DE3100549A1 - Verfahren zur kompostierung von organischem abfall - Google Patents
Verfahren zur kompostierung von organischem abfallInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kompostierung von organischem Abfall.
Organische Abfall Stoffe, wie Schlamm aus der Abwasseroder
Abfallwasserbehandlung, tierische Abfälle und städtische Abfälle werden gewöhnlich als Füllstoff bei der Geländeverfüllung
durch unmittelbares Abladen oder nach Verbrennung beseitigt. Diese Methoden haben die ihnen eigenen Mängel, so daß hier
eine Änderung angestrebt wird: Die erste Methode erfordert eine heute schwierig zu beschaffende große Abladefläche, und
ein bei der anaeroben Gärung abgegebener unangenehmer Geruch verursacht eine Luftverunreinigung. Die anderen Methoden verbrauchen
viel Energie.
Ein neues anderes Verfahren, das die Aufmerksamkeit der Forschung beansprucht, ist der Einsatz organischer Abfallstoffe
als Bodenverbesserungsmittel oder Düngemittel aur baumbestandenen
oder landwirtschaftlich genutzten Flächen. Bei dieser Methode muß man aber darauf achten, daß die behandelte Fläche nicht durch
pathogene Bakterien, Parasiteneier oder Pflanzensamen verunreinigt wird und daß durch schnelle Vergärung des Abfalls in dem Boden
nicht die Ernte geschädigt wird. Um zu diesem Zweck den organischen Abfall unschädlich zu machen und ihn in eine unschädliche und
bei der Aufbringung auf den Boden leicht zu handhabende Form umzuwandeln, wurde eine Technik entwickelt, bei der für einen
Zeitraum von 1 oder 2 Wochen eine aerobe Gärung durchgeführt wird. Während dieser Zeit werden die leicht abbaubaren Substanzen
in dem Abfall durch Zersetzung in eine beständige Form überführt, während pathogene Bakterien, Parasiteneier und Pflanzensamen
durch die Gärungswärme inaktiviert werden. Es wurde jedoch berichtet, daß die Gärungswärme nicht notwendigerweise ausreicht, um pathogene
Bakterien und Parasiten abzutöten oder Parasiteneier und Pflanzensamen zu inaktivieren. Wenn in Zukunft die Technik der Kompostierung
von organischen Abfallstoffen durch künstliche Vergärung vielerorts eingeführt und eine große Menge von Abfallstoffen auf baumbestandene
oder landwirtschaftlich genutzte Flächen aufgebracht wird, muß
gewährleistet sein, daß der Boden nicht durch pathogene Bakterien, Parasiteneier oder Pflanzensamen verunreinigt wird.
Es ist bekannt, daß ionisierende Strahlung zur Abtötung
von pathogenen Bakterien und Parasiten oder zur Inaktivierung von Parasiteneiern und Pflanzensamen sehr wirksam ist. Ausgehend
vor. dieser Wirkung der ionisiprpncen Strahlunq wurden verschiedene
Untersuchungen über ein wirksames Verfahren zur Kompostierung
organischer Abfallstoffe durchgeführt. Es wurde gefunden, daß
in einer kurzen Zeitdauer eine saubere und unschädliche Kompostform gebildet werden kann, wenn man den Abfall der ionisierenden Strahlung
aussetzt und den so behandelten Abfall mit einer Mikroorganismen enthaltenden Substanz vergärt.
Die organischen Abfall stoffe, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kompostiert werden, sind Abfälle, die eine
große Menge organischer Materie enthalten. Typische Beispiele dieser
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Stoffe sind Schlamm, der bei der Behandlung von Abwasser, menschlichem
Abfall oder industriellem Abwasser anfällt, tierische Abfälle, wie GefVügelmist, Kuhdung, Schweinedung, Stallmist, sowie städtischer
Abfall, wie Müll oder Altpapier. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können auch Gemische dieser Abfall stoffe kompostiert werden.
Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren benutzte ionisierende Strahlung sind Gamma-Strahlen, Beta-Strahlen, Alpha-Strahlen,
Röntgen-Strahlen, Elektronenstrahlen oder Mischungen davon.
Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete, Mikroorganismen enthaltende Substanz ist ein Gärungsprodukt des
organischen Abfalls, eine im Handel für die Vergärung erhältliche, Mikroorganismen enthaltende Substanz oder ein Produkt, das man
durch Vergärung unter Benutzunq einer solchen Substanz erhält.
4 7
den Strahlung von etwa 10 bis 10 rad ausgesetzt, die in Abhängigkeit
von der Art des Abfalls variieren kann. Die Wirkung der Strahlung wird durch die Dosisrate wenig beeinflußt.
Da der Schlamm im allgemeinen einen hohen Wassergehalt hat, wird dieser bei der aeroben Schlammvergärung vorzugsweise
durch Zugabe von Mitteln zur Veränderung des Wassergehaltes auf einen Wert zwischen 40 und 60 % eingestellt. Solche Mittel sind
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Stroh, Häcksel, Sägemehl, städtischer Abfall mit geringem Wassergehalt
oder ein Vergärungsprodukt. Diese Mittel zur Herabsetzung des Wassergehaltes können vor oder nach der ionisierenden Bestrahlung
dem organischen Abfall zugesetzt werden. Wenn jedoch das Mittel zur Modifizierung des Wassergehaltes für die Gärung schädliche
Bakterien enthält oder wenn die Gefahr besteht, daß pathogene Bakterien in dem Vergärungsprodukt verbleiben, wird natürlich
die Bestrahlung nach Zugabe des Mittels zur Modifizierung des Wassergehaltes bevorzugt. Zur Abtötung der Bakterien ist die
Bestrahlung in Gegenwart von Sauerstoff wirksamer als die in Abwesenheit von Sauerstoff. Um daher die erforderliche Gesamtdosis
zu verringern, wird das organische Abfallmaterial, welches das
Mittel zur Modifizierung des Wassergehaltes enthält, vorzugsweise unter Belüftung der ionisierenden Strahlung ausgesetzt.
Der bestrahlte organische Abfall vergärt nicht von selbst; zur Vergärung muß als Vergärungsinitiator eine Mikroorganismen
enthaltende Substanz zugesetzt werden. Als solcher Initiator kann ein handelsübliches Gärungsmittel oder ein Vergärungsprodukt
eingesetzt werden. Der Vergärungsinitiator wird im allgemeinen in einer Menge von 1 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 20 Gew.-%
des Abfalls eingesetzt. Der Einsatz von mehr als 50 Gew.-% Initiator
ist nicht ratsam, weil dann ein Gärbehälter von zu großer Kapazität
erforderlich ist. Bei Verwendung von weniger als 10 Gew.-% Initiator
ergibt sich eine verringerte Gärgeschwindigkeit.
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Die Vergärung der bestrahlten organischen Abfallstoffe
beginnt, sobald sie mit der Mikroorganismen enthaltenden Substanz gemischt und belüftet werden, und die Temperatur der Abfall stoffe
steigt infolge der Vergärungswärme an. Der Temperaturanstieg verändert die Verteilung der Mikroorganismen in dem Abfall,
und eine Temperatur über 50 oder 600C hat eine langsame Vergärung
zur Folge. Bei der herkömmlichen Vergä'rungsmethode wird die Temperatur
über 700C gehalten, wodurch unter Beeinträchtigung der Gärgeschwindigkeit die Bildung eines reinen Gärproduktes sichergestellt
wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist der organische Abfall jedoch durch die Bestrahlung mit ionisierenden Strahlen
in eine unschädliche hygienische Form überführt worden, so daß man einen für die Gärung geeigneten Temperaturbereich, z.B. zwischen
40 und 600C auswählen kann. Nach der Erfindung verläuft demzufolge
die Vergärung schnell. Sie endet gewöhnlich in einem Zeitraum von 1 hi«; 3 Tagen, der mit der Art des organischen Abfalls und
der zugesetzter! Menge des Gärungsinitiators variiert. Natürlich
kann eine längere Gärdauer gewählt werden, wenn es die zu behandelnde baumbestandene bzw. landwirtschaftlich genutzte Fläche
gestattet.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Gärtemperatur zwischen 40 und 600C gehalten werden, so daß der zur
Gärung eingesetzte, kompostierende Mikroorganismus seine Anfangsaktivität behält und durch Rückführung dieses Mikroorganismus
eine wirksame Vergärung erreicht wird.
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FUr die aerobe Vergärung ist die Sauerstoffzufuhr zwingend erforderlich. Wenn jedoch Luft als Sauerstoffquelle
dient, können Mikroorganismen aus der Luft den in Gärung befindlichen Abfall verunreinigen. Eine solche Verunreinigung kann
verhindert werden, indem man mit Luft arbeitet, die ein Reinigungsfilter passiert hat.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen
Figur 1 eine schematische Darstellung des Apparats zur Schlammbestrahlung mit Gamma-Strahlen aus Co;
Figur 2 eine schematische Darstellung des Apparats zur Schlammbestrahlung mit Elektronenstrahlen; und
Figur 3 eine schematiäuie Darstellung dc; Apparats
zur Schlammvergärung.
Figur 1 zeigt, wie Schlamm mit Gamma-Strahlen aus Co bestrahlt wird, wobei ein Bestrahlungsbehälter 1 mit einem
schneckenartigen Rührer 2, ein Motor 3 und eine Pumpe 4 für die Luftzufuhr vorgesehen sind. In der Figur bezeichnet die Bezugszahl 5
eine Co-Quelle. Der Schlamm, mit dem der Behälter 1 beschickt ist, wird unter Rührung und Luftzufuhr mit Gamma-Strahlen bestrahlt.
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Figur 2 zeigt, wie der Schlamm mit Elektronenstrahlen bestrahlt wird. Dabei bedeutet die Bezugszahl 6 eine Aufgabevorrichtung,
die den Schlamm mit einer gegebenen Geschwindigkeit einer Schlammpresse 7 zuführt. Der auf eine gegebene Dicke gepresste
Schlamm wird auf einem Bestrahlungsförderer 8 transportiert, dabei mit Elektronenstrahlen von einem Beschleuniger 9 bestrahlt.
Der bestrahlte Schlamm wird an einen Behälter 10 abgegeben.
Figur 3 ist eine schematische Darstellung der Anlage, die zur Gärung des bestrahlten Schlamms dient. Dabei bezeichnet
die Bezugszahl 11 einen Gärbehälter, 12 einen Rührer, 13 einen Motor, 14 eine Pumpe für die Luftzufuhr, 15 eine Temperaturüberwachungseinrichtung
und 16 einen Gasanalysator. Ein Gemisch aus bestrahltem Schlamm und Gärinitiator wird dem Gärbehälter zugeführt
und darin unter Rührung und Luftzufuhr vergoren. Der Fortschritt der Vergärung kann durch die Änderung der Temperatur oder der
CO2- oder NH3-Konzentration verfolgt werden.
Die Erfindung wird nun-mehr im einzelnen durch die folgenden Beispiele beschrieben, die nur zur Erläuterung dienen,
jedoch nicht den Umfang der Erfindung begrenzen. Die oben beschriebenen Apparate der Figuren 1 bis 3 wurden in den folgenden Beispielen
1 bis 4 benutzt.
Ein Gemisch aus 1 kg Schlamm aus der Abwasserbehandlung (Wassergehalt = 80 %, Gesamt-Coliform = 1,4 χ 108 Zellen/g, Gesamt-
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zahl der vorhandenen Mikroorganismuszellen = 5,4 χ 10 Zellen/g)
wurde in dem Apparat der Figur 1 mit Gamma-Strahlen aus Co bei einer Dosisrate von 5 χ 10 rad/h bestrahlt, so daß sich
eine Gesamtdosis von 1 Mrad ergab. Die Anzahl des Gesamt-Coliform
in dem so behandelten Schlamm lag unterhalb der Nachweisgrenze; die Gesantzahl der anwesenden Mikroorganismen war kleiner als
3
10 Zellen/g. Ein Gemisch des Schlamms mit 100 g eines handelsüblichen Mikroorganismus (erhältlich von Nippon Thomas Kenkyusho unter dem Handelsnamen "Thomas Kin") wurde in einem Apparat der Figur 3 vergoren, während 0,2 l/min Luft zugeführt wurden. Etwa 5 Stunden später nahm die Temperatur in dem Gärbehälter von Zimmertemperatur (22°C) auf 500C zu. Bei Durchführung der anschließenden Gärung bei einer kontrollierten Temperatur von 500C war die Gärung in 40 Stunden beendet. Das Vergärungsprodukt war braun und roch nicht mehr nach Schlamm oder Ammoniak, sondern nach einer. Kompost. Die Zahl de* Gesamt-Co-H form in dem Produkt war kleiner als die Bestimmungsgrenze.
10 Zellen/g. Ein Gemisch des Schlamms mit 100 g eines handelsüblichen Mikroorganismus (erhältlich von Nippon Thomas Kenkyusho unter dem Handelsnamen "Thomas Kin") wurde in einem Apparat der Figur 3 vergoren, während 0,2 l/min Luft zugeführt wurden. Etwa 5 Stunden später nahm die Temperatur in dem Gärbehälter von Zimmertemperatur (22°C) auf 500C zu. Bei Durchführung der anschließenden Gärung bei einer kontrollierten Temperatur von 500C war die Gärung in 40 Stunden beendet. Das Vergärungsprodukt war braun und roch nicht mehr nach Schlamm oder Ammoniak, sondern nach einer. Kompost. Die Zahl de* Gesamt-Co-H form in dem Produkt war kleiner als die Bestimmungsgrenze.
Die Arbeitsweise des Beispiels 1 wurde wiederholt, wobei die Gärtemperatur jedoch nicht überwacht wurde. In etwa
15 Stunden stieg die Temperatur von Zimmertemperatur (22°C) auf 65~C. Danach nahmen die Temperatur und der CO2-Gehalt allmählich
ab, und die Vergärung war in 60 Stunden beendet. Die Eigenschaften des Gärproduktes waren die gleichen wie in Beispiel 1.
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Schlamm aus der Abwasserbehandlung (in Form eines entwässerten Kuchens mit einem Wassergehalt von 80 %) wurde dem
in Figur 2 dargestellten Apparat zugeführt. Darin wurde der Schlamm
zu einer 1 cm dicken Platte gepresst und durch einen Cockcroft-Walton-Beschleuniger(3MeV)mit
0,5 Mrad Elektronenstrahlen bestrahlt.
q und die Gesamtzahl der anwesenden Zellen betrug 1,4 χ 10 Zellen/g.
Nach der Bestrahlung mit Elektronenstrahlen war die Zahl des Gesamt-Coliform unter die Bestimmungsgrenze abgefallen, und die
Gesamtzahl der noch anwesenden Bakterien war kleiner als 5x10
Zellen/g. Ein Gemisch aus 1 kg des behandelten Schlamms und 500 g des in Beispiel 1 erhaltenen Gärproduktes diente zur Beschickung
des Apparats der Figur 3. Das Gemisch wurde in dem Apparat bei einer Luftzuführungsgeschwindigkeit von 0,2 l/min vergoren. Nach
/ btunden stieg die Temperatur auf 72nC an. Danach nahmen die
Temperatur und die C02-Konzentration allmählich ab, bis die Gärung
in 50 Stunden beendet war. Die Beschreibung des Vergärungsproduktes
war die gleiche wie in Beispiel 1.
Der Apparat der Figur 1 wurde mit einem Gemisch aus 500 g Gefliigelmist und einer gleichen Menge Müll beschickt. Das
Gemisch wurde darin mit Gamma-Strahlen aus Co bei einer Dosisrate
von 5 χ 10 rad/h bis zu einer Gesamtdosis von 1 Mrad bestrahlt. Nach der Bestrahlung waren alle CoIi-Bakterien abgetötet, und
ο die Gesamtzahl der anwesenden Bakterien war kleiner als 10 Zellen/g.
Ein Gemisch aus dem so behandelten organischen Abfallstoff und 1 kg des in Beispiel 1 erhaltenen Gärproduktes wurde in dem in Figur
gezeigten Apparat vergoren, während 0,2 1 Luft je Minute zugeführt wurde. Die Temperatur nahm in etwa 5 Stunden auf 500C zu. Durch
anschließende Vergärung bei einer kontrollierten Temperatur von
500C ergab sich ein Ende der Gärung in 38 Stunden. Das Vergärungsprodukt war braun und roch nach Kompost. Die Anzahl an Gesamt-Coliform
in dem Produkt war kleiner als die Bestimmungsgrenze.
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Claims (3)
1. Verfahren zur Kompostierung von organischen Abfallstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß man den organischen Abfall einer
ionisierenden Bestrahlung aussetzt und den bestrahlten Abfall mit einer Mikroorganismen enthaltenden Substanz vergärt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den organischen Abfall in Gegenwart eines Mittels zur Änderung des
des Wassergehaltes der ionisierenden Strahlung aussetzt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den organischen Abfall in Gegenwart von Luft der
ionisierenden Strahlung aussetzt.
130050/0*38
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