Verfahren zur Zersetzung von organischen Substanzen. Die Erfindung betrifft ein bakteriolo gisches Verfahren zur Zersetzung von festen oder halbfesten organischen Substanzen durch einen Fermentationsprozess, um ein stark oxydiertes und praktisch dehydriertes Produkt zu erhalten. Dieses Verfahren darf nicht mit Verfahren verwechselt werden., die der Reinigung von Abwässern dienen, wo das gewünschte Endprodukt eine --tätige Flüs sigkeit darstellt.
Der Abbau von organischen Substanzen durch bakterielle Fermentation ist selbst verständlich ein Naturvorgang. Unter der Voraussetzung, dass die äussern Bedingungen und der Zustand der Masse für die Einwir kung der Bakterien günstig sind, wird ein sehr stark umgebautes und brauchbares Pro dukt entstehen. Da dieser Prozess in der Na tur sehr viel, Zeit bis, zu seiner Vollendung benötigt,
werden erfindungsgemäss die Bedin gungen innerhalb der Masse künstlich beein- flusst, um die Wirksamkeit der Bakterien zu erhöhen und den Prozess so zu verkürzen. Damit grössere Mengen von Abfall, wie z. B. S:tädtmbfall, diesem Verfahren: unter zogen werden können, muss die Behandlungs zeit auf ein Minimum reduziert werden.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein neues und verbessertes Verfahren der oben erwähnten Art, welches eine rasche und wirt schaftliche Behandlung grosser Mengen fester und halbfester organischer Substanzen er möglicht und diese Masse in einer relativ kur zen Zeit in. ein oxydiertes, praktisch dehy- driertes. und brauchbares Produkt umsetzt.
Erfindungsigemässi besteht der bakte- rielle Vorgang aus zwei Phasen, zuerst aus einer anaeroben und, dann einer aeroben, und setzt die Erreichung einer möglichst hohen Temperatur innerhalb der Masse während der Behandlung durch die Einführung von ther- mophilen Bakterien in derselben während beider Phasen woraus,
wodurch die patho= genen Bakterien zerstört werden.
Allgemein gesagt ist daher der Gegen- stand der vorliegenden. Erfigdunj# -ein zwei- phasiges bakterielles Verfahren zur Fermen tation von festen oder halbfesten Substanzen, wobei die organisehen Substanzen mit anaeroben und aeroben Bakterien durchsetzt werden, die dann in zwei Phasen auf sie ein wirken.
Die Masse wird so behandelt., dass ein unerwünscht hoher Säuregrad vermieden wird durch eine Einstellung der @'Vasser- stoffionenkonzentrat.ion der Masse auf pii 7.t1 bis 8,0. Das Material wird mit beiden Bakterienarten entweder zusammen oder ge trennt geimpft, bevor oder sobald das Mate rial in eine Kammer für die anaerobe Phase gebracht worden ist, indem es zum Beispiel mit einer bakterienhaltigen Flüssigkeit über sprüht wird. Die Masse wird der Einwirkung beider Phasen unmittelbar nacheinander unterzogen.
In der ersten anaeroben Phase wird die Kammer gegen den freien Zutritt von Luft geschlossen und die hasse solange der Wirkung der anaeroben Bakterien aus gesetzt, bis sie eine Temperatur erreicht hat, die so tveit möglich der optimalen Wirkungs temperatur der zweiten aeroben Pliase ent spricht, z. B. 50 bis 80 C, wodurch die thermophilen aeroben Bakterien aktiviert werden. Die Erreiehung . dieser erhöhten Temperatur kann vorzugsweise künstlich unterstützt werden, indem zum Beispiel das Innere der Kammer warm und feucht gehal ten wird.
In der z-,veiten Phase wird die Masse der Wirkung der aeroben, thermo- philen Bakterien ausgesetzt, indem sie gut gelüftet wird. So kann beispielsweise vor gewärmte und vorzugsweise ozonhaltige Luft unter einem Druck von 1 bis 5 Atmosphären zugeführt werden. Diese zweite Phase stellt die endgültige Fermentationsphase dar und wird solange fortgesetzt, bis die Temperatur das notwendigste Optimum für die thermo- philen Bakterien erreicht hat, z. B. 85 C.
Diese Temperatur wird entweder durch Kon trolle der Ausflussgeschwindigkeit der Gase oder der Zufuhr der geheizten Luft oder durch Kontrolle beider eingehalten, bis sich das Material genügend dehydriert und in Humus umgewandelt hat.
Wie sich aus der oben angeführten all- gemein gehaltenen Definition des. Verfahrens ergibt, wird in der ersten oder anaeroben Phase nur eine Vorwärmung der Masse er reicht bis zur der Temperatur, bei welcher in der zweiten oder aeroben Phase eine Fermen tation ausschliesslich durch die the.i-inophilen Bakterien stattfindet.
Da die L?mwandlungs- zeit des Materials bis zum Endprodukt haupt sächlich von der Einwirkung der Bakterien der zweiten Pliase abhängt. ist es wünschens wert, dass der Grad der Erwärmung in der ersten Phase sich soweit möglich der optimalen Temperatur für die Wirksamkeit der Bakterien der zweiten Phase nähert.
In der Praxis haben wir eine Temperatur his 80 in der ersten Phase und eine bis 85 in der zweiten Phase verwendet, die dann eingehalten wurde. his das Produkt den gewünschten Grad von Oxydation und Dehydration erreicht hatte.
Da jeder Wärmeverhist beim t bergan von der ersten zur zweiten Phase einen Zeit verlust bedeutet, bis die optimale Temperatur für die Wirksamkeit. der Bakterien der zwei ten Phase erreicht werden kann, sollte das Verfahren so durchgeführt -erden, da.ss kein solcher Wärmeverlust auftritt.
Dies kann da durch erreicht werden, da.ss beide Phasen un- mittelbar nacheinander ausgeführt werden, ohne da.ss das Material aus der Kammer ent fernt wird, und auch durch die vorherige Erwärmung der Luft und des eventuellen Sauerstoffes, die der Masse während der aeroben Phase zugeführt. werden.
In Fällen, wo das zu behandelnde 3Iate- rial zii wenig Alkali enthält, muss die Wasser- ctoffionenkonzent.ration kontrolliert werden, um einen zii hohen Säuregrad zu vermeiden dadurch, dal3 die Wasserstoffionenkonzentra- tion der blasse auf pH 7,0 bis 8,0 gehalten wird. Dies kann auf irgend eine bekannte Art erreicht werden, so z.
B. durch den Zusatz einer passenden Menge von Gaskalk, ba sischer Schlacke, Calciumkarbonat, Calcium= salfat oder irgendeiner andern passenden alkalischen Substanz. Die Feuchtigkeit inner halb der Kammer kann ebenfalls vorteilhaft kontrolliert werden.
Ein Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass die für das Verfahren notwendigen thermophilen Bakterien in irgend einer passenden Form oder Medium zugeführt wer den können, je nach Art,des zu behandelnden Materials und je nach der Natur des ge wünschten Produktes,. Wenn mehr feste organische Substanzen behandelt werden sollen, wie z. B.
Küchenabfälle, kann es vor teilhaft sein, die Bakterien in einem flüssigen Medium zuzuführen, wodurch eine vorherige Durchfeuchtung des Materials, die zur Akti vierung der Anaerobier notwendig ist, leicht und vorteilhaft erreicht werden.
Da der Wirkungsgrad der anaeroben Bak terien sehr stark von der Sauerstofffreiheit der Kammer und ihres Inhaltes abhängt, wird den organischen Substanzen vorteilhafter- weise ein sauerstoffverbrauchender Fungus zugesetzt, dessen Wirksamkeit nach Ver- schluss dpr Kammer und nach der mecha nischen Entfernung der Hauptmenge der Luft einsetzt.
Wir haben gefunden, dass eine oder mehrere Arten von Fungi der Klassen Myce- lium, Penicylium und Aspergillus diesem Zweck entsprechen.
Unter diesen sei Asper- gillus glaucos ascosporicus besonders genannt. Von den für diesen Zweck passenden Bakte rien mögen genannt werden B. Ammoniage- nes, B. Trauffautii, B. Urcae, B. Radicicola, B.
Proteus und Azotobacter Chroomococcum. Es können natürlich auch andere Bakterien, die bei den oben erwähnten erhöhten Tempe raturen wirksam sind, verwendet werden.
Die erwärmte Luft, die während der aeroben Phase der Kammer zugeführt wird, ist vorzugsweise ozonhaltig und wird der Kammer intermittierend zugeführt.
So kann zum Beispiel der Luftstrom während 4 Stun- den, andauern. und dann während 4 Stun- den abgestellt sein. Vorteilhafterweise wird mehr Luft zugeführt, als die Bakterien ge brauchen und die Temperatur der ozonhalti gen Luft immer 1 bis 2 C unter der der Fermentationsmasse gehalten.
In dem Masse, wie die Fermentationstemperatur ansteigt, wird auch fortschreitend die Temperatur der ozonhaltigen. Luft erhöht. Es können Thermo staten verwendet werden, um die Temperatur innerhalb der erlaubten Grenze zu halten. Auf diese Weise kann der Prozess bei opti maler Gesühwindiggkkeit verlaufen, unabhängig von den jeweiligen klimatischen Verhältnis sen.
Dies bedeutet einen sehr grossen Vorteil in Fällen, wo der Prozess bei klimatischen Verhältnissen durchgeführt werden russ, bei denen die Feuchtigkeit extreme Grade er reicht.
Es kann irgend ein beliebiges Verfahren verwendet werden, um die Luft der Masse zuzuführen, und um sie vor ihrem Eintritt in die Kammer zu erwärmen. (Vorzugsweise aber wird die Luft nach der Kompression er wärmt, wenn ein Kompressor gebraucht wird und vorzugsweise durch ungenützte Wärme der Betriebseinrichtung. Auf diese Weise wird der Wirkungsgrad des Kompressors auf einem Maximum erhalten.
Um die Oxydation in der Masse zu steigern und um einen vorhandenen unan genehmen Geruch zu beseitigen, kann aus einer ozonproduzierenden Apparatur ein Ozonstrom dem Luftstrom beigefügt werden.
Bei der Anwendung von erhitzter ozon haltiger Luft wird die Bakterienwirkung nicht gehemmt, so dass nicht nur eine sehr starke Oxydation erreicht wird. sondern auch eine stärkere Bindung des Stickstoffes, was einen sehr wichtigen Faktor darstellt. Der Druck der komprimierten Luft kann je nach Verhältnissen 1 bis 5 Atmosphären betragen.
Wenn das Verfahren auf sehr grosse Men gen von organischen Substanzen angewendet wird, z. B. auf Stadt, und Hausabfälle, wird es nötig sein, dasselbe in einer Mehrzahl von Räumen oder Kammern durchzuführen, wel che nacheinander mit den herbeigeschafften Abfällen gefüllt werden. Die Masse wird in jeder folgenden Kammer in der Weise infi ziert, dass man derselben einen Teil der sich in der vorhergehenden Kammer zersetzenden Masse zufügt, die während nicht weniger als 24 Stunden bei 75 C gehalten wurde.
Im folgenden soll die Methode beschrieben werden, nach welcher das Verfahren ange- Wendet wird, wenn es sich rain den Gesamtab fall und die Abwasser einer Gemeinde hau Belt. wobei die Gesami-heit dieser Abfälle nicht nur abgeräumt. sondern durch deren Zersetzung in Oxydation und Delivdration ein wertvolles Düngermaterial gewonnen werden oll.
Der Stadt- und Hausabfall, der Pflan zen, Tierahfälle. Asche, Schlacken. Flaschen, Knochen und metallische Gegenstände entha.l- fen mag, wird gesammelt und dann gesiebt, vorzugsweise durch mindestens zwei Siebe, deren erstes eine Korngrösse von ca. 1 7,, 7o11 und das zweite von 3!,, 7o11 haben kann. Die ses Sieben kann aber auch na,eli der Fermen tation stattfinden.
Durch das Sieben wird der grössere Teil des brennbaren Materials, wie Schlacken und Kohlen, aus dem Abfall ent fernt. so da.ss hauptsächlich die organischen Substanzen und Pflanzenabfälle, Papier, Lumpen und tierische Abfülle zurückbleiben.
Die Schlacken und Kohle, welche. durch das Sieben getrennt werden, können verheizt und ihre Wärme zur Erhitzung der ozon haltigen Luft für die Fermentationskammer verwertet werden, ferner als Antriebskraft für den Kompressor oder irgendeinen andern Teil der Anlage. Die Aschenabfälle dieser Heizung sind von feiner und weicher Form und sind wertvoll durch ihren Gehalt an Mineralien und a-ls Basis für die aktive Ent wicklung des Bakterienfermentes,
mit denn das 1Taterial in der Fermentationskammer 1-reschickt wird.
Um die Bildung einer Acidität zii verhin dern und einen pH-Wert von 7 einzuhalten, fügt man irgend ein Alkali hinzu, wie z. B. Gaskalk, basische Schlacken oder Kalzium- karbonat in Mengen von i-bis 5'% oder je nach der festgestellten Aeidität der Masse oder je nach derjenigen, die sieh während des Prozesses bildet.
Kalziumsulfat kann auch hinzugefügtwerden. um die Ammoniak- dämpfe 711 absorbieren und um die Ent wicklung von lästigen Gerüchen zu verhin dern oder diese auf ein Minimum herabzu setzen.
Die organischen Substanzen, die ausser den oben erwähnten Bestandteilen noch Knochen, Hufe, Hörner, Federn, wollene Lumpen, Schuhe und auch Flaschen und me tallische Gegenstände enthalten können, wer den in die Fermentationsräume gebracht.
Folgende Ausführungsform soll darstel len, wie die Masse mit Bakterien infiziert wird, ohne dass dies als eine Einschränkung in der Anwendung des Prozesses aufgefasst werden darf.
Man entnimmt irgend einer Kläranlage frischen _A.bv"asserselilarrim. Wir verdünnen diesen mit Wasser vom fünffacben Gewicht des Schlammes und einer Temperatur von 37 C oder höher, mischen es mit irgendeinem bekannten anaeroben Nährmittel, das wäh rend 18 Stunden der Entwicklung in einem septischen Behälter überlassen wird.<B>Um</B> eine reine Kultur zu erhalten, wird das folgende Vorgehen vorgeschlagen:
Das Bakterium Spiroehaetl Cytoplraga wird von frisehein Abwasser oder von tierischen oder menschli chen Exkrementen isoliert und auf irgend einem bekannten Nährboden gezüchtet. Die Kultur wird dann in eine wässerige Auf- schwemmung gebracht. welche die orga nischen Substanzen. auf welche die Bakterien schliesslich einwirken sollen, in fein verteilter Form enthält, so dass sie sich daran ge wöhnen.
Man bereitet eine Kultur von Bakterien vor, die nach irgendeiner bekannten oder geeigneten Methode ans Ilumuserde gewon nen worden ist, wie z. B. von einem gut gereiften Gartenbeet. die einen hohen. Humus und Pottaschegehalt hat. Dann bestimmt man deren Fliissigkeitsgehalt. der ungefähr 451 betragen sollte. Die Temperahir der Masse wird dann allmählich durch künstliche Wärme zusammen mit der Ba.lkterienvärme auf ca.<B>80'</B> C erhöht.
Die Masse wird zwei mal täglich gewendet und die Bakterien entwicklung soweit getrieben. bis die Feuch t igkeit der Masse auf 171'-, bis \?0 % reduziert worden ist.
In der Praxis wird beispielsv-eise fol gendes Vorgehen bei der bakteriellen Infek tion angewandt: 100 Tonnen Stadt- und Hausabfälle wer den gründlich mit 100 bis 200 Pfund der obigen thermophilen aeroben Kultur ver mischt. Während die so gemischte Masse in die Kammer gefüllt wird, wird anaerobe Kul tur in Form eines feinen Nebels eingespritzt.
Wenn di.e zweite und :die darauffalgenden Kammern mit Bakterien infiziert werden sollen, so wird eine bestimmte Menge aus der -Hasse der vorhergehenden Kammer ent nommen, nachdem sie während nicht weniger als 24 Stunden bei einer Temperatur von nicht unter 7:5 C gehalten worden ist, und das folgende kommerzielle Verfahren wird angewandt:
Zu je 100 Tonnen von Stadt- und Haus abfall wird eine Tonne Material aus der ersten Kammer zugefügt und gründlich durchmischt. Während diese Mischung in die Kammer eingefüllt wird, werden 15 Tonnen frischer verdünnter Bakterienkulturflüssig- keit eingespritzt. Wenn die festen orga nischen Substanzen zusammen mit 3 % Gas kalk und die Bakterienflüssigkeit in die Kammer eingeführt worden sind, wird die ganze Masse allmählich auf eine Temperatur von 56 bis<B>60'</B> C erhitzt, welche für das anaerobe Ferment günstig ist.
Die Erwär mung geschieht entweder durch Einströmen lassen von warmem Wasserdampf in die Kam mer, durch Heizröhren in der Wandung der Kammer oder innerhalb der Kammer selber.
Wenn die Masse auf diese Weise mit den Bakterienkulturen imprägniert worden ist, wird ein Präparat beigefügt, das einen sauer stoffverzehrenden Fungus der Klasse Myce- lium, Penicilium. oder Aspergillus enthält. Aspergillus Glaucus Ascosporicus hat sich als sehr brauchbar erwiesen.
Die erste Phase der Zersetzung des Mate rials, nämlich die anaerobe Fermentation, .setzt dann ein, wobei die Temperatur über 56 C bis zu<B>80'</B> C eingehalten wird, wenn der sauerstoffverzehrende Fungus vorhanden ist.
Die Temperatur der Masse innerhalb der Kammer steigt schnell in dem Grade, wie der Fungus wächst und den vorhandenen Sauer etoff absorbiert, wobei die Temperatur wäh- rend der Zeit zwischen 24 und 48 Stunde. auf ea. <B>60'</B> C und zwischen 3 bis 5 Tagen bis<B>80'</B> C ansteigt.
Während dieser Phase wird die Bakte- rienflüssigkeit, welche aus der Masse in ein Gesenk hinabtropft, wieder nach oben ge bracht und in Formeines sehr feinen Nebels über die Masse gespritzt. Schliesslich werden die Flüssigkeiten des Gesenkes zurück gehalten und mit frischer Bakterienflüssig keit in dem Kulturbehälter vermischt.
Wenn die anaerobe Phase beendet ist oder wenn' die Masse genügend zersetzt worden ist, wozu gewöhnlich 4 bis 7 Tage genügen, werden alle Hähne geöffnet, um der warmen ozonhaltigen, komprimierten Luft den Zugang zu gestatten und die Abgase und Dämpfe zu der Neutralisations- und Kondensations kammer entweichen zu lassen. Die Kondens flüssigkeiten können zur Verdünnung der Bakterienkulturen verwendet werden,
da sie eine gewisse Menge stickstoffhaltige Sub stanzen enthalten. Die Temperatur der ein tretenden Luft wird so hoch gehalten, dass sich die Bakterien am günstigsten entwickeln können.
Die Luft wird in einem. Druck von ca. 3 Atmosphären zugeführt. Die Abgase wer den von der Fermentationskammer in einen das Ammoniak absorbierenden Raum geführt, wo die Gasse z. B. mit Schwefelsäure ge waschen werden können, um das Ammoniak zu absorbieren oder es können auch andere absorbierende Mittel verwendet werden, um das Ammoniak oder andere Gase und Dämpfe zu entziehen.
Während den ersten Stadien der aeroben Phase kann die Feuchtigkeit der Luft, die in die Kammer eingeführt wird, so reguliert werden, dass diejenige Luftfeuch tigkeit vorhanden ist, die für das Bakterien ferment die günstigste ist. Dieser Zweck kann durch den Gebrauch irgend einer pas senden Luftverbesserungsanlage erreicht wer den.
Im. Verlauf :des Fermentationsprozesses wird die Masse immer mehr zersetzt, bis es schliesslich wünschenwert sein wird, den Pro zess zu beendigen, indem die überflüssige vor- handene Feuchtigkeit von der Masse entfernt wird. L: m die Dehydration zu unterstützen, die durch den thermophilen Vorgang verur sacht wird, werden die Temperatur.
Feuch tigkeit und der Ozongehalt der Luft, die durch die Masse strömt, so reguliert, dass eine warme trockene Atmosphäre entsteht, die das letzte Stadium der intensiven Oxyda tion und Dehydration der Masse bedingt.
L m die Bildung von Luftkanälen in der 1Tasse zu verhindern und um eine genügende Oxydation aller Teile der organischen Sub stanzen zu erreichen, können mechanische Rührwerke verwendet, werden, oder auch irgendeine andere brauchbare Methode, um die Masse während der thermophilen aeroben Phase in gewissen Intervallen zu vermischen.
Wenn der Prozess vollendet ist, kann die Kammer geöffnet und die Produkte des Fer- mentationsprozesses entfernt werden. Diese Produkte sind aseptisch und können ohne irgendwelche Vorkehrung gegen Infektion behandelt werden, da, alle pathogenen Keirne durch die während der Fermentation auf tretenden hohen Temperaturen zerstört wer den.
Die Tatsache, dass das Material aseptisch ist, ermöglicht die nicht zersetzbaren Sub stanzen, wie Flaschen und metallische Gegen stände, von Hand aus der Masse herauszulesen und sie zu entfernen. Selbstverständlich kön nen diese Gegenstände auch aus der Masse entfernt werden, bevor diese der Fermenta- tionskammer zugeführt wird, obgleich die Masse dann nicht aseptisch ist.
Andere organische Substanzen, die durch die Fermentationskammer hindurchgegangen sein können, ohne vollständig zersetzt zu werden, sind die festeren Gegenstände wie Knochen, Hufe, Hörner, wollene Gegenstände. Schuhe oder Lederstücke. Diese werden von der Hauptmasse entfernt und können durch eine Schleudermaschine geführt werden und dann entweder direkt mit dem Rest der Masse vereinigt oder auch der nächsten Ladung bei gefügt werden, die in die Fermentations- kammer kommt.
Das Material, das auf diese Weise aus der Fermentationskammer gewonnen wird, kann mit Ammoniumsulfat oder mit. andern stick- stoffhaltigen Verbindungen vermischt wer den, die aus den Abgasen der Kammer ge wonnen worden sind. Das Endprodukt ist mit oder ohne diese beigefiigl;en stickstoffhaltigen Verbindungen ein sehr gut ausgeglichener organischer Dünger, da er sämtliche wert vollen anorganiachen Düngsubstanzen zusam men mit dem aktivierten Humrrs enthält.
Vor allem ist der Gehalt an Humussäure sehr hoch, was Voraussetzung ist bei einem Düng- mittel. das Erde regenerieren soll, welche infolge von Überbeanspruchung ihre Eigen schaft verloren hat, gifte Erträge. zu liefern.
Die regulierte Temperatur und Feuchtig- leit bewirken eine ausserordentliche Aktivität der Bakterien, so dass eine ausserordentlich hohe Zahl von Bakterien während der Fer mentation vorhanden ist und daher wird auch der Stickstoffgehalt der Endprodukte ausserordentlich gesteigert. Es ist festgestellt worden. dass Erde, die rnit dem Produkt des obigen Prozesses gedüngt worden isst, eine ausserordentliche Fruchtbarkeit gezeigt hat, die sich als überlegen erwiesen hat gegenüber den besten bis jetzt bekannten natürlichen und künstlichen Düngmitteln.
Die Anwendung von Ozon ergibt einen sehr hoch oxydierten Düngstoff, was einen wichtigen Faktor zur Erhöhung der Aktivität von Microorganismen im Erdreich darstellt, so werden die Pflanzennährstoffe in einem langsamen und kontinuierlichen Strom ge bildet.
Das Produkt des oben erwähnten Pro zesses ist einzig und neu, weil es hoch oxy diert ist, infolge der profusen Bakterienent wicklung einen erhöhten Stickstoffgehalt hat und sehr reich an Humussäure ist.
Process for the decomposition of organic substances. The invention relates to a bacteriological method for the decomposition of solid or semi-solid organic substances by a fermentation process in order to obtain a highly oxidized and practically dehydrated product. This process must not be confused with processes used to purify wastewater where the desired end product is an active liquid.
The breakdown of organic substances through bacterial fermentation is of course a natural process. Provided that the external conditions and the state of the compound are favorable for the bacteria to act, a very heavily modified and usable product will be created. Since this process in nature requires a great deal of time, until it is completed,
According to the invention, the conditions within the mass are artificially influenced in order to increase the effectiveness of the bacteria and thus shorten the process. So that larger amounts of waste, such as B. S: tädtmbfall, this procedure: the treatment time must be reduced to a minimum.
The subject of the invention is therefore a new and improved method of the type mentioned above, which enables a rapid and economical treatment of large amounts of solid and semi-solid organic substances and converts this mass into an oxidized, practically dehydrated, in a relatively short time. and implement usable product.
According to the invention, the bacterial process consists of two phases, first an anaerobic and then an aerobic, and assumes the achievement of the highest possible temperature within the mass during the treatment by the introduction of thermophilic bacteria into it during both phases, from which,
whereby the pathogenic bacteria are destroyed.
Generally speaking, therefore, this is the subject of the present. Erfigdunj # - a two-phase bacterial process for the fermentation of solid or semi-solid substances, whereby the organic substances are interspersed with anaerobic and aerobic bacteria, which then act on them in two phases.
The mass is treated in such a way that an undesirably high degree of acidity is avoided by setting the hydrogen ion concentration of the mass to pii 7.t1 to 8.0. The material is inoculated with both types of bacteria either together or separately before or as soon as the material has been placed in a chamber for the anaerobic phase, for example by spraying it with a liquid containing bacteria. The mass is subjected to the action of both phases in immediate succession.
In the first anaerobic phase, the chamber is closed against the free entry of air and the hate is exposed to the action of the anaerobic bacteria until it has reached a temperature that corresponds as far as possible to the optimal temperature of the second aerobic pliase, e.g. . B. 50 to 80 C, whereby the thermophilic aerobic bacteria are activated. The achievement. this elevated temperature can preferably be artificially supported, for example by keeping the interior of the chamber warm and humid.
In the second, second phase, the mass is exposed to the action of the aerobic, thermophilic bacteria by being well ventilated. For example, pre-heated and preferably ozone-containing air can be supplied under a pressure of 1 to 5 atmospheres. This second phase represents the final fermentation phase and is continued until the temperature has reached the most necessary optimum for the thermophilic bacteria, e.g. B. 85 C.
This temperature is maintained either by controlling the flow rate of the gases or the supply of heated air or by controlling both until the material has sufficiently dehydrated and converted into humus.
As can be seen from the general definition of the process given above, in the first or anaerobic phase only preheating of the mass is reached up to the temperature at which fermentation is carried out exclusively by the the second or aerobic phase .i-inophilic bacteria takes place.
Since the time it takes for the material to change to the end product depends mainly on the action of the bacteria of the second pliase. it is desirable that the degree of heating in the first phase approaches the optimum temperature for the effectiveness of the bacteria of the second phase as much as possible.
In practice, we used a temperature of up to 80 in the first phase and up to 85 in the second phase, which was then maintained. until the product had reached the desired level of oxidation and dehydration.
Since every warmth when going uphill from the first to the second phase means a loss of time until the optimal temperature for effectiveness. the bacteria of the second phase can be reached, the procedure should be carried out in such a way that no such heat loss occurs.
This can be achieved by carrying out both phases immediately one after the other without removing the material from the chamber, and also by heating the air and any oxygen that may be present in the mass during the phase aerobic phase supplied. will.
In cases where the material to be treated contains very little alkali, the hydrogen ion concentration must be checked in order to avoid a too high degree of acidity by keeping the hydrogen ion concentration lower to pH 7.0 to 8.0 is held. This can be accomplished in any known manner, e.g.
B. by adding an appropriate amount of gas lime, ba sischer slag, calcium carbonate, calcium = salfate or any other suitable alkaline substance. The humidity within the chamber can also be advantageously controlled.
One advantage of the method is that the thermophilic bacteria necessary for the method can be supplied in any suitable form or medium, depending on the type, the material to be treated and the nature of the desired product. If more solid organic substances are to be treated, e.g. B.
Kitchen waste, it can be advantageous to supply the bacteria in a liquid medium, whereby a previous moistening of the material, which is necessary to activate the anaerobes, can be achieved easily and advantageously.
Since the efficiency of the anaerobic bacteria depends very much on the absence of oxygen in the chamber and its contents, an oxygen-consuming fungus is advantageously added to the organic substances .
We have found that one or more species of fungi of the classes Mycelium, Penicylium, and Aspergillus serve this purpose.
Among these, Aspergillus glaucos ascosporicus should be mentioned in particular. Bacteria suitable for this purpose may be named B. Ammoniage- nes, B. Trauffautii, B. Urcae, B. Radicicola, B.
Proteus and Azotobacter Chroomococcum. Other bacteria which are effective at the elevated temperatures mentioned above can of course also be used.
The heated air that is supplied to the chamber during the aerobic phase is preferably ozone-containing and is supplied to the chamber intermittently.
For example, the air flow can last for 4 hours. and then be parked for 4 hours. Advantageously, more air is supplied than the bacteria ge need and the temperature of the ozonhalti conditions always kept 1 to 2 C below that of the fermentation mass.
As the fermentation temperature increases, so does the temperature of the ozone-containing. Air increased. Thermostats can be used to keep the temperature within the permitted limit. In this way, the process can take place with optimal windiness, regardless of the respective climatic conditions.
This means a very great advantage in cases where the process is carried out in climatic conditions where the humidity reaches extreme levels.
Any suitable method can be used to supply the air to the mass and to heat it prior to its entry into the chamber. (Preferably, however, the air is warmed up after compression when a compressor is needed and preferably by unused heat from the operating equipment. In this way, the efficiency of the compressor is maintained at a maximum.
In order to increase the oxidation in the mass and to eliminate an existing unpleasant odor, an ozone stream can be added to the air stream from an ozone-producing apparatus.
When using heated air containing ozone, the bacterial action is not inhibited, so that not only a very strong oxidation is achieved. but also a stronger binding of nitrogen, which is a very important factor. The pressure of the compressed air can be 1 to 5 atmospheres depending on the conditions.
When the method is applied to very large quantities of organic substances, e.g. B. on city, and household waste, it will be necessary to carry out the same in a plurality of rooms or chambers, wel che successively filled with the brought waste. The mass is infected in each subsequent chamber by adding to it a portion of the decomposing mass in the preceding chamber which has been kept at 75 ° C. for not less than 24 hours.
The following is a description of the method by which the method is used when it comes to rain, the total waste and the sewage of a municipality. whereby the whole of this waste is not only cleared away. but through their decomposition in oxidation and delivdration a valuable fertilizer material is to be obtained.
Municipal and household waste, plants and animal waste. Ash, slag. Bottles, bones and metallic objects are collected and then sieved, preferably through at least two sieves, the first of which can have a grain size of approx. 1 7, 7o11 and the second 3 1, 7o11. But this sieving can also take place after fermentation.
Sieving removes most of the combustible material, such as slag and coal, from the waste. so that mainly organic matter and plant waste, paper, rags and animal waste are left behind.
The slag and coal which. separated by sieving, can be used as fuel and their heat can be used to heat the ozone-containing air for the fermentation chamber, as well as driving the compressor or any other part of the plant. The ash waste from this heater is of a fine and soft form and is valuable due to its content of minerals and a-ls basis for the active development of the bacterial ferment,
because the 1 material is sent back to the fermentation chamber 1.
In order to prevent the formation of acidity and maintain a pH of 7, any alkali is added, such as. B. gas lime, basic slag or calcium carbonate in amounts of 1 to 5%, or depending on the determined avidity of the mass or depending on that which it forms during the process.
Calcium sulfate can also be added. to absorb the ammonia vapors 711 and to prevent the development of unpleasant odors or to reduce them to a minimum.
The organic substances that can contain bones, hooves, horns, feathers, woolen rags, shoes and also bottles and me-metallic objects in addition to the above-mentioned components, who brought the into the fermentation rooms.
The following embodiment is intended to show how the mass is infected with bacteria, without this being a restriction in the application of the process.
Fresh _A.bv "asserselilarrim is taken from any sewage treatment plant. We dilute this with water of five times the weight of the sludge and a temperature of 37 C or higher, mix it with some known anaerobic nutrient, which is developed in a septic container for 18 hours <B> To </B> maintain a pure culture, the following procedure is suggested:
The bacterium Spiroehaetl Cytoplraga is isolated from Frisian wastewater or from animal or human excrement and grown on any known nutrient medium. The culture is then placed in an aqueous suspension. which the organic substances. on which the bacteria are ultimately supposed to act, in finely divided form so that they get used to it.
A culture of bacteria is prepared which has been obtained from the ilium soil by any known or suitable method, such as e.g. B. from a well-matured garden bed. the one high. Has humus and potash content. Then you determine their liquid content. which should be around 451. The temperature of the mass is then gradually increased to approx. <B> 80 ° </B> C by means of artificial heat together with the heat of the bacteria.
The mass is turned twice a day and the bacteria development is driven that far. until the moisture content of the mass has been reduced to 171 to \? 0%.
In practice, for example, the following procedure is used in bacterial infection: 100 tons of municipal and house waste are thoroughly mixed with 100 to 200 pounds of the above thermophilic aerobic culture. While the so mixed mass is poured into the chamber, anaerobic culture is injected in the form of a fine mist.
If the second and the following chambers are to be infected with bacteria, a certain amount is taken from the previous chamber after it has been kept at a temperature of not below 7: 5 C for no less than 24 hours and the following commercial process is used:
For every 100 tons of municipal and household waste, one ton of material is added from the first chamber and mixed thoroughly. While this mixture is being poured into the chamber, 15 tons of fresh, diluted bacterial culture fluid is injected. When the solid organic substances together with 3% gas lime and the bacterial liquid have been introduced into the chamber, the whole mass is gradually heated to a temperature of 56 to 60 ° C, which is used for the anaerobic ferment is cheap.
The heating is done either by letting warm water vapor flow into the chamber, through heating tubes in the wall of the chamber or within the chamber itself.
When the mass has been impregnated with the bacterial cultures in this way, a preparation is added which contains an oxygen-consuming fungus of the class Mycelium, Penicilium. or contains Aspergillus. Aspergillus glaucus Ascosporicus has proven to be very useful.
The first phase of the decomposition of the material, namely the anaerobic fermentation, then sets in, the temperature above 56 C up to <B> 80 '</B> C being maintained when the oxygen-consuming fungus is present.
The temperature of the mass within the chamber rises rapidly as the fungus grows and absorbs the oxygen present, the temperature during the time being between 24 and 48 hours. to ea. <B> 60 '</B> C and between 3 to 5 days to <B> 80' </B> C.
During this phase, the bacterial fluid, which drips from the mass into a die, is brought back up and sprayed over the mass in the form of a very fine mist. Finally, the fluids in the die are held back and mixed with fresh bacterial fluid in the culture container.
When the anaerobic phase is over, or when the mass has been sufficiently decomposed, which usually takes 4 to 7 days, all taps are opened to allow the warm ozone-containing, compressed air access and the exhaust gases and vapors to the neutralization and Let the condensation chamber escape. The condensed liquids can be used to dilute the bacterial cultures,
because they contain a certain amount of nitrogenous substances. The temperature of the incoming air is kept so high that the bacteria can develop in the most favorable way.
The air becomes in one. Pressure of about 3 atmospheres supplied. The exhaust gases who led the from the fermentation chamber into a space absorbing the ammonia, where the alley z. B. ge can be washed with sulfuric acid to absorb the ammonia or other absorbent means can be used to remove the ammonia or other gases and vapors.
During the first stages of the aerobic phase, the humidity of the air that is introduced into the chamber can be regulated in such a way that the humidity is present that is most favorable for the bacterial fermentation. This purpose can be achieved through the use of any suitable air freshener system.
In the course of the fermentation process, the mass is broken down more and more until it is finally desirable to end the process by removing the excess moisture from the mass. L: m to support the dehydration that is caused by the thermophilic process, the temperature.
The humidity and the ozone content of the air flowing through the mass are regulated in such a way that a warm, dry atmosphere is created, which causes the final stage of intensive oxidation and dehydration of the mass.
To prevent the formation of air channels in the cup and to achieve sufficient oxidation of all parts of the organic substances, mechanical stirrers can be used, or any other useful method, to keep the mass at certain intervals during the thermophilic aerobic phase to mix.
When the process is complete, the chamber can be opened and the products of the fermentation process removed. These products are aseptic and can be treated against infection without any precautionary measures, since all pathogenic germs are destroyed by the high temperatures occurring during fermentation.
The fact that the material is aseptic enables the non-decomposable substances, such as bottles and metallic objects, to be read out of the mass by hand and removed. Of course, these objects can also be removed from the mass before it is fed to the fermentation chamber, although the mass is then not aseptic.
Other organic substances that may have passed through the fermentation chamber without being completely decomposed are the more solid objects such as bones, hooves, horns, woolen objects. Shoes or pieces of leather. These are removed from the main mass and can be passed through a centrifugal machine and then either combined directly with the rest of the mass or added to the next load that comes into the fermentation chamber.
The material that is obtained in this way from the fermentation chamber can be with ammonium sulfate or with. other nitrogenous compounds obtained from the exhaust gases from the chamber. With or without these added nitrogenous compounds, the end product is a very well balanced organic fertilizer, as it contains all valuable inorganic fertilizers together with the activated humus.
Above all, the humic acid content is very high, which is a prerequisite for a fertilizer. that is supposed to regenerate the earth, which has lost its properties due to overuse, poisons yields. to deliver.
The regulated temperature and moisture levels cause the bacteria to be extraordinarily active, so that an extraordinarily high number of bacteria are present during fermentation and therefore the nitrogen content of the end products is also greatly increased. It has been established. that soil which has been fertilized with the product of the above process has shown extraordinary fertility which has been found to be superior to the best natural and artificial fertilizers known to date.
The use of ozone results in a very highly oxidized fertilizer, which is an important factor in increasing the activity of microorganisms in the soil, so the plant nutrients are formed in a slow and continuous flow.
The product of the above-mentioned process is unique and new because it is highly oxidized, has an increased nitrogen content as a result of the profuse bacterial development and is very rich in humic acid.