Verfahren zur Erzielung einer aerobischen biologischen Umwandlung von organischen Abfallprodukten und Einrichtung Durchführung des Verfahrens Die immer grösser werdende Verunreinigung des Erdbodens und des Wassers durch Abwässersysteme wirft eine Reihe von schwerwiegenden Problemen. auf.
Erdboden und Wasserbrunnen werden durch in den Boden gelangenden Abfall und durch offene Versitzgru- ben und durch leckende Abwässerleitungen infiziert. In ähnlicher Weise werden Binnengewässer, Flüsse und Küstengebiete von Ozeanen durch sich immer weiter ausdehnende Abwässernetzwerke verunreinigt. Das Fehlen wirksamer Reinigungsanlagen führt dazu, dass die Verunreinigungskonzentration immer höher wird.
Eine zufriedenstellende Reinigung aufgrund bisher bekannter Verfahren erfordert ausgedehnte und teure Transport- und Reinigungssysteme, die unter anderem. Verteilnetzwerke für den elektrischen Strom, für das Wasser und für den Abfall wie auch Fahrzeuge, Einrich tungen, Gebäude, Grundstücke und Personal erfordern. Die hohen lnstallations- und Betriebskosten, die bei der Durchführung dieser Verfahren aufgebracht werden müssen, lassen in gewissem Masse erkennen, warum es nicht möglich ist, die Reinigung von Abfallprodukten, selbst nicht in Städten, in zufriedenstellender Weise zu lösen.
Bei den üblichen Anlagen zur Reinigung des Ab falles wird der Abfall mit Wasser gemischt. Es sind so mit verhältnismässig grosse Mengen sauberen Wassers erforderlich, die nur als Transportmittel für den Abfall dienen.
Exkremente werden in den Abwässerleitungen mit einem Wasservolumen gemischt transportiert,. das etwa das Hundertfache des Volumens dieser Stoffe be,- trägt. Insbesondere in Gebieten, in denen frisches Was ser nur beschränkt zur Verfügung steht, ist dieses Ver fahren nicht vertretbar, es war aber, soweit es Städte betraf, bisher aus verschiedenen Gründen das einzige Verfahren, das allgemein geeignet .schien.
Reinigungsanlagen einfacher Konstruktion ergeben wie alle Arten von Abfallgruben keine zufriedenstel- lende Reinigung des Abfallwassers, sondern trennen nur das feste grobe Material von-der Flüssigkeit.
Die Reinigungsanlagen hoher Leistung wie auch,die Anlagen zur Verbrennung von Exkrementen und Müll, die- z. Z. in Städten Anwendung finden bzw. im Bau sind, sind offensichtlich zu teuer, als dass sie in ausrei chend grosser Anzahl in- allen Gebieten verwendet wer den, in denen wirksame Reinigungsvorrichtungen erfor derlich sind. In bestimmten Gebieten macht es die Lage der Häuser oder die Art des Geländes schwierig- oder unmöglich, Abwässersysteme und\ zentrale Reinigungs anlagen zu erstellen. Dies. trifft z. B. für sehr hügeliges Gelände zu.
Es besteht ein grosser Bedarf an einfacheren und gleichzeitig wirksamen Verfahren und: Anlagen, bei denen der $edazf an Transportmitteln und komplizier ten Reinigungsverfahren nicht mehr gegeben ist.
Die Tatsache, dass der Abfall mit ziemlich grossen Mengen an Wasser gemischt wird, erschwert die Reini gung. Deshalb soll vermieden werden, dass Exkremente, tierischer Abfall und andere gesundheitsschädliche Stoffe in-die Abwässerleitungen gelangen..
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren zur Erzielung einer aerobischen, biologischen Umwandlung von organischem Abfall; dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der Abfall in wenig stens eine erste Kammer eingeführt wird, dass Luft in diese Kammer geleitet wird, dass der Abfall durch Schwerkraftwirkung nach unten in eine zweite Kammer verschoben wird, wobei die Geschwindigkeit bei der Verschiebung so gewählt wird, dass- der Abfall im wesentlichen vermodert ist; wenn er in, der zweiten Kammer ankommt.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Einrich tung zur Durchführung dieses Verfahrens. Diese ist da durch gekennzeichnet, dass sie einen Behälter und wenigstens eine senkrechte Trennwand, die den Behälter in wenigstens eine erste Kammer, die Aufnahmekam mer, und wenigstens eine zweite Kammer, die Speicher kammer, teilt, aufweist, und dass die Kammern mit einer Ventilationsvorrichtung versehen sind ünd. miteinander über Durchflusswege im unteren Teil: der Trennwand in Verbindung stehen und dass. der Boden des- Behälters von der Aufnahmekammer zu der Speicherkammer hin abfällt.
Die Durchflusswege sind dabei zweckmässig so dimensioniert und der Boden des Behälters ist so ausge bildet und weist eine solche Neigung von Aufnahme- kammer zu Speicherkammer auf, dass der Abfall suk zessive von den Aufnahmekammern nach unten in die Speicherkammer mit einer solchen Geschwindigkeit be wegt wird, dass der Abfall bereits im wesentlichen ver modert ist, wenn er in der Speicherkammer ankommt.
Durch Anwendung dieses Verfahrens ist es möglich, ohne Verwendung mechanischer Hilfsmittel und ohne Hinzufügung chemischer Stoffe oder Wasser eine aero- bische biologische Umwandlung von organischem Ab fall aller Art, z: B. Exkrementen und Müll zu erhalten, wobei das Endprodukt einen erstklassigen Dünger dar stellt.
Entsprechend der gewünschten Kapazität der' Ein richtung lässt diese sich in kleineren wie -auch in grösse- ren Einheiten bauen, die direkt an die Stellen oder Ge bäude angeschlossen werden, an denen der Abfall an fällt. Damit kann die Einrichtung z. B. in Wohnhäusern oder Nebengebäuden verwendet werden und als Klosett, als Müllbehälter, als Vorrichtung für die biologische Umwandlung und als Sammel- und Speicherplatz für umgewandelten Abfall (Kompost) dienen.
Weil Wasser nicht als Transportmittel für den Abfall verwendet wird, und weil es nicht zweckmässig ist, den Feuchtigkeitsgehalt über den natürlichen Wert zu erhö hen, soll die Anordnung nicht an Wasser oder Abwäs- serleitungen angeschlossen werden. Ferner soll die An ordnung mit dichten Seitenwandungen und mit einem dichten Boden versehen sein, damit eine Verseuchung des umliegenden Erdbodens vollständig vermieden wird.
Die Ventilation, die zur Gewährleistung der gewünschten Umwandlung und für eine absolute Geruchfreiheit er forderlich ist, wird mit Hilfe von entsprechenden Ven- tüationsdurchflusswegen erzielt, wobei der Luftdurch- fluss durch diese Wege durch die Wärme beschleunigt wird, die während des Umwandlungsprozesses erzeugt wird.
In. einer Versuchsanlage wurde festgestellt, dass überhaupt kein sich nachteilig bemerkbar machender Geruch entsteht.
Aufgrund der Tatsache, dass eine Einrichtung der hier beschriebenen Art vollständig unabhängig von Transportvorrichtungen und anderen Hilfseinrichtungen arbeitet, sind die einzig anfallenden Kosten die Kosten für die Erstellung .der Anlage, die ganz unwesentlich im Vergleich zu den Kosten sind, die bei bekannten Anord nungen zur Verarbeitung von Abfallprodukten entste hen.
Vom sanitären Standpunkt aus ist die Anlage mit hochleistungsfähigen Reinigungsanlagen, die an dichte Abwässerrohrnetze angeschlossen sind, vergleichbar.
Die Einrichtung wird in erster Linie in solchen Ge genden angewendet, bei denen keine Abfallreinigungs- anlagen zur Verfügung stehen, jedoch auch in solchen Fällen, in denen die bereits vorhandenen Abwässernetze nicht an leistungsfähige Reinigungsanlagen angeschlos sen sind oder die undicht sind, sodass eine Verschmut zung des Erdbodens eintritt. Ferner ist die Erfindung in allen Fällen anwendbar, in denen beim Tranport und zur Beseitigung von Abfall,
Müll und Exkrementen praktische oder wirtschaftliche Schwierigkeiten auftre ten. Schwierigkeiten der letzteren Art ergeben sich in verschiedenen Zusammhängen, z. B. bei verschiedenen Arten von Lagerplätzen usw.. Schliesslich ist darauf hinzuweisen, dass aufgrund der Tatsache, dass die An- ordnung keine künstlichen Hilfsmittel benötigt, ein wesentlicher Vorteil darin liegt,
dass die erfindungsge- mässe Anordnung als Reserve für bereits vorhandene Anordnungen verwendbar ist.
Der Behälter, der einen Teil der erfindungsgemässen Anordnung .darstellt, besteht im allgemeinen aus einem dichten, widerstandsfähigen Material, z. B. Beton oder einem anderen geeigneten Material. Ein be- trächtlicher Teil dieses Materials kann unterhalb der Erdoberfläche, z. B. .in einem festen und entwässer ten Bett liegen.
Wenn der Behälter mit einem Gebäude verbunden ist, wird er zweckmässigerweise in der Nähe einer äusseren Wandung des Gebäudes und teilweise unterhalb des Fussbodens des Gebäudes vorgesehen. Wird die Anordnung in Verbindung mit Wohnhäusern oder Nebengebäuden verwendet, so weist sie zweckmäs- sigerweise zwei Aufnahmekammern auf, deren eine am höchsten Pegel angeordnet mit einem Spülbecken, einem Klosettbecken oder dergleichen verbunden ist. Infolge dessen dient diese Kammer als Aufnahmebehälter von Exkrementen.
Die andere Aufnahmekammer, die zwi schen der Kammer für die Exkremente und der Spei cherkammer liegt, bildet eine Kammer für den Müll, in dem Abfall aus Küche und Garten wie auch organischer Abfall gesammelt wird. Natürlich ist es nicht zulässig, in diese Anordnung Abfall solcher Art zu geben, der nicht vermodern kann, z. B. Gegenstände aus Glas, Metall, Kunstharz und dergleichen. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer An ordnung gemäss der Erfindung die mit der Toilette eines Hauses verbunden ist.
Fig. 2 ist eine perspektivische Schnittdarstellung in grösserem Masstab, der Einzelheiten der erfindungsge mässen Anordnung nach Fig. 1 zu entnehmen sind und Fig. 3 ist ein seitlicher Schnitt durch die Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2.
Die in den Zeichnungen dargestellte Anordnung zeigt einen länglichen Behälter 1, der mit senkrechten Seitenwänden versehen und durch zwei ebenfalls senk rechte Trennwände 5 und 6 in drei Kammern 2, 3 und 4 unterteilt ist. Der grössere Teil des Bodens des Behäl ters ist etwa 15 gegenüber der horizontalen Ebene ge neigt. Die drei Kammern bestehen aus einerExkremente- kammer 2, einer Müllkammer 3, und einer Speicher kammer 4. Jede der Kammern weist eine Abdeckung 7, 8 und 9 auf.
Wie sich aus den Zeichnungen ergibt, liegt ein Teil des Behälters unterhalb der Endoberfläche. Der Behälter ist in solcher Weise angeordnet, dass die Ex krementkammer 2, die die am höchsten gelegene Kam mer darstellt, unter einen selbsttragenden Teil.-des Fuss- bodens 10 eines Toilettenraumes reicht. Ein senkrechtes Rohr 12 führt durch den Fussboden und ist am unteren Ende mit einer Öffnung 11 in der Abdeckung 7 der Ex krementkammer und mit dem oberen Ende am un teren Teil einer Klosettschüssel 13 verbunden. Nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel gemäss der Er findung weist die Schüssel eine konische Form auf und besteht z.
B. aus keramischem Material, die Schüssel ist am oberen schmalen Ende mit .einem Sitz und einem Deckel versehen, während am unteren breiten Ende ein seitlicher Halteflansch vorgesehen ist.
Die Abdeckung 8 der Müllkammer 3 besitzt eine Öffnung 14 zum Einfüh ren von Müll und einen Deckel 15, .der diese Öffnung normalerweise abschliesst. Damit der Inhalt der Spei cherkammer 4 einsfach zugänglich ist, kann die ganze Die Trennwände 5 und 6, die durch die gesamte Breite ,des Behälters reichen, weisen mit ihren unteren Kanten vom Boden des Behälters einen Abstand auf, so dass zwei Querdurchflusswege ausgebildet werden, durch die der Abfall nacheinander in die Speicherkam mer wandert.
Um einerseits eine aerobische Umwand lung des Abfalles zu gewährleisten so dass das der Spei cherkammmer 4 zugeführte Material weitgehend ver modert, und um andererseits eine Ventilation der An ordnung zu erzielen, die eine unerwünschte Geruchbil- dung beseitigt, sind ein oder mehrere Lufteinlässe 16, die in der äusseren Waadung der Speicherkammer ange ordnet sind, und Luftdurchflusswege 17 in den Trenn wänden 5 und 6 vorgesehen.
Zusätzlich hierzu ist eine Auslassleitung 18 vom höchsten Punkt der Kammer 2 durch den Toilettenraum geführt und oberhalb des Da ches im Gebäude mit einer Öffnung versehen. Der Luft einlass 16 und das Entlüftungsrohr 18 weisen jeweils ein feinmaschiges Netz auf, das verhindert, dass Insek ten oder andere Tiere in .das Innere der Anordnung ge langen. Darüber hinaus sind bei dem dargestellten Aus führungsbeispiel im unteren Teil der Müllkammer meh rere nach unten U-förmige Kanäle 19 vorgesehen. Diese Kanäle, deren Enden in Öffnungen in den Trennwänden 5 und 6 befestigt sind, verlaufen im wesentlichen paral lel zum Boden des Behälters und in Längsrichtung zu letzterem.
Sie gewährleisten, dass eine grössere Luft menge dem Abfall zugeführt wird, der im unteren Teil der Müllkammer angeordnet ist. Dies ist von besonderer Bedeutung bei Anordnungen, die hohe Müllkammern aufweisen, da der Abfall dann verhältnismässig stark zusammengepresst wird, so dass die Müllkammer wie auch die Exkrementkammer nicht mehr ausreichend mit Luft versorgt werden, wenn diese Kanäle nicht vor gesehen sind.
Wie bereits oben erwähnt, sollen keine chemischen Substanzen, wie z. B. chlorierter Kalk oder dergleichen, in die Anordnung eingeführt werden, da derartige Sub stanzen die Bakterien, die für .die aerobische Umwand lung erforderlich sind, töten. Es soll auch kein Wasser in den Behälter eingeführt werden. Es wurde festgestellt, dass der normalerweise im Abfall vorhandene Feuchtig keitsgehalt eine geeignete Konzentration für den Um wandlungsvorgang .darstellt.
Der Abfall, der den höch sten Feuchtegehalt aufweist, ist der, der in die Exkre- mentkammer eingeführt wird. Urin, der den wesentli chen Flüssigkeitsteil des Abfalles darstellt, wird auf die Trockenabfallmasse in der Müllkammer verteilt und absorbiert. Deshalb ist keine freie Flüssigkeit in der Speicherkammer vorhanden.
Die reichhaltige Bakterienflora, die sich in der Mischung von Exkrementen und Müll entwickelt, ergibt eine äusserst rasche Vermoderung, die wesentlich schneller vor sich geht, als wenn Müll allein in den Be hälter eingeführt wird. Dar Vermoderungsvorgang er folgt zum grössten Teil in der Müllkammer.
Wenn die Anordnung ausgelegt wird, müssen verschiedene Bedin- gungen beachtet werden, auf die weiter unten eingegan- g-.n wird.
Das Volumen ;der Exkremente stellt einen verhält- nismässig kleinen Teil des gesamten Abfallvolumens eines Haushaltes .dar. Hauptsächlich um die Luftdurch- flussmenge zwischen der Exkrementkammer und der Müllkammer freizuhalten, soll die erstere Kammer so gross sein, dass normalerweise ihr Inhalt nur einen klei nen Teil :der Höhe der Kammer einnimmt.
In einem Behälter der in den Zeichnungen darge- stellten Art, d. h. in einem Behälter für einen normalen Haushalt, kann die Länge der Exkrementkammer so gewählt werden, dass die Kammer einfach mit dem Ge bäude verbunden wird. Die innere Breite des Behälters kann in der Grössenordnung von 1 m liegen. Die Ab messungen beziehen sich hierbei auf einen Behälter der kleinsten zweckmässigen Grösse.
Die Oberkante der Müllkammer kann in einem sol chen Abstand von ,der Erdoberfläche angeordnet wer den, dass das Innere .der Kammer einfach zugänglich ist. Falls erwünscht, kann diese Kammer an eine Leitung angeschlossen werden, die zum Gehäuse führt und als Schuttschacht dient. Das Volumen der Müllkammer soll wesentlich grösser sein als das der Exkrementkam- mer. Das minimale Volumen der Müllkammer liegt bei etwa 1,5 m.
Die Abmessungen der Kammer können verändert werden, die wesentlichste Forderung ist die nach einer guten Luftzufuhr zur Abfallmasse. Wenn die Müllkammer hoch ist, wird ein zu hoher Druck und eine ungenügende Luftzufuhr dadurch vermieden, dass nach unten offene U-förmige Kanäle in die Kammer so einge setzt werden, dass sie eine gitterförmige Anordnung bil den, die etwa parallel zum Boden oder etwas weniger geneigt als der Boden des Behälters verläuft. Eine derar tige Konstruktion ist in den Zeichnungen dargestellt.
Zweckmässigerweise soll die innere Höhe und Breite der Kanäle 5 cm nicht übersteigen und ihr Abstand soll bei etwa 15 cm liegen. Wenn die obere Begrenzung der Ex kremente die Kanalöffnungen in der Kammer erreicht, sollen Abschirmungen vorgesehen werden, so dass keine Verstopfung auftreten kann.
Die Speicherkammer soll so geformt sein, dass der Inhalt eine Schicht von verhältnismässig geringer Tiefe und grosser Oberfläche, die mit Luft in Berührung kommt, aufweist. Zusätzlich soll das Volumen der Kam mer so gross sein, dass die Kammer Abfall während einer ausreichend grossen Zeitperiode, z. B. über ein Jahr, aufnehmen kann. Um ein Entfernen des Inhaltes der Kammer zu erleichtern, soll die Länge wenigstens 1,5 m betragen.
Die Luftdurchtnttswege in den Trennwänden sollen über die gesamten Oberflächen der Trennwände verteilt sein. Die oberen Durchflusswege oder Kanäle sollen verhältnismässig gross sein, so dass eine ausreichende Luftzirkulation im Behälter und eine Ventilation der oberen Schichten des Abfalles ermöglicht wird. Ande rerseits soll die Länge der Durchflusswege nicht grösser sein als erforderlich ist, um ein Hindurchfallen des Ab falls zu verhindern. Die Trennwände können in Form perforierter Platten oder Gitter ausgebildet werden.
Die Trennwand zwischen der Exkrementkammer und der Müllkammer soll soweit über den Boden des Behälters reichen, dass der Müll nicht zuviel von dem Raum der Exkrementkammer einnimmt. Andererseits soll eine gewisse Mischung,der verschiedenen Arten von Abfall erreicht werden, was einen vorteilhaften Einfluss auf die Feuchtigkeitsverteilung, Porösität und .die Luftzufuhr ausübt.
Die Trennwand zwischen .der Müllkammer und der Speicherkammer hat .die Aufgabe, nicht vermoderten Abfall in der oberen Schicht der Müllkammer daran zu hindern, dass er auf den vermoderten Abfall in der Speicherkammer fällt. Die Öffnungen am Boden erhal ten eine solche Höhe, :dass nur der Abfall, der umge wandelt wird, in die Speicherkammer gelangen kann. In einem Behälter, der in .den Zeichnungen dazgestellt ist, kann die Höhe der Öffnungen etwa 30 cm betragen. Die Abdeckung 9 geöffnet werden, z.
B. hochgeschwenkt oder angehoben werden.
Höhe soll ebenfalls dem- Volumen und der Höhe des Abfalles in der Müllkammer wie auch der Länge der Speicherkammer angepasst sein.
Die Ventilation der Abfallmassen ist von wesenth- cher Bedeutung für die gewünschte Umwandlung und bestimmt in hohem Masse die Auslegung des- Behälters und der Kammer. Wie bereits erwähnt, muss dafür Sorge getragen werden, dass die in Berührung mit der durch. die Anordnung strömenden Luft kommende Flä che ausreichend gross ist.
Dies ist gegeben, wenn die Kammern so bemessen wenden, .dass ihr Inhalt Schich ten von verhältnismässig kleiner Tiefe und einer, grossen Oberfläche bildet.
Dieser Zustand ist besonders kritisch, soweit es die Exkrement und Speicherkammer betrifft. Falls er- wünscht, kann die Müllkammer verhältnismässig kurz und hoch sein, da die Ventilation des Inhaltes durch die Luftdurchflussmenge in den Trennwandungen, und durch Luftkanäle, falls solche vorhanden sind; unter stützt wird.
Aufgrund der im Abfall erzeugten Wärme wird die Luft im Behälter aus dem Lufteinlass bei geringem Pegel in: der Speicherkammer in den Luftauslass. im oberen Teil des Behälters geführt. Die Luftströmung wird. ferner dadurch verbessert, dass die Abdeckungen der Kammer, wie bereits oben beschrieben, geneigt sind.
Der Behälter kann mit einem Ofen verglichen wer den, die Exkrement und Müllkammern entsprechen dabei der Verbrennungskammer, die Speicherkammer dem Aschebehälter und der Luftauslass dem. Schorn stein. Wenn Teile der Kammerwandungen und Ab.dek- kungen aus durchscheinendem Material bestehen, wird die Erwärmung des Inhaltes aufgrund der Sonnenein strahlung erhöht, so dass der Umwandlungsvorgang be schleunigt wird.
In einem für kontinuierlichen Betrieb ausgelegten Behälter steigt der Inhalt der Müllkammer nach be stimmter Zeit, z. B. einigen Monaten, auf einen Pegel an, der ziemlich weit über dem Boden liegt, bleibt dann aber auf diesem Pegel nahezu konstant.
Aufgrund der Neigung des Bodens des Behälters, be wegt sich bereits vermoderter Abfall kontinuierlich in die Speicherkammer, wenn weiterer Abfall den Exkre ment- und Müllkammern zugeführt wird. Während die ses Zuführens fallen die darunterliegenden Schichten zusammen und vermodern. Bei diesem Vorgang nimmt das Volumen des Abfalles bis auf einen Bruchteil des ursprünglichen Volumens ab, woraus sich ergibt, dass die Verschiebung in der Bodenschicht langsam vor sich geht.
Insbesondere wenn die Höhe des Abfalles. im Müll behälter gross ist, wird das Material unabhängig von der Grösse der Bodenneigung durch die Öffnung heraus und in die Speicherkammer gedrückt. WenndieBodennei- gung jedoch zu gering ist, tritt schliesslich ein Gleichge wichtszustand ein.
Eine zu grosse Neigung bewirkt, dass nicht ausreichend vermoderter Abfall in die Speicher kammer gelangt und im unteren Teil gesammelt wird, wo er nacheinander eine tiefe Schicht bildet, deren Bodenteil durch den ältesten Abfall .dargestellt wird. Offensichtlich ist es dann sehr schwierig, diesen Teil zu entfernen. Ein weiterer Nachteil besteht ,darin, dass der Feuchtegehalt leicht zu hoch und die Konzentra tion von Sauerstoff zu niedrig wird,. so dass aerobische Vorgänge in der Grundschicht vor sich gehen.
Versuche haben gezeigt, dass die Neigung des Bodens inner halb verhältnismässig enger Grenzen gewählt werden kann.
Die Neigung soll zwischen 1:4 und 1:3 (entsprechend 14 und 18,5 ) betragen. Bereits kleinere Abweichungen von diesen Werten ergeben nachteiligen Betrieb.
Die Neigung ,des Bodens des Behälters braucht in Längsrichtung nicht konstant zu sein, es ist auch nicht erforderlich, dass der Boden geradlinig verläuft. Das Profil kann auch gewölbt, oder abgestuft sein. Nach einem Ausführungsbeispiel kann der obere Teil eine Neigung von 1:3-, .der mittlere Teil eine Neigung von 1:3,5 und der untere Teile eine Neigung von 1:4 aufwei- sen. Wenn eine abgestufte Ausbildung verwendet wird, können die Stufen unterhalb der Trennwände geradlinig ausgebildet wenden und die Neigungen der verschiede nen Stufenteile können gleich oder ungleich sein.
Wenn .die Gesamtlänge des Behälters etwa 3,5 m und die Neigung etwa 16 beträgt, ist die Höhendifferenz zwischen dem höchsten und dem niedrigsten Teil des Bodens etwa 1 m. Die Tiefe der Exkrementkammer beträgt dann wenigstens 1 bis 1,5 m.
Wie in den Zeichnungen dargestellt, kann der Behäl ter durch ebene Flächen gebildet werden. Jedoch kann er nach einer anderen Ausführungsform auch vollstän dig oder teilweise durch zylindrische Rohrelemente zu sammengesetzt sein. Ferner ist es möglich, ihn aus einem Stück herzustellen, z. B. durch Vergiessen oder indem vorgefertigte Teile miteinander verbunden wer den, die Änderungen in der Form wie auch in der Grösse ermöglichen. Werden diese Merkmale der Aus legung des.
Behälters, die den Betrieb der Anordnung bestimmen, berücksichtigt, kann der übrige Teil nach den Gegebenheiten und der Art der Verwendung verändert werden.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei Kammern gezeigt, es können jedoch auch mehr Kam mern vorgesehen werden. Wenn nur zwei Kammern _ verwendet werden, bildet eine von ihnen die Aufnahme kammer und die andere die Speicherkammer. Dieses Ausführungsbeispiel ist von besonderem Wert, wenn die Exkremente von Tieren stammen, so dass eine Geruchs freiheit nicht erforderlich ist.
Ferner sollte die Anordnung als zentrale Stelle zur Aufnahme organischen Abfalls und zur biologischen Umwandlung verwendet werden, diese zentrale Stelle wird nicht direkt mit einem Klosett verbunden und kann mit oder ohne Zuführung solcher Substanzen betrieben werden. Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, dass der Vorgang vollständig automatisch durchgeführt wird und dass das Endprodukt wesentliche Mengen von humusr bildenden Substanzen; darstellt.
Process for Achieving an Aerobic Biological Conversion of Organic Waste Products and Equipment Implementation of the Process The increasing contamination of the soil and water by sewage systems poses a number of serious problems. on.
The soil and water wells are infected by rubbish that gets into the ground and through open septic tanks and leaking sewage pipes. Similarly, inland waterways, rivers and coastal areas of the oceans are being polluted by ever expanding sewage networks. The lack of effective cleaning systems means that the concentration of contaminants is constantly increasing.
A satisfactory cleaning based on previously known methods requires extensive and expensive transport and cleaning systems, among other things. Distribution networks for electricity, water and waste as well as vehicles, facilities, buildings, land and personnel require. The high installation and operating costs which must be incurred in carrying out these processes indicate to a certain extent why it is not possible to solve the cleaning of waste products in a satisfactory manner, even not in cities.
In the usual systems for cleaning the waste, the waste is mixed with water. Relatively large amounts of clean water are required, which only serve as a means of transport for the waste.
Excrement is transported in the sewage pipes mixed with a volume of water. which is about a hundred times the volume of these substances. This method is not justifiable, especially in areas where fresh water is only available to a limited extent, but so far, as far as cities are concerned, for various reasons it has been the only method that seemed generally suitable.
Cleaning systems of simple construction, like all types of waste pits, do not produce satisfactory cleaning of the waste water, but only separate the solid, coarse material from the liquid.
The high-performance cleaning systems as well as the systems for incinerating excrement and garbage, the z. Currently used in cities or under construction are obviously too expensive to be used in sufficiently large numbers in all areas where effective cleaning devices are required. In certain areas, the location of the houses or the nature of the terrain makes it difficult or impossible to create sewage systems and central cleaning systems. This. meets z. B. for very hilly terrain.
There is a great need for simpler and, at the same time, effective processes and: systems in which there is no longer any need for means of transport and complicated cleaning processes.
The fact that the waste is mixed with fairly large amounts of water makes cleaning difficult. Therefore, it should be avoided that excrement, animal waste and other harmful substances get into the sewage pipes ..
The present invention relates to a method for achieving an aerobic, biological conversion of organic waste; This method is characterized in that the waste is introduced into at least one first chamber, that air is passed into this chamber, that the waste is moved downward by gravity into a second chamber, the speed of the movement being selected so that that the waste is essentially rotten; when he arrives in, the second chamber.
The invention also relates to a device for performing this method. This is characterized in that it has a container and at least one vertical partition which divides the container into at least a first chamber, the receiving chamber, and at least one second chamber, the storage chamber, and that the chambers are provided with a ventilation device are provided and. are connected to each other via flow paths in the lower part: the partition wall and that the bottom of the container slopes down from the receiving chamber to the storage chamber.
The flow paths are expediently dimensioned in this way and the bottom of the container is designed and inclined from receiving chamber to storage chamber in such a way that the waste is successively moved from the receiving chambers down into the storage chamber at such a speed, that the waste is already essentially rotten when it arrives in the storage chamber.
By using this process, it is possible to obtain an aerobic biological conversion of all types of organic waste, e.g. excrement and garbage, without the use of mechanical aids and without the addition of chemical substances or water, with the end product being a first-class fertilizer .
Depending on the desired capacity of the facility, it can be built in smaller or larger units that are connected directly to the locations or buildings where the waste is generated. So that the facility can, for. B. can be used in houses or outbuildings and serve as a toilet, as a garbage bin, as a device for biological conversion and as a collection and storage space for converted waste (compost).
Because water is not used as a means of transport for the waste, and because it is not practical to increase the moisture content above the natural value, the arrangement should not be connected to water or sewer pipes. Furthermore, the arrangement should be provided with dense side walls and a dense bottom, so that contamination of the surrounding soil is completely avoided.
The ventilation required to ensure the desired conversion and to ensure absolute freedom from odor is achieved with the aid of appropriate ventilation flow paths, the air flow through these paths being accelerated by the heat generated during the conversion process.
In. In a test facility, it was found that there is absolutely no adverse odor that is noticeable.
Due to the fact that a device of the type described here works completely independently of transport devices and other auxiliary devices, the only costs incurred are the costs for the creation of the system, which are very insignificant compared to the costs for known arrangements for Processing of waste products arise.
From a sanitary point of view, the system is comparable to high-performance cleaning systems that are connected to dense sewage pipe networks.
The device is primarily used in areas in which no waste treatment systems are available, but also in those cases in which the existing sewage networks are not connected to efficient cleaning systems or which are leaky, causing pollution enters the ground. Furthermore, the invention can be used in all cases in which during the transport and disposal of waste,
Rubbish and excrement practical or economic difficulties arise. Difficulties of the latter type arise in various contexts, eg. B. with different types of storage areas, etc. Finally, it should be pointed out that due to the fact that the arrangement does not require any artificial aids, a significant advantage is
that the arrangement according to the invention can be used as a reserve for already existing arrangements.
The container, which is part of the arrangement according to the invention, generally consists of a dense, resistant material, e.g. B. concrete or other suitable material. A significant part of this material can be found beneath the earth's surface, e.g. B.. Lie in a firm and drained bed.
If the container is connected to a building, it is expediently provided in the vicinity of an outer wall of the building and partially below the floor of the building. If the arrangement is used in connection with residential houses or auxiliary buildings, it expediently has two receiving chambers, one of which is located at the highest level and is connected to a sink, a toilet bowl or the like. As a result, this chamber serves as a receptacle for excrement.
The other receiving chamber, which lies between the chamber for the excrement and the storage chamber, forms a chamber for the garbage in which waste from the kitchen and garden as well as organic waste is collected. Of course, it is not permissible to put such waste in this arrangement that cannot rot, e.g. B. objects made of glass, metal, synthetic resin and the like. An embodiment of the invention is explained in more detail below in conjunction with the drawing.
Fig. 1 shows a perspective view of an arrangement according to the invention which is connected to the toilet of a house.
FIG. 2 is a perspective sectional illustration on a larger scale, from which details of the arrangement according to the invention according to FIG. 1 can be seen, and FIG. 3 is a side section through the device according to FIGS. 1 and 2.
The arrangement shown in the drawings shows an elongated container 1, which is provided with vertical side walls and is divided into three chambers 2, 3 and 4 by two also perpendicular partition walls 5 and 6. The greater part of the bottom of the Behäl age is about 15 ge inclines relative to the horizontal plane. The three chambers consist of an excrement chamber 2, a garbage chamber 3 and a storage chamber 4. Each of the chambers has a cover 7, 8 and 9.
As can be seen from the drawings, a portion of the container lies below the end surface. The container is arranged in such a way that the excrement chamber 2, which represents the highest chamber, extends under a self-supporting part of the floor 10 of a toilet room. A vertical tube 12 leads through the floor and is connected at the lower end to an opening 11 in the cover 7 of the Ex krementkammer and to the upper end at the lower part of a toilet bowl 13. According to the illustrated embodiment according to the invention, the bowl has a conical shape and consists, for.
B. made of ceramic material, the bowl is provided at the upper narrow end with .einem seat and a lid, while a lateral retaining flange is provided at the lower wide end.
The cover 8 of the garbage chamber 3 has an opening 14 for the introduction of rubbish and a lid 15, which normally closes this opening. So that the contents of the storage chamber 4 is easily accessible, the entire partition walls 5 and 6, which extend through the entire width of the container, have their lower edges at a distance from the bottom of the container, so that two transverse flow paths are formed, through which the waste moves one after the other into the storage chamber.
To ensure on the one hand an aerobic conversion of the waste so that the material fed to the storage chamber 4 is largely rotten, and on the other hand to achieve ventilation of the arrangement that eliminates undesirable odor formation, one or more air inlets 16, are arranged in the outer Waadung of the storage chamber, and air flow paths 17 in the partition walls 5 and 6 are provided.
In addition to this, an outlet line 18 is led from the highest point of the chamber 2 through the toilet room and provided with an opening above the roof in the building. The air inlet 16 and the ventilation pipe 18 each have a fine-meshed network that prevents insects or other animals from reaching into the interior of the arrangement. In addition, several downward U-shaped channels 19 are provided in the illustrated exemplary embodiment in the lower part of the garbage chamber. These channels, the ends of which are fixed in openings in the partitions 5 and 6, run essentially paral lel to the bottom of the container and in the longitudinal direction to the latter.
They ensure that a larger amount of air is fed into the waste, which is located in the lower part of the waste chamber. This is of particular importance in arrangements that have high garbage chambers, since the waste is then relatively strongly compressed so that the garbage chamber and the excrement chamber are no longer adequately supplied with air if these channels are not seen before.
As already mentioned above, no chemical substances, such as. B. chlorinated lime or the like, are introduced into the arrangement, as such sub punch the bacteria that are required for .die aerobic conversion, kill. No water should be introduced into the container either. It was found that the moisture content normally present in the waste represents a suitable concentration for the conversion process.
The waste which has the highest moisture content is that which is introduced into the excrement chamber. Urine, which is the essential liquid part of the waste, is distributed and absorbed on the dry waste mass in the garbage chamber. Therefore there is no free liquid in the storage chamber.
The rich bacterial flora that develops in the mixture of excrement and rubbish results in extremely rapid degradation that takes place much faster than when rubbish is introduced into the container alone. Most of the mortification process takes place in the garbage can.
When the arrangement is designed, various conditions must be observed, which will be discussed further below.
The volume; the excrement represents a relatively small part of the total waste volume of a household. Mainly in order to keep the air flow rate between the excrement chamber and the garbage chamber free, the first chamber should be so large that its contents normally only take up a small part: the height of the chamber.
In a container of the type shown in the drawings, i. H. in a container for a normal household, the length of the excrement chamber can be chosen so that the chamber is easily connected to the building. The inner width of the container can be of the order of 1 m. The dimensions relate to a container of the smallest practical size.
The upper edge of the garbage chamber can be arranged at such a distance from the surface of the earth that the interior of the chamber is easily accessible. If desired, this chamber can be connected to a pipe that leads to the housing and serves as a rubble shaft. The volume of the garbage chamber should be considerably larger than that of the excrement chamber. The minimum volume of the garbage chamber is around 1.5 m.
The dimensions of the chamber can be changed, the most important requirement is a good air supply to the waste mass. If the garbage chamber is high, too high a pressure and insufficient air supply is avoided in that downwardly open U-shaped channels are inserted into the chamber in such a way that they form a grid-like arrangement that is roughly parallel to the floor or a little less inclined than the bottom of the container runs. Such a construction is shown in the drawings.
Appropriately, the inner height and width of the channels should not exceed 5 cm and their distance should be around 15 cm. When the upper limit of the excrement reaches the channel openings in the chamber, shields should be provided so that no blockage can occur.
The storage chamber should be shaped in such a way that the contents have a layer of relatively shallow depth and a large surface that comes into contact with air. In addition, the volume of the chamber should be so large that the chamber waste for a sufficiently long period of time, for. B. over a year can record. To make it easier to remove the contents of the chamber, the length should be at least 1.5 m.
The air penetration paths in the partition walls should be distributed over the entire surfaces of the partition walls. The upper flow paths or channels should be relatively large so that sufficient air circulation in the container and ventilation of the upper layers of the waste is made possible. On the other hand, the length of the flow paths should not be greater than is necessary to prevent the waste from falling through. The partition walls can be in the form of perforated plates or grids.
The partition between the excrement chamber and the garbage chamber should extend so far above the bottom of the container that the garbage does not take up too much of the space of the excrement chamber. On the other hand, a certain mixture of the different types of waste should be achieved, which has an advantageous influence on the moisture distribution, porosity and air supply.
The partition between .the garbage chamber and the storage chamber has the task of preventing non-rotten waste in the upper layer of the garbage chamber from falling onto the rotten waste in the storage chamber. The openings at the bottom are given such a height that only the waste that is converted can get into the storage chamber. In a container, which is shown in the drawings, the height of the openings can be about 30 cm. The cover 9 can be opened, e.g.
B. be swiveled up or lifted.
Height should also be adapted to the volume and height of the waste in the garbage chamber as well as the length of the storage chamber.
The ventilation of the waste masses is of essential importance for the desired conversion and to a large extent determines the design of the container and the chamber. As mentioned earlier, care must be taken to keep the in contact with the through. the arrangement of flowing air coming surface is sufficiently large.
This is the case if the chambers turn so dimensioned that their contents form layers of relatively small depth and a large surface.
This condition is particularly critical as far as the excrement and storage chamber are concerned. If so desired, the garbage chamber can be relatively short and high, since the contents are ventilated by the air flow rate in the partition walls and by air ducts, if any; is supported.
Due to the heat generated in the waste, the air in the container from the air inlet is at a low level in: the storage chamber into the air outlet. guided in the upper part of the container. The air flow will. further improved by the fact that the covers of the chamber are inclined, as already described above.
The container can be compared to an oven, the excrement and garbage chambers correspond to the combustion chamber, the storage chamber to the ash container and the air outlet to the. Chimney. If parts of the chamber walls and covers are made of translucent material, the heating of the contents is increased due to the solar radiation, so that the conversion process is accelerated.
In a container designed for continuous operation, the contents of the garbage chamber increases after a certain amount of time, e.g. B. for a few months, at a level that is quite far above the ground, but then remains almost constant at this level.
Due to the inclination of the bottom of the container, already rotten waste moves continuously into the storage chamber when further waste is supplied to the excrement and garbage chambers. During this feeding the underlying layers collapse and rot. During this process, the volume of the waste decreases to a fraction of the original volume, which means that the shift in the soil layer is slow.
Especially when the amount of waste. In the garbage container is large, the material is pressed out through the opening and into the storage chamber regardless of the size of the floor slope. However, if the slope of the ground is too small, a state of equilibrium will eventually occur.
If the inclination is too great, the result that insufficiently rotten waste gets into the storage chamber and is collected in the lower part, where it successively forms a deep layer, the bottom part of which is represented by the oldest waste. Obviously then it is very difficult to remove this part. Another disadvantage is that the moisture content is easily too high and the concentration of oxygen too low. so that aerobic processes take place in the base layer.
Tests have shown that the slope of the floor can be selected within relatively narrow limits.
The inclination should be between 1: 4 and 1: 3 (corresponding to 14 and 18.5). Even minor deviations from these values result in disadvantageous operation.
The inclination of the bottom of the container need not be constant in the longitudinal direction, nor is it necessary for the bottom to run in a straight line. The profile can also be curved or stepped. According to one embodiment, the upper part can have an inclination of 1: 3, the middle part an inclination of 1: 3.5 and the lower part an inclination of 1: 4. When a stepped formation is used, the steps below the partition walls can turn straight formed and the inclinations of the various NEN step parts can be equal or unequal.
If the total length of the container is about 3.5 m and the slope is about 16, the difference in height between the highest and the lowest part of the floor is about 1 m. The depth of the excrement chamber is then at least 1 to 1.5 m.
As shown in the drawings, the Behäl ter can be formed by flat surfaces. However, according to another embodiment, it can also be completely or partially composed by cylindrical tubular elements. It is also possible to make it in one piece, e.g. B. by potting or by prefabricated parts connected to each other who allow changes in shape as well as in size. Are these features of the interpretation of the.
Container, which determine the operation of the arrangement, taken into account, the remaining part can be changed according to the circumstances and the type of use.
In the illustrated embodiment, three chambers are shown, but more chambers can be provided. If only two chambers are used, one of them forms the receiving chamber and the other the storage chamber. This exemplary embodiment is of particular value when the excrement comes from animals so that freedom from odors is not required.
Furthermore, the arrangement should be used as a central point for taking up organic waste and for biological conversion; this central point is not directly connected to a toilet and can be operated with or without the supply of such substances. A major advantage is that the process is carried out completely automatically and that the end product contains substantial amounts of humus-forming substances; represents.