsorbieren.
Abhängig von der Art der Wiederverwendung, die für das Abwasser vorgeschlagen ist, kann
Desinfektion erforderlich sein. Desinfektion könnte erfolgen durch Kompostbewässerung, langsa- me Sand-Biofiltration, künstliche Feuchtlandbehandlung, Ozonisierung, Membranfiltration, UV-
Bestrahlung, Chlorierung oder jegliche andere gesicherte Technologie, die geeignet erscheint, den erforderlichen Standard der Abwassers zu erreichen. Wenn Desinfektion auf Körperkontaktstan- dard erforderlich ist, kann Sand oder vorzugsweise zerkleinerte Holzkohle einer ähnlichen Aggre- gatgrösse, belüftet mit ozonisierter Luft in den Boden des Reaktorbehälters 11eingelassen werden und so ein einfaches, kompaktes und vollstandiges Abfallbehandlungssystem zur Verfügung stel- len.
Unter Bezugnahme besonders auf FIG. 2 besteht ein bequemes und kostengünstiges Mittel zur
Bildung eines Ozondesinfektionsfilters im Boden des Reaktorbehälters darin, eine Schicht eines porösen Desinfektionsfiltermediums 34 zwischen zwei nicht miteinander verbundenen eng gewun- denen Wickeln ringförmig gerippten, perforierten Plastikabflussrohres, das das Abflusssystem 15 bildet, einzuklemmen. Ein Sog wird auf den oberen Wickel 35 von dem Ventilator 28 in der Abluft- leitung 26 so ausgeübt, dass ozonisierte Luft, die von einem Ozongenerator 37 in der Luftleitung
16 generiert wird, in den unteren Wickel 36 und dann durch das Desinfektionsmedium 34 gesaugt wird, wodurch Ozonisierung des Abwasserfilms, der die Oberfläche des Mediums bedeckt, ermög- licht wird.
Sauerstoff in der Luft und Sauerstoff, der nach der Reaktion des Ozons mit Abwasserverunrei- nigungen gebildet wurde, unterstützen, dass ein Biofilm nützlicher Organismen jegliche organische Substanz, die durch Ozonisierung zersetzbar gemacht worden ist, verbraucht. Eine Filtermatte 38 aus geotextiler Faser, die gegen Zersetzung resistent ist, kann zwischen das Kompostbett 12 und das Desinfektionsfiltermedium 34 oder das Abflussystem 15 der Figuren 1 oder 2 angeordnet werden, um korpuskulare Kompostteilstücke davon abzuhalten, das Desinfektionsfiltermedium 34 zu verstopfen. Das teilweise desinfizierte Abwasser wird von unterhalb des Desinfektionsfilterme- diums über das Abflusssystem 15 abgelassen und zum Abpumpen, zur Schwerkraftverteilung oder zur Aufbewahrung gesammelt.
Andere Desinfektionsfiltermedium 34 können ausgewählt werden aus Kies, Holzkohle, Plastik- teilchen, Zuschlagstoffe u.ä. oder aus Kombinationen derselben, um so die angefeuchtete Oberflä- che innerhalb eines gegebenen Medienvolumens zu maximieren und es demzufolge Sauerstoff zu ermöglichen, durch das Medium hindurch zu diffundieren.
Ein Hand- oder mechanisch getriebener Stangenbohrer 39 wird verwendet, um eine ausrei- chende Menge stabilisierten Komposts regelmässig zu entnehmen, um das System in einer ständi- gen fortlaufenden Zuführsituation zu halten. Der Stangenbohrer 39 wird durch eine Extraktionsrut- sche 40, die auf den Boden des Reaktorbehälters 11führt, eingeführt. Nach Entfernen einer belüf- teten Extraktionsrutschenkappe 41 und Drehung des Stangenbohrers 39 in den Kompost kann eine Menge Kompost abgezogen werden.
Unter besonderer Bezugnahme auf FIG. 3 kann die geotextile Matte 38 verwendet werden, um das Kompostbett 12 von einer Bodenkammer 44 zu trennen, wobei behandelte Flüssigkeit zur Beseitigung durch den Abfluss 43, der sich zu einer Pumpe 45 erstrecke, gesammelt werden kann.
In der Praxis wird angenommen, dass, wenn Kompostbewässerung die vorgeschlagene Form der Desinfektion darstellt, der benässte Oberflächenbereich eines einzigen eng gewundenen Wickels eines ringförmig gerippten Rohres des Abflusssystems 15 ausreicht, wenn es den gesam- ten Boden des Behälters bedeckt und sich um die unteren Schichten stabilen Kompostes im Kom- postbett 12 erstreckt. Vorzugsweise ist das Abflusssystem 15 mit einer Kompostsocke aus Plastik- stoff oder etwas Ähnlichem zur zusätzlichen Filterung und für zusätzliche Luftkontaktoberflächen zu bedecken.
Falls im städtischem Rahmen angewendet, wäre es möglich, bereits bestehende Behandlungs-
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behälter dieser neuen Technologie anzupassen. Tropfkörperbetten, Stabilisierungsteiche und andere derartige Behälter könnten in trockengelegte Reaktorbetten umgewandelt werden, wobei das Abfallwasser versprüht, getropft oder anderweitig über die Oberfläche aufeinanderfolgender
Schichten des OMSW verteilt würden.
Das Beladen des Reaktorbettes erfolgt derart, dass eine gleichmässige Verteilung der vermischten organischen Abfallsubstanzen über die Oberfläche des Kompostbettreaktors erreicht wird und zur
Erleichterung der Handhabung und zum schnellen Abbau die OMSW, vor allem Holz- und Garten- abfälle, zerkleinert werden. Einer der Hauptvorteile dieser Technologie ist, dass sie kein Durchar- beiten oder Umwälzen erfordert.
Die Stoffe, die dieser Prozess in einen wertvollen Kompostzusatz umwandeln kann, beinhalten auf Zellulosefaser basierende Produkte wie Papier, Pappe und Karton ; natürlicheZellulosefaser- produkte wie Tuch, verschmutzte Verbände, Gesichtstücher, Damenbinden, Tampons und ent- sorgbare Windeleinlagen; verwesbare Abfälle wie Essensabfälle; Gartenabfälle wie gemähtes
Gras, geschredderte Baumteile und Blätter; Hausreinigungsabfälle wie Staub, Haar und Flusen; im
Wasser befindliche organische Substanzen wie Kot, Kloakenteilchen, O1 und Fett ; menschlicheToilettenabfälle; gelöste oder suspendierte organische Materialien und Nährstoffe wie Seife, Reini- gungsmittel, Haushaltschemikalien und mineralische Salze.
Kleine Teilstücke unbeschichteten Eisens, Stahlwolle, Asche und Holzkohle sind empfohlen und nützliche Zusätze. Inerte Quellmaterialien wie Holzkohle können den festen Abfalleingaben hinzu- gefügt werden, um den inneren Abfluss zu verstärken, vor allem bei höheren Abfallwasserladera- ten. Kleine Teilchen inerten Materials wie Flaschenverschlüsse aus Plastik, Glasscherben, Gummi,
Kondomlatex oder kleine Stücke Plastikfolie sind für den Betrieb des nassen Kompostprozesses nicht schädlich.
Grosse städtische Systeme könnten als Chargenbetriebsysteme arbeiten, wobei einige Monate
Betrieb zugelassen bzw. ermöglicht werden sollten, ohne dass kontaminierte Abfälle zum Zerset- zen oder Reifen der Oberflächenschichten vor einer Masseneinbringung hinzugefügt werden. Falls
Vorkehrungen für das Entfernen der unteren Schichten des Kompostbettes getroffen sind, ohne dass die kontaminierten oder unverarbeiteten oberen Schichten gestört oder vermischt werden, könnte eine kontinuierliche Idealströmungszuführanordnung wie oben beschrieben verwendet werden. Es kann ausserdem wünschenswert sein, den Kompost einige Wochen in einer gut belüfte- ten trockenen Umgebung zu lagern, um einen qualitativ hochwertigen geruchlosen und krümeligen
Kompost zu erreichen.
Abhängig vom Feuchtigkeitsgehalt und der Qualität des Kompostes kann es wünschenswert sein, den Kompost einige Wochen in einer gut belüfteten trockenen Umgebung zu lagern, um einen qualitativ hochwertigen geruchlosen und krümeligen Kompost zu erreichen. Eine solche
Umgebung kann im oberen Abschnitt der Extraktionsrutsche 40 oder in einer speziellen Kammer innerhalb des Belüftungsabluftsystems, in welchem Fall es auch als Geruchsbiofilter fungieren würde, erreicht werden.
Eine Abfallbehandlungseinrichtung 10 kann in einem neuen Haus eingebaut oder in ein beste- hendes Haus nachträglich eingebaut werden. Ein pulsierender Strom Abfallwasser durch das
Kompostbett 12 ist bevorzugt, da er das Ansaugen frischer Luft in den Kompost und Sauerstoffaus- tausch mit dem Biofilm zulässt. Vorzugsweise werden die Luftporenfreiräume im Kompost nicht kontinuierlich gesättigt, sondern sie werden nach der Sättigung auf volle Kapazität entleert, wo- durch Sauerstoff in die Porenfreiräume gesaugt werden kann. Gegen diesen Effekt ist die Filtration um so effektiver, je langsamer das Abfallwasser durch den Kompost gespeist werden kann.
Bei einem pulsierenden Flüssigkeitsstrom des Abfallwassers mit langsamer Fliessrate ist expe- rimentel beobachtet worden, dass das gesamte Kompostbett 12 bei Abfallwasserzuführraten, die 500 I/m2d übersteigen, aerobisch bleibt. Der Grossteil der biologischen Beladung wird nahe der Oberfläche gehalten, wo Sauerstoff reichlich vorhanden ist, und genügend gelöster Sauerstoff bleibt im Abfallwasser zurück, um dem aerobischen Reinigungsprozess die Fortsetzung durch die Anhäufungen zu ermöglichen.
Die Verwendung eines Kompostreaktorbettes für die Kompostierung fester organischer Abfälle sowie für die Herausfiltration korpuskularer Feststoffe und für die biologische Reinigung des Ab- fallwassers schafft einen gegenseitig nützlichen Synergismus zwischen den beiden Prozessen.
Das Abfallwasser stellt Wärme, Feuchtigkeit und thermische Stabilität sowie einen Träger für
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Bakterien, Pilzsporen und andere Mikroben als auch Nährstoffe, die im Abfallwasser enthalten sind, zur Verfügung. Der Kompost stellt umgekehrt ein Medium für physikalische und biologische
Filtration zur Verfügung, das wegen der Aktivität der grösseren Organismen und der physikalischen
Eigenschaften des gebildeten Kompostes oder Humus trotz der hohen organischen Beladung des
Systems im wesentlichen vor Verstopfung geschützt ist.
Kompost hat viele Eigenschaften, die ihn als Filtermedium geeignet machen, wie eine hohe Ka- tionenaustauschkapazität, ein hohes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen, wobei er fein geteilt und gleichzeitig offen, mit einem erneuerbaren Netzwerk feiner Kanäle und Porenfreiräume, ist.
Für Systeme im städtischen Rahmen kann es vorteilhaft sein, einen getrennten Desinfektions- behälter zu verwenden, um bequeme Inspektion und Wartung sicherzustellen. Bei einer häuslichen Vorortbehandlungssituation können ein kleiner Ventilator oder ein passives Belüftungssystem, der/das jeden Tag einige Luftauswechslungen durch das System saugen kann, eine angemessene
Belüftung und Geruchskontrolle vorsehen. Es ist wünschenswert, über der Kompostoberfläche befindliche Luft abzusaugen, da irgendwelche Gerüche dann unter den Kompost gesaugt und bis zu einem bestimmten Grad auf dem Kompost adsorbiert werden. Wenn die Wurmaktivität ange- messen ist, wird erstaunlich wenig Geruch vom Kompost abgegeben werden.
Dieses steht im Gegensatz zu herkömmlichen Massenkompostsystemen, die sich auf bis zu 60 C oder mehr aufheizen können, wodurch sie Sauerstoff schneller verbrauchen, als er in die Mitte des Haufens diffundieren kann und wodurch anaerobe Bedingungen und die Produktion unerwünschter Geruche sowie die Zerstörung von Würmern, Käfern u.a. erzeugt werden.
Bei der vorliegenden Erfindung wird die Wärme wegen des hohen Feuchtigkeitsgehaltes gleich- mässiger durch das Kompostbett 12 verteilt, und Wärme wird mit dem Abwasser aus dem System abgeführt. Dies ermöglicht es, dass der Prozess auf einer geeigneten Temperatur für die Würmer und andere mesophilische Kompostorganismen gehalten wird. Die Wärme, die durch die biologi- sche Verbrennung des organischen Abfallmaterials erzeugt wird, kann in kalten Klimazonen durch Isolierung des Reaktionsbehälters aufrechterhalten werden, um die Temperaturen auf um die 35 C zu halten. In milderen Klimazonen kann überschüssige Wärme unter Benutzung einer Wärmepum- pe abgezogen werden.
Im Gegensatz zu anderen Kompostierungssystemen arbeitet die vorliegen- de Erfindung in einem im wesentlichen eingeschwungenen Zustand, bei welchem die in einen ökologischen Nische befindlichen Organismen über die Zeit mehr oder weniger konstant bleiben.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Verfahren zur Filterung von Abfallwasser und zur gleichzeitigen Behandlung von organi- schem Abfall, umfassend :
Bilden eines Kompostbettes aus kompostierendem und kompostiertem organischen Mate- rial, das geschichtet ist, indem frisches organisches Material der Oberseite des Kompost- bettes über dem kompostierten organischen Material der Basis zugeführt wird; gekennzeichnet durch
Impfen des Kompostbettes mit Organismen, welche ein Verklumpen des Kompostbettes verhindern, um den Durchtritt von Flüssigkeit und den Eintritt von Luft in das Kompostbett zu ermöglichen;
Zuführen von Abfallwasser und organischem Abfall zum oberen Bereich des Kompostbet- tes, wobei das Abfallwasser auf ein Durchströmen des Kompostbettes begrenzt wird ;
Aufrechterhalten von aeroben Bedingungen im Kompostbett durch Abführen des gefilterten
Abfallwassers, um ein längeres Überfluten des Kompostbettes zu verhindern.