Within this study, experiments were carried out in the province Can Tho (Mekong-Delta, Vietnam). Parent compost materials were pig excrements and biogas sludge of animal and human source. The goal of the work is to find out whether composting in Vietnam is possible or not and which substrates are most suitable.
Therefore, the influence of different amounts of structural material on aeration of the substrate and the suitability of the so called AAA-method (aerobic-anaeobic-treatment) were investigated.
In order to describe the rottening process, temperature profiles were obtained daily from all and water content profiles from three selected treatments. Additionally the weight, water content, organic and mineral dry matter, total carbon, total nitrogen and hygienic parameters (total coliforms and E.coli) were recorded at regular intervals. At the beginning and at the end of the treatment period, total phosphate, potassium and heavy metals (Pb, Cd, Cr, Cu, Ni and Zn) were determined.
The parameters used to evaluate the final compost products were temperature profile for adequate sanitization, respiration activity (AT4) and cress test for determination of maturity.
A temperature raise was observed in all experiments. However, none of the substrates resulted in compost that met all quality requirements.
When composting biogas sludge, the temperature rose up to a maximum of 40 °C in the centre of the compost heap, whereas up to 70 °C were reached when composting pig excrements. Organic dry matter and total carbon were reduced by up to 55 %, total nitrogen by up to 45 % of the original content. Due to the loss of mass during composting, total nitrogen content increased up to nearly 3 % in the final pig compost. This represents a relative total nitrogen accumulation of 30 %.
In all experiments the concentration of total coliforms and E.coli was reduced by several log-units. This reduction did not correlate significantly with the maximum temperature. According to Respiration Activity (AT4), all obtained composts reached maturity stage V (Rottegrad V). However, this did not correlate with the results of the cress test. It seems therefore that the CO2-Respiration alone is not a sufficient parameter to determine the stage of compost maturity.
The composting trials demonstrated that even simple rotting systems improve a substrate's handling and storage properties.
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
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht die Möglichkeiten und Bedingungen der Kompostierung von Schweineexkrementen und Biogasschlämmen in der Provinz Can Tho (Vietnam), um hygienisch unbedenkliche, bodenstrukturverbessernde und düngerwirksame Endprodukte zu erzeugen. Hierbei liegt der Fokus auf der Evaluation verschiedener Substratkombinationen sowie der Effektivität des sogenannten 3A-Verfahrens zur energetischen Nutzung in Form von Biogas bei gleichzeitiger Hygienisierung.
- Prozessverlauf und Temperaturentwicklung bei der Kompostierung
- Entwicklung und Prüfung der Hygienisierung (Coliforme Bakterien, E.coli)
- Einfluss von Strukturmaterial (Reisstroh) auf Aerobizität und Abbauprozesse
- Reifebestimmung mittels Atmungsaktivität (AT4) und Kressetest
- Stoffstrombilanzierung von Kohlenstoff, Stickstoff und Feststoffen
Auszug aus dem Buch
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: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 2.800kJ * mol-1 Gleichung 3.1
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.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Diese Einleitung beschreibt die geografischen und landwirtschaftlichen Gegebenheiten der Provinz Can Tho in Vietnam sowie die Zielsetzung der Arbeit, Nährstoffkreisläufe durch Kompostierung zu schließen.
2 Ausgangssituation vor Ort: Das Kapitel erläutert die aktuelle Wasserführung, die Biogaserzeugung und die bisher unzureichende Behandlung von organischen Fäkalien auf lokalen Farmen.
3 Kompostierung: Der Hauptteil beschreibt die theoretischen Grundlagen des aeroben Abbaus, das 3A-Verfahren sowie die spezifischen Versuchsaufbauten, Untersuchungsmethoden und die Ergebnisse der einzelnen Kompostierungsvarianten.
4 Bilanzierung: Dieses Kapitel widmet sich der quantitativen Erfassung der Stoffströme, insbesondere des Abbaus von Feststoffen, Kohlenstoff und Stickstoff in den verschiedenen Behandlungsvarianten.
5 Zusammenfassung: Eine abschließende Bewertung der sieben untersuchten Varianten fasst die Eignung der verschiedenen Substrate und Behandlungsmethoden zusammen.
6 Ausblick: Der Ausblick schlägt technische Modifikationen für Biogasanlagen vor, um die Effizienz der Hygienisierung und die landwirtschaftliche Verwertbarkeit der Substrate weiter zu verbessern.
Schlüsselwörter
Kompostierung, Schweineexkremente, Biogasschlamm, Mekong-Delta, Vietnam, 3A-Verfahren, Hygiene, Pathogene, Rottegrad, Atmungsaktivität, Kressetest, Nährstoffkreislauf, Bilanzierung, Stickstoff, Kohlenstoff
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in der Arbeit grundlegend?
Die Diplomarbeit befasst sich mit der systematischen Kompostierung von Schweineexkrementen und Biogasschlämmen in der Provinz Can Tho im Mekong-Delta, Vietnam, um eine hygienische und nährstoffreiche Rückführung in den landwirtschaftlichen Kreislauf zu erreichen.
Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?
Die zentralen Themen sind die Prozessstabilität der Kompostierung, die Hygienisierung pathogener Keime, die Optimierung durch Strukturmaterialien (Reisstroh) und die Bilanzierung der beteiligten Stoffflüsse.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Hauptziel besteht darin, zu prüfen, ob Kompostierung in Vietnam praktisch umsetzbar ist und welche Substrate sich am besten für die Erzeugung eines hygienisierten, bodenstrukturverbessernden Düngers eignen.
Welche wissenschaftliche Methode wird primär angewandt?
Die Arbeit nutzt ein experimentelles Design mit sieben verschiedenen Versuchsreihen, die Temperaturprofile, Keimzahlanalysen, Atmungsaktivitätstests (AT4), Kressetests und chemische Stoffbilanzierungen kombinieren.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in theoretische Grundlagen der Kompostierung, detaillierte Beschreibungen des 3A-Verfahrens, die Dokumentation der Versuchsaufbauten sowie eine umfangreiche Auswertung und Diskussion der Temperaturverläufe, Hygieneergebnisse und Massenbilanzen.
Was charakterisiert die in der Arbeit gewählten Schlüsselwörter?
Die Schlüsselwörter spiegeln die Kombination aus technischer Abfallbehandlung (Kompostierung, Biogasanlagen) und agrarwissenschaftlicher Analyse (Nährstoffgehalte, Hygiene, Reifeprüfung) im spezifischen regionalen Kontext von Vietnam wider.
Welche Bedeutung hat das 3A-Verfahren in diesem Kontext?
Das 3A-Verfahren (aerob-anaerob-aerob) ermöglicht es, zusätzlich zur Hygienisierung des Materials Biogas als Energiequelle zu gewinnen, was eine zusätzliche wirtschaftliche Option für die Landwirtschaft darstellt.
Warum ist der Einsatz von Reisstroh ein wesentlicher Faktor?
Reisstroh wird als Strukturmaterial beigemengt, um die Durchlüftung der kompakten Fäkalien-Schlämme zu verbessern, das C/N-Verhältnis zu optimieren und dadurch eine intensivere Heißrotte zu ermöglichen.
Welche Rolle spielen die BSF-Larven (Black Soldier Fly)?
Die Larven traten in den Versuchen mit Schweineexkrementen auf. Sie beeinflussten die Rotte durch ihre hohe Fressaktivität und die dadurch bedingte Poren- bzw. Wabenbildung im Material, was die Durchlüftung potenziell begünstigte.
- Arbeit zitieren
- Sebastian Hedel (Autor:in), 2005, Die Kompostierung von Schweineexkrementen in der Provinz Can Tho (Vietnam), München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/43001
