DE4338574A1 - Verfahren und Vorrichtung zur biologischen Behandlung von Stoffen und/oder Stoffgemengen in geschlossenen Rottereaktoren - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur biologischen Behandlung von Stoffen und/oder Stoffgemengen in geschlossenen RottereaktorenInfo
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- DE4338574A1 DE4338574A1 DE19934338574 DE4338574A DE4338574A1 DE 4338574 A1 DE4338574 A1 DE 4338574A1 DE 19934338574 DE19934338574 DE 19934338574 DE 4338574 A DE4338574 A DE 4338574A DE 4338574 A1 DE4338574 A1 DE 4338574A1
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vor
richtung zur biologischen Behandlung, insbesondere Kompo
stierung, biogener und abiogener Stoffe und/oder Stoffge
menge in einer Miete in Gegenwart biologisch aktiver Kom
ponenten, insbesondere Mikroorganismen, in einem geschlos
senen Reaktor mit mehreren Reaktorzonen.
Derartige Verfahren und Anlagen sind z. B. als industrielle
Kompostierverfahren und Kompostieranlagen in den vielfäl
tigsten Ausführungsformen bekannt. Bei der Rotte, d. h.
Kompostierung biogener organischer und abiogener Stoffe
unter aeroben Bedingungen entstehen Wärme und Stoffwechsel
gase, die über Belüftungssysteme abgeführt werden müssen.
Üblicherweise werden Rottegemenge von Frischluft durch
strömt und die korrespondierende Abluft wird ausgeblasen.
Mit der Frischluftzufuhr wird unkontrolliert Sauerstoff
zugeführt und mit der Abluft werden Feuchtigkeit und Wärme
ausgetragen. Es bilden sich Gas-, Feuchtigkeits- und/oder
Temperatur-Gradienten aus, auf die nicht Einfluß genommen
werden kann und die aufgrund der vernetzten Betriebs- bzw.
Prozeß-Parameter nur zur Beschreibung des Prozesses tau
gen.
So lassen sich mit diesen konventionellen Belüftungssyste
men wichtige Verfahrensziele nicht erreichen. Ist ein Was
seraustrag erwünscht, wird damit gleichzeitig auch Wärme
unkontrolliert abgeführt. Somit können einerseits die er
wünschten Feuchtegehalte nicht eingehalten und andererseits
wichtige Temperaturvorgaben für die Entwicklung mesophiler
und thermophiler Mikrofloren nicht unabhängig angesteuert
werden. Auch muß darauf verzichtet werden, über einen defi
nierten Sauerstoffeintrag Einfluß auf den mikrobiellen
Stoffumsatz zu nehmen. Die Mängel der derzeitigen Prozeß
führungen zeigen sich in der Problematik, reproduzierbare
und gezielte Milieuverhältnisse einzustellen, z. B. an der
Ausbildung zu hoher Temperaturplateaus in bestimmten Be
handlungsphasen an einer unerwünschten Trockenstabilisie
rung des Rottegutes und an einem unbefriedigenden Stoff
umsatz. Hinzu kommen ein Austrag von Geruchsstoffen und ein
Kondensatanfall, die zusätzliche Behandlungseinrichtungen
erforderlich machen. Da die Schlüsselparameter der biologi
schen Prozeßführung, die Sauerstoffversorgung, die Tempe
ratur und die Feuchte nur ungenügend eingehalten werden
können, führt selbst der Anschluß separater Reaktoren an
eine zentrale Luftaufbereitung zu keiner Verbesserung der
Rotte, zumal die Inhalte der Reaktoren unterschiedliche
Rottegrade aufweisen und mit identischer Luftqualität und
Luftmenge versorgt werden.
Ein Grundanliegen bei der Weiterentwicklung des Kompostie
rungsprozesses besteht somit darin, die unbefriedigende und
falsche Nutzung der Leistungspotentiale spezieller Mikro
floren zu verbessern, die zwangsläufig sich ergebende
schlechte Reproduzierbarkeit angestrebter Qualitäten im
Sinne der Güterichtlinien für Komposte aufzuheben und/oder
bedenkliche Nischenbildungen für Schadfloren in Komposten
und seinen Folgeprodukten auszuschließen und die Wirt
schaftlichkeit des Rotteprozesses durch optimale Prozeßfüh
rung zu verbessern. Die Risiken möglicher Schadwirkungen
bei der diversifizierten Verwendung von Komposten sind
sonst nicht kalkulierbar und vor dem Hintergrund der Pro
dukthaftpflicht unzumutbar.
Aus der DE-40 21 868 A1 - HERHOF - ist ein Verfahren zur
Kompostierung von Abfällen bekannt. Dabei wird das Rottegut
in einen geschlossenen Behälter eingebracht und unter Luft
zuführung mikrobiell abgebaut. Um die Kompostierung schnell
und zuverlässig in Gang zu bringen, wird während der An
fahrphase die aus dem Rottegut austretende Abluft dem Rot
tegut erneut zugeführt. Diese Umluftphase wird aufgegeben,
sobald der Sauerstoffanteil 18% unterschreitet. Das in
dieser Druckschrift beschriebene Umluftsystem dient der
Konservierung der biogen gebildeten Wärme, vor allem im
Winter.
Die DE-40 21 865 A1 - HERHOF - beschreibt ebenfalls ein
Verfahren und eine Vorrichtung zur Kompostierung von Ab
fällen mit Umluftführung. Die Umluftführung dient dabei der
Hygienisierung über eine Zeit von 5 Tagen. Sie wird erst
nach dem Abbau der leichter abbaubaren Bestandteile gestar
tet, weil sich die biogene Wärmebildung in der stürmischen
Anfangsphase der Stoffbehandlung dann nicht mit dem darge
stellten System beherrschen läßt, wenn es zur Regelung des
Gashaushaltes benutzt wird. Zur Kühlung bleibt nur die
Frischluftzufuhr als Teil einer undefinierten Parameterver
knüpfung.
Schließlich beschreibt die DE-40 08 104 A1 - WIENECKE - ein
Kompostierungssystem, das sich nur für Kleinbehälter eig
net, da zur Lüftung lediglich die Konvektion eingesetzt
wird. Eine Ansteuerung des mikrobiellen Stoffumsatzes ist
nicht möglich.
Bei diesen in der Praxis bereits realisierten Kompostie
rungsanlagen (DE 40 21 868 A1; DE 40 21 865 A1; DE 40 08
104 A1) werden Umluftführungen beschrieben, die konzeptio
nell aus einer Verfahrenstechnik abgeleitet sind, die nur
mit Frischluft arbeitet und welche die Möglichkeiten, die
Klimavorgaben bieten, (aus Unkenntnis) nicht nutzt. So wird
vorzugsweise auf die optimale Sauerstoffversorgung (21%) in
der Gasphase Wert gelegt, die mit verhältnismäßig geringem
Luftdurchsatz pro Volumenmasse und Zeit erreicht werden
kann. Häufig wird auf die Kohlendioxidkonzentration als
Regelparameter zurückgegriffen, was bei Rottegemengen,
deren pH-Wert über 7 liegt, unsinnig ist. Das Bestreben,
möglichst hohe Temperaturplateaus zu erreichen, läßt den
Wunsch, die Temperatur in der Rottemasse auf die biologisch
notwendigen Bedingungen für gewünschte Stoffumsetzungen als
conditio sine qua non einzuregeln, nicht aufkommen. Dort
allerdings, wo dieser Weg beschritten wird, zeigt sich, daß
die Luftdurchsatzraten viel zu niedrig angesetzt sind, um
homogene Milieubedingungen im Substrat zu schaffen.
Die eingangs genannte Kompostierungsanlage ist aus der DE-
40 34 400 A1 bzw. der korrespondierenden WO 92/07807 -
GRABBE - bekannt. Auf dieses Dokument wird hiermit - zur
Vermeidung von Wiederholungen - ausdrücklich Bezug genom
men. Es beschreibt ein Verfahren zur biotechnologischen
Behandlung eines Reststoffgemenges, vorzugsweise in Form
einer Miete, durch einen mikrobiellen Umsetzungsprozeß in
einem geschlossenen System, das insbesondere zur Herstel
lung von Kompost geeignet ist. Hierbei werden physikali
sche, chemische und biologische Verfahrensparameter in die
Verfahrensführung einbezogen und miteinander im Sinne einer
Optimierung der Hygienisierung, Geruchstilgung und Dauerhu
musbildung des Reststoffgemenges auf den jeweils dazu er
forderlichen mikrobiellen Stoffumsatz zugeschnitten. Hierzu
wird das Reststoffgemenge zwei unterschiedlichen Belüf
tungsarten oder einer Mischform zwischen diesen beiden
Belüftungsarten unterworfen. Nach der einen Belüftungsart
wird Luft durch das Reststoffgemenge hindurchgeführt. Nach
der zweiten Belüftungsart hingegen die Luft oberhalb des
Reststoffgemenges entlanggeführt. Die beiden Belüftungs
arten werden zum Aufbau gewünschter Temperatur-, Feuchtig
keits- und/oder Sauerstoff-Kohlendioxidverhältnisse, ins
besondere Profile, im Reststoffgemenge so aneinander ange
paßt, daß variable Mischungsverhältnisse zwischen 0 bis 100
% aus dem Umluftvolumenstrom gebildet werden können. Die
Mittel zur Belüftung sind jeweils Lüfter bzw. Ventilatoren,
wobei der eine Lüfter die Luft oberhalb des Reststoffgemen
ges entlangführt und ein zweiter Lüfter die Luft durch das
Reststoffgemenge hindurchbläst.
Das in den letztgenannten Druckschriften (DE 40 34 400 A1,
WO 92 07807) beschriebene Verfahren arbeitet in der Regel
mit Erfolg. Probleme können jedoch dann auftreten, wenn die
Dichte des Rottegemenges eine Durchströmung behindert. Im
Grenzfall einer Luftundurchlässigkeit des Rottegemenges
baut der für die Durchströmung vorgesehene Ventilator le
diglich einen statischen Druck unter der Miete auf, ohne
daß Luft zum Strömen gebracht werden kann, selbst dann
nicht, wenn beide Ventilatoren laufen, d. h. der für die
Überströmung der Miete vorgesehene Ventilator den für die
Durchströmung der Miete vorgesehene Ventilator insoweit
unterstützt, als die über die Miete entlangstreichende Luft
eine gewisse Sogwirkung auf die Miete ausübt. Obwohl beide
Ventilatoren laufen, bewirkt nur das Überströmen der Miete
eine gewisse Luftzirkulation im System.
Weitere, noch nicht offengelegte, Schutzrechtsanmeldungen
des Anmelders (deutsche Patentanmeldungen mit den Aktenzei
chen P 42 15 269.0-41 und P 42 15 267.4 sowie PCT-Anmeldun
gen mit den Aktenzeichen PCT/EP93/01142 und PCT/EP93/01143)
beschreiben variable Umluftführungssysteme in geschlossenen
Rotteeinrichtungen für die Kompostherstellung, welche die
offenkundigen Nachteile der konventionellen Systeme besei
tigen. Sie besitzen zusätzlich den Vorteil, daß die rele
vanten Prozeßparameter unabhängig voneinander angesteuert
und in geeigneter Weise zur Optimierung der Prozeßführung
kombiniert werden können. Im Gegensatz hierzu haben sich
diese Parameter in den konventionellen Systemen gegenläufig
beeinflußt und den biologischen Prozeß behindert. Der
Offenbarungsinhalt obiger Schutzrechtsanmeldungen wird
hiermit ausdrücklich auch zum Beschreibungsinhalt der vor
liegenden Anmeldung erklärt.
Die vorliegende Erfindung zielt nun darauf ab, eine Ver
fahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung
zur Verfügung zu stellen, welche(s) eine biologisch fein
fühlige Regulierung angestrebter Betriebsweisen, insbeson
dere zur Erzeugung reproduzierbarer Produkte auf wirt
schaftlichem Wege, ermöglicht.
Das erfindungsgemäße Ziel wird durch die Gegenstände der
Patentansprüche 1 und 20 erreicht, also durch: ein Verfah
ren und eine Vorrichtung zur biologischen Behandlung, ins
besondere Kompostierung biogener und abiogener Stoffe und/
oder Stoffgemenge in einer Miete in Gegenwart biologisch
aktiver Komponenten, insbesondere Mikroorganismen, in einem
geschlossenen Reaktor mit mehreren Reaktorzonen, nämlich
der Miete selbst und wenigstens einem an die Miete angren
zenden Reaktorgasraum. Dabei werden verfahrensmäßig Milieu
zustände, Milieuzustandsänderungen und/oder Prozeßparameter
in der Miete mittels eines stationären, quasi-stationären
und/oder instationären Betriebes des Reaktors eingestellt,
eingehalten, gesteuert oder geregelt, im folgenden gemein
sam reguliert genannt. Die Vorrichtung weist hierzu einen
geschlossenen Reaktor mit den obengenannten Reaktorzonen
auf; ferner Mittel zum Einstellen, Einhalten, Steuern und
Regeln, (im folgenden gemeinsam Reguliermittel genannt,)
der Milieuzustände, Milieuzustandsänderungen und/oder Pro
zeßparameter in der Miete im Wege eines stationären, quasi
stationären und/oder instationären Betriebes des Reaktors.
Durch diese Maßnahmen lassen sich gewünschte und notwendige
Milieuzustände über eine Feinabstimmung der Klimaübertra
gung aus dem Gasraum auf das Feststoffgemenge einhalten und
somit der allgemeine mikrobielle Stoffumsatz beeinflussen;
ferner lassen sich die Leistungen und synergistische Effek
te speziell geförderter Populationen optimieren. Diese
Maßnahmen erlauben auch eine optimale Anpassung der Prozeßführung
an unterschiedliche Ausgangspunkte und Rotte
schichtdicken.
Nach den Ansprüchen 2 und 21 sind bevorzugt wenigstens zwei
Reaktorzonen, insbesondere die Miete selbst und eine an sie
angrenzende Reaktorzone, über Gas-, insbesondere Luftströme
miteinander gekoppelt. Hierdurch werden u. a. folgende Vor
teile erreicht: wirkt das Gemenge im Falle großer Dichte
als Strömungsblockade, ist also eine Durchströmung bloc
kiert, läßt sich durch strömungsmäßige Verkopplung der
oberhalb und unterhalb der Miete befindlichen Reaktorzonen
gleichwohl noch eine Vielfalt von Strömungsvarianten reali
sieren, mit denen der Milieuzustand in der Miete beeinflußt
werden kann. So können zumindest die Grenzschichten der
Miete zu den Gasräumen klimakonditioniert werden; ggf. kann
hierdurch schließlich auch die Blockade wieder
aufgehoben werden.
Nach den Ansprüchen 3 und 22 wird der Reaktorbetrieb durch
entsprechende Auslegung der Reguliermittel über einen oder
mehrere stationär, quasi-stationär und/oder instationär
geführte Gasströme reguliert. Hierdurch lassen sich extreme
Milieuzustände an den Grenzflächen der Miete, z. B. Aus
trocknungen, vermeiden; ferner Temperaturschwankungen oder
Änderungen im Gashaushalt relativieren.
Nach den Patentansprüchen 4 und 23 sind die Reguliermittel
derart ausgelegt, daß mit ihnen wenigstens ein oder mehrere
Gasströme aus folgenden Gasströmungsarten ausgewählt werden
können: Durchströmen, Überströmen, Unterströmen und Umströ
men der Miete. Auch hierdurch kann der Entwicklung extremer
Zustände während des Kompostierungsprozesses rechtzeitig
und wirksam entgegengewirkt werden. Ein sogenanntes "Fest
fahren" der Miete wird hierdurch in der Praxis verhindert.
Nach den Patentansprüchen 5 und 24 werden mittels der Regu
liermittel wenigstens zwei unterschiedliche Gasströmungs
arten miteinander kombiniert und dabei insbesondere die
Volumen-, Druck-, Temperatur- und/oder Geschwindigkeits
verhältnisse der Gasströmungsarten stufenlos reguliert. Die
Volumina, Drücke und/oder Geschwindigkeiten der Gasströ
mungsarten können hierbei - ebenfalls stufenlos - zwischen
0 und 100% eingestellt werden. Insbesondere durch die
stufenlose Veränderung und der Kombination unterschiedli
cher Gasströmungsarten läßt sich die Ausbildung von ge
wünschten Gradienten der Milieuparameter, z. B. O₂, CO₂,
Feuchte, Temperatur gezielt und sensibel beeinflussen. So
kann beispielsweise durch feineingestellte Mischformen von
Durchströmung und Über- oder Unterströmung die Konvektion
gefördert oder ihr entgegengewirkt werden. Ebenso besteht
die Möglichkeit, die Art des Wärmeüberganges aus der Miete
zu steuern. Es kann zwischen den Konvektionen und leitungs
bedingten Mechanismen gewählt werden und so der Grad der
Koppelung des Wärmeentzuges an den Stofftransport bestimmt
werden.
Nach den Patentansprüchen 6 und 25 sind mit Hilfe der Regu
liermittel die Strömungsrichtungen der Gasströmungsarten
wenigstens einmal während der Behandlung umkehrbar. Diese
Maßnahmen haben folgenden Vorteil: hierdurch können z. B.
unerwünschte Grenzflächenzustände ausgeglichen bzw. zer
stört werden, etwa unerwünschte Austrocknungen an den
Grenzflächen der Miete.
Nach den Patentansprüchen 7 und 26 sind die Reguliermittel
für eine periodisch alternierende oder aperiodisch alter
nierende Strömungsrichtungsumkehr der Gasströmungsarten
ausgelegt. Sowohl durch die periodisch als auch durch die
aperiodisch alternierenden Umkehrungen der Strömungsrich
tung lassen sich in bestimmten Fällen quasi-stationäre oder
aber instationäre Strömungsverhältnisse erzeugen. Die Ein
stellung quasi-stationärer Zustände kann dabei von der
Periodendauer bzw. der Frequenz des Wechsels der Strömungs
richtung abhängen. Sehr hochfrequente Richtungswechsel
können dann zu instationären Strömungsverhältnissen führen,
wenn sich aufgrund der hohen Frequenz keinerlei Gleichför
migkeit in der Strömung aufbauen kann. Auch durch diese
Führung der Gasströme lassen sich unerwünschte Grenzflä
chenzustände aufheben oder ausgleichen. Durch geeignete
Wechsel der Prozeßdaten-bestimmenden Parameter lassen sich
bei großen Schichtdicken enge Temperatur- und Feuchteberei
che einhalten.
Nach den Patentansprüchen 8 und 27 erlauben die Regulier
mittel eine laminare und/oder turbulente Führung der Gass
trömungsarten. Auch hierdurch lassen sich unerwünschte
Grenzflächenzustände vermeiden oder aufheben. Auch können
hierdurch die Intensität der Konvektion bzw. von Stoffüber
gängen, aber auch Wärmeübergänge beeinflußt werden.
Nach den Patentansprüchen 9 und 28 kann mit Hilfe der Regu
liermittel zwischen einer laminaren und einer turbulenten
Strömungsführung periodisch alternierend oder aperiodisch
alternierend abgewechselt werden. Diese Maßnahmen erhöhen
weiterhin die Möglichkeiten, den obengenannten unerwünsch
ten Grenzflächenzuständen durch Anpassung der Wärmeüber
gangskoeffizienten entgegenzuwirken.
Nach den Patentansprüchen 10 und 29 weisen die Regulier
mittel Regelventile und/oder verschiebbare Strömungshinder
nisse auf, einschließlich sogenannter Schikanen, mit wel
chen, etwa durch alternierenden Wechsel der Stellungen der
Regelventile eine laminare Gasströmung in eine turbulente
Gasströmung überführt werden kann. Auch hierdurch wird die
Vielfalt der Mittel erhöht, mit welchen unerwünschten
Grenzflächenzuständen entgegengewirkt werden kann. Dabei
ist selbstverständlich zu berücksichtigen, daß die Miete
selbst, einschließlich deren Oberflächenstruktur als Strö
mungshinderniss aufzufassen ist und bereits durch die Ober
flächenstruktur der Miete im Grenzflächenbereich Wirbel
oder Turbulenzen erzeugt werden können. Die Wirbel verän
dern regelmäßig lokal den Wärmeübergangskoeffizienten;
ebenso den Gasaustausch - analog zu lokalen Strudeln in
sonst laminaren Flüssigkeitsströmungen.
Nach den Patentansprüchen 11 und 30 sind stufenlos ansteu
erbare Regeleinrichtungen, insbesondere Regelventile und
regelbare Ventilatoren in Regelsystemen vorgesehen, mit
welchen die Gasströme und die Verhältnisse der Gasströme
zueinander stufenlos veränderbar sind. Durch diese Maßnah
men lassen sich folgende Vorteile erzielen: gezieltes An
fahren von Rottemassen heterogener Zusammensetzungen.
Nach den Patentansprüchen 12 und 31 sind die Reguliermittel
zur Prozeßabhängigen manuellen, programmgesteuerten und/
oder rechnergestützten Ansteuerung der Regeleinrichtungen,
insbesondere der Ventilatoren und Regelventile ausgebaut.
Durch diese Maßnahmen lassen sich folgende Vorteile errei
chen: gezielter Übergang von einer Behandlungsphase in die
andere, z. B. von der Inkubationsphase in die Hygienisie
rungsphase.
Nach den Patentansprüchen 13 und 32 werden die Temperatur
der Reaktorluft und/oder die Temperatur der Miete als Re
gelgröße ausgewählt und prozeßabhängig angesteuert. Hierzu
weisen die Reguliermittel Temperaturmeßeinrichtungen auf,
die vorzugsweise in Verbindung mit Sollwertgebern, Kompara
toren und Reglern zur prozeßabhängigen Steuerung oder Rege
lung ausgelegt sind. Hierdurch läßt sich die biogene Wärme
bildung als schlecht einstellbare Größe besser in die Tem
peraturführung einbinden, etwa dadurch, daß zunächst die
Reaktorluft bis zum Erreichen eines vorgegebenen Tempera
turwertes und danach die Temperatur in der Miete geregelt
wird. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Temperatur der
Reaktorluft nur solange als Regelgröße dienen sollte, wie
die Miete keine biogene Wärme an die Reaktorluft abgibt.
Rechtzeitig vor diesem Zeitpunkt wird bevorzugt von einer
Regelung der Temperatur der Reaktorluft zu einer Regelung
der Temperatur der Miete übergegangen. Dabei kann dieser
Zeitpunkt durch Vergleich der Temperaturen in der Reaktor
luft und in der Miete häufig rechtzeitig ausreichend genau
vorbestimmt werden.
Nach den Patentansprüchen 14 und 33 werden Temperaturdiffe
renzen in der Miete und/oder die Zustandsgrößen der Gass
tröme und/oder der Abluft, etwa die Temperatur, die Feuch
te, das O₂/CO₂-Verhältnis, der Gasdruck, die Strömungsge
schwindigkeit und/oder das Durchsatzvolumen, als Regelgrö
ßen verwendet. Hierzu weisen die Reguliermittel entspre
chende Meßeinrichtungen zur Ermittlung der Temperaturdiffe
renzen und/oder zur Bestimmung der Ist-Werte der Zustands
größen der Gasströme und/oder der Abluft auf. Die Ausgangs
werte der Meßeinrichtungen werden dann in Komparatoren mit
den Ausgangswerten von Sollwertgebern verglichen und das
Vergleichsergebnis, die sogenannte Regelabweichung, Reglern
zugeführt. Deren Ausgangswerte werden dann zur Steuerung
oder Regelung der genannten Temperaturdifferenzen und/oder
Zustandsgrößen verwendet. Hierdurch lassen sich Milieuan
sprüche bestimmter Mikroorganismen oder Mikroorganismen
arten (anaerob, aerob, Schutzbegasung bei hoher CO₂-Toleranz
usw.) gezielt einstellen.
Nach den Patentansprüchen 15 und 34 werden die Gasströme in
einem geschlossenen Umluftsystem mit oder ohne Frischluft
einspeisung geführt. Auch hierdurch läßt sich der Gashaus
halt in bekannter Weise manipulieren.
Nach den Patentansprüchen 16 und 35 wird das Gas der Gass
tröme in Konditioniereinrichtungen auf die gewünschten
Zustandsgrößen konditioniert.
Nach den Patentansprüchen 17 und 36 wird ein definiertes
Verhältnis zwischen Umluft und Frischluft durch einen zur
Frischluftzufuhr korrespondierenden Umluftaustrag einge
stellt, vorzugsweise über entsprechende Regulierventile.
Nach den Patentansprüchen 18 und 37 erfolgt die Konditio
nierung des strömenden Gases bevorzugt durch Einstellen von
Temperatur, Druck und Inhaltsstoffen, etwa des Gehaltes an
Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid, Ammoniak und Wasser,
um beispielsweise durch CO₂-Partialdruckerhöhung, CO₂-tole
rante Mikrofloren vor Konkurrenten zu schützen.
Nach den Patentansprüchen 19 und 38 wird die Miete mittels
einer Umsetzvorrichtung mechanisch behandelt, insbesondere
umgewälzt. Diese Maßnahme dient der Lockerung und damit
leichteren Durchströmbarkeit der Miete; ferner der Homoge
nisierung des Kompostmaterials und der Vergleichmäßigung
der Milieuzustände in der Miete; schließlich, um Mikrokom
partimente im Gemenge zu zerstören, damit Mikroorganismen
und Substrat ständig neu gemischt werden und hierdurch ein
vollständiger Abbau und Umbau ermöglicht wird.
Nach Patentanspruch 39 weist die Vorrichtung mehrere sepa
rate Reaktoren auf und ist das Umluftsystem als zentrale
Belüftungseinrichtung ausgelegt. Bevorzugt sind dabei we
nigstens einem oder mehreren, besonders bevorzugt allen
Reaktoren Einrichtungen zugeordnet, die zur Reaktor-unab
hängigen und individuellen Regulierbarkeit der den mikro
biellen Stoffumsatz bestimmenden Prozeßparameter ausgelegt
sind. Hierdurch können die Milieuzustände mehrerer einzel
ner Reaktoren auf den jeweiligen Rottezustand und das zu
verrottende Material feinfühlig und unabhängig voneinander
reguliert werden. Nach Patentanspruch 40 sind hierzu die
einzelnen Reaktoren wahlweise mit der zentralen Belüftungs
einrichtung verbindbar, vorzugsweise über Regelventile.
Nach Patentanspruch 41 ist weiterhin bevorzugt jeder Reak
tor mit einer eigenen regelbaren Frischlufteinspeisung
ausgestattet. Hierdurch wird der Grad der Unabhängigkeit
der einzelnen Reaktoren weiter erhöht.
Nach Patentanspruch 42 weist ein Reaktor jeweils eine ober
halb und unterhalb an die Miete angrenzende Reaktorzone auf
und sind diese Reaktorzonen jeweils über Gasströmungslei
tungen und darin angeordnete Regelventile miteinander ver
bindbar. Hierdurch läßt sich die Vielfalt der Gasströmungs
arten und deren Kombinationen erhöhen, was einer feinfüh
ligen Regulierung der Milieuzustände entgegenkommt.
Nach Patentanspruch 43 sind die Gasströmungsleitungen und
Regelventile gruppenweise spiegelbildlich symmetrisch zum
Reaktor angeordnet. Hierdurch wird eine besonders über
sichtliche Bauweise der Vorrichtung erzielt. Gleichzeitig
wird hierdurch eine einfache Möglichkeit geschaffen, die
Richtungen der Gasströme wahlweise umzukehren. . .
Nach Patentanspruch 44 werden die oberhalb und unterhalb
der Miete liegenden Reaktorzonen zu beiden Seiten des Reak
tors jeweils über eine, jeweils ein erstes Regelventil
aufweisende Gasströmungsleitung miteinander verbunden.
Hierdurch lassen sich besonders bequem nicht nur die Volu
mina sondern auch die Richtungen und Arten der Gasströmun
gen regulieren.
Eine Erhöhung der Reguliervielfalt wird durch den Gegen
stand des Patentanspruches 45 erreicht, nämlich dadurch,
daß zu beiden Seiten der ersten Regelventile jeweils ein
zweites Regelventil in der Gasströmungsleitung angeordnet
ist; insgesamt somit jeweils drei Regelventile in jeder der
die beiden Reaktorzonen verbindenden Gasströmungsleitung.
Nach Patentanspruch 46 weist die Vorrichtung wenigstens
einen oder zwei Ventilatoren auf, die jeweils über ein
ihnen nachgeschaltetes drittes Regelventil mit einer zwi
schen dem ersten und dem zweiten Regelventil liegenden
Stelle der Gasströmungsleitung verbunden ist. Hierdurch
läßt sich eine weitere Erhöhung der Reguliervielfalt hin
sichtlich der Gasströmungsarten, deren Richtungen und Kom
binationen erzielen. Weiterhin kann der eine Ventilator den
anderen jeweils zugeschaltet werden. Grundsätzlich können
aber auch mit einem einzigen Ventilator praktisch alle
Kombinationen von Gasströmungsarten eingestellt werden.
Nach Patentanspruch 47 weist diejenige Gasströmungsleitung,
welche die den Ventilatoren abgewandten Enden der oberhalb
und unterhalb der Miete liegenden Reaktorzonen miteinander
verbindet, an einer zwischen ihren ersten und zweiten Re
gelventilen liegende Stelle eine Abzweigung für die Umluft
leitung auf. Durch diese Abzweigung läßt sich der Umluft
kreis schließen. Nach Patentanspruch 50 weist die Umluft
leitung bevorzugt ein fünftes Regelventil auf, mit welchem
sich der Strömungsquerschnitt der Umluftleitung regeln
läßt, einmal im Sinne einer durchgängigen Umluftführung,
zum anderen aber auch im Sinne eines Absperrens der Umluft
leitung und damit Erzwingung einer vollständigen Umströmung
der Miete.
Nach Patentanspruch 48 wird die Vielfalt der Gasströmungs
variationen dadurch erhöht, daß sich die Umluftleitung in
zwei weitere Leitungen verzweigt, nämlich eine in die Kon
ditioniereinrichtung mündende Gasströmungsleitung und eine
in den Reaktor mündende weitere Gasströmungsleitung. Hier
durch lassen sich insbesondere, und zwar je nach Strömungs
verhältnissen, Turbulenzeffekte erzielen. Deren Vielfalt
kann durch eine weitere Verzweigung der in den Reaktorraum
mündenden Leitung erhöht werden, insbesondere dann, wenn in
den weiteren Zweigleitungen jeweils ein viertes Regelventil
angeordnet ist (Patentanspruch 49).
Insgesamt ermöglicht also die Erfindung eine Strö
mungsvariante, bei der lediglich eine Überströmung der
Miete stattfindet, eine gleichzeitige Durch- und Umströmung
der Miete also unterbunden wird. Nach einer anderen Varian
te kann lediglich eine Durchströmung eingestellt werden,
d. h. eine Über- und Umströmung unterbunden werden. Schließ
lich erlaubt es die Erfindung nur eine Umströmung einzu
stellen, eine gleichzeitige Über- und Durchströmung also zu
unterbinden. Selbstverständlich können einige oder alle
drei dieser Strömungsvarianten gleichzeitig eingesetzt
werden.
Die Erfindung erlaubt Stoffumsetzungen unter definierten
Bedingungen des Klimas und des Milieus. Drei verschiedene
Betriebsweisen sind einstellbar:
- 1. Stationäre Betriebsweise - ausgewählter Prozeß ohne zeitabhängige Einflußnahme auf vorgegebene und/oder angestrebte Zustandsgrößen.
- 2. Quasi-stationäre Betriebsweise - Wechsel stationärer Betriebsweisen:
- - Alternierende Belüftung durch Umkehr der Strö mungsrichtung,
- - Beliebige Kombination der Varianten.
- 3. Instationäre Betriebsweise - Wechsel der Belüftung, bevor stationäre Verhältnisse eintreten:
- - reine Umkehr der Strömungsrichtung
- - beliebige Kombination von Varianten
- - Veränderung von Verhältnissen
- - permanente Veränderung der Verhältnisse durch angewählte Zeitintervalle.
Die vorstehend genannten Betriebsweisen erlauben die Gemen
gemiete wahlweise verschiedenen Strömungsvarianten aus zu
setzen. Hierdurch ist ein äußerst flexibles Steue
rungssystem und Verfahren zur Verfügung gestellt, mit des
sen Hilfe die sehr unterschiedliche biologische Aktivität
von Reststoffgemengen kontrollierbar wird. Definierte Mi
lieuzustände im Rottegut lassen sich über das Umluftsystem
erzeugen, das ein vorgegebenes Klima auf das festere Stoff
gemenge überträgt, insbesondere durch Änderung der Strö
mungsparameter und -führung, einschließlich wahlweises
Überströmen und/oder Unterströmen und/oder Durchströmen
und/oder Umströmen der Miete.
Der Gasaustausch in ruhenden Feststoffgemengen kann auf
freier Konvektion und auf Durchströmung mit eingeblasener
Luft abgestellt sein. Weder die eine noch die andere Metho
de erlaubt allein eine Feinabstimmung auf die Bedürfnisse
des mikrobiellen Stoffumsatzes. Die variable Kombination
einer Überströmung zur Beeinflussung der Konvektion mit
einer Durchströmung durch eine vernetzte regelbare Luftfüh
rung wurde bisher nirgends verwirklicht. Welche verfahrens
technischen Möglichkeiten hierdurch erschlossen werden, sei
nachstehend kurz skizziert:
Definierte Milieuzustände im Rottegut lassen sich nur er
zeugen, wenn das Umluftsystem eine Strömungsführung ermög
licht, die das eingeregelte Klima auf ein festes Reststoff
gemenge überträgt, dessen Dichte verschieden sein kann. Die
Luftvolumenstromführung muß so flexibel ausgelegt und hand
habbar sein, daß die sehr unterschiedliche biologische
Aktivität von Reststoffgemengen kontrollierbar bleibt. Dies
geschieht durch Änderungen der Strömungsparameter und -
führung sowie der Konditionierung des Strömungsmediums
(z. B. Temperatur, Druck, pH, Feuchte, O₂-Gehalt, CO₂-Ge
halt, Entnahme von Stoffen wie Ammoniak). Durch die manu
elle oder programmierte Vorgabe und/oder rechnergestützte
Veränderung variabler Strömungsführungen und -geschwindig
keiten gelingt es, unerwünschte Wärmebildungen und -staus
zu unterdrücken bzw. Überschußwärme aus dem System zu ent
fernen, ohne daß andere prozeßrelevante Parameter nachhal
tig verändert werden. Daraus erwachsen Vorteile, die sich
wie folgt beschreiben lassen:
Die Temperaturplateaus für an allgemeinen (z. B. Kompostie
rungsprozeß) und speziellen Stoffwechselleistungen (z. B.
Metabolitgewinnung der Pharmaindustrie) beteiligten Mikro
floren können gezielt gesteuert werden. Am Kompostierungs
prozeß lassen sich die Zusammenhänge und Abhängigkeiten am
besten darstellen. Die Hygienisierung läßt sich thermisch
und biochemisch bei Temperaturen < 60°C optimal erreichen.
Geruchsstoffe werden immer wieder durch das Rottegut recy
cliert und dabei abgebaut. Im Laufe der Prozeßführung wird
der Stoffumsatz über angeregelte Temperaturprofile so opti
miert, daß bestimmte Substanzklassen bevorzugt um-, auf-
und abgebaut werden. Die Zufuhr des Sauerstoffs kann so
geregelt werden, daß zwischen strikter Anaerobie und strik
ter Aerobie alle Zustände über die Gasphase im Umluftsystem
stufenlos dargestellt werden können und eine Spreizung der
Temperatur- und Milieuverhältnisse im Feststoffgemenge
vermieden wird. Aus dieser Bioprozeßführung resultieren
kürzere Verweilzeiten, die den Betrieb geschlossener Rotte
anlagen wirtschaftlicher gestalten.
In ihrer Umluftausführung bietet eine Kompostierungsanlage
mit mehreren Reaktoren den Vorteil zunächst eine Basiskon
ditionierung der zirkulierenden Umluft unabhängig vom Volu
men unter Frischlufteinspeisung vornehmen zu können. Letz
tere dient nunmehr der Einstellung eines gewünschten Sauer
stoffgehaltes. Die Prozeßparameter der angeschlossenen
Reaktoren werden fein abgestimmt, und zwar individuell und
unabhängig voneinander auf die in jedem Reaktor einzeln
gewünschten Prozeßbedingungen unter Berücksichtigung der
dortigen Prozeßverhältnisse.
Die angeschlossenen Reaktoren können beispielsweise wie
folgt betrieben werden.
- 1. Die angeschlossenen Reaktoren besitzen eine Einrich tung zur Nachkonditionierung über Heiz-, Kühlungs- und Befeuchtungsregister für die Luftmengen, die intern das Rottegut durchströmen. Bei einem entsprechenden Luftmengendurchsatz wird sichergestellt, daß das Raum klima mit dem Gemengeklima identisch ist. Die Abluft wird der zentralen Umluft zugeführt und wieder inte griert. Überschußluft wird über Biofilter abgegeben. Bei dieser Prozeßführung kann die zentrale Umluft sauerstoffarm gefahren werden, wenn die semi-anaerobe oder anaerobe Milieukonditionierung gefordert ist. Außerdem besitzen die Reaktoren eine eigene Frischlufteinspeisung.
- 2. Die angeschlossenen Reaktoren besitzen zusätzlich oder anstelle der Nachkonditionierung über Heiz-, Kühlungs- und Befeuchtungsregister ein eigenes Umluftsystem, dessen Strömungsparameter separat und individuell einstellbar sind. Das gewünschte Klima im Reaktor stellt sich innerhalb kürzester Zeit ein und kann über Luftteilströme aus der zentralen Luftaufbereitung stabilisiert werden. Der gewünschte Sauerstoffeintrag kann über die eingespeiste Umluft und/oder separate Frischlufteinspeisung erfolgen. Korrespondierende Abluftmengen werden in die zentrale Umluft integriert. Überschüssige Luftmengen werden über einen zentralen Biofilter abgegeben.
- 3. Schließlich können die einzelnen Reaktoren auch unter einander verbunden werden, etwa für einen Wärmeaus tausch oder aber eine Nutzung der am weitesten fort geschrittenen Rotte als Biofilter der noch am wenig sten umgesetzten Rotte, also der frischesten Miete, insbesondere nach Abschluß der Hygienisierungsphase.
Die Grundaufbereitung der Umluft läßt sich auf die Band
breite der Bedürfnisse von Reaktoren unterschiedlich gerot
teten Inhaltes umso leichter zuschneiden, je identischer
die Zusammensetzung der jeweiligen Ausgangsgemenge in den
Reaktoren ist. Hier kommt es auf die Einhaltung erarbeite
ter Rezepturen an. Die separate Umluftführung gestattet die
Einstellung von Strömungsparametern, welche die biologi
schen Aktivitäten des jeweiligen Reaktorgemenges in die
gewünschten Bahnen lenken. Dies gilt z. B. für den Aufbau
des Temperaturplateaus bei der Hygienisierung, für den
Abbau von Temperaturspitzen, die Vermeidung von Wärmestaus
oder die Führung von Temperaturprofilen. Mit der internen
Umluftführung wird außerdem erreicht, daß Geruchsstoffe
über das reaktoreigene Rottegemenge als interne Biofilter
abgebaut werden. Dies entlastet das zentrale Umluftsystem
und das ihm angeschlossene externe Biofilter.
Weitere bevorzugte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbei
spiele. Diese Ausführungsbeispiele sind schematisch in den
beigefügten Zeichnungen dargestellt.
In den Zeichnungen zeigen:
Abb. 1 die Stoffumsatzdynamik während der Kompostierung;
Abb. 2.1 ein Schema eines Umluftsystems für geschlossene
Reaktoren
Abb. 2.2 ein weiteres Schema eines Umluftsystems für ge
schlossene Reaktoren
Abb. 3.1 ein Schema eines Umluftsystems für mehrere sepa
rate Reaktoren
Abb. 3.2 ein Detail eines einzelnen Reaktors mit Umluftan
schluß nach Abb. 3.1
Abb. 4.1 bis 4.3 verschiedene Luftströmungsarten und -varianten
Abb. 5 eine Steuertabelle zur Steuerung der in den Abb.
2.1 bis 3.2 dargestellten Regelventile und Venti
latoren für die Einstellung der in Abb. 4.1 bis
4.3 dargestellten Luftströmungsarten und -varian
ten.
Abb. 1 veranschaulicht den während der Kompostierung ablau
fenden bekannten dynamischen Prozeß der Biomassebildung und
des Stoffumsatzes in Abhängigkeit von der Zeit und der
jeweiligen Mikroflora. Dabei werden die leichtverwertbaren
Kohlenstoff- und Stickstoffverbindungen mineralisiert. Da
dieser Prozeß rasch verläuft, kommt es zu Erwärmungen bis
zu 80°C. Diese Phase der Kompostierung dient der Hygieni
sierung und dem Abbau der Stinkstoffe.
Nach dem Abbau jener Stoffklassen, die vorzugsweise von der
bakteriellen Mischflora abgebaut werden können, kommt es zu
Änderungen in der Populationszusammensetzung. Diese besteht
nun aus Bakterien und Pilzen, wie in Abb. 1 dargestellt.
Danach mündet der Kompostierungsprozeß in den ausschließ
lich oxidativen Stoffabbau ein. In dieser Phase bauen über
wiegend aerobe Pilzfloren die Lignozellulose langsam ab.
Für den Kompostierungsprozeß ist charakteristisch, daß der
Stoffumsatz zu Beginn sowohl unter aeroben als auch unter
anaeroben Bedingungen ablaufen kann. Dies ist der Grund,
warum deponiertes Frischmaterial zur Bildung von Faulgasen
führt. Die Kompostierung dagegen mündet in einen Stoffum
satz ein, der strikte Aerobie erforderlich macht, wie in
Abb. 1 dargestellt. In diesem Stadium kommt der mikrobielle
Stoffumsatz vollständig zum Erliegen, wenn die Sauerstoff
zufuhr unterbunden wird. Dies kann leicht demonstriert
werden. Ein Plastiksack, in dem End- oder Stabilkompost
luftdicht verpackt ist, nimmt nach einiger Zeit das Aus
sehen einer vakuumversiegelten Erdnußpackung an. Durch den
Sauerstoffverbrauch der Mikroflora entsteht im Plastiksack
ein Unterdruck. Würde das Stadium des Stabilkompostes noch
nicht erreicht worden sein - könnte also unter den herr
schenden Bedingungen noch eine anaerobe Mikroflora tätig
werden - käme es nachgewiesenermaßen zu Gasbildungen (N₂
oder N₂O, Methan, Stinkgase). Der Sack würde sich aufblähen.
Während der Kompostierung wird unter Volumenreduktion (ca.
50% Rotteverlust) Dauerhumus gebildet, der folgenden
Stoffumsatz zur Grundlage hat. Der oxydative Abbau des
dreidimensional vernetzten Lignin-Makromoleküls verläuft
über Bruchstücke, die entweder vollständig mineralisiert
oder zusammen mit mikrobiell gebildeten autooxydablen Phe
nolen zu Huminstoffen repolymerisiert werden. Dieser biolo
gisch induzierte und chemisch katalysierte Prozeß ist in
die Dynamik des Stoffumsatzes dergestalt eingebunden, daß
ein Kompost entsteht, dessen organische Substanz eine zu
nehmende Persistenz gegen den mikrobiellen Abbau unter den
Stoffumsatzbedingungen der aquatischen und terrestischen
Okösysteme aufweist.
Die Erfindung stellt darauf ab, der jeweils gewünschten
Mikroflora einen Selektionsvorteil dadurch zu gewähren, daß
die für diese Flora optimalen Umgebungsparameter, wie Tem
peratur, Feuchtigkeit und Gaszusammensetzung gezielt ange
steuert werden und damit der Mikroflora eine ihr optimale
Umgebung zur Verfügung gestellt wird.
In dieser Anmeldung werden für gleiche oder funktionsglei
che Teile durchgehend in allen Ausführungsbeispielen glei
che Bezugszeichen verwendet.
Abb. 2.1 zeigt das Schema eines ersten Ausführungsbeispiels
für eine erfindungsgemäße Kompostieranlage. Danach kann
Umluft bei geöffnetem Regelventil R5 über einen Wärmetau
scher W1 geführt werden. Die Wärmegewinnung im Wärmetau
scher W1 wird bevorzugt dazu verwendet, über einen Wärme
tauscher W2 Frischluft zu temperieren, die über einen Kanal
K1 einströmt. Der Frischlufteintrag wird über ein Regel
ventil R16 gesteuert und über zwei parallel geschaltete
Ventilatoren V1 und V2 einem oberhalb und einem unterhalb
einer Miete 10 angelegenen Reaktorgasraum zugeführt. Die
Miete 10 sowie die Reaktorgasräume werden im folgenden auch
Reaktorzonen genannt. Der korrespondierende Luftaustrag
wird bei geöffnetem Regelventil R17 über einen in Reihe mit
den beiden Ventilatoren V1 und V2 geschalteten Ventilator
V3 vorgenommen. Die ausgeblasene Luft wird hierbei über
einen Biofilter B geführt.
Im Kanal K1 ist hinter dem Wärmetauscher W2 ein Tempera
turfühler Tzu zugeordnet, welcher die Temperatur der zuge
führten Luft mißt. Seine Ausgangsdaten werden einem (nicht
gezeigten) Prozeßrechner zur elektronischen Steuerung des
Kompostierungsprozesses zugeführt.
Unterhalb des Regelventiles R16 ist im Kanal K1 ein Fühler
O₂ zur Ermittlung des O₂ Gehaltes angeordnet. Auch dessen
Ausgangswerte werden dem Prozeßrechner zugeführt. Der Kanal
K1 verzweigt sich in einen Kanal K2, in welchem der Venti
lator V2 angeordnet ist. Vor dem Ventilator V2 ist ein
Fühler VL2 angeordnet, welcher das Luftvolumen mißt. Dessen
Ausgangswert wird wiederum dem Prozeßrechner zugeführt. Dem
Ventilator V2 ist ein weiterer Fühler P2 nachgeschaltet,
welcher den Strömungsdruck mißt. Der Kanal K2 mündet in die
Reaktorzone oberhalb der Miete 10. Er enthält, dem Ventila
tor V2 nachgeschaltet, ein Regelventil R4, das durch den
Prozeßrechner ansteuerbar ist. Auch der Ventilator V2 ist
durch den Prozeßrechner ansteuerbar. Unmittelbar vor der
Mündung des Kanales K2 in den Gasraum oberhalb der Miete 10
ist ein weiterer Temperaturfühler T2 angeordnet, dessen
Ausgangssignal wiederum dem Prozeßrechner zugeführt wird.
Die obere Reaktorzone mündet in einen Kanal K5, der mit
einem Temperaturfühler Tab bestückt ist. Dessen Meßwerte
werden wiederum dem Prozeßrechner zugeführt. Der freie
Strömungsquerschnitt des Kanales K5 wird durch das Regel
ventil R5 gesteuert. Der Kanal K5 wird schließlich über den
Wärmetauscher W1 einem Verzweigungspunkt zugeführt, von
welchem die Kanäle K7 und K8 abgehen. Der Kanal K7 ist über
ein vom Prozeßrechner ansteuerbares Regelventil R7 in den
Kanal 1 rückgeführt. Der freie Strömungsquerschnitt des
Kanales K8 wird durch ein weiteres Regelventil R17 einge
stellt. Dem Regelventil R17 nachgeschaltet ist ein Druck
fühler P8, dem der Ventilator V3 nachgeschaltet ist. Der
Ventilator V3 bläst die Abluft über den Biofilter B ins
Freie.
Dem Wärmetauscher W1 unmittelbar vorgeschaltet sind ein
weiterer Druckfühler P4, ein Luftmengenfühler VLges und ein
NH₃-Fühler NH₃. Die Ausgangswerte dieser Fühler werden eben
falls dem Prozeßrechner zugeführt.
Vor den letztgenannten Fühlern zweigt vom Kanal K5 ein
Kanal K52 ab, der über ein Regelventil R6 mit dem bereits
genannten Kanal K2 verbunden ist.
Der Kanal K1 ist über seine zum Ventilator V2 führende Ver
zweigungsleitung hinaus weitergeführt, nämlich zum Ventila
tor V1. Zwischen den Ventilatoren V2 und V1 befindet sich
im Kanal K1 ein - wiederum vom Prozeßrechner steuerbares -
Regelventil R3. Unmittelbar vor dem Ventilator V1 mißt ein
Luftvolumenfühler VL1 das zum Ventilator V1 strömende Luft
volumen. Der Ventilator V1 bläst Luft über den Kanal K3 in
den Reaktorgasraum unterhalb der Miete 10. Dem Ventilator
V1 ist wiederum ein Druckfühler P1 nachgeschaltet, und zwar
vor einer Verzweigungsleitung K23, welche den Kanal K2 mit
dem Kanal K3 über ein Regelventil R2 verbindet. Unmittelbar
vor der Mündung des Kanales K3 in die Reaktorzone unterhalb
der Miete 10 ist noch ein Temperaturfühler T1 angeordnet.
Ein Druckfühler P3 mißt den Druck im Gasraum unterhalb der
Miete 10. Die Gasräume unterhalb und oberhalb der Miete 10
sind über einen Kanal K4 miteinander verbunden. Ein Regel
ventil R1 steuert den freien Strömungsquerschnitt im Kanal
K4.
Schließlich sind in der Miete 10 noch mehrere Temperatur
fühler T3, T4, T5, T6, T7, T8, T9 und T10 angeordnet.
Das Regelventil R1 ermöglicht im Zusammenspiel mit den
anderen Regelventilen insbesondere die in Abb. 4.1 und 4.2
unter Beispiel 1, 3, 5, 6, und 8 dargestellten Gas-, ins
besondere Luft-Strömungsvarianten. Beim dargestellten Aus
führungsbeispiel sind die Regelventile prozeßrechnergesteu
ert und werden die Ausgangsdaten sämtlicher Meßgeräte dem
Prozeßrechner zugeführt. Ebenso prozeßrechnergesteuert sind
die Leistungen der 3 Ventilatoren V1, V2 und V3.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel veranschaulicht die
ungemeine Vielfältigkeit der mit ihm erzielbaren Strömungs
varianten mit Hilfe nur zweier Ventilatoren und der genann
ten Regelventile. Erst die Vielfalt der Strömungsvarianten
ermöglicht das genaue und feinfühlige Zuschneiden der Pro
zeßparameter auf den jeweils gewünschten mikrobiellen
Stoffumsatz, d. h. die Anpassung der Prozeßparameter an die
jeweils gewünschte Mikroflora. Erst hierdurch kann biolo
gisch wirksam auf den Stoffumsatz eingewirkt werden.
Insgesamt wird ein Umluftsystem für geschlossene Rottesy
steme dargestellt, bei welchen die Strömungsparameter und
die Strömungsführung an die Zwecke einer definierten bio
chemischen Prozeßführung feinfühlig anpaßbar sind. Durch
diese Anpassung kann die Prozeßführung variabel gestaltet
werden. Ruhende oder durchmischte Mieten können über-,
durch- oder umströmt werden. Auch alle Kombinationen dieser
Strömungsvarianten werden möglich. Insgesamt gelingt es,
über die Einhaltung gewünschter Klima- und Milieuzustände,
den mikrobiellen Stoffumsatz feinfühlig anzusteuern und zu
regeln.
Um die Leistung der beiden Ventilatoren V1, V2 kombinieren
zu können, ist die Verknüpfung der Unterströmung mit der
Überströmung durch den Kanal K4 mit eingebautem Regelventil
R1 eine Problemlösung, die erhebliche Vorteile gegenüber
dem Stand der Technik besitzt. Sie dient insbesondre den
anhand der Abb. 4.1 bis 4.2 unter 1, 3, 5, und 8 darge
stellten Strömungsvarianten.
Demgegenüber beschreibt das eingangs genannte Dokument
GRABBE (WO 92/07807) eine relativ einfache Kanalausstattung
unter Einschränkung der Gasführungsvarianten. Erst die
Kanalvernetzung mit den entsprechenden Regelventilen er
möglicht die Vernetzung der Ventilatorleistungen und Gass
tröme. Dabei ist das von Hand oder rechnergestützt stufen
los vertrimmbare Regelventil R1 von großer Bedeutung. Da
durch werden Feinabstimmungen bei der Bioprozeßführung in
bisher nicht gekannter Qualität möglich.
Abb. 2.2 zeigt ein Schema eines weiteren Ausführungsbei
spiels der Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel übernimmt
die Ventilatoren V1 und V2, die Regelventile R1, R2, R4,
und R5, die Leitungsbahnen K1, K2, K3, K4 und K5 sowie die
Reaktorzonen des vorangegangenen Ausführungsbeispiels (vgl.
Abb. 2.1). Es ergänzt jedoch jenes durch die Regelventile
R8, R9, R10, R11, R12 und R14, die Leitungsbahnen K6 und
K10, sowie die Umluftkonditionierung 11. Die genaue Anord
nung der vorgenannten Elemente ist aus der Abb. 2.2 er
sichtlich, auf die hiermit ausdrücklich hingewiesen wird.
Danach kann in dem Belüftungssystem für geschlossene Reak
toren jede beliebige Kombination der folgenden Gasströ
mungsarten ausgewählt werden: Durch-, Über-, Unter- und
Umströmen der Miete 10. Dies geschieht durch wahlweise
Kombination der Regelventile zu unterschiedlichen Regelsy
stemen mit wenigstens einem laufenden Ventilator. Dabei
ermöglicht die wahlweise Kombination der in Abb. 2.2 darge
stellten Regelventile R1, R2, R4, R5, R8, R9, R10, R11,
R12, R13, und R14 die Einstellung oder stufenlose Regelung
der Strömungsvarianten. Insbesondere lassen sich die in
Abb. 4.1 bis 4.3 unter Beispiel 1-15 (ohne die Strö
mungsvarianten 10, 11, 14, und 15) dargestellten Strömungs
varianten mit nur einem Ventilator und einem Regelsystem
darstellen.
Abb. 3.1 zeigt ein Schema eines weiteren Ausführungsbei
spiels der Erfindung. Danach kann das Umluftsystem (vgl.
Abb. 2.1 und 2.2) nicht nur für einen einzigen Reaktor zur
Konditionierung der Umluft eingesetzt werden, sondern er
möglicht die Konditionierung der Umluft mehrerer separater
Reaktoren, auch Rotteboxen RX1, RX2, . . . RXN genannt. Dies
wird durch Kopplung der Zuluftführungen der einzelnen Reak
toren mit einer zentralen Belüftungseinrichtung 11, 12, 13
über reaktorständige Regelventile R1zu bis RN2zu erreicht.
Dabei ist das Regelventil R1zu ständig der Rottebox RX1, das
Regelventil R2zu ständig der Rottebox RX2, usw. zugeordnet.
Gemäß Abb. 3.1 weist die Kompostierungsanlage mehrere sepa
rate Reaktoren, Rotteboxen RX1, RX2, RXN auf, die jeweils
über Zu- und Ableitungen L1zu, L1ab, L2zu, L2ab, LNzu, LNab mit
der zentralen Belüftungseinrichtung 11, 12, 13 verbunden
sind. Die zentrale Belüftungseinrichtung weist eine Umluft
konditionierung 11 auf, die über einen Kanal K11 mit einem
Hauptventilator 12 verbunden ist. Der Hauptventilator 12
ist über einen Kanal K12 mit einem steuerbaren Hauptregel
ventil 13 verbunden. Das Hauptregelventil 13 schließlich
ist über einen Kanal K13 wieder mit der Umluftkonditionie
rung 11 verbunden. Die Umluftkondionierung 11, der Haupt
ventilator 12 und das Hauptregelventil 13 sind seriell
hintereinandergeschaltet. Gemeinsam bilden diese Einrich
tungen mit den Kanälen K11 bis K13 eine Umluftschleife.
Die Leitungen L1zu bis LNzu zweigen vom Kanal K12 ab und füh
ren zu den jeweiligen Rotteboxen RX1, RX2, RXN. Die Leitun
gen L1ab bis LNab verbinden die Rotteboxen RX1, RX2, RXN mit
dem Kanal K13. Jede der Leitungen L1zu bis LNzu enthält ein
steuerbares Regelventil R1zu, R2zu bzw. R3zu. Somit bilden
auch die Umluftkonditionierung 11, der Kanal K11, der
Hauptventilator 12, der Kanal K12 und jede der Zu- und
Ableitungen L1ab bis LNab zusammen mit der Rottebox eine
Zweigschleife.
Abb. 3.2 zeigt das Flußschema eines Einzelreaktors des Aus
führungsbeispiels der Erfindung nach Abb. 3.1. Danach ver
fügt jeder Einzelreaktor über eine eigene regelbare Frisch
luftzuführung LF, RF16 und mindestens einen Ventilator, mit
dem eine reaktorspezifische Umluftführung und -steuerung
der Luftströmungsvarianten sowie eine Kopplung des laufen
den Systems an das Umluftsystem über die Umluftanschluß
leitungen L1zu, L1ab) und Regelventile R15, R7 steuerbar ist.
Stellvertretend für alle Einzelreaktoren ist die Rottebox
RX1 mit individuell zugehörigem Luftführungssystem gezeigt.
Die Miete in Rottebox 1 hat wiederum das Bezugszeichen 10.
Das individuelle Umluftsystem für die Rottebox RX1 weist
die Frischluftzufuhrleitung LF auf, die Frischluft über ein
Regelventil RF16 zuführt. Die Leitung LF teilt sich nach
dem Regelventil RF16 in eine Zweigleitung K3 mit eingebau
tem Ventilator V1 und nachgeschaltetem Regelventil R11. Die
Leitung K3 führt in die Zufuhrleitung L1zu, die unterhalb
der Miete 10 in die Rottebox RX1 mündet. Die Leitung K4
verbindet über das Regelventil R1 die Gasräume unterhalb
und oberhalb der Miete 10, und zwar auf dem der Zuführlei
tung L1zu gegenüberliegenden Ende der Rottebox RX1. An dem
der Leitung K4 gegenüberliegenden Ende der Rottebox RX1,
also dem gleichen Ende, in das die Zufuhrleitung L1zu ein
mündet, führt die Leitung K2 aus dem Gasraum oberhalb der
Miete 10 aus der Rottebox RX1 heraus. Diese Leitung K2 ist
über das weitere regelbare Ventil R3 und die Leitung K1 zur
Leitung K3 zurückgeführt, und zwar an einem Punkt zwischen
dem Regelventil RF16 und dem Ventilator V1. Die eben be
schriebenen Verbindungen stellen eine erste Umluftschleife
für die Rottebox RX1 dar.
Die Leitung K2 zweigt zwischen der Rottebox RX1 und dem Re
gelventil R3 in die Leitung L1ab ab, und zwar über ein wei
teres Regelventil R15. Zusätzlich sind die Leitungen K3 und
K2 über ein weiteres Regelventil R2 und eine Leitung K23
miteinander verbunden, und zwar unmittelbar vor der Rotte
box RX1. Die Leitung K5 verbindet über das Regelventil R5
die Reaktorzone oberhalb der Miete 10 mit der Abluftleitung
L1ab. Die Leitung K5 geht von demjenigen Ende der Rottebox
RX1 aus, welches der Leitung K4 unmittelbar benachbart ist.
Sie mündet in die Leitung L1ab hinter dem Regelventil R15.
Diese Art der Luftführung ermöglicht wahlweise eine Über
strömung, eine Unterströmung, eine Umströmung und/oder eine
Durchströmung der Miete 10, und zwar grundsätzlich in der
gleichen Weise, wie in den Ausführungsbeispielen der Abb.
2.1 und 2.2.
Die Abb. 4.1 bis 4.3 stellen die verschiedenen erfindungs
gemäßen Luftströmungsarten und -varianten dar, wobei die
jeweils zugehörige Stellung der Ventile und der Schaltungs
zustand der Ventilatoren in Abb. 5 wiedergegeben sind.
Durchströmung der Miete 10 von unten
nach oben bzw. von oben nach unten.
Im Falle der Durchströmung von unten nach oben (Beispiel 1,
Abb. 4.1) wird der Ventilator V2 abgeschaltet und werden
die Regelventile R2, R4, R5, R8, R9 und R13 geschlossen.
Die Regelventile R10, R11, R12 und R14 werden geöffnet. Zur
Verstärkung kann der (beispielsweise schwächer ausgelegte)
Ventilator V2 seriell zugeschaltet und die Regelventile R2
und R13 geöffnet werden. Die Stellung der Regelventile und
Ventilatoren des Beispiels 2 in Abb. 4.1 sind in Abb. 5
angegeben.
Umströmung der Miete 10 von unten nach
oben bzw. von oben nach unten.
Im Falle der Umströmung von unten nach oben (Beispiel 3,
Abb. 4.1) läuft nur der Ventilator V1 und die Regelventile
R5, R8, R10, R11 und R12 sind geöffnet; die Regelventile
R2, R4, R9, R13 und R14 hingegen geschlossen (vgl. Abb. 5).
Bei Bedarf können der Ventilator V2 zugeschaltet und die
Regelventile R2 und R13 geöffnet werden. Der zugeschaltete
Ventilator V2 dient dann der Addition geförderter Luftmen
gen bei den verschiedenen Luftführungsvarianten. Die Stel
lung der Regelventile und Ventilatoren des Beispiels 4 in
Abb. 4.1 ist ebenfalls in Abb. 5 dargestellt.
Überströmung und Unterströmung der Mie
te 10.
Bei der Überströmung und Unterströmung der Miete 10 (Bei
spiel 5, Abb. 4.1) arbeiten beide Ventilatoren V1 + V2
entweder parallel, oder V2 ist abgeschaltet. Wird nur mit
dem Ventilator V1 gearbeitet, sind die Regelventile R2, R4,
R8, R10, R11, R12 und R14 geöffnet und die Regelventile R5,
R9 und R13 geschlossen. Bei dieser Strömungsvariante wird
die Miete 10 beidseitig (oben und unten) dem gleichen Ef
fekt ausgesetzt, wie bei der Variante gemäß Beispiel 6,
Abb. 4.2, d. h. der reinen, nur einseitig wirkenden Über
strömung.
Überströmung oder Unterströmung der
Miete 10.
Zum Zwecke der Überströmung (Beispiel 6, Abb. 4.2) wird die
Luft über die Miete 10 geführt. In diesem Fall läuft entwe
der Ventilator V1 oder V2. Läuft Ventilator V2, so sind die
Regelventile R1 und R2 dabei geschlossen; die Regelventile
R4, R12 und R14 hingegen geöffnet. Eine laminare Luftströ
mung führt sehr sanft Wärme und Abgase ab. Sie führt außer
dem zu einem leichten Ansaugen der Gase aus der Miete 10 in
die überströmende Luft. Die Stellung der Regelventile und
Ventilatoren des Beispiels 7 in Abb. 4.1 sind in Abb. 5
angegeben.
Durchströmung von unten nach oben und
Überströmung oder Durchströmung von
oben nach unten und Unterströmung.
Um die Überströmung mit einer Durchströmung (Beispiel 8,
Abb. 4.2) zu kombinieren, läuft der Ventilator V1 und die
Regelventile R2, R4, R10, R11, R12 und R14 sind geöffnet
(vgl. Abb. 5) . . Die Ventile R5, R8, R9 und R13 sind ge
schlossen. Die Vorteile dieser Strömungsvariante sind aus
führlich in der DE 40 34 400 A1 bzw. der hierzu korrespon
dierenden WO92/07807 - GRABBE - beschrieben. Zur Vermeidung
von Wiederholungen wird ausdrücklich auf den Inhalt des
genannten Dokumentes verwiesen. Die Stellung der Regelven
tile und Ventilatoren des Beispiels 9 in Abb. 4.1 sind in
Abb. 5 angegeben.
Wie die Beispiele 8.)/9.), jedoch
mit mindestens zwei Ventilatoren.
Auch hierzu wird auf Abb. 5 verwiesen.
Umströmung von unten nach oben und
gleichzeitige Durchströmung von unten
nach oben oder Umströmung von oben nach
unten und gleichzeitige Durchströmung
von oben nach unten.
Bei dieser Strömungsvariante erlaubt die Regelung der Ven
tile R8 und/oder R1 (s. Abb. 2.2) sowie der Ventile R12
und/oder R1 in Verbindung mit R14 den stufenlosen Wechsel
von einer reinen Durchströmung zu einer Mischform zwischen
Durch- und Umströmung. Weiterhin kann durch zusätzliche
Regelung der Ventile R2, R10, und R4 stufenlos zwischen der
Strömungsform des Beispiels 12 und 13 gewechselt werden.
Dieser Strömungswechsel entspricht einer Strömungsumkehr
(vgl. Abb. 5, Strömungsvariante 12 und 13).
Wie die Beispiele 1.)/2.), jedoch mit
mindestens zwei Ventilatoren.
Durch Regelung der Ventilstellung und/oder durch Einbringen
von Strömungshindernissen lassen sich bei allen Strö
mungsführungen die Anteile laminarer und/oder turbulenter
Strömung einstellen und damit eine differenzierte und se
lektive Wirkung auf die Ober- und Unterflächen der Miete
(10) hervorrufen.
Claims (50)
1. Verfahren zur biologischen Behandlung, insbesondere
Kompostierung biogener und abiogener Stoffe und/oder
Stoffgemenge in einer Miete (10) in Gegenwart biolo
gisch aktiver Komponenten, insbesondere Mikroorganis
men, in einem geschlossenen Reaktor (RX1 bis RXN) mit
mehreren Reaktorzonen, nämlich der Miete (10) selbst
und wenigstens einem an die Miete (10) angrenzenden
Reaktorgasraum, bei welchem Verfahren Milieuzustände,
Milieuzustandsänderungen und/oder Prozeßparameter in
der Miete (10) mittels eines stationären, quasi-sta
tionären und/oder instationären Betriebes des Reaktors
(RX1 bis RXN) eingestellt, eingehalten, gesteuert oder
geregelt werden, im folgenden gemeinsam reguliert
genannt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem wenigstens zwei
Reaktorzonen, insbesondere die Miete (10) und eine der
an sie angrenzenden Reaktorzonen, über Gas-, insbeson
dere Luftströme miteinander gekoppelt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem der
Reaktorbetrieb durch einen oder mehrere stationär,
quasi-stationär und/oder instationär geführte Gasströ
me reguliert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei welchem wenig
stens ein oder mehrere Gasströme aus folgenden Gas
strömungsarten ausgewählt werden: Durch-, Über-, Un
ter- und Umströmen der Miete (10).
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei wel
chem wenigstens zwei unterschiedliche Gasströmungs
arten miteinander kombiniert werden und dabei insbe
sondere die Volumen-, Druck-, Temperatur- und/oder Ge
schwindigkeits-Verhältnisse der Gasströmungsarten stu
fenlos reguliert werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei wel
chem die Strömungsrichtungen der Gasströmungsarten
wenigstens einmal während der Behandlung umgekehrt
werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem die Strömungs
richtungen der Gasströmungsarten periodisch alternie
rend oder aperiodisch alternierend umgekehrt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei wel
chem die Gasströmungsarten laminar und/oder turbulent
geführt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem zwischen einer
laminaren und einer turbulenten Strömungsführung peri
odisch alternierend oder aperiodisch alternierend
abgewechselt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei welchem die
laminare Gasströmung durch Einbringen von Strömungs
hindernissen und/oder alternierendem Wechsel der Stel
lungen von Regelventilen (R1, R2, R4, R5, R8, R9, R10,
R12) in eine turbulente Gasströmung überführt wird.
11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei
welchem, zur stufenlosen Einstellung der Gasströme und
der Verhältnisse der Gasströme zueinander Regelein
richtungen, insbesondere Regelventile (R1 bis R17)
und/oder regelbare Ventilatoren (V1, V2, V3) in Re
gelsystemen verwendet werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem die Regelein
richtungen prozeßabhängig manuell, programmgesteuert
und/oder rechnergestützt angesteuert werden.
13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei
welchem die Temperatur der Reaktorluft und/oder die
der Miete (10) als Regelgröße ausgewählt und prozeß
abhängig angesteuert werden.
14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei
welchem Temperaturdifferenzen in der Miete (10) und/
oder die Zustandsgrößen der Gasströme und/oder der Ab
luft (Temperatur, Feuchte, O₂ - CO₂-Verhältnis, Gas
druck, Strömungsgeschwindigkeit und/oder Durchsatz
volumen) als Regelgrößen verwendet werden.
15. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei
welchem, das Gasstromsystem als geschlossenes Umluft
system mit oder ohne Frischlufteinspeisung geführt
wird.
16. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei
welchem, das Gas im Gasstromsystem konditioniert wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 und 16, bei
welchem ein definiertes Verhältnis zwischen Umluft-
und Frischluft durch einen zur Frischluftzufuhr korre
spondierenden Umluftaustrag eingestellt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 oder 17, bei
welchem die Konditionierung des strömenden Gases in an
sich bekannter Weise durch Einstellung von Temperatur,
Druck und Inhaltsstoffen, insbesondere des Gehaltes an
Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid, Ammoniak und
Wasser erfolgt.
19. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei
welchem, die Miete (10) mit einer Umsetzvorrichtung
mechanisch behandelt wird.
20. Vorrichtung zur biologischen Behandlung, insbesondere
Kompostierung biogener und abiogener Stoffe und/oder
Stoffgemenge in einer Miete (10) in Gegenwart biolo
gisch aktiver Komponenten, insbesondere Mikroorganis
men, mit
- a) einem geschlossenen Reaktor (RX1 bis RXN) mit mehreren Reaktorzonen, nämlich der Miete (10) selbst und wenigstens einem sich an die Miete (10) angrenzenden Reaktorgasraum; und
- b) Mitteln (V1 bis V3, R1 bis R17, RF16, LF, L1zu bis LNzu, L1ab bis LNab, K1 bis K13, 10 bis 13) zum Einstellen, Einhalten, Steuern oder Regeln, im folgenden gemeinsamen Reguliermittel genannt, der Milieuzustände, Milieuzustandsänderung und/ oder Prozeßparameter in der Miete (10) mittels eines stationären, quasi-stationären und/oder instationären Betriebes des Reaktors (RX1 bis RXN).
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, bei welchem die Regu
liermittel Gas-, insbesondere Luftströmungsräume zur
Kopplung von wenigstens zwei Reaktorzonen, insbesonde
re der Miete (10) und einer sich an die Miete (10)
angrenzenden weiteren Reaktorzone, aufweisen.
22. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, in welcher die
Reguliermittel zur stationären, quasi-stationären
und/oder instationären Führung der Gasströme im Reak
torbetrieb ausgelegt sind.
23. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, in welcher die
Reguliermittel zur Durch-, Über-, Unter- und/oder
Umströmung der Miete (10), im folgenden Gasströmungs
arten genannt, ausgelegt sind.
24. Vorrichtung nach einem Ansprüche 21 bis 23, in welcher
die Reguliermittel zur Kombination von wenigstens zwei
unterschiedlichen Gasströmungsarten und dabei insbe
sondere zur stufenlosen Regulierung der Volumen-,
Druck-, Temperatur- und/oder Geschwindigkeits-Verhält
nisse der Gasströmungsarten ausgelegt sind.
25. Vorrichtung nach einem Ansprüche 21 bis 24, in welcher
die Reguliermittel zur wenigstens einmaligen Umkehr
der Strömungsrichtungen der Gasströmungsarten ausge
legt sind.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, in welcher die Regulier
mittel zur periodisch alternierenden oder aperiodisch
alternierend Richtungsumkehr der Gasströmungsarten
ausgelegt sind.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 26, in
welcher die Reguliermittel zur laminaren und/oder
turbulenten Führung der Gasströmungsarten ausgelegt
sind.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, in welche die Regulier
mittel für einen periodisch alternierenden oder aperi
odisch alternierenden Wechsel zwischen einer laminaren
und einer turbulenten Strömungsführung ausgelegt sind.
29. Vorrichtung nach Anspruch 27 oder 28, in welcher die
Reguliermittel Regelventile (R1, R2, R4, R5, R8, R9,
R10, R12) und/oder verschiebbare Strömungshindernisse
aufweisen und für einen alternierenden Wechsel der
Stellungen der Regelventile oder der Strömungshinder
nisse ausgelegt sind.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 29, in
welcher die Reguliermittel stufenlos regulierbare
Ventilatoren (V1, V2, V3) und Regelventile (R1 bis
R17) in Regelsystemen aufweisen.
31. Vorrichtung nach Anspruch 30, in welcher die Ventila
toren prozeßabhängig manuell, programmgesteuert und/
oder rechnergestützt ansteuerbar sind.
32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 31, in
welcher die Reguliermittel Meßeinrichtungen (T1 bis
T10, Tab) zur Erfassung der Temperatur der Reaktorluft
und/oder der Miete (10) aufweisen, vorzugsweise in
Verbindung mit Sollwertgebern, Komparatoren und Reg
lern zur prozeßabhängigen Steuerung bzw. Regelung der
Temperatur der Reaktorluft und/oder der Miete (10).
33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 32, in
welcher die Reguliermittel Meßeinrichtungen zur Er
mittlung der Temperaturdifferenzen in der Miete und/
oder zur Bestimmung der Zustandsgrößen der Gasströme
und/oder der Abluft (Temperatur, Feuchte, O₂/CO₂-Ver
hältnis, Gasdruck, Strömungsgeschwindigkeit und/oder
Durchsatzvolumen) aufweisen, insbesondere in Verbin
dung mit Sollwertgebern, Komparatoren und Reglern zur
Steuerung bzw. Regelung der Temperaturdifferenzen in
der Miete (10) und/oder der Zustandsgrößen der Gass
tröme und/oder der Abluft.
34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 33, in
welcher die Reguliermittel zur Führung des Gasstromes
als geschlossenes Umluftsystem mit oder ohne Frisch
lufteinspeisung ausgelegt sind.
35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 34, mit
einer Konditioniereinrichtung zur Konditionierung der
Gasströme.
36. Vorrichtung nach Anspruch 34 oder 35, in welcher die
Reguliermittel Regulierventile (R16, R17) zur defi
nierten Einstellung des Verhältnisses zwischen Frisch
lufteintrag und Umluftaustrag aufweisen.
37. Vorrichtung nach Anspruch 35 oder 36, in welcher die
Konditioniereinrichtung zur Konditionierung des strö
menden Gases Mittel zur Einstellung von Temperatur,
Druck und Inhaltsstoffen, insbesondere des Gehaltes an
Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid, Ammoniak und
Wasser aufweist.
38. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 37 mit
einer Umsetzeinrichtung zur mechanischen Umsetzung der
Miete (10).
39. Vorrichtung nach Anspruch 34 oder einem der auf dem
Anspruch 34 rückbezogenen Ansprüche 35 bis 38 mit
mehreren separaten Reaktoren (RX1, RX2, . . . RXN), in
welcher das Umluftsystem als geregelte zentrale Belüf
tungseinrichtung (11, 12, 13) ausgelegt ist und wenig
stens einem oder mehreren, vorzugsweise allen Reakto
ren zugeordnete Einrichtungen (Abb. 3.1, 3.2) zur
Reaktor- unabhängigen und individuellen Einstellbar
keit der den mikrobiellen Stoffumsatz bestimmenden
Prozeßparameter aufweist.
40. Vorrichtung nach Anspruch 30, in welcher die Reaktoren
RX1 bis RXN wahlweise, vorzugsweise über Regelventile
(R1zu . . . RNzu), mit der zentralen Belüftungseinrichtung
(11, 12, 13) verbindbar sind.
41. Vorrichtung nach Anspruch 39 oder 40, in welcher die
Reaktoren (RX1 bis RXN) jeweils mit einer eigenen re
gelbaren Frischlufteinspeisung (LF, RF16) ausgestattet
sind.
42. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 41 in
welcher der Reaktor (RX1 bis RXN) jeweils eine ober
halb und unterhalb an die Miete (10) angrenzende Reak
torzone aufweist, wobei die an die Miete (10) angren
zenden Reaktorzonen jeweils über Gasströmungsleitungen
und darin angeordnete Regelventile (R1, R2, R4, R5,
R8, R9, R10, R12) miteinander verbindbar sind.
43. Vorrichtung nach Anspruch 42, in welcher die Gasströ
mungsleitungen und Regelventile gruppenweise spiegel
symmetrisch zum Reaktor (RX1 bis RXN) angeordnet sind.
44. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 42 und 43, in
welcher die oberhalb und die unterhalb der Miete (10)
liegenden Reaktorzonen zu beiden Seiten des Reaktors
jeweils über eine, jeweils ein erstes Regelventil (R1,
R2) aufweisende Gasströmungsleitung, miteinander ver
bunden sind.
45. Vorrichtung nach Anspruch 44, in welcher zu beiden
Seiten der ersten Regelventile (R1 und R2) jeweils ein
zweites Regelventil (R4, R8, R10, R12) in der
Gasströmungsleitung angeordnet ist.
46. Vorrichtung nach Anspruch 45, in welcher mindestens
ein Ventilator (V1, V2) über ein ihm nachgeschaltetes
drittes Regelventil (R11, R13) mit einer zwischen dem
ersten und dem zweiten Regelventil (R2, R4; R2, R10)
liegenden Stelle der Gasströmungsleitung verbunden
ist.
47. Vorrichtung nach Anspruch 46, in welcher die Gasströ
mungsleitung (K4), welche die den Ventilatoren (V1,
V2) abgewandten Enden der oberhalb und unterhalb der
Miete (10) liegenden Reaktorzonen miteinander verbin
det, an einer zwischen ihren ersten und zweiten Regel
ventilen (R1, R8; R1, R12) liegenden Stelle eine Ab
zweigung für die Umluftleitung (K6) aufweist.
48. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 42 bis 47, in
welcher sich die Umluftleitung (K6) in zwei weitere
Leitungen verzweigt, nämlich eine in die Einrichtung
(11) zur Umluftkonditionierung mündende (K5) und eine
in den Reaktor (RX1 bis RXN) mündende Leitung (K52).
49. Vorrichtung nach Anspruch 48, in welcher die in den
Reaktor (RX1 bis RXN) mündende Leitung (K52) in zwei
weitere, jeweils mit einem vierten Regelventil (R5,
R9) ausgestattete Zweigleitungen (K10o, K10u) ver
zweigt ist, von denen die eine in die obere Reaktorzo
ne und die andere in die untere Reaktorzone mündet.
50. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 47 bis 49, in
welcher die Umluftleitung (K6) mit einem fünften Re
gelventil (R14) bestückt ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934338574 DE4338574A1 (de) | 1993-11-11 | 1993-11-11 | Verfahren und Vorrichtung zur biologischen Behandlung von Stoffen und/oder Stoffgemengen in geschlossenen Rottereaktoren |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19934338574 DE4338574A1 (de) | 1993-11-11 | 1993-11-11 | Verfahren und Vorrichtung zur biologischen Behandlung von Stoffen und/oder Stoffgemengen in geschlossenen Rottereaktoren |
Publications (1)
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---|---|
DE4338574A1 true DE4338574A1 (de) | 1995-05-18 |
Family
ID=6502392
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934338574 Ceased DE4338574A1 (de) | 1993-11-11 | 1993-11-11 | Verfahren und Vorrichtung zur biologischen Behandlung von Stoffen und/oder Stoffgemengen in geschlossenen Rottereaktoren |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE4338574A1 (de) |
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- 1993-11-11 DE DE19934338574 patent/DE4338574A1/de not_active Ceased
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