Die Kompostierung von Schweineexkrementen in der Provinz Can Tho (Vietnam)

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

2 Ausgangssituation vor Ort

3 Kompostierung
3.1 Einleitung
3.2 Grundlagen
3.2.1 Allgemein
3.2.2 Temperatur
3.2.3 Hygieneparameter
3.2.3.1 Allgemein
3.2.3.2 Escherichia Coli
3.2.3.3 Coliforme Bakterien
3.2.4 pH-Wert
3.2.5 Wassergehalt
3.2.6 Belüftung und Luftporenvolumen
3.2.7 Umsetzung
3.2.8 C/N-Verhältnis
3.2.9 Biomassebildung
3.2.10 Rottegrad
3.2.11 Atmungsaktivität
3.2.12 Kressetest
3.2.13 Zusammenfassung
3.3 Sonderformen
3.3.1 Das 3A-Verfahren
3.3.1.1 Phase I
3.3.1.2 Phase II
3.3.1.3 Phase III
3.3.2 Vergärung
3.3.3 Einfluss von Insekten
3.4 Material und Methoden
3.4.1 Versuchsaufbau
3.4.2 Aufbau des 3A-Verfahrens
3.4.3 Temperaturerfassung und -summe
3.4.4 Wassergehaltsbestimmung
3.4.5 Feuchtebestimmung
3.4.6 Biogasanalyse
3.4.7 Analyse der Mikroorganismen
3.4.8 Reifeprüfung
3.4.8.1 Atmungsaktivität
3.4.8.2 Kressetest
3.4.9 Probenahme
3.5 Ergebnisse und Diskussion
3.5.1 Temperaturverlauf
3.5.1.1 Allgemein
3.5.1.2 Variante 1: 90 kg BGS + 2 kg RS
3.5.1.3 Variante 2: 90 kg FTS + 4 kg RS
3.5.1.4 Variante 3: 90 kg BGS + 4 kg RS
3.5.1.5 Variante 4: 90 kg BGS
3.5.1.6 Variante 5: 75 kg SE
3.5.1.7 Variante 6: 45 kg SE + 2 kg RS/ 3A-Verfahren
3.5.1.8 Variante 7: 45 kg SE + 2 kg RS
3.5.1.9 Fazit der Temperaturverläufe
3.5.2 Hygieneparameter
3.5.2.1 Allgemein
3.5.2.2 Variante 3: 90 kg BGS + 4 kg RS
3.5.2.3 Variante 4: 90 kg BGS
3.5.2.4 Variante 6: 45 kg SE + 2 kg RS/ 3A-Verfahren
3.5.2.5 Variante 7: 45 kg SE + 2 kg RS
3.5.2.6 Fazit aus den Hygieneparametern
3.5.3 Atmungsaktivität
3.5.3.1 Allgemein
3.5.3.2 Variante 3: 90 kg BGS + 4 kg RS
3.5.3.3 Variante 4 (Erdlochvariante): 90 kg BGS
3.5.3.4 Variante 6: 45 kg SE + 2 kg RS/ 3A-Verfahren
3.5.3.5 Variante 7: 45 kg SE + 2 kg RS
3.5.3.6 Fazit der AT4-Untersuchung
3.5.4 Kressetest
3.5.4.1 Variante 3: 90 kg BGS + 4 kg RS
3.5.4.2 Variante 4: 90 kg BGS
3.5.4.3 Variante 6: 45 kg SE + 2 kg RS/ 3A-Verfahren
3.5.4.4 Variante 7: 45 kg SE + 2 kg RS
3.5.4.5 Fazit des Kressetests
3.6 Zusammenfassende Diskussion

4 Bilanzierung
4.1 Einleitung
4.2 Grundlagen sowie Material und Methoden der Bilanzierung
4.2.1 Allgemein
4.2.2 Feststoffbilanzierung
4.2.3 Zur Bilanzierung erfasste Parameter
4.2.3.1 Allgemein
4.2.3.2 Kohlenstoff
4.2.3.3 Stickstoff
4.2.3.4 Phosphor
4.2.3.5 Kalium
4.2.3.6 Schwermetalle
4.2.3.7 Wassergehaltsbestimmung
4.2.3.8 Feuchtebestimmung
4.3 Ergebnisse und Diskussion
4.3.1 Allgemein
4.3.2 Feststoffbilanz
4.3.2.1 Variante 3: 90 kg BGS + 4 kg RS
4.3.2.2 Variante 7: 45 kg SE + 2 kg RS
4.3.2.3 Fazit der Feststoffbilanz
4.3.3 Kohlenstoff- und Stickstoffbilanz
4.3.3.1 Variante 7: 45 kg SE + 2 kg RS
4.3.3.2 Variante 6/ 3A-Verfahren: 45 kg SE + 2 kg RS
4.3.3.3 Fazit der Kohlenstoff- und Stickstoffbilanz
4.3.4 Weitere Parameter
4.4 Zusammenfassende Diskussion

5 Zusammenfassung

6 Ausblick

7 Anhang
7.1 Insektenbefall
7.2 Variante 1: Kompostierung von 87 kg Biogasschlamm + 2 kg Reisstroh
7.2.1 Temperaturänderung Variante 1
7.2.2 Hygieneparameter Variante 1
7.3 Variante 2: Kompostierung von 89 kg Fischteichschlamm + 4 kg Reisstroh
7.3.1 Temperaturänderung Variante 2
7.3.2 Hygieneparameter Variante 2
7.4 Variante 3: Kompostierung von 90 kg Biogasschlamm + 4 kg Reisstroh
7.4.1 Temperaturänderung Variante 3
7.4.2 Hygieneparameter Variante 3
7.4.3 Wasserverteilung Variante 3
7.5 Variante 4: Kompostierung von 90 kg Biogasschlamm
7.5.1 Temperaturänderung Variante 4
7.5.2 Hygieneparameter Variante 4
7.5.3 Wasserverteilung Variante 4
7.6 Variante 5: Kompostierung von 70 kg Schweineexkrement (BSF-Larven)
7.6.1 Temperaturänderung Variante 5
7.6.2 Hygieneparameter Variante 5
7.7 Variante 6: 3A-Verfahren mit 45 kg Schweineexkrement + 2 kg Reisstroh
7.7.1 Temperaturänderung Variante 6
7.7.2 Hygieneparameter Variante 6
7.8 Variante 7: Kompostierung von 45 kg Schweineexkrement + 2 kg Reisstroh
7.8.1 Temperaturänderung Variante 7
7.8.2 Hygieneparameter Variante 7
7.8.3 Wasserverteilung Variante 7

Tabellenverzeichnis

Tabelle 3.1: Übersicht über die Eigenschaften der einzelnen Rottegrade

Tabelle 3.2: Übersicht über Prozesse während der Kompostierung, geändert nach Vorlesung CLEMENS [49]

Tabelle 3.3: Hemmende und toxische Konzentrationen von Stoffwechselprodukten und Schwermetallen in der flüssigen Phase des Reaktorinhalts

Tabelle 3.4: Übersicht über die Substratzusammensetzung zu Beginn der Versuche

Tabelle 3.5: Bezug CO2-Emission, Kompostart und Rottegrad, geändert nach BRINTON et al. [59]

Tabelle 3.6: Übersicht über die Kriterien der Vergabe von Boniturnoten

Tabelle 3.7: Übersicht über die erzielten Ergebnisse

Tabelle 3.8: Übersicht über die Anfangs- und Endkonzentrationen an Coliformen Bakterien und E.coli und die daraus resultierende Reduktion

Tabelle 3.9: Ergebnisse der AT4-Untersuchung und Umrechnung in CO2-Emission und Rottegrad

Tabelle 3.10: Steigung [mg O2 /g TS d-1] der AT4-Kurve in verschieden Zeitabschnitten

Tabelle 3.11: Übersicht über die vergebenen Boniturnoten [1 - 5] der Kressetests

Tabelle 3.12: Übersicht über die Ergebnisse der Abschlussuntersuchungen (Auszug)

Tabelle 3.13: Übersicht der in diesem Kapitel diskutierten Parameter; Vergabe von Boniturnoten (1-5), um die Ergebnisse der Varianten zu bewerten

Tabelle 4.1: Analyseergebnisse der Ausgangszusammensetzung der Kompostvarianten (Behandlungstag 0); Angaben in Gewicht [kg; mg; g] bzw. Gehalten [%; ppm]; die Ergebnisse des 3A-Verfahrens sind grau unterlegt; BGS = Biogasschlamm, RS = Reisstroh, SE = Schweineexkremente, WG = Wassergehalt, TS = Trocken-substanz = 100 – WG; alle Werte unterhalb der gestrichelten Linie beziehen sich auf TS; TS = organische TS (oTS) + mineralische TS (mTS)

Tabelle 4.2: Analyseergebnisse der Abschlusszusammensetzung der Kompostvarianten (Behandlungstag = max), Differenzierung zwischen aktiver und passiver Behandlung; Angaben in Gewicht [kg, mg und g] bzw. Gehalten [% und ppm]; Ergebnisse des 3A-Verfahrens sind grau unterlegt; t = Zeitpunkt der Abschlussuntersuchung [d]; BGS = Biogasschlamm, RS = Reisstroh, SE = Schweineexkremente, WG = Wassergehalt, TS = Trockensubstanz = 100 – WG; alle Werte unterhalb der gestrichelten Linie beziehen sich auf TS; TS = organische TS (oTS) + mineralische TS (mTS)

Tabelle 4.3: Übersicht über die Zusammensetzung des gewonnenen Biogases während der Behandlung der Variante 6 (45 kg Schweineexkremente + 2 kg Reisstroh) durch das 3A-Verfahren; ca. 30 kg Substrat = ca. 30 l Biogas; anaerobe Phase = 45 d

Tabelle 4.4: Erfasste Parameter in % im Bezug zur Ausgangsanalyse (= 100 %); Differenzierung zwischen aktiver und passiver Behandlung; Ergebnisse des 3A-Verfahrens sind grau unterlegt; die größten Änderungen sind zusätzlich hervorgehoben; BGS = Biogasschlamm, RS = Reisstroh, SE = Schweineexkremente, WG = Wassergehalt, TS = Trockensubstanz = 100 – WG; TS = organische TS (oTS) + mineralische TS (mTS)

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1.1: Reisernte in Vietnam

Abbildung 1.2: Überblick über Vietnam und das Projektgebiet

Abbildung 2.1: Übersicht über die Wasserführung am Standort Long Tuyen

Abbildung 2.2: Schematischer Aufbau eines 12m³ „fixed dome“ Biogastank

Abbildung 3.1: Umsetzvorgänge während der Kompostierung

Abbildung 3.2: Schematische Darstellung der Temperaturphasen während der Kompostierung und der daraus resultierenden Population; zusätzlich sind die Änderungen des pH-Wertes im Verlauf der vier Phasen dargestellt

Abbildung 3.3: Temperaturverlauf einer Mietenkompostierung [21]

Abbildung 3.4: Safety Zone im Überblick

Abbildung 3.5: Wirkungsverlauf pH-Wert abhängige bildende Prozesse, geändert nach Vorlesung NEUE [33]

Abbildung 3.6: Wirkungsverlauf pH-Wert abhängige Nährstoff-mobilität, geändert nach Vorlesung NEUE [33]

Abbildung 3.7: Anaerober Abbau organischer Substanzen

Abbildung 3.8: Aufbau des Versuchsfeldes

Abbildung 3.9: Versuchsfeld (Ausschnitt)

Abbildung 3.10: Photo eines Rottekorbes

Abbildung 3.11: Querschnitt durch einen Kompost Korb mit einer Füllung unter 40 cm

Abbildung 3.12: Prinzip der Feucht-bestimmung mit der Profilsonde PR1 von Delta-T

Abbildung 3.13: Schematischer Aufbau einer AT4-Messstelle

Abbildung 3.14: Aufbau einer Messstelle zur Bestimmung der AT4 mit dem SENSOMAT-SYSTEM

Abbildung 3.15: Temperaturänderung [°C] über Zeit [d] und Tiefe [cm] der aktiven Variante 3

Abbildung 3.16: Temperaturänderung [°C] über Zeit [d] und Tiefe [cm] der passiven Variante 3

Abbildung 3.17: Verteilung der Feuchte im Kompostkörper über Zeit [d] und Tiefe [cm] während der Rotte im aktiven Versuch der Variante 3

Abbildung 3.18: Verteilung der Feuchte im Kompostkörper über Zeit [d] und Tiefe [cm] während der Rotte im passiven Versuch der Variante 3

Abbildung 3.19: Verteilung der Feuchte im Kompostkörper über Zeit [d] und Tiefe [cm] während der Rotte im aktiven Versuch der Variante 4

Abbildung 3.20: Verteilung der Feuchte im Kompostkörper über Zeit [d] und Tiefe [cm] während der Rotte im passiven Versuch der Variante 4

Abbildung 3.21: Temperaturänderung [°C] über Zeit [d] und Tiefe [cm] der aktiven Variante 5

Abbildung 3.22: Temperaturänderung [°C] über Zeit [d] und Tiefe [cm] der passiven Variante 5

Abbildung 3.23: Temperaturänderung [°C] über Zeit [d] und Tiefe [cm] der 3A-Variante 6 (aktiv)

Abbildung 3.24: Temperaturänderung [°C] über Zeit [d] und Tiefe [cm] der 3A-Variante 6 (passiv)

Abbildung 3.25: Temperaturänderung [°C] über Zeit [d] und Tiefe [cm] der Variante 7 (aktiv)

Abbildung 3.26: Temperaturänderung [°C] über Zeit [d] und Tiefe [cm] der Variante 7 (passiv)

Abbildung 3.27: Verteilung der Feuchte im Kompostkörper über Zeit [d] und Tiefe [cm] (aktiv)

Abbildung 3.28: Verteilung der Feuchte im Kompostkörper über Zeit [d] und Tiefe [cm] (passiv)

Abbildung 3.29: Temperaturverteilung [°C]

Abbildung 3.30: Variante 3; Substrat Anfangs- und Endkonzentration an Coliformen Bakterien und E.coli [KBE/ g]; differenziert zwischen aktiver und passiver Behandlung

Abbildung 3.31: Variante 4; Substrat Anfangs- und Endkonzentration an Coliformen Bakterien und E.coli [KBE/ g]; differenziert zwischen aktiver und passiver Behandlung

Abbildung 3.32: Variante 6; Substrat Anfangs- und Endkonzentration an Coliformen Bakterien und E.coli [KBE/ g]; differenziert zwischen aktiver und passiver Behandlung

Abbildung 3.33: Variante 7; Substrat Anfangs- und Endkonzentration an Coliformen Bakterien und E.coli [KBE/ g]; differenziert zwischen aktiver und passiver Behandlung

Abbildung 3.34: Grafische Darstellung der AT4-Ergebnisse (Variante 3)

Abbildung 3.35: Grafische Darstellung der AT4-Ergebnisse (Variante 4 und Erdlochvariante)

Abbildung 3.36: Grafische Darstellung der AT4-Ergebnisse (Variante 6)

Abbildung 3.37: Grafische Darstellung der AT4-Ergebnisse (Variante 7)

Abbildung 3.38: Übersicht der AT4-Ergebnisse; aktive und passive Behandlung der Variante 3, 6 und 7 sowie zum Vergleich die passive Behandlung der Variante 4 und die Erdlochvariante

Abbildung 4.1: Allgemeine Darstellung einer Massenbilanz

Abbildung 4.2: Allgemeine Übersicht über wesentliche Prozessparameter: C- Abbau, Temperatur und Ammoniumgehalt, geändert nach BINNER [65]

Abbildung 4.3: Schematische Darstellung des Feststoffflusses während einer Kompostierung, geändert nach ATV-DVK [66]

Abbildung 4.4: Überblick der Gewichtsänderung der aktiven (I) und der passiven (II) Variante 3 in kg und % über die Behandlungsdauer von 69 Tagen; TS = Trockensubstanz, oTS = organische TS, mTS = mineralische TS

Abbildung 4.5: Zusammensetzung des Anfangs- und Endgewichtes der Variante 3, dargestellt in kg (I) und in % II; oTS = organische Trockensubstanz, mTS = mineralische Trockensubstanz; t = Zeitpunkt der Untersuchung

Abbildung 4.6: Überblick der Gewichtsänderung der aktiven (I) und der passiven (II) Variante 7 in kg und % über die Behandlungsdauer von 69 Tagen; TS = Trockensubstanz, oTS = organische TS, mTS = mineralische TS

Abbildung 4.7: Zusammensetzung des Anfangs- und Endgewichtes der Variante 7, dargestellt in kg (I) und in % (II); oTS = organische Trockensubstanz, mTS = mineralische Trockensubstanz; t = Zeitpunkt der Untersuchung

Abbildung 4.8: Übersicht über die Zusammensetzung des Anfangs- und Endgewichtes der bilanzierten Varianten in kg; Variante 3 = 90 kg Biogasschlamm + 4 kg Reisstroh (tmax = 64 d), Variante 4 = 90 kg Biogasschlamm (tmax = 69 d), Variante 7 = 45 kg Schweineexkremente + 2 kg Reisstroh (tmax = 69 d), Variante 6 (3A-Verfahren) = 45 kg Schweineexkremente + 2 kg Reisstroh (tmax = 76 d); oTS = organische Trockensubstanz, mTS = mineralische Trockensubstanz; tmax = Zeitpunkt der Abschlussuntersuchung

Abbildung 4.9: Veränderung der Masse [kg] über die Zeit [d] der aktiven Variante 6/ 3A-Verfahren = 45 kg Schweineexkremente + 2 kg Reisstroh; Umsetzzeitpunkt = Zeitraum der anaeroben Phase = ; TS = Trockensubstanz, oTS = organische Trockensubstanz

Abbildung 4.10: Übersicht über die Zusammensetzung des Anfangs- und Endgewichtes der bilanzierten Varianten in %; Variante 3 = 90 kg Biogasschlamm + 4 kg Reisstroh (tmax = 64 d), Variante 4 = 90 kg Biogasschlamm (tmax = 69 d), Variante 7 = 45 kg Schweineexkremente + 2 kg Reisstroh (tmax = 69 d), Variante 6 (3A-Verfahren) = 45 kg Schweineexkremente + 2 kg Reisstroh (tmax = 76 d); oTS = organische Trockensubstanz, mTS = mineralische Trockensubstanz; tmax = Zeitpunkt der Abschlussuntersuchung

Abbildung 4.11: Ausgangs- und Endkohlenstoffmenge aller bilanzierten Varianten in kg; Variante 3 = 90 kg Biogasschlamm + 4 kg Reisstroh (tmax = 64 d), Variante 4 = 90 kg Biogasschlamm (tmax = 69 d), Variante 7 = 45 kg Schweineexkremente + 2 kg Reisstroh (tmax = 69 d), Variante 6 (3A-Verfahren) = 45 kg Schweineexkremente + 2 kg Reisstroh (tmax = 76 d); tmax = Zeitpunkt der Abschlussuntersuchung

Abbildung 4.12: Ausgangs- und Endstickstoffmenge aller bilanzierten Varianten in g; Variante 3 = 90 kg Biogasschlamm + 4 kg Reisstroh (tmax = 64 d), Variante 4 = 90 kg Biogasschlamm (tmax = 69 d), Variante 7 = 45 kg Schweineexkremente + 2 kg Reisstroh (tmax = 69 d), Variante 6 (3A-Verfahren) = 45 kg Schweine-exkremente + 2 kg Reisstroh (tmax = 76 d); tmax = Zeitpunkt der Abschluss-untersuchung

Abbildung 4.13: Endkohlenstoffmenge der bilanzierten Varianten im Bezug zur Ausgangs-kohlenstoffmenge in %; Variante 3 = 90 kg Biogasschlamm + 4 kg Reisstroh (tmax = 64 d), Variante 4 = 90 kg Biogasschlamm (tmax = 69 d), Variante 7 = 45 kg Schweineexkremente + 2 kg Reisstroh (tmax = 69 d), Variante 6 (3A-Verfahren) = 45 kg Schweineexkremente + 2 kg Reisstroh (tmax = 76 d); tmax = Zeitpunkt der Abschlussuntersuchung

Abbildung 4.14: Endstickstoffmenge der bilanzierten Varianten im Bezug zur Ausgangs-stickstoffmenge in %; Variante 3 = 90 kg Biogasschlamm + 4 kg Reisstroh (tmax = 64 d), Variante 4 = 90 kg Biogasschlamm (tmax = 69 d), Variante 7 = 45 kg Schweineexkremente + 2 kg Reisstroh (tmax = 69 d), Variante 6 (3A-Verfahren) = 45 kg Schweineexkremente + 2 kg Reisstroh (tmax = 76 d); tmax = Zeitpunkt der Abschlussuntersuchung; die Stickstoffmenge der Variante 4 b übersteigt 100 %

Abbildung 6.1: Modell Biogasanlage (BGA); der liegende beheizte Reaktor wird vertikal durchströmt

Abbildung 7.1: Photo Musca Fliege

Abbildung 7.2: Temperaturänderung [°C] über Zeit [d] und Tiefe [cm] der Variante 1 (aktiv) 1/1

Abbildung 7.3: Temperaturänderung [°C] über Zeit [d] und Tiefe [cm] der Variante 1 (passiv) 1/2

Abbildung 7.4: Temperaturänderung [°C] über Zeit [d] und Tiefe [cm] der Variante 1 (aktiv) 1/3

Abbildung 7.5: Änderung der Gesamt-Coliforme und E.coli in Variante 1

Abbildung 7.6: Temperaturänderung [°C] über Zeit [d] und Tiefe [cm] der Variante 2 (aktiv) 2/1

Abbildung 7.7: Temperaturänderung [°C] über Zeit [d] und Tiefe [cm] der Variante 2 (passiv) 2/2

Abbildung 7.8: Temperaturänderung [°C] über Zeit [d] und Tiefe [cm] der Variante 2 (aktiv) 2/3

Abbildung 7.9: Änderung der Gesamt-Coliforme und E.coli in Variante 2

Abbildung 7.10: Temperaturänderung [°C] über Zeit [d] und Tiefe [cm] der Variante 3 (aktiv) 3/1

Abbildung 7.11: Temperaturänderung [°C] über Zeit [d] und Tiefe [cm] der Variante 3 (passiv) 3/2

Abbildung 7.12: Temperaturänderung [°C] über Zeit [d] und Tiefe [cm] der Variante 3 (aktiv) 3/3

Abbildung 7.13: Änderung der Gesamt-Coliforme und E.coli in Variante 3

Abbildung 7.14: Verteilung der Feuchte im Kompostkörper über Zeit [d] und Tiefe [cm] während der Rotte im aktiven Versuch der Variante 3

Abbildung 7.15: Verteilung der Feuchte im Kompostkörper über Zeit [d] und Tiefe [cm] während der Rotte im passiven Versuch der Variante 3

Abbildung 7.16: Temperaturänderung [°C] über Zeit [d] und Tiefe [cm] der Variante 4 (aktiv) 4/1

Abbildung 7.17: Temperaturänderung [°C] über Zeit [d] und Tiefe [cm] der Variante 4 (passiv) 4/2

Abbildung 7.18: Temperaturänderung [°C] über Zeit [d] und Tiefe [cm] der Variante 4 (aktiv) 4/3

Abbildung 7.19: Änderung der Gesamt-Coliforme und E.coli in Variante 4

Abbildung 7.20: Verteilung der Feuchte im Kompostkörper über Zeit [d] und Tiefe [cm] während der Rotte im aktiven Versuch der Variante 4

Abbildung 7.21: Verteilung der Feuchte im Kompostkörper über Zeit [d] und Tiefe [cm] während der Rotte im passiven Versuch der Variante 4

Abbildung 7.22: Temperaturänderung [°C] über Zeit [d] und Tiefe [cm] der Variante 5 (aktiv) 5/1

Abbildung 7.23: Temperaturänderung [°C] über Zeit [d] und Tiefe [cm] der Variante 5 (passiv) 5/2

Abbildung 7.24: Temperaturänderung [°C] über Zeit [d] und Tiefe [cm] der Variante 5 (aktiv) 5/3

Abbildung 7.25: Änderung der Gesamt-Coliforme und E.coli in Variante 5

Abbildung 7.26: Temperaturänderung [°C] über Zeit [d] und Tiefe [cm] der Variante 6 (aktiv) 6/1

Abbildung 7.27: Temperaturänderung [°C] über Zeit [d] und Tiefe [cm] der Variante 6 (passiv) 6/2

Abbildung 7.28: Temperaturänderung [°C] über Zeit [d] und Tiefe [cm] der Variante 6 (aktiv) 6/3

Abbildung 7.29: Änderung der Gesamt-Coliforme und E.coli in Variante 6

Abbildung 7.30: Temperaturänderung [°C] über Zeit [d] und Tiefe [cm] der Variante 7 (aktiv) 7/1

Abbildung 7.31: Temperaturänderung [°C] über Zeit [d] und Tiefe [cm] der Variante 7 (passiv) 7/2

Abbildung 7.32: Temperaturänderung [°C] über Zeit [d] und Tiefe [cm] der Variante 7 (aktiv) 7/3

Abbildung 7.33: Änderung der gesamt Coliforme und E.coli in Variante 7

Abbildung 7.34: Verteilung der Feuchte im Kompostkörper über Zeit [d] und Tiefe [cm] während der Rotte im aktiven Versuch der Variante 7

Abbildung 7.35: Verteilung der Feuchte im Kompostkörper über Zeit [d] und Tiefe [cm] während der Rotte im passiven Versuch der Variante 7

Abkürzungsverzeichnis:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1 Einleitung

Vietnam dehnt sich, wie nur wenig andere Länder, über zwei Klimazonen aus: eine gemäßigte, mit dem Süden Europas vergleichbare Zone im Norden, und einer tropischen Zone im Süden. Das Land erstreckt sich in seiner Nord-Süd-Ausdehnung über 1650 km, die geringste Ost-West-Ausdehnung beträgt weniger als 80 km (siehe Abbildung 1.2) und umfasst eine Fläche von 329.600 km².

Geografisch und geschichtlich war das Land sehr großen Veränderungen unterworfen. Heute wird Vietnam in drei geografische Regionen unterteilt: 1. Der Norden mit Gebirgszügen von über 3000 m Höhe, 2. die zentrale Bergregion in der Mitte Vietnams und 3. der Süden, mit dem Mekong-Delta in der südlichen Spitze. In der Gegenwart wird die Sozialistische Republik Vietnam von der kommunistischen Partei Vietnam regiert.

Die folgende Arbeit bezieht sich ausschließlich auf das Projektgebiet in der Provinz Can Tho im Süden, Mekong-Delta. Das Mekong-Delta umfasst eine Fläche von 39.712 km² und hat 16,5 Millionen Einwohner, von denen 3 Millionen in urbanen Gebieten leben. Die Bevölkerungsdichte von 416 Einwohnern pro km² macht das Gebiet zu einem der am dichtesten besiedelten Gebiete der Welt. Landwirtschaft (siehe Abbildung 1.1) und Fischereiwirtschaft dominieren gemeinschaftlich mit der Lebensmittelindustrie ^[1].

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1.1: Reisernte in Vietnam

Die Universitätsstadt Can Tho liegt auf dem zehnten Breitengrad und ist ca. 160 km süd-westlich von Ho Chi Minh City entfernt. Hier findet man durchschnittlich 83 % Luftfeuchte, einen jährlichen Niederschlag von 1635 mm und eine jahresdurchschnittliche Temperatur von 27 °C. Die Tag-Nacht-Temperaturen variieren um 5 °C und die Luftfeuchte erreicht Spitzen von bis zu 98 %. Wie bereits erwähnt, ist diese Region sehr landwirtschaftlich geprägt. So spielt unter anderem die Reisproduktion eine große Rolle. In

Vietnamesisch bedeutet das Wort „Reis“ soviel wie „Menschheitsernährer“. Große Teile des Mekong-Deltas sind mit Reisfeldern bedeckt. Dies liegt nicht nur an dem Phänomen der permanenten Flutung, sondern auch am Vorhandensein ortstypischer Böden. In dem Untersuchungsgebiet kann eine Einteilung der landwirtschaftlich genutzten Fläche in 46 % sulfat-sauer und 40 % alluvial vorgenommen werden. Ein zweiter wichtiger Bereich der Landwirtschaft ist die Schweinehaltung. Laut Angaben des statistischen Büros ^[2] der Provinz Can Tho wurden im Jahr 2000 mehr als 208.500 Mastschweine gehalten. Nach dem offiziellen Agrarentwicklungsplan der örtlichen Behörden soll bis zum Jahr 2010 die Schweineproduktion auf 700.000 Stück erhöht werden.

Wird von der Annahme ausgegangen, dass ein Mastschwein jeden Tag mit seinen Exkrementen durchschnittlich 33,9 g Stickstoff und 21,6 g Phosphat ausscheidet, kann laut WATANABE [2] für die Provinz Can Tho (1999) eine Produktion von 3000 t Stickstoff und 1900 t Phosphat berechnet werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1.2: Überblick über Vietnam und das Projektgebiet

Ein Großteil der anfallenden tierischen Fäkalien werden nicht oder nur unzureichend behandelt in die umliegenden Flüsse und Oberflächengewässer eingeleitet. Dies führt zu einer zunehmenden Belastung, Eutrophierung und Verschmutzung der Gewässer.

Der entstehende Nährstoffverlust auf den Farmen führt zu Kosten und Mehraufwand in der Beschaffung von Mineraldünger als Ersatz. Unter der Annahme, dass ein Kilogramm Stickstoff 50 Eurocent kostet, entstehen in der Provinz Can Tho durch das Einleiten der Exkremente in Oberflächengewässer Verluste in Höhe von 1,5 Millionen Euro. Um diese wirtschaftlichen, aber auch ökologischen Missstände zu ändern, soll eine Nährstoffrückführung bzw. ein Kreislauf der Nährstoffe angestrebt werden.

Hier soll diese Arbeit ansetzen. Es soll überprüft werden, unter welchen Bedingungen Fäkalien im Mekong-Delta kompostiert werden können. Ziel soll es sein, ein hygienisiertes, bodenstrukturverbesserndes und düngerwirksames Endprodukt zu erzeugen. Ausgangsmaterialien sind Schweineexkremente und ein Biogasschlamm dessen Ursprung tierische und menschliche Exkremente sind. Um eine bessere Durchlüftung der kompakten Materialien zu erreichen, werden einem Teil der Varianten verschiedene Strohanteile beigemengt.

Die Beschreibung des Verlaufs der Kompostierung und die Beurteilung der Endprodukte erfolgt mittels:

- Temperaturentwicklung während der Rotte,
- Entwicklung der Hygienisierung,
- Reifebestimmung anhand der Atmungsaktivität und Kressetest und
- Bilanzierung von Phosphat, Stickstoff und organischer Trockenmasse.

Außerdem wurde das 3A-Verfahren (aerob-anaerob-aerob) mit konventionellen Kompostierungsmethoden verglichen. Durch dieses ist neben der Hygienisierung auch eine Erzeugung von Biogas möglich, das direkt als Energiequelle verwendet werden kann.

Die Diplomarbeit trägt zum Erreichen des Projektziels der ersten Phase des sansed-Projektes ^[3] bei. Das sansed-Projekt ist ein BMBF-gefördertes Projekt der beiden deutschen Universitäten Bonn und Bochum, der vietnamesischen Universität Can Tho und deutschen Partnern aus dem privaten Sektor. Das Projektziel lautet: „Schließen von landwirtschaftlichen Nährstoffkreisläufen über hygienisch unbedenkliche Substrate aus dezentralen Wasserwirtschaftssystemen auf nationaler und internationaler Ebene (Mekong-Delta, Vietnam)“. Um das Ziel zu erreichen, arbeiten die Gruppen Stoffflüsse, Hygiene, Soziologie, Landwirtschaft, Wasserbau, Industrie und Hydrologie zusammen.

Das Gesamtziel des Vorhabens ist die ökonomisch und ökologisch sinnvolle Verwertung von Substraten aus der dezentralen Abwasserbehandlung in der Landwirtschaft auf nationaler und internationaler Ebene. Auf internationaler Ebene soll die dezentrale Abwasserentsorgung integraler Bestandteil von dezentralen Abwassermanagementsystemen sein.

In der ersten Phase soll, basierend auf den Untersuchungen, ein Handbuch erstellt werden, das als Planungsleitfaden für die Planung internationaler dezentraler Wassermanagementsysteme herangezogen werden kann. Auf nationaler Ebene wird ein Handbuch zur Eignung von Substraten als Düngemittel aus der dezentralen Abwasserentsorgung vorbereitet. In Phase II des Vorhabens sollen auf internationaler Ebene Wassermanagementsysteme implementiert und getestet werden. Auf nationaler Ebene wird das Handbuch zur Düngungseignung erstellt.

2 Ausgangssituation vor Ort

Die Entwicklung von Kulturen war immer abhängig von genügend verfügbarem Trinkwasser, ebenso wie vom Vorhandensein fruchtbaren Bodens. Der Überfluss an Wasser hat es ermöglicht, Gesellschaften erblühen zu lassen, Mangel jedoch brachte Kulturen zum Verdorren. Wichtigstes Beispiel hierfür sind die Kulturen von Mesopotamien und Ägypten. Diese wurden von dem Anthropologen WITTFOGEL ^[4] als „Wasserkulturen“ bezeichnet. Ihre bewässerten Felder brachten soviel Überschuss hervor, dass es zur Entwicklung von Städten kam, in denen Handwerker, Händler, Priester, Verwaltungsbeamte und Könige residierten und wo Kunst und Wissenschaft erblühten. Städte wurden ausnahmslos in der Nähe von verfügbarem Wasser erbaut ^[5].

Auch heute spielt Wasser eine bedeutende Rolle in der Siedlungsentwicklung. Nur wo Wasser in ausreichendem Maß und Qualität vorhanden ist, lassen sich Menschen nieder. In Abbildung 2.1 ist die Wasserführung auf einer vom sansed-Projekt untersuchten Farm (Besitzer Mr. Phich) in der Provinz Can Tho schematisch dargestellt. Hier wird das mit einer elektrisch betriebenen Pumpe geförderte Grundwasser als Trink- und Waschwasser in den Stallungen, in der Fischzucht, als Brauchwasser im Wohnhaus sowie zur Bewässerung der landwirtschaftlichen Nutzflächen verwendet.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2.1: Übersicht über die Wasserführung am Standort Long Tuyen

Wie bereits erwähnt, ist die Verschmutzung der Kanäle durch Einleitung von Fäkalien und anderen Stoffen so hoch, dass man das Wasser unbehandelt auf keinen Fall für menschliche Bedürfnisse nutzen sollte. Dies wird trotz Aufklärung und Warnungen der Behörden nur selten beachtet und allen Mahnungen zum Trotz unbehandelt zur Körper- und Mundhygiene genutzt. Bevor das Wasser aus Brunnen zur Verfügung stand, wurde die benötigte Menge ausschließlich aus den angrenzenden Kanälen und Oberflächengewässern gefördert. 1989 wurde das Center of Rural Water Supply (CERWAS) von der UNICEF etabliert. Seit Mitte der 90iger Jahre untersteht diese dem People's Comittee der Provinz Can Tho und hat in der gesamten Provinz mehr als 54.000 Brunnen gebohrt [6].

Das aus den Brunnen gepumpte Grundwasser ist teilweise sehr salzig und wird daher vorwiegend zum Reinigen der Stallungen genutzt ^[6]. Bevor eine für Menschen unbedenkliche Verwendung gewährleistet werden kann, muss das Wasser mit Aluminiumsulfat behandelt und anschließend abgekocht werden. Aluminiumsulfat ist ein Adsorptionsmittel was dazu führt, dass sich Stoffe durch molekulare Bindungskräfte aneinander oder an die Oberfläche fester Körper anlagern. Im Wasser enthaltene Schwebstoffe binden sich zu größeren Gebilden. Durch ihr größeres Gewicht sinken diese schneller ab (flocken aus). Durch anschließendes Abkochen werden die im Wasser vorhandenen Mikroorganismen abgetötet.

Der entstehende Abwasserstrom (400-800 l/ d) besteht aus dem Waschwasser aus den Stallungen, menschlichen Fäkalien sowie aus dem Küchenabwasser. Diese Teilströme fließen in einen gemauerten 8 bis 12 m³ fassenden unterirdischen Biogastank 1 (BGT 1). Dieser ist im Gegensatz zu dem wesentlich kleineren Biogastank 2 (BGT 2) luft- und lichtdicht verschlossen. Die Bauart einer solchen Biogasanlage wird als „fixed dome“ Biogasanlage bezeichnet und ist in Abbildung 2.2 dargestellt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2.2: Schematischer Aufbau eines 12m³ „fixed dome“ Biogastank

Über ein im Winkel von ca. 45 ° angebrachtes Rohr werden die Abwässer in den BGT 1 eingeleitet. Die Füllhöhe wird durch den Auslauf des BGT 2 bestimmt (siehe Punkt 2 der Abbildung 2.2). Zwischen dem höchsten Punkt des Tanks und der Füllhöhe befindet sich der Gasraum. Über einen Schlauch an der oberen Öffnung des BGT 1 wird das Biogas entnommen und in einem PVC-Gassack gesammelt. In der Küche wird das Gas zum Kochen verwendet.

Weiterhin entsteht ein nährstoffreiches Überstandwasser, das in Fischzuchtbecken eingeleitet wird und als Nahrungsquelle für die dort lebenden Tiere dient. Aus diesem Teich wird auch das Wasser zur Bewässerung der Felder entnommen.

Im BGT 1 setzt sich ein Großteil der Feststofffracht ab. Der kleinere, aerobe BGT 2 erfüllt lediglich die Aufgabe der Nachklärung. Aus diesem wurde der abgesetzte Biogasschlamm (BGS) entnommen, der in den später aufgeführten Versuchen verwendet wurde.

Die angewandte anaerobe Behandlung des Abwassers ist technisch einfach und bedarf Optimierungen. So ist z.B. die Verweildauer der Substrate in einer Biogasanlage, wie in Abbildung 2.2, mit ca. 8 Tagen zu kurz, um unter Luftabschluss die gewünschten Hygieneparameter zu erreichen [6].

Abgesehen vom diskontinuierlichen Bedarf als Düngemittel, ist der BGS aus verschieden Gründen nicht zur sofortigen Ausbringung geeignet: Dagegen spricht erstens ein noch zu hoher Wassergehalt (90 %), da dieser eine Lagerung erschwert bzw. die schlechte Konsistenz des Materials zu Verschlämmungen auf der Ausbringungsfläche führt. Zweitens können bei anaeroben Behandlungen nur geringe Temperaturen durch den mikrobiellen Umsatz erreicht werden. Bei solchen Abbauprozessen werden lediglich 132 kJ/ Mol Energie freigesetzt. Diese Energie reicht nicht aus um das Material so weit zu erhitzen, dass eine erwünschte Hygienisierung erreicht werden kann ^[7]. Drittens ist das C/N-Verhältnis zwischen 40 und 50 für eine optimale Düngung ungeeignet. Aus diesen Gründen sind Nachbehandlungen erforderlich.

Die einfachste und zugleich arbeitsextensivste Behandlung ist das Trocknen des Schlammes in der Sonne. Leider ist diese Maßnahme nicht geeignet, um den Hygienisierungsgrad zu erhöhen, da keine Temperaturanstiege im Substrat über die Umgebungstemperatur (30 °C) erreicht werden können. Die Bedingungen für den mikrobiellen Abbau sind nicht im Optimum (Erklärung folgt in den nächsten Kapiteln); somit sind die Umwandlungsprozesse auf niedrigem Niveau. Aus diesen Gründen kann kein Substrat erzeugt werden, das eine optimale Düngerwirkung besitzt bzw. zur Bodenverbesserung beiträgt.

Das Versetzen des Substrats mit Würmern (nach einer Vorbehandlung) stellt eine weitere Behandlungsmethode dar. Allerdings ist dies kein gängiges Verfahren und kommt nur auf einzelnen Farmen zur Anwendung. Da hierbei keine höheren Temperaturen erzeugt werden können, ist das Endprodukt seuchenhygienisch bedenklich. Diese Verwertung der Exkremente durch Vermikulturen wurde in einer Diplomarbeit während des sansed-Projektes untersucht und beschrieben [6].

Momentan werden die abgesetzten Materialien aus der anaeroben Phase nur selten entnommen und weiter behandelt. Ein Öffnen des anaeroben Biogastanks hat den Nachteil, dass es durch die Belüftung des Behälters erst nach ca. 10 Tagen wieder möglich ist Biogas zu erzeugen.

In Ausnahmefällen, zum Beispiel auf der Versuchsfarm von Mrs. Hai, wird das aus dem aeroben Biogastank entnommene abgesetzte Material weiterbehandelt. Diese Weiterbehandlung wurde von QUYNH ^[8] implementiert und entspricht unseren Kenntnissen nach nicht dem Stand der Technik.

In einem ca. einen Meter tiefen Erdloch wird der entnommene Biogasschlamm mehrere Wochen gelagert. Während der Lagerung setzen auch Umsetzungsprozesse ein, die bisher noch nicht wissenschaftlich analysiert und beschrieben wurden.

Zusammenfassend kann man sagen, dass in dem von uns untersuchten Gebiet des Mekong-Deltas eine Verwertung organischer Abfälle auf einfachem Niveau existiert. Bei der Biogaserzeugung steht nicht der Umweltaspekt im Vordergrund, sondern das Entstehen von Biogas. Während dieses Vorgangs werden pathogene Schaderreger verringert und ein Dünger für die Landwirtschaft hergestellt. Dieses Verfahren kann jedoch noch optimiert werden. Nach deutschen Gesichtspunkten existieren im Projektgebiet keine Kompostierungsbestrebungen.

Die Möglichkeiten der Kompostierung sollen daher in verschiedenen Varianten untersucht und anhand mehrerer Parameter verglichen werden. Es kann die Kompostierung nach einer anaeroben Behandlung (Biogasanlage) der Exkremente oder direkt (ohne einer Vorbehandlung) erfolgen. Eine Sonderform der Kompostierung (3A-Verfahren) kann ebenfalls durchgeführt werden und stellt somit eine dritte Form der Kompostierung dar. Die Kompostierungsvarianten werden im folgenden Text näher erläutert. Die Ausgangssubstrate können, um eine bessere Durchlüftung zu gewährleisten, mit Strukturmaterial versetzt werden.

Die Grundlagen der Kompostierung, die verwendeten Materialien und Methoden und die Ergebnisse der durchgeführten Versuche sollen ab dem Abschnitt 3 aufgeführt und diskutiert werden.

3 Kompostierung

3.1 Einleitung

Die frühesten Spuren einer systematischen Behandlung und Verwertung organischer Reststoffe führen zu den fernöstlichen Kulturen Chinas, Japans und Koreas. Schon vor einigen tausend Jahren waren Zusammenhänge zwischen Landbau, Nahrungsqualität, Krankheitsanfälligkeit, Körperbau und Leistungsfähigkeit bekannt ^{[9], [10], [11]}. Die Rückführung der organischen Stoffe aus menschlichen und tierischen Ausscheidungen wurde als Schlüssel zur Erhaltung der Bodenfruchtbarkeit angesehen.

So verwendeten die Terrassenkulturen der Hunzas am Fuße des Himalajas bereits vor etwa 4.000 Jahren größte Sorgfalt darauf, dass alle menschlichen und tierischen Abfälle erfasst, kompostiert und der Kompost dem Boden zurückgegeben wurde. Da Land nur sehr begrenzt verfügbar war, wurde große Sorgfalt auf die Pflege des Bodens gelegt [9].

Die ersten Anfänge der Behandlung landwirtschaftlicher Abfälle in Europa sind aus der Zeit des Römischen Reiches bekannt. Schon 60 v. Chr. beschrieben Columella und Plinius die Technik der Kompostierung. Jedoch blieben diese Ansätze lange Zeit in Mitteleuropa unbeachtet. Mit rasch und ständig wachsenden Städten und deren Abfallmengen in der Mitte des 19. Jahrhunderts stellte sich die Frage der Abfallbehandlung mit Nachdruck erneut. Kurz nach der Jahrhundertwende entstanden die ersten Kompostwerke. Die Kompostierung fand bei den Verantwortlichen der Stadtentsorgung lebhafte Resonanz. Jedoch missfiel dies den Landwirten, auf deren Feldern die entstehenden Endprodukte ausgebracht wurden ^[12].

Heutzutage ist die Kompostierung in Deutschland stark verbreitet und stellt einen wichtigen Beitrag zur Abfall- und Fäkalbehandlung dar. Die hierbei entstehenden Komposte stehen unter strenger gesetzlicher Kontrolle. Festlegungen hierzu sind unter anderem in der Bioabfallverordnung (BioAbfV), in den Landesämtern für Umweltschutz (LfU), in Merkblättern über das Inverkehrbringen von Düngemitteln, dem Düngemittelgesetz und in der EU-Hygieneverordnung zu finden ^[13]. Laut TA SiedlAbf ^[14] hat die Kompostierung die Aufgabe, biologisch abbaubare organische Abfälle in verwertbaren Kompost umzuwandeln.

3.2 Grundlagen

3.2.1 Allgemein

Der Begriff „Kompost“ (aus dem Lateinischen compositus = zusammengesetzt) besagt, dass es sich um einen aus verschiedenen Stoffen zusammengesetzten Dünger handelt ^[15]. Da keine einheitliche Definition der Kompostierung existiert, soll in der nun folgenden Arbeit unter Kompostierung der aerobe Abbau bzw. Umbau organischer Substanz durch Mikroorganismen verstanden werden. Endprodukte sind, unter idealen Bedingungen, neben dem verringerten Organik-Anteil, Wasser, Kohlendioxid und Wärme (siehe Abbildung 3.1). Dieser Prozess wird auch Rotte genannt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3.1: Umsetzvorgänge während der Kompostierung

Das Ziel der Kompostierung ist es, das zu kompostierende Material soweit zu verän­dern, dass es landwirtschaftlich, gärtnerisch und forstwirtschaftlich verwertet oder auf Grundstücken geordnet abgelagert werden kann. Durch die Behandlung müs­sen also die unerwünschten mikrobiologischen Umsetzungen des Substrates verhindert oder in kontrollierte, erwünschte Bahnen geleitet werden ^[16].

Im Pflanzenreich werden kontinuierlich organische Materialien produziert und von Menschen und Tieren als Nahrung genutzt [50]. Die hierbei entstehenden End-/Abfallprodukte werden wiederum von Kleinstlebewesen (Mikroorganismen) zu einfacheren Verbindungen abgebaut. Man spricht bei diesem Abbauvorgang von Mineralisation. Die entstehenden Verbindungen stehen den Pflanzen als Nährstoff zur Verfügung; somit ist der Nährstoffkreislauf, stark vereinfacht, geschlossen. Die hierfür benötigte Energie beziehen die Mikroorganismen aus den organischen Verbindungen. Aus einfachen organischen Verbindungen werden bei dem Stoffwechsel der aeroben Organismen komplexere organische Verbindungen. Diese Vorgänge laufen auch bei der Kompostierung ab (siehe Abbildung 3.1).

Im nun folgenden Abschnitt sollen die wichtigsten Parameter der Rotte genannt und definiert werden. Die Aufzählung erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit, sie zeigt lediglich die für diese Arbeit relevanten Parameter der Prozesskontrolle und -steuerung sowie der Reifebestimmung.

3.2.2 Temperatur

Die Temperatur wird erfasst, um Auskunft über den Kompostverlauf bzw. Prozesskontrolle zu bekommen. In biologischen Abfallbehandlungsanlagen müssen Temperaturmessungen möglichst kontinuierlich vorgenommen werden. Die Temperaturmessungen sollen an mindestens drei repräsentativen Zonen in den für die thermische Inaktivierung relevanten Prozessabschnitten bzw. Anlageteilen vorgenommen werden [17]. Temperatur ist ein leicht erfassbarer Parameter, um die Rotte zu beschreiben und zu charakterisieren. Die Temperaturerfassung wird durch die vom BUNDESUMWELTMINISTERIUM ^[17] erlassene Bioabfallverordnung (BioAbfV) zur Prozesskontrolle gefordert.

Der mikrobielle Abbau der organischen Substanz durch Kompostierung ist ein exothermer Prozess ^{[18], [19], [20]}, das heißt, Wärme wird frei. Der Abbau von Glukose erfolgt, vereinfacht dargestellt, wie folgt:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bis zu einer Temperatur von 75 °C intensivieren sich die Abbauvorgänge mit steigender Temperatur, danach sind die Aktivitäten eingeschränkt ^[21]. Allgemein werden kurz nach dem Ansetzen die höchsten Temperaturen gemessen, dann erfolgt ein allmählicher Abfall ^[22].

Bei der Temperaturentwicklung wird nach einer Anlaufphase, eine mesophile, eine thermophile Phase und eine Abkühlungsphase mit anschließender Reifephase unterschieden (siehe Abbildung 3.2). Auf die Phasen der Kompostierung wird im laufenden Kapitel näher eingegangen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3.2: Schematische Darstellung der Temperaturphasen während der Kompostierung und der daraus resultierenden Population; zusätzlich sind die Änderungen des pH-Wertes im Verlauf der vier Phasen dargestellt

Wie in Abbildung 3.2 vereinfacht dargestellt, können die Temperaturen des Rottegutes während der Kompostierung bis auf 70 °C ansteigen. Die Erwärmung der verschiedenen Phasen hängt von Menge und Art des Substrates, von der Belüftung sowie vom Wassergehalt und der Wärmehaltefähigkeit der Miete ab [37]. Die Geometrie der Kompostmiete hat ebenfalls einen Einfluss auf die Temperaturentwicklung und Verteilung. Gleichzeitig sind die vorherrschenden Populationen sowie die Änderung des pH-Wertes der einzelnen Phasen in Abbildung 3.2 dargestellt.

Ein typischer Temperaturverlauf ist in Abbildung 3.3 schematisch dargestellt. Kurz nach der Besiedlungsphase durch Mikroorganismen ist mit einem enormen Temperaturanstieg bis zum ersten Maximum von bis zu 70 °C zu rechnen. Die Dauer und Intensität des Temperaturmaximums ist von der Anwesenheit von leicht verfügbaren Nährstoffen abhängig. Nach der Abkühlung und der Umsetzung erreicht das Substrat ein neues Temperaturmaximum. Dieses Maximum ist jedoch geringer als das erste

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3.3: Temperaturverlauf einer Mietenkompostierung [21]

und sinkt mit jedem weiterem Umsetzen. Der geringere Temperaturanstieg ist unter anderem auf den Verbrauch der im Kompostgut gespeicherten Energien zurückzuführen.

Im nun folgenden Abschnitt sollen die vier Phasen der Kompostierung kurz genannt und beschrieben werden:

- 1. Phase: Anlaufphase; mesophile Mikroorganismen (15 - 42 °C tolerant); unter optimalen Bedingungen 12 – 24 h lang; Vermehrung korreliert mit zunehmender Temperatur, Absterben und Bildung von Dauerformen (Sporen), Übergang zu thermophilen Mikroorganismen
- 2. Phase: Ausschließlich thermophile Mikroorganismen (45 – 75 °C); keine weitere biologische Aktivität oberhalb 75 °C (Denaturierung der Eiweiße); Vorteile hoher Temperaturen: hohe Aktivitäten und Abbauleistungen à Hygienisierung Umsetzung ist erforderlich, damit in der gesamten Rotte gleiche Verhältnisse erreicht werden
- 3. Phase: durch Selbsthemmung (Temperaturmaximum 2. Phase) der Mikroorganismen geringere Temperaturen; mesophile überwiegen wieder
- 4. Phase: mehrere Wochen Reifephase, als Endprodukt fertiger Kompost; Abbau der organischen Substanz; mikrobielle Aktivitäten am geringsten

Je nach Rottestadium und Reife wird kompostierbares Material unterschiedlich bezeichnet [12]:

- Kompostrohstoff: mechanisch aufbereitetes Material vor der Rotte,
- Frischkompost: entseuchter, in Rotte befindlicher Kompost,
- Fertigkompost: entseuchter, in fortgeschrittener Rotte befindlicher Kompost oder
- Spezialkompost: weiter behandelter Frisch- oder Fertigkompost.

Die Temperatur entwickelt sich nicht nur über die Zeit, sondern auch räumlich verschieden, was zu einer unterschiedlichen Verteilung der Temperatur im Rottekörper führt. Die Ursachen hierfür sind die unterschiedlichen Bedingungen in der Miete, durch Inhomogenitäten des Ausgangmaterials sowie nicht perfekte Homogenisierung und Belüftung des Materials.

3.2.3 Hygieneparameter

3.2.3.1 Allgemein

Der Stoffumsatz wird bei der Kompostierung von biologischen Abfallstoffen hauptsächlich von Mikroorganismen bewirkt. Dies sind zum Beispiel Bakterien, Aktinomyceten, Algen und Pilze sowie Protozoen (Einzeller) und Hefen ^{[23], [24]}. Die Organismen leben unter den verschiedensten Milieubedingungen, was beispielsweise die Umgebungstemperatur, Wassergehalt, pH-Wert und die Form der Anwesenheit von Sauerstoff betrifft. So existieren unter anderem auch hitzeresistente Sporenbildner, die in leicht alkalischem Milieu leben [32].

Es kann festgehalten werden, dass bestimmte Mikroorganismen erwünscht sind, andere aber auch schwerwiegende gesundheitliche Beeinträchtigungen hervorrufen können. Nach BIDLINGMAIER [32] ist es jedoch fraglich, ob eine völlige Abwesenheit (absolute Nulltoleranz) im Endprodukt Kompost anstrebenswert und sinnvoll ist, wenn dies nur mit sehr hohem Aufwand erreicht wird bzw. der Bestimmungsort für den Fertigkompost selbst wesentlich höhere Konzentrationen an Schaderregern aufweist.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3.4: Safety Zone im Überblick

Bei der Kompostierung kann eine Hygienisierung nur über die Temperatur erreicht werden. In Abbildung 3.4 ist schematisch der Einfluss der Temperatur auf die Hygieneparameter dargestellt [66]. Hier ist die Behandlungszeit [h] über die x-Achse und die Temperatur über die y-Achse aufgetragen. Je höher die Temperatur ist, desto eher kommt man in die „sichere Zone“. Das Erreichen der sicheren Zone bescheinigt, ein seuchenhygienisch sicheres Material zu produzieren. So ist es zum Beispiel möglich, nach einer Stunde ein seuchenhygienisch sicheres Substrat zu erhalten, wenn die Prozesstemperaturen auf über 65 °C ansteigen, Bleiben jedoch die Temperaturen unter 45 °C,

bleiben, ist dies erst möglich, wenn das Material mindestens einen Monat kompostiert wird. Hierbei geht man davon aus, dass das Substrat homogen ist und die Temperaturen an allen Punkten im System gleich sind. Diese Abbildung dient lediglich der Orientierung.

Zu den wichtigsten Indikatorbakterien gehören Gesamt Coliforme, Escherichia Coli (E.coli) und Salmonellen. Diese sollen ab dem Kapitel 3.2.3.2 näher erläutert werden. Komposte müssen den Anforderungen der Seuchenhygiene genügen, d.h. frei von möglichen Krankheitserregern sein. Dies wird erreicht, wenn Krankheitserreger für Mensch, Tier und Pflanze mit Sicherheit unschädlich gemacht werden. In einem Überblick hat BOLLEN ^[25] die Wir­kungsmechanismen aufgeführt, denen hinsichtlich der Abtötung von Pathogenen eine besondere Bedeutung zukommt.

Diese sind zum Beispiel:

- Abtötung von Pathogenen und ihrer Dauerstadien durch Hitzeeinwirkung während der thermophilen Phase der Kompostierung,
- Inaktivierung von Pathogenen durch mikrobielle Antagonisten und
- lethale Wirkung toxischer Substanzen, die während und nach der thermophilen Phase bei der Umsetzung organischer Substanzen entstehen können [32]

Entsorgungsträger, Erzeuger und Besitzer haben Bioabfälle vor einer Aufbringung oder der Herstellung von Gemischen einer Behandlung zuzuführen, welche die seuchen- und phytohygienische Unbedenklichkeit gewährleistet. Dies ist gegeben, wenn keine Beeinträchtigung der Gesundheit von Mensch oder Tier durch Freisetzung oder Übertragung von Krankheitserregern und keine Schäden an Pflanzen, Pflanzenerzeugnissen oder Böden durch die Verbreitung von Schadorganismen zu besorgen sind [17]. Um einen Kompost als seuchenhygienisch unbedenklich einzuordnen, wird im LAGA-Merkblatt M 10 [43] und in BUNDESGÜTEGEMEINSCHAFT KOMPOST ^[26] das Erreichen einer Mindesttemperatur über einen Mindestzeitraum gefordert.

Da keine gesetzlichen Richtlinien für die Einstufung und Qualifizierung der während der Kompostierung erfassten Hygieneparameter (coliforme Bakterien und E.coli) in der Literatur zu finden sind [7] und auch in der BioAbfV weder Grenz- noch Richtwerte angegeben sind, wird hier Bezug auf die WHO Richtlinie ^[27] genommen. Diese soll zur Orientierung herangezogen werden, um die Keimminderung in den einzelnen Varianten einordnen zu können und um einen Bezug zu herkömmlichen Behandlungsmethoden herzustellen.

Mit Abwasserbehandlungssystemen können Reduzierungen von fäkalen Coliformen um bis zu 2 log-Einheiten erreicht werden. Wobei eine Reduzierung um eine log-Einheit um 90 %, bei zwei log-Einheiten um 99 %, bei drei log-Einheiten um 99,9 % und so weiter bedeutet.

Die bakteriologische Untersuchung hat den Zweck festzustellen, wie viele Bakterien einer Probe auf einem Nährboden bestimmter Zusammensetzung sich reproduzieren (Koloniezahl) und ob sich unter ihnen auch Keime aus dem Darm von Menschen und Tieren befinden (Nachweis von Escherichia Coli und fäkalen Streptokokken) bzw. solche Keime, die in der Probe normalerweise nicht anzutreffen und daher ebenfalls als mögliche fäkale Verunreinigung anzusehen sind (Coliforme Keime). Sind derartige Bakterien nachzuweisen (Indikatorkeime), so muss grundsätzlich immer angenommen werden, dass sich darunter auch Krankheits- und Seuchenerreger befinden können ^[28].

Escherichia Coli und die coliformen Bakterien gehören zur Familie Enterobacteriaceae, u. a. mit folgenden gemeinsamen Eigenschaften und Fähigkeiten [28]:

- Gramnegative, nicht sporenbildende, gerade, stäbchenförmige Bakterien, beweglich durch peritriche (auf der ganzen Oberfläche verteilte) Begeißelung oder unbeweglich,
- aerober und anaerober Glucoseabbau,
- Reduktion von Nitrat zu Nitrit unter anaerben Bedingungen und
- Wachstum auf künstlichem Nährmedium.

3.2.3.2 Escherichia Coli

Bakterien der Art Escherichia Coli (E.coli) werden in großer Zahl im Darminhalt des Menschen und warmblütiger Tiere angetroffen. Ihr Nachweis im Wasser gilt als Zeichen einer fäkalen Verunreinigung. Wenngleich nur etwa 10 % aerob wachsende Bakterien im menschlichen Stuhl vorhanden sind, sind knapp 2 % davon Colibakterien und etwa 0,5 % Enterokokken. Der Mensch scheidet täglich etwa 500 Billionen bis zu einer Trillion Colibakterien aus ^[29]. Enterokokken sind Verwesungsbakterien (Bakteroide), die die Nahrung mit verschiedenen Verwesungsprozessen abbauen und dabei stickstoffhaltige Schlackeprodukte bilden.

Im Boden liegt die Überlebensdauer (Tenazität) bei weniger als 10 Wochen, wobei innerhalb der ersten 10 Tage eine Keimzahlreduktion von bis zu 90 % stattfinden kann. Bei kühler und humider Umgebung ist ein Überleben von mehreren Monaten beschrieben. Eine Infektion kann über Vektoren wie kontaminierte Nahrungsmittel oder direkt von Mensch zu Mensch erfolgen. Bei Erwachsenen treten häufiger Harnwegsinfektionen auf. Meist handelt es sich um Faktorenkrankheiten ^[30].

Für E.coli wurde eine Überlebenszeit von 6 ½ h für T50 bei 22 °C und 85 % Luftfeuchte ermittelt, wobei die höchste Überlebenszeit für Bakterien bei einer Lufttemperatur von 12 °C festgestellt wurde [30]. Dies lässt eine Aussage über die Temperaturempfindlichkeit der E.coli zu und schlussfolgern, dass bei ausreichend hoher Temperatur eine vollständige Letalität auftreten kann. Für den Nachweis der Organismen ist zusätzlich von besonderer Bedeutung [28]:

- Vergärung von Lactose,
- Glutaminsäuredecarboxidaseaktivität,
- keine Pigmentbildung auf Nähragar bei achttägiger Bebrütung (20 °C) und
- keine Reduktion von 2,3,5-Triphenyltetrazoliumchlorid (TTC).

3.2.3.3 Coliforme Bakterien

Coliforme Bakterien können fäkalen Ursprungs sein, ihren Hauptvermehrungsort haben sie jedoch im Abwasser oder Oberflächengewässer; ihr Nachweis in einer Probe gilt so lange als Zeichen einer fäkalen Verunreinigung, bis ihre nichtfäkale Herkunft gesichert ist [28].

Die coliformen Bakterien gehören u. a. den Gattungen Escherichia, Citrobacter, Enterobacter und Klebsiella an. Für deren Nachweis ist zusätzlich von besonderer Bedeutung [28]:

- Die Vergärung von Lactose unter Gas- und Säurebildung bei 36 °C in weniger als 48 Stunden, bei 44 °C in der Regel negativ und
- (in den meisten Fällen) Reduktion von TTC zu Formazan.

Aufgrund dieser Tatsachen ist eine zweifelsfreie Identifizierung der Mikroorgansimen möglich.

3.2.4 pH-Wert

Der pH-Wert ist der negative dekadische Logarithmus (log) der molaren Konzentration der Wasserstoff-ionen in einer wässrigen Lösung. Er ist ein Maß für den Säuregehalt einer Lösung. ^[31].

Abhängig vom pH-Wert des Eintragsmaterials in die Rotte lassen sich für die ersten Tage der Rotte verschiedene Kurvenverläufe aufzeigen, welche sich jedoch mit zunehmender Rottezeit angleichen (siehe Abbildung 3.2: Schematische Darstellung der Temperaturphasen während der Kompostierung und der daraus resultierenden Population; zusätzlich sind die Änderungen des pH-Wertes im Verlauf der vier Phasen dargestellt).

Liegt ein neutrales bis leicht alkalisches Rottegut vor, findet während der ersten Rottephase ein Absinken des pH-Wertes in den sauren Bereich auf ca. pH 5,5 bis 6 statt. Dies wird verursacht durch die CO2-Bildung, die Bildung von organi­schen Säuren als Zwischenprodukt des mikrobiellen Abbaus und die Nitrifikation. Mit zunehmender Rottezeit steigt der pH-Wert aufgrund verstärkter mikrobieller Aktivität, verbunden mit der Bil­dung von Ammoniak, auf Werte von deutlich über pH 8 an.

Wird das Rottegut in saurem Zustand in die Kompostierung gebracht, was ge­rade bei langen Abfuhrrhythmen bei der Bioabfallsammlung aufgrund der Bildung organischer Säuren häufiger auftritt, ist dieses typische Absinken des pH-Wertes nicht zu erkennen. Hier findet innerhalb der ersten 1 bis 2 Wochen ein Ansteigen über den pH-Wert 7 statt; in den folgenden Wochen pendelt sich dieser ebenfalls auf ca. 8 bis 8,5 ein ^[32].

Da der Boden ähnliche Eigenschaften aufweist wie das zu kompostierende Material bzw. wie das Material während und nach der Rotte, kann die Aussage, dass der pH-Wert großen Einfluss auf die im Boden ablaufenden Prozesse hat ^[33], auch auf die Kompostierung übertragen werden.

In Abbildung 3.5 wird exemplarisch die Abhängigkeit vom pH-Wert der bildenden Prozesse im Kompost gezeigt. Es ist erkennbar, dass für die verschiedenen Prozesse unterschiedliche pH-Optima gegeben sind. Stark vereinfacht kann postuliert werden, dass für die abgebildeten Prozesse die größte Aktivität im Bereich zwischen pH 7 und 8 erkennbar ist. Die Abbildung 3.6 zeigt die Abhängigkeiten der Nährstoffverfügbarkeiten. Auch hier sind unterschiedliche Optima zu erkennen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3.5: Wirkungsverlauf pH-Wert abhängige bildende Prozesse, geändert nach Vorlesung NEUE [33]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3.6: Wirkungsverlauf pH-Wert abhängige Nährstoff-mobilität, geändert nach Vorlesung NEUE [33]

3.2.5 Wassergehalt

Der Wassergehalt (WG) einer Probe ist das Verhältnis der Masse des in der Probe vorhandenen Wassers, das bei einer Temperatur von 105 °C verdampft (evaporiert), zur Masse der trockenen Probe in Prozent [%]. Der Wassergehalt wird nach DIN 18121, T 1 durch Ofentrocknung bei 105 °C oder im Schnellverfahren im Mikrowellenherd ermittelt ^[34].

Es wird bei der Angabe des Wassergehaltes zwischen zwei Möglichkeiten unterschieden:

a) Wassergehalt volumetrisch (Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten) [- oder %]:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

In dieser Arbeit sind alle Angaben des Wassergehaltes, wenn nicht anders gekennzeichnet, in Bezug auf die Substratmasse und somit gravimetrisch ermittelt. Dies gilt ebenso für alle anderen Angaben. Somit sind zum Beispiel Angaben von N [%] als Gewichtsprozent anzusehen.

Hohe Wassergehalte erhöhen das Volumengewicht von Kompost, begünstigen bei der Lagerung Fäulnisprozesse und verursachen dadurch Geruchs­probleme, vermindern die Streufähigkeit und erhöhen Transport- und Ausbringungskosten. Trockener Kompost ist hydrophob und verursacht Staub­emissionen. In Abhängigkeit vom Wassergehalt ändern sich viele Eigenschaften des Rottegutes und die Aktivität der Mikroorganismen. Die Nährstoffversorgung der Mikroorganismen ist nur über wässrige Lösungen möglich, d.h. Wasser muss in ausreichender Menge vorhanden sein. Jedoch soll keine Wassersättigung eintreten, da die Kompostierung ein aerober Prozess ist und die Belüftung über nicht wassergefüllte Poren erfolgt. Abhängig von der Struktur des Rottegutes ist ein Wassergehalt zwischen 45 % und 65 % erstrebenswert [32]. Sinkt der Wassergehalt unter 25 %, verringert sich die Mikroorganismenaktivität drastisch, sinkt er unter 10 % kommt sie sogar zum Stillstand [32].

3.2.6 Belüftung und Luftporenvolumen

Kompost ist ein Dreiphasensystem aus Feststoff, Flüssigkeit und Gas. Zur Aufrechterhaltung der Lebenstätigkeit von aeroben Mikroorganismen muss nicht nur ausreichend Wasser, sondern auch Sauerstoff vorhanden sein.

Durch Belüftung kommt es zur Austreibung von Wasser (Trocknung), also einem Absinken des Wassergehaltes. Durch ausreichende Belüftung werden Wärmestaus verhindert (Prozesskontrolle), die zu Inaktivierung der Mikroorganismen führen. Dies kann aber auch zu einer unerwünschten Abkühlung der Rotte führen. Wassergehalt und Luftporenvolumen sind voneinander abhängig und können durch Umsetzung reguliert werden. Das Optimum ist abhängig von der Art der Rotte und der Struktur des Substrats. Wenn man davon ausgeht, dass der Wassergehalt und die Luftporen negativ korrelieren ist laut BIDLINGMAIER [32] ein Luftporenvolumen von 35 % bis 55 % optimal. Die Belüftung und das Luftporenvolumen können durch Umsetzung verbessert werden.

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass Wasser- und Luftporenvolumen sich gegenseitig beeinflussen bzw. ausschließen. Gleichzeitig sind dies wichtige Parameter der Prozesssteuerung und -kontrolle.

3.2.7 Umsetzung

Durch die Umsetzung wird das Material gelockert und zusätzlich Sauerstoff eingebracht. Die Folge ist eine erhöhte Aktivität aerober Prozesse. Dadurch wird die Aktivität der strikt anaeroben Methanbildung stark reduziert. Auch wenn in der Intensivrotte nach der Umsetzung der Miete bereits nach wenigen Minuten der eingebrachte Sauerstoff wieder veratmet ist und nach KORNER ^[35] anaerobe Verhältnisse wieder hergestellt sind, werden die strikt anaeroben Methanbildner doch immer wieder kurzzeitig aeroben Verhältnissen ausgesetzt und damit gehemmt HELLMANN ^[36]. Darauf kann eine Reduktion der Methanemissionen bei täglicher Umsetzung zurückzuführen sein [7].

3.2.8 C/N-Verhältnis

Stickstoff und Kohlenstoff müssen für die Mikroorganismen in einem bestimmten Verhältnis verfügbar sein. Daher ist das C/N-Verhältnis der Ausgangsmaterialien von entscheidender Bedeutung für die Kompostierung ^[37], es schwankt je nach Ausgangssubstrat sehr stark. Das C/N-Verhältnis wird häufig als Maß für die Kompostierbarkeit organischer Stoffe herangezogen.

Soll die Kompostierung erfolgreich sein, muss das C/N-Verhältnis der Ausgangsprodukte zwischen 20 : 1 bis 35 : 1 [10, 12]. POINCELOT ^[38] vermutet das Optimum des C/N-Verhältnisses bei etwa 30:1 auf dem Niveau der an den Abbauprozessen beteiligten Mikroorganismen.

Laut GRABBE und SCHUCHARDT ^[39] besteht die übereinstimmende Ansicht, dass das C/N-Verhältnis nicht höher als 40 : 1 sein darf, da sonst die Kompostierung nicht zufriedenstellend in Gang kommt. Bei Werten, die höher als 50 : 1 sind, ist die Kompostierbarkeit stark eingeschränkt. Andererseits entstehen zunehmende N-Verluste durch ein zu enges C/N-Verhältnis unter 10 : 1 ^[40].

Ein enges C/N-Verhältnis (< 10) mit dessen hohen Anteilen an reduzierten und oxidierten Stickstoffverbindungen (Überangebot) führt während des Prozesses dazu, dass ein Teil davon als elementarer Stickstoff in die Atmosphäre entweicht und somit der Rotte entzogen ist. Kompost ist aufgrund der geringen Stickstoffkonzentrationen (ca. 2 % TS) kein geeignetes Düngemittel, um den Bedarf zu decken. Durch die oben genannten Verluste wird diese Düngewirkung des Kompostes weiter vermindert ^[41]. Das C/N-Verhältnis muss zu Beginn der Rotte optimal eingestellt werden, um eine hohe Abbaurate des Rottegemischs zu gewährleisten [32]. Ein Optimum kann erreicht werden, indem bedarfsgerechte Materialien (z.B. Stroh, Grünschnitt) zugegeben werden.

Durch den Rotteprozess verringert sich das oben genannte C/N-Verhältnis auf Werte zwischen 15 : 1 bis 20 : 1 ^[42].

3.2.9 Biomassebildung

Die Biomassebildung hängt von verschiedenen Faktoren ab, die das Wachstum der Mikroorganismen beeinflussen. Neben Temperatur sind Feuchte, Sauerstoffgehalt sowie ein ausgewogenes C/N-Verhältnis die wichtigsten Parameter der Biomassebildung. Ein optimales Wachstum ist bei einem ausgewogenen Angebot an Kohlenstoff und Stickstoff und der optimalen Relation zwischen Haupt- und Spurenstoffen sowie von Wirkstoffen gewährleistet. Uniforme Substrate sind ungünstig. Die Art und Verfügbarkeit der notwendigen Nährstoffe und Spurenelemente und auch die Randbedingungen bestimmen das Artenspektrum.

Bei hoher Verfügbarkeit sind die Generationszeiten der einzelnen Spezies der limitierende Faktor. Daraus folgt der Vorteil der Mischflora (Synergie-Antagonie).

Das C/N-Verhältnis bei Mikroorganismen liegt bei etwa 6 : 1. Gleichzeitig werden beim Proteinabbau 50 % des Kohlenstoffs für die Energiegewinnung veratmet. Die Folge ist eine Anreicherung des Stickstoffs, da keine erneute Fixierung des Stickstoffs mit dem Kohlenstoff aus den Lignin-Cellulose-Verbindungen möglich ist. Die Stickstoffassimilation trägt daher nie zu einer Nährstoffkonservierung bei [26].

3.2.10 Rottegrad

Der Rottegrad ist ein Maß für die Reife, Stabilität und Qualität von Komposten. Der wirtschaftliche Absatz des produzierten Kompostes ist für den Betrieb einer Bioabfallbehandlungsanlage erforderlich. Grundvoraussetzung ist die Kompostqualität, die vor allem durch den Schadstoffgehalt und den Rottegrad beschrieben wird. Der Rottegrad des Kompostes wird nach Standardmethoden ermittelt ^[43]. Anhand einer zugehörigen Werteskala (siehe Tabelle 3.1) lässt sich der Rottegrad (I-V) ermitteln und eine Einteilung in Frisch- (II-III) und Fertigkomposte (IV-V) vornehmen ^[44]. Unterschiedliche Rottegrade können zu unterschiedlichen Verwertungen führen. Die Schadstoffgrenzwerte sowie weitere Komposteigenschaften sind im LAGA-Merkblatt M10 [43] (in der jeweils geltenden Fassung) festgeschrieben.

Tabelle 3.1: Übersicht über die Eigenschaften der einzelnen Rottegrade

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

3.2.11 Atmungsaktivität

Als biologisches Testverfahren zur Beurteilung der Reaktivität von mechanisch-biologisch behandelten Abfällen und somit zur Beurteilung ihrer Ablagerfähigkeit werden sowohl von wissenschaftlicher als auch von gesetzlicher Seite die Parameter Atmungstest und Gärtest genannt ^{[xlv], [xlvi], [xlvii], [xlviii]}. Diese Parameter sollen helfen, die Leistungsfähigkeit der mechanisch-biologischen Abfallbehandlungsanlagen und Kompostierungsanlagen einzuordnen. Weiterhin soll damit die Prozessüberwachung ermöglicht bzw. abgeschätzt werden, ob und in welchem Maße mit Emissionen nach der Ablagerung zu rechnen ist.

Die Atmungsaktivität AT4 beschreibt den biochemischen Sauerstoffverbrauch einer Probe über einen Beobachtungszeitraum von 4 Tagen. Sie ist vergleichbar mit der BSB5-Bestimmung, die jedoch nur für flüssige Proben eine Verwendung findet.

[...]

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