Výzkumný ústav zemědělské techniky, Praha. Zakládání, průběh a řízení. kompostovacího procesu

Transkript

1

2 Výzkumný ústav zemědělské techniky, Praha Zakládání, průběh a řízení kompostovacího procesu Červen 2006

3 Autoři: Ing. Petr Plíva, CSc. Ing. Jan Banout, PhD. Ing. Jan Habart Ing. Antonín Jelínek, CSc. Ing. Maria Kollárová Ing. Amitava Roy Dana Tomanová Recenzent: Ing. Jiří Fiala, DrSc. Grafická úprava: Ing. Josef Hlinka Helena Jakešová Příručka byla zpracována v rámci projektu QF 3148 Přeměna zbytkové biomasy zejména z oblasti zemědělství na naturální bezzátěžové produkty, využitelné v přírodním prostředí ve smyslu programu harmonizace legislativy ČR a EU podpořeném NAZV Praha. Tato publikace byla vydána na základě pokynu MZe ČR č.j.: 48671/ Specializovaná odborná podpora poradenství, zaměřená na oblast zemědělských technologických systémů. Výzkumný ústav zemědělské techniky Praha 2006 ISBN

4 OBSAH ÚVODNÍ SLOVO ZAKLÁDÁNÍ A PRŮBĚH KOMPOSTOVACÍHO PROCESU Technologie kompostování Velikost hromady Fyzikální, chemické a mikrobiologické vlastnosti kompostovaných surovin Teplota Vlhkost Hodnota ph Obsah kyslíku Obsah živin a poměr C : N Mikrobiální aktivita Pórovitost, zrnitost a velikost částic Receptura zakládky Výpočet poměru C : N Výpočet vlhkosti Příprava surovin před založením kompostu a jejich skladování Zrnitost a homogenita substrátu Způsob skladování surovin Doba kompostování Monitorování průběhu kompostovacího procesu Zralost a stabilita kompostu ŘÍZENÍ A HODNOCENÍ KOMPOSTOVACÍHO PROCESU Měření teploty kompostu Měřící přístroje - teploměry Metodika měření teploty kompostu Hodnocení vlhkosti kompostu Metody určování vlhkosti Časové intervaly hodnocení vlhkosti během jedné zakládky Měření obsahu kyslíku v kompostu a dalších plynů Metody určování obsahu kyslíku Časové intervaly měření obsahu kyslíku během jedné zakládky Měření emisí plynů z kompostu Stanovení stability kompostu Význam stability v praxi Metody stanovení biologické stability Test fytotoxicity (řeřichový test) Mikrobiologické hodnocení kompostu Odběr vzorků...34

5 2.5.2 Uchovávání vzorků Transport vzorků Zpracování vzorků Stanovení indikátorových mikroorganismů Chemické a fyzikální hodnocení kompostu Zjišťované hodnoty a jejich charakteristika Jakostní znaky kompostu - shrnutí Postup odběru vzorků kompostu pro chemické hodnocení Výňatek z vyhlášky Zjišťování dalších fyzikálních vlastností Hmotnost Objemová hmotnost Pórovitost, zrnitost a velikost částic Sypný úhel Řídící systémy pro kompostování v pásových hromadách ZÁVĚR DOPORUČENÁ LITERATURA PŘÍLOHA...48

6 ÚVODNÍ SLOVO Kompostování je přirozený biochemický proces, při kterém z organických látek vzniká stabilní produkt - kompost. Člověkem vykonávané kompostování vychází z poznání zákonitostí těchto biochemických procesů, jejich monitorování a řízení. Předkládaná příručka Zakládání, průběh a řízení kompostovacího procesu obsahově navazuje na předcházející příručku, která byla vydána v roce 2005 pod názvem Technika pro kompostování v pásových hromadách. Tato příručka měla pomoci zájemcům o kompostování zorientovat se v mnohdy nepřehledné nabídce strojů a zařízení pro sestavení kompostovací linky, které jsou dostupné na našem trhu. Nová příručka Zakládání, průběh a řízení kompostovacího procesu seznamuje zájemce o kompostování se základními podmínkami kompostovacího procesu, s faktory, které ovlivňují jeho zakládání i další průběh a se způsoby, jak kompostovací proces monitorovat a řídit v optimálních podmínkách. Existuje několik technologií kompostování - kompostování na volné ploše v plošných nebo pásových hromadách, intenzivní kompostovací technologie, kompostování ve vacích, vermikompostování (kompostování pomocí žížal) apod. Ať je využívána jakákoliv z těchto technologií, je nutné z důvodu správného vývoje a průběhu výroby požadovaného produktu kompostovací proces monitorovat a řídit. Řízení kompostovacího procesu začíná již v jeho první etapě - při optimalizaci surovinové skladby zakládky kompostu. Kromě výběru vstupních surovin podle jejich fyzikálně- chemických a mikrobiologických vlastností je nezbytné dodržet i základní podmínky správného skladování surovin, které ovlivňuje úspěšnost dalších kroků. Při úpravě surovinové skladby zakládky kompostu je důležitým parametrem správného průběhu kompostovacího procesu obsah živin ve vstupních surovinách, který se vyjadřuje poměrem C:N, vlhkost a hodnota ph. V jednotlivých fázích kompostovacího procesu je nevyhnutelné sledovat základní veličiny - teplotu kompostovaných surovin, obsah vzdušného kyslíku v hromadě kompostu a vlhkost zrajícího kompostu. Monitorování těchto veličin umožňuje vhodně načasovat zásah do kompostovacího procesu - překopání kompostu, úprava vlhkosti a popřípadě i doplnění surovinové skladby. Monitorováním a úpravou všech vyjmenovaných veličin je možné ovlivňovat i dobu trvání rozkladu organické hmoty. Intenzitu komostování ovlivňuje i zvolená technologie a určení využití výsledního produktu. Délka periody kompostování může být klíčovým faktorem ekonomické náročnosti kompostovacího procesu. Předkládaná příručka je členěna tak, aby poskytla veškeré nezbytné informace o průběhu kompostovacího procesu od jeho začátku až po jeho ukončení. První část popisuje základní faktory, které ovlivňují zakládání a průběh kompostovacího procesu. Kromě popisu vlastností kompostovaných surovin je pozornost věnována i jejich správnému uskladnění a úpravě před založením do zakládky kompostu. V kapitole jsou popsány i ukazatele, podle kterých lze správně ukončit kompostovací proces. Druhá část popisuje možnosti a způsoby monitorování základních veličin charakterizujících kompostovací proces. Kapitola je v příloze doplněna katalogovými listy měřicích přístrojů, které jsou využitelné pro monitorování základních vlastností. Katalogové listy obsahují základní technické údaje o jednotlivých měřicích přístrojích nabízených na našem trhu a kontakty na výrobce, popř. dovozce do ČR. V závěru příručky jsou uvedeny odpovědi na časté otázky týkající se kompostování a také kroky pro odstranění některých případných znaků špatného průběhu kompostovacího procesu. Věříme, že nabízená příručka vhodně doplní předcházející, prohloubí zájem o kompostování a poskytne zájemcům o tuto technologii praktické informace, které využijí ve svojí kompostárenské praxi. Kolektiv autorů

7 1. ZAKLÁDÁNÍ A PRŮBĚH KOMPOSTOVACÍHO PROCESU Kompostování je proces, kde za aerobních podmínek dochází k rozkladu organických látek a jejich přeměně na látky humusové. Konečným akceptorem elektronů při rozkladných reakcích je kyslík. Výsledkem kompostování je především převedení nestabilních organických surovin na stabilní produkt, což doprovází snížení objemu a hmotnosti, snížení obsahu vody a potlačení nežádoucích druhů mikroorganismů. Zjednodušeně lze celý proces vyjádřit obecnou rovnicí: organické látky + O 2 + mikroorganismy > kompost + CO 2 + H 2 O + teplo Mikroorganismy působením enzymatických systémů rozkládají vyšší organické sloučeniny na jednodušší sloučeniny. Jako u každé reakce je z hlediska jejího využití nejdůležitější reakční rychlost a to, v jakém rozsahu jsou reagující složky podle reakce změněny. Reakční rychlost je synonymem pro rychlost rozkladu, rozsah reakce určuje hloubku rozkladu organických surovin (stupeň stabilizace). Aby byly zajištěny podmínky pro optimální průběh rozkladných reakcí, je nutno splnit několik technologických předpokladů. Mezi nejdůležitější technologické faktory, které významně ovlivňují výslednou kvalitu kompostu patří: zvolená technologie kompostování, fyzikální, chemické a mikrobiologické vlastnosti kompostovaných surovin, receptura zakládky, příprava surovin před založením kompostu a jejich skladování, doba kompostování, monitorování průběhu kompostovacího procesu, konečná zralost a stabilita kompostu. 1.1 Technologie kompostování Průběh kompostování je, až na malé odchylky, podobný u všech technologií kompostování. Z hlediska probíhajících dějů je téměř lhostejné, zda je kompostování realizováno zcela volně na hromadách bez jakéhokoliv řízení nebo na urovnávaných hromadách s ovlivňováním kompostovacích podmínek, či v některých speciálních kompostovacích zařízeních bioreaktorech, ve vacích apod. Co se významně liší je pouze intenzita probíhajících dějů. Z technologického hlediska lze rozdělit způsoby kompostování na: kompostování v pásových hromadách, kompostování v plošných hromadách, intenzivní kompostovací technologie: a) kompostování v biofermentorech (bioreaktorech), b) kompostování v boxech nebo žlabech, kompostování ve vacích (Ag Bag kompostování), vermikompostování. Jak bylo v úvodu řečeno, bude v této příručce věnována pozornost zejména technologii kompostování v pásových hromadách kontrolovaným mikrobiálním procesem, kterou lze charakterizovat příznivými ekonomickými ukazateli, možností smysluplně zpracovávat zbytkovou biomasu z vlastní produkce přímo v místě jejího vzniku a konečně i skutečností, že pro její realizaci lze využívat dostupnou techniku. Při hledání názvu technologie kompostování se zatím používají různá označení pro velikost hromady, např. malá, nízká, pásová. Příčinou je skutečnost, že výška těchto hromad založeného kompostu je jiná než je požadavek ČSN Průmyslové komposty. Pro tento způsob kompostování je zpracována obecná samostatná podniková norma, v které je velikost hromad a další požadavky na průběh technologie (např. přikrývání hromad plachtami) přesně popsána. Obecné požadavky na velikost hromad při používání kompostování v pásových hromadách jsou shrnuty v následujícím odstavci Velikost hromady Rozhodujícím ukazatelem velikosti hromady je poměr mezi povrchem hromady a jejím objemem. Pro průběh aerobního rozkladu je třeba, aby tento poměr byl v rozsahu 1-2 m 2 povrchu na 1 m 3 objemu hromady. Požadavek na určitou plochu k objemu je dán tím, že tato veličina zaručuje difúzní tok plynu, tedy kyslíku ze vzduchu, do zpracovávaných surovin. Tím se dosáhne provzdušnění bez nároků na další mechanickou manipulaci. Aby bylo možno těchto poznatků využít v praxi, je nezbytné, aby konzistence zpracovávaných surovin byla taková, která difusi umožňuje. Příliš kompaktní suroviny difusi podstatně snižují. 1.2 Fyzikální, chemické a mikrobiologické vlastnosti kompostovaných surovin Kompostování je spojeno s celou řadou požadavků na výrobní technologii, kvalitu výsledného produktu a vlivu na životní prostředí. Splnění všech těchto požadavků významně ovlivňují fyzikální, chemické a mikrobiologické vlastnosti kompostovaných surovin. Znalost těchto vlastností je nezbytná k sestavení optimální receptury z důvodu vhodné volby technologie zpracování. Vzhledem k tomu, 7

8 že biologicky rozložitelné suroviny je možné zpracovávat i jinými způsoby, než je kompostování, je nutná znalost jejich vlastností, aby mohlo být rozhodnuto o vhodné technologii zpracování. Proto jsou z výše uvedených důvodů kladeny požadavky na znalosti o vlastnostech biologicky rozložitelných surovin a s tím úzce související schopnost určit jejich vhodnou skladbu pro založení a optimální průběh procesu kompostování. Mezi vlastnosti, které významnou měrou ovlivňují proces kompostovaní, jak při jeho zakládání, tak i v celém jeho průběhu patří: teplota, vlhkost, hodnota ph, obsah kyslíku, obsah živin a poměr C:N, mikrobiální aktivita, pórovitost, zrnitost a velikost částic. Všechny tyto vlastnosti je nutné před založením kompostu znát a některé z nich je důležité monitorovat i v průběhu kompostovacího procesu. V této kapitole jsou o jednotlivých vlastnostech uvedeny pouze základní informace s tím, že podrobněji jsou popsány v kapitole II. Řízení kompostovacího procesu, kde jsou popsány i způsoby jejich zjišťování Teplota Teplota hraje hlavní roli v procesu kompostování a lze konstatovat, že je jeho funkcí. Průběh teplot lze rozdělit do dvou hlavních částí. První mezofilní - fáze je doprovázena teplotami v rozsahu +10 až +40 C a druhá fáze termofilní - je charakterizována vyššími teplotami nad 40 C. Po těchto dvou fázích dochází k poklesu teplot, které by se měly u zralého kompostu stabilizovat na úrovni teploty okolního prostředí. Teplota je funkcí procesu kompostování a je tedy možné z jejího průběhu určit dobu zralosti kompostu. Výše teploty je dána především aktivitou přítomných mikroorganismů. Neklesne-li teplota kompostu na úroveň teploty okolního prostředí, vypovídá to o tom, že mikroorganismy jsou stále aktivní a kompost nelze považovat za vyzrálý, neboť neobsahuje dostatečné množství stabilních organických látek. Na výši optimální teploty při kompostování lze nahlížet ze dvou úhlů pohledu. Tím prvním je optimální teplota pro rozklad organických látek a druhým, neméně důležitým hlediskem, je teplota potřebná k likvidaci lidských, živočišných a rostlinných patogenních mikroorganismů, parazitů, případně semen plevelů či larev much. Optimální teplota pro rozklad organických látek je dána především druhem surovin, neboť různé organické materiály se rozkládají při různých teplotách. Většinou je uváděno optimální rozmezí teplot od +50 do +60 C, někdy i širší rozsah a to +43 až +65 C. Výše teplot potřebných k likvidaci nežádoucích patogenních mikroorganismů se liší podle jejich druhu a jsou většinou předepsány příslušnou státní normou ČSN Obecně lze konstatovat, že k likvidaci většiny lidských, živočišných i rostlinných patogenů, je třeba dosáhnout teploty 55 C a pro zneškodnění semen plevelů 63 C. Kromě výše dosažené teploty je nutné zohlednit i dobu, po kterou se udrží v průběhu kompostování Vlhkost Vlhkost umožňuje životní procesy mikroorganismů v kompostu. Voda je důležitá pro transport živin, umožňuje pohyb mikroorganismů a slouží jako medium pro chemické reakce. Vlhkost kompostu je závislá na mikrobiální aktivitě a biologické oxidací organického materiálu. Evaporací dochází k redukci obsahu vody. Množství vody, uvolněné díky mikrobiální aktivitě při kompostování, je větší, než její ztráty odpařováním. Optimální vlhkost kompostu se pohybuje v rozmezí 50 až 60 %. V případě poklesu vlhkosti pod hranici 40% dochází ke zpomalování mikrobiální aktivity a naopak, když je vlhkost kompostu vyšší než 60%, dochází k ucpávání pórů vodou a tím se vytváří anaerobní prostředí, které je též nežádoucím stavem. Vlhkost kompostu je v úzké korelaci s množstvím dodávaného vzduchu. Největší ztráty vody je možné pozorovat při velkém množství dodávaného vzduchu. Při dodávání malého množství vzduchu se ztráty vlhkosti značně snižují a jsou téměř konstantní. Na vlhkost kompostové zakládky má vliv i struktura kompostovaných surovin, kde nejdůležitějším faktorem je jejich pórovitost. Optimální vlhkost je taková, při níž je 70% pórovitosti čerstvého kompostu zaplněno vodou. Z toho vyplývá, že optimální vlhkost se bude lišit podle surovinového složení kompostu. Např. zemité komposty s obsahem organických látek do 20% v sušině by měly mít vlhkost %, komposty ze zemědělských odpadů s obsahem organických látek % v sušině by měly mít vlhkost % a konečně komposty ze stromové kůry a dřevních odpadů s obsahem organických látek v rozmezí % v sušině vyžadují vlhkost %. Kromě výše uvedených faktorů je vlhkost ovlivněna také zvolenou technologií kompostování. Při přílišném vysušení, ke kterému dochází především při technologiích s nuceným provzdušňováním, se mohou podstatně zpomalit biologické pochody Hodnota ph Za optimální lze považovat ph v rozmezí 6,5 až 8, tedy blízké neutrální hodnotě. Při poklesu ph pod hodnotu 6 dochází k hynutí většiny mikroorganismů, hlavně bakterií, čímž se zpomaluje proces rozkladu organických látek. Stoupne-li naopak hodnota ph nad 8,5 dochází k přeměně dusíkatých sloučenin na amoniak, který uniká z kompostu ve formě plynu a tím se zvyšují ztráty dusíku. 8

9 Během kompostovacího procesu je hodnota ph v počáteční fázi kompostování ve znamení nízkých hodnot ph okolo 5, jež jsou způsobeny tvorbou organických kyselin. V této fázi jsou dominantními organismy houby a plísně tolerantní vůči kyselému prostředí. Krátce nato jsou kyseliny rozkládány mikroorganismy, což je doprovázeno změnou ph směrem k neutrálním hodnotám nebo dokonce k vyšším okolo 8,5. Při přechodu ph do neutrálních či mírně zásaditých hodnot se hlavní role při rozkladu organických látek přesouvá na bakterie Obsah kyslíku Dodávka vzduchu do kompostovaných surovin je důležitá ze třech základních hledisek. První a zřejmě nejpodstatnější je dodávka kyslíku za účelem vytvoření aerobního prostředí kompostu, které následně umožňuje mikrobiální aktivitu. Druhým hlediskem je provzdušňování kompostu za účelem snižování vlhkosti. Vzduch, který se v kompostu ohřeje, podporuje evaporaci vody, což může být účelné zejména při zpracovávání vlhkých surovin. V poslední řadě je dodávka vzduchu důležitá pro regulaci teplot v průběhu kompostování. Generují-li se příliš vysoké teploty po delší dobu, může mít tento fakt neblahý vliv na činnost a život mikroorganismů a následně na proces organického rozkladu kompostované biomasy. Zajistit dostatečný přísun vzduchu do kompostu je možné několika způsoby a většinou se liší podle zvolené výrobní technologie. Mezi nejčastěji používané metody patří pravidelné překopávání vhodným překopávačem kompostu (překopáváním kompostu lze množství vzdušného kyslíku v hromadě více než zdvojnásobit) nebo použití distribuce vzduchu pomocí ventilátoru. Obsah O 2 ve vzdušných pórech zrajícího kompostu by neměl klesnout pod 6%. Jak bylo výše uvedeno, nedostatek vzduchu vede k tvorbě anaerobního prostředí, ve kterém vznikají organické kyseliny, metan, sirovodík a další nežádoucí látky. Většina těchto látek způsobuje problémy se silným zápachem a hygienou kompostu Obsah živin a poměr C:N K základním živinám, které jsou důležité pro mikroorganismy obsažené v kompostu, patří uhlík (C), dusík (N), fosfor (P) a draslík (K). Dusík, fosfor a draslík patří mezi základní živiny pro rostliny a proto ovlivňují výslednou hodnotu kompostu. Uhlík je důležitý jako zdroj organické hmoty pro mikroorganismy a spolu s dusíkem umožňuje syntetizovat proteiny a podílí se na stavbě buněk a jejich reprodukci. Fosfor s draslíkem hrají důležitou roli při látkové výměně a při rozmnožování buněk. Minimální obsah fosforu pro zabezpečení metabolické činnosti mikroorganismů je ve výši 0,2 % P 2 O 5 v sušině. Mikrorganismy žijící v kompostu vyžadují též patřičné množství stopových prvků pro lepší asimilaci všech živin. Mezi tyto stopové prvky patří především bór (B), vápník (Ca), kobalt (Co), měď (Cu), železo (Fe), hořčík (Mg), mangan (Mn), molybden (Mo), selen (Se), sodík (Na) a zinek (Zn). Přestože všechny výše uvedené prvky jsou důležité pro správný průběh kompostování, je možné konstatovat, že uhlík a dusík patří mezi živiny, na kterých nejvíce závisí kvalita výsledného kompostu. Zvláště důležitý je pak jejich vzájemný poměr, tedy tzv. poměr C:N. Důležitým parametrem je uhlík, který je ve formě přístupné pro mikroorganismy a nikoliv jeho celkový obsah. Během mikrobiálního růstu je potřeba 25 až 30 jednotek uhlíku na jednotku dusíku. Mikroorganismy získávají uhlík z rozložených rostlinných a živočišných zbytků obsažených v kompostu a tento slouží pro buněčnou stavbu. Během mikrobiální aktivity dochází k uvolňovaní oxidu uhličitého (CO 2 ) do atmosféry. Množství uvolněného CO 2 se snižuje úměrně s dobou zrání kompostu, které je doprovázeno snížením mikrobiální aktivity. Emise CO 2 z kompostu souvisí i s jinými faktory. Maximální emise CO 2 koresponduje s maximálními teplotami, dosaženými v průběhu kompostování. Při následném poklesu teplot klesá i množství uvolněného CO 2 do atmosféry. Množství uvolňovaného CO 2 závisí i na poměru C:N. Obecně lze říci, že čím je poměr C:N zpracovávaných surovin vyšší, tím nižší je emise CO 2, neboť u organických surovin s nižším poměrem C:N dochází ke snadnějšímu rozkladu, což vede k většímu uvolňování uhlíku, který pak může zčásti unikat do atmosféry ve formě plynu. Mikroorganismy potřebují dusík k syntéze bílkovin. Bakterie mohou obsahovat 7% až 11% dusíku v sušině a houby od 4% do 6%. Množství dusíku a příslušný poměr C:N pro odpady vhodné ke kompostování uvádí tab. 1. V kompostářské praxi se vychází ze zjištění, že obsah uhlíku představuje cca polovinu obsahu organické hmoty (spalitelných látek). Kompostované hmoty s poměrem C:N užším než 10:1 se rozkládají velmi rychle a jsou mikrobiologicky dobře využitelné. Malý poměr C:N u kompostovaných surovin vede k uvolňování dusíku ve formě amoniaku. To platí hlavně při zásaditém ph. Ztráty dusíku při kompostování surovin s nízkým poměrem C:N v rozmezí 9:1 až 12:1 se pohybují mezi 37 až 60 %. Naopak hmoty se širokým poměrem C:N nad 50:1 se rozkládají velmi pomalu. V případě, že poměr C:N přesahuje hodnotu 50:1, dochází ke zpomalování kompostovacího procesu kvůli rychlému růstu buněk a odčerpávání přístupného dusíku, což následně vede k jejich úhynu. Tím, jak buňky hynou, uvolňují v sobě akumulovaný dusík, který se stává přístupným pro živé buňky. K uvolňování amoniaku do atmosféry dochází i při anaerobních podmínkách v kompostu. Ztráty dusíku snižují hnojivé účinky kompostu. K optimálnímu využití uhlíku a dusíku mikroorganismy dochází při poměru C:N (25-30):1. 9

10 Tab. 1: Hodnoty vlhkosti (%), obsahu organické hmoty a živin (% sušiny) v surovinách vhodných do kompostu (údaje v původní surovině jsou označeny x ) Surovina Vlhkost C N P 2 O 5 K 2 O CaO MgO (%) (% sušiny) (% sušiny) (% sušiny) (% sušiny) (% sušiny) (% sušiny) Chlév. mrva skot ,8-2,4 1,1-1,4 2,5-2,9 2,0-2,4 0,4-0,7 Chlév. mrva koně ,9-2,5 1,0-1,3 1,9-2,3 1,1-1,3 0,2-0,5 Chlév. mrva ovce ,5-3,0 0,7-1,0 2,0-2,3 0,8-1,1 0,1-0,4 Močůvka x 0,1-0,9x 0,0-0,1x 0,1-1,7x 0,0-0,1x 0,0 Kejda prasat ,0-5,8 3,5-4,2 2,8-3,4 3,1-3,8 0,7-1,3 Kejda skotu ,5-4,5 1,6-2,0 3,2-3,9 2,0-5,0 0,5-0,8 Kejda drůbeže ,0-8,1 2,8-5,1 2,9-4,8 8,0-11,0 0,6-0,9 Sláma obilovin ,4-0,6 0,1-0,3 0,9-1,1 0,3-0,4 0,1-0,2 Sláma řepky ,5-0,7 0,2-0,3 1,1-1,4 1,2-1,5 0,2-0,3 Nať brambory ,7-0,8 0,2-0,3 1,3-1,6 0,2-0,4 0,1-0,2 Listí ,9-1,5 0,1-0,2 0,2-0,5 1,7-3,0 0,1-0,2 Odpad zeleniny ,5-2,5 0,8-1,3 1,0-2,0 0,8-2,0 0,2-0,4 Stařina z luk ,8-1,0 0,4-0,6 1,0-1,8 0,9-1,7 0,1-0,2 Výhozy z příkopů ,3-0,6 0,3-0,5 0,4-0,7 2,0-7,0 0,6-1,2 Kuchyňský odpad ,2-2,3 0,3-0,7 0,4-0,8 1,9-3,0 0,3-0,6 Výlisky z ovoce ,1-0,6 0,1-0,3 0,3-0,6 0,1-0,3 0,0-0,1 Piliny ,0-0,2 0,0-0,1 0,0-0,1 0,1-0,2 0,0 Stromová kůra ,2-0,4 0,0-0,2 0,0-0,3 0,1-0,3 0,0 Zemina cukrovarnická a škrobárenská ,1-0,2 0,1-0,4 0,2-1,2 2,0-6,0 0,0-0,3 Šáma cukrovar ,2-0,5 0,7-1,0 0,1-0, ,0 3,0-4,5 Kanalizační kal ,0-4,5 0,6-1,3 0,3-0,8 2,5-10,0 0,4-1,0 Jímkový kal včetně ze septiků ,2-4,0 0,5-1,2 0,3-0,8 1,5-6,0 0,2-0,4 Popel ze dřeva ,0-0,1 2,0-4,0 6, ,0 4,0-7,0 Vytříd. bioodpad ,2-1,9 0,2-0,5 0,3-0,6 1,5-2,5 0,2-0,5 Pazdeří ,4-0,7 0,0-0,1 0,0-0,1 0,3-0,5 0,0 Rybniční bahno ,3-0,6 0,2-0,3 0,4-0,6 2,5-3,5 0,1-0,5 Lihovar. výpalky ,9-3,3 1,1-1,4 6,0-6,5 0,1-0,3 0,0-0,1 Kostní šrot ,4-1, ,0 0,1-0, ,0 3,0-6,0 Kapucín, hnědouhel. prach ,2-0,7 0,0-0,3 0,1-0,3 0,8-2,0 0,1-0,2 Odpad mlýnský, krmivářský ,8-1,3 0,2-0,5 0,3-1,0 0,9-4,0 0,1-0,3 Rašelina ,2-3,0 0,1-0,2 0,1-0,3 0,5-1,0 0,1-0,3 Jateční odpad ,0-9,0 0,2-0,4 0,2-0,6 0,6-1,0 0,1-0,3 10

11 1.2.6 Mikrobiální aktivita Bakterie a nižší houby, které tvoří hlavní podíl v mikrobiálních společenstev v kompostovaných surovinách, jsou hlavními činiteli, podílejícími se na rozkladu organických látek. Jejich činnost a aktivita závisí na výše jmenovaných chemických a fyzikálních faktorech, které přímo ovlivňují jejich činnost. Aby bylo dosaženo vysoké biodegradační aktivity, je třeba optimalizovat tyto podmínky tak, aby vyhovovaly co nejlépe dekompoziční činnosti přítomného mikrobiálního konsorcia. Složení těchto spolupracujících kmenů v kompostovaném materiálu závisí na selekčních tlacích v prostředí a adaptačních schopnostech jednotlivých mikrobiálních kmenů a chemismu prostředí Pórovitost, zrnitost a velikost částic Pórovitost a struktura souvisejí s fyzikálními vlastnostmi surovin, jakými jsou například velikost částic, tvar a konzistence. Mohou ovlivňovat proces kompostování tím, že určují množství vzduchu v hromadě. Pórovitost a struktura je dána výběrem surovin pro kompostování a dále pak mírou nadrcení nebo promíchání substrátu. Pórovitost je definována jako poměr objemu dutin ku celkovému objemu kompostované hmoty.. Výskyt větších a homogenních částic v hromadě zvyšuje její pórovitost. Struktura vypovídá o pevnosti částic, tedy o jejich odolnosti proti zhutnění. Dobrá struktura zabraňuje snižování pórovitosti ve vlhkém prostředí kompostové zakládky. Menší částice mají větší povrchovou plochu v porovnání s jejich objemem a mohou být vystaveny výraznějšímu působení mikroorganismů, což urychluje proces rozkladu a tedy i kompostování. Menší částice jsou výsledkem lepší homogenity vstupních surovin a zlepšují izolační schopnost hromady. Na druhé straně mohou malé částice způsobovat jisté problémy snížením pórovitosti a tedy s možností dostatečného provzdušnění kompostu. Nejlepších výsledků bylo obvykle dosaženo při kompostování surovin s průměrnou velikostí částic v rozmezí 20 až 50 mm. 1.3 Receptura zakládky Správně řízený proces kompostování se skládá z následujících sedmi kroků: výběr vstupních surovin, příprava vstupních surovin, kompostování, stabilizace, zrání, konečná úprava, skladování. Výběr vstupních surovin je proces, ve kterém se separují kompostovatelné suroviny od ostatních nekompostovatelných - odpadů. Příprava zahrnuje procesy, které vedou k dosažení optimální velikosti částic, rovnováhy živin a obsahu vlhkosti vstupních surovin v rozmezí 50 až 60 % pro podporu mikrobiální aktivity. Kompostování, stabilizace a zrání jsou fáze, kde se vytvářejí podmínky pro řízený mikrobiální rozklad a následné stabilizace kompostu. Při aktivní fázi kompostování se teploty udržují v rozsahu +45 až +65 C a dochází k pravidelnému překopávání z důvodu dodávání dostatečného množství vzduchu a homogenizace surovin. Celý proces kompostování trvá zhruba 30 až 180 dnů v závislosti na použité technologii a druhu zpracovávaných surovin. Konečná úprava je proces, který se skládá z prosévání zralého kompostu, popř. separace nežádoucích příměsí (plasty, sklo, kov atd.). Konečná úprava a uskladnění jsou kroky závislé především na způsobu použití kompostu. Jedním ze základních předpokladů pro správný průběh kompostování je optimální surovinová skladba zakládky. Optimální surovinovou skladbu ovlivňuje celá řada faktorů, přičemž největší význam má správný poměr uhlíku a dusíku (tzv. poměr C:N) a počáteční vlhkost. Hodnota poměru C:N u čerstvě založeného kompostu by se měla pohybovat v rozmezí (20 40):1 v lepším případě (30 35):1. Spolu s hodnotou poměru C:N je třeba zaručit počáteční vlhkost v rozmezí %. V praxi je běžné, že kompostáři mnohdy surovinovou skladbu odhadují, což vzhledem k výše uvedeným faktům není úplně nejvhodnější. V následujících kapitolách jsou uvedeny možnosti výpočtu optimální surovinové skladby na základě hodnot poměru C:N a vlhkosti zpracovávaných surovin Výpočet poměru C:N Vztahy pro výpočet poměru C:N u jedné suroviny V případě, že je znám procentický obsah uhlíku a dusíku dané suroviny, lze poměr C:N stanovit dle jednoduchého vzorce (1), % C C : N = (1) % N a současně je-li znám poměr C:N, lze vzorec (1) použít k výpočtu obsahu uhlíku a dusíku. %C = %N. (C:N) (2) % C % N = (3) C : N 11

12 Příklad č.1 Je třeba zjistit poměr C:N u slámy obilovin s 0,7% dusíku v sušině a 56% uhlíku v sušině. Řešení: % C 56 C : N = = = 80 % N 0,7 Výsledný poměr C:N má hodnou 80:1. V případě, že není znám přesný obsah uhlíku u dané suroviny je možné jej vypočítat z následujících vztahů: Je-li znám obsah organických látek (OM) lze použít vztah (4). % C = 0,51 (% OM ) + 0,48 (4) Je-li znám obsah popelovin je možné použít vztah (5). % C = 0,51(100 % popelovin) + 0,48 (5) Při výpočtu optimální surovinové skladby je třeba dbát na prezentaci laboratorních výsledků. Velmi často se stává, že obsah dusíku určité suroviny je uveden jako procenta v sušině. Má-li být zjištěn skutečný obsah látky v surovině, tj. v tom stavu v jakém je, musí být zohledněna vlhkost. Obsah živin v nevysušené surovině lze zjisti ze vztahu (6). % živin v sušině (100 - % vlhkosti) % živin (ve vlhkém stavu) = (6) 100 Příklad č.2 Z laboratorních výsledků je známo, že prasečí kejda obsahuje 3,2% N v sušině a současně byla její vlhkost 85%. Je třeba zjisti skutečný obsah dusíku s přihlédnutím k vlhkosti suroviny. Řešení: %N (ve vlhkém stavu) = %N v sušině. (100 - % vlhkosti) / 100 = 3,2.(100-85)/100 = 3,2.0,15 = 0,48 Obsah dusíku v kejdě s vlhkostí 85% je 0,48%. Vztahy pro výpočet poměru C:N u většího počtu surovin Při výpočtu poměru C:N u směsí, složených z většího počtu vstupních surovin, je třeba zohlednit procentické zastoupení uhlíku a dusíku u každé suroviny a dále zde hraje důležitou roli aktuální vlhkost (tj. obsah vody) u každé suroviny. Hodnotu poměru C:N lze stanovit dosazením příslušných hodnot do vztahu (7) nebo (8). Kde: C : N n i= 1 = n i= 1 % CiWi(1 Mi) % NiWi(1 Mi) (7) W i - množství i-té suroviny (kg) M i - hodnota vlhkosti i-té suroviny (%) C i - procentický obsahu uhlíku v sušině i-té suroviny (%) N i - procentický obsahu dusíku v sušině i-té suroviny (%) 12

13 Výše uvedený vzorec (7) lze interpretovat i následujícím způsobem: [% C1 m1 (1 V1 )] + [% C C : N = [% N m (1 V )] + [% N m2 (1 V2)] [% Cn m (1 V )] [% N 2 2 n mn (1 Vn )] m (1 V )] n n (8) Kde: m 1 celková hmotnost první suroviny (kg) m 2 celková hmotnost druhé suroviny (kg) m n celková hmotnost další n-té suroviny (kg) V 1, V 2,...V n vlhkost surovin 1,2, n (%) %C 1, %C 2,... %C n procentické obsahy uhlíku v sušině surovin 1,2, n (%) %N 1, %N 2,... %N n procentické obsahy dusíku v sušině surovin 1,2, n (%) Příklad č.3 Je nutné určit celkový poměr C:N směsi, která se skládá z následujících surovin: kg obilné slámy o vlhkosti 12%, obsah uhlíku a dusíku v sušině 56% a 0,7%, kg prasečí kejdy o vlhkosti 80%, obsah uhlíku a dusíku v sušině 43,4% a 3,1%, kg zeleninového odpadu o vlhkosti 85%, obsah uhlíku a dusíku v sušině 49% a 2%. Výsledný poměr C:N lze vypočítat dosazením výše uvedených hodnot do vztahu (8). Řešení: C : N C : N [ (1 0,12)] + [43,4 150 (1 0,8)] + [ (1 0,85)] = [0,7 750 (1 0,12)] + [3,1 150 (1 0,8)] + [2 210 (1 0,85)] = 39805,5 = 64,4 618 Celkový poměr směsi je C:N = 64,4:1 = 36805, , Celkový poměr C:N směsi v příkladu č.3 je cca 64:1. Z předchozích kapitol vyplývá, že tato hodnota poměru C:N není optimální. Založení kompostu s takto vysokým poměrem C:N by vedlo k prodloužení doby jeho zrání a v případě předčasné aplikace tohoto kompostu (poměr C:N má větší než 30:1) do půdy by docházelo k odčerpávání půdního dusíku potřebného pro rostliny, protože by pokračoval rozklad kompostu. Řešením je optimalizovat surovinovou skladbu na požadovaný rozsah poměru C:N v rozmezí (30 35):1. Pro snížení celkového poměru C:N je třeba dodat surovinu bohatou na dusík. V uvedeném případě bude řešení spočívat v navýšení množství prasečí kejdy. Požadovanou hodnotu množství kejdy lze zjistit tak, že do vzorce (8) bude místo hodnoty hmotnosti kejdy dosazena neznámá K a místo proměnné C:N hodnotu odpovídající optimálnímu intervalu například 35. V tomto případě bude řešení pokračovat následovně: [ (1 0,12)] + [43,4 K (1 0,8)] + [ (1 0,85)] C : N = 35 = [0,7 750 (1 0,12)] + [3,1 K (1 0,8)] + [2 210 (1 0,85)] 38503,5 + 8,68K 35 = ,62K ,7 K = 38503,5 + 8, 68K 13,02K = 20128,5 K = 1546 (kg) 13

14 Aby byl založen kompost s optimální počáteční hodnotou poměru C:N = 35:1 bude třeba přidat k 750 kg obilné slámy a 210 kg zeleninového odpadu 1546 kg prasečí kejdy Výpočet vlhkosti Stanovení vlhkosti u jedné suroviny Pokud není známa vlhkost suroviny, která má být použita do kompostu, je možné ji zjistit laboratorně na základě rozdílu hmotností vysušeného a čerstvého vzorku. Postup je následující: 1. navážíme 10 g čerstvého materiálu a rozprostřeme jej na misku ( miska musí být z materiálu odolného vyšším teplotám) 2. misku s navážkou umístíme do pece (trouby) a sušíme do konstatní hmotnosti při teplotě 105 C podle typu suroviny 3. vysušený materiál zvážíme a výsledek dosadíme do následujícího vztahu (9) V n ( mc ms ) = 100 m c (9) kde: V n vlhkost suroviny n (%) m c hmotnost čerstvého, tj. nevysušeného vzorku (g) m s hmotnost vysušeného vzorku (g) Příklad č.4 Je nutné zjistit vlhkost obilné slámy. Navážka vzorku čerstvé suroviny byla 10g a hmotnost vysušeného vzorku 8,3g. Řešení: Dosazením do vztahu (9) lze vypočítat momentální vlhkost slámy: V n = (10 8,3) = 1, = 0, = 17% Vlhkost obilné slámy je 17%. Stanovení vlhkosti pro větší počet surovin ve směsi Pro výpočet celkové vlhkosti čerstvě založeného kompostu je třeba znát jednotlivá množství vstupních surovin spolu s jejich hodnotami vlhkosti. Pak je možné stanovit výslednou vlhkost směsi dosazením do vztahu (10) nebo (11). V n i= c = n i= 1 mv i m i i 1 (10) kde: V c celková vlhkost (%) m i hmotnost i-té suroviny (kg) V i vlhkost i-té suroviny vyjádřená desetinným číslem (jako % vlhkosti/100) Obdobně jako při výpočtu poměru C:N můžeme výše uvedený vzorec interpretovat následovně: V c kde: ( m1 V1 ) + ( m2 V2) ( mn Vn ) = m + m m 1 2 n (11) V c celková vlhkost (%) m 1, m 2,... m n hmotnost jednotlivých vstupních surovin (kg) V 1, V 2, V n vlhkosti jednotlivých vstupních surovin vyjádřených desetinným číslem (% vlhkosti/100) 14

15 Příklad č.5 Je nutné určit celkovou vlhkost čerstvě založeného kompostu, přičemž surovinová skladba je kg obilné slámy o vlhkosti 12%, obsah uhlíku a dusíku v sušině 56% a 0,7%, kg prasečí kejdy o vlhkosti 80%, obsah uhlíku a dusíku v sušině 43,4% a 3,1%, kg zeleninového odpadu o vlhkosti 85%, obsah uhlíku a dusíku v sušině 49% a 2%. následující: Řešení: Z výše uvedených parametrů každé suroviny je nutné vybrat ty, které jsou potřebné pro výpočetvlhkosti a dosadit je do vztahu (11): V c = (750 0,12) + (150 0,8) + (210 0,85) = 388,5 = 0, Celková vlhkost čerstvě založeného kompostu je 35%. Celková vlhkost založeného kompostu v příkladu č.5 je 35%. Obdobně jako v příkladu č.3, i zde je hodnota 35% mimo interval optimálních hodnot vlhkosti kompostu, který se pohybuje v rozmezí (50 60)%. Řešením je přidat adekvátní množství vody (tak aby bylo docíleno optimální hodnoty vlhkosti) nebo navýšení podílu jedné ze vstupních surovin. V tomto případě bude vhodnější vybírat surovinu s větší vlhkostí, takže pro jednoduchost opět kejdu. Další postup řešení bude obdobný jako u příkladu č.3. Požadovaná hodnota vlhkosti bude 60 %. V c (750 0,12) + ( K 0,8) + (210 0,85) = 0,6 = K ,5 + 0,8K 0,6 = K ,6K = 268,5 + 0, 8K 307,5 = 0,2K K = 1538 (kg) Pro dosažení optimální hodnoty vlhkosti kompostu 60%, je třeba k 750 kg slámy a 210 kg zeleninového odpadu přidat 1538 kg prasečí kejdy. Při porovnání tohoto výsledku s výsledkem příkladu č.3 (1546 kg) je patrno, že hodnoty se liší pouze o 8kg, což je v kompostářské praxi zanedbatelné. Lze tedy konstatovat, že navýšením množství kejdy ve směsi z původních 150 kg na cca 1540 kg lze dosáhnout optimálního poměru C:N = 35:1 a současně i optimální vlhkosti 60%. Pro lepší orientaci v problematice sestavování surovinových skladeb kompostu může posloužit diagram surovinových skladeb kompostu ( tab. 2, str. 16), kde jsou uvedeny možné směsi zakládek kompostů sestavené z několika nejfrekventovanějších surovin. 1.4 Příprava surovin před založením kompostu a jejich skladování Aby bylo možné kompost založit podle receptury optimální surovinové skladby, musí být zpracovávány suroviny, které budou splňovat alespoň základní požadavky pro kompostování. Proto musí být věnována pozornost přípravě surovin pro kompostování, případně i jejich vhodnému uskladnění před samotným založením do kompostovaných hromad Zrnitost a homogenita substrátu Jednotlivé suroviny určené ke kompostování musí pro správné nastartování procesu na sebe vzájemně působit co nejúčinněji. Rozdrcením a rozmělněním dochází k desintegraci vstupních surovin, z ní plynoucí zvětšení oxidační a styčné plochy pro mikroorganismy a díky tomu biodegradabilní proces probíhá rychleji. Z technického hlediska je tedy dosažení zrnitosti a homogenity kompostovaných surovin jedním z nejvýznamnějších požadavků. Avšak je nutné mít na vědomí, že desintegrace surovin představuje vysoké energetické a investiční nároky na používaná zařízení, kterými jsou drtiče a štěpkovače. Správná volba tohoto zařízení může velmi výrazně ovlivnit celkový efekt provozu kompostárny. 15

16

17 Zrnitost, tj. největší rozměr částic, by neměla překročit 50mm. Zároveň ale daná struktura hromady musí umožnit výměnu plynů mezi zrajícím kompostem a okolím tak, aby v hromadě byl dostatek kyslíku. Výsledná směs surovin, tvořící hromadu, musí být kyprá, porézní a nepřevlhčená. Význam vhodné zrnitosti a tím i snadnější homogenizace vzniká hlavně u surovin, které se oproti ostatním složkám rozkládají pomalu. Ze zahradnických odpadů je to zejména stromová kůra, dřevní štěpka, drcené réví apod. Jsou-li ve formě jemných pilin, jsou přijatelnou složkou kompostu, která se přímo zúčastní kompostovacího procesu. Naopak ve formě hoblin procházejí kompostovacím procesem bez výrazné změny. Na druhé straně velmi jemné složky vytváří kompaktní, těžko provzdušnitelnou strukturu a brání tak spontánnímu růstu mikroorganismů. Vhodným přídavkem, upravujícím konzistenci směsi, je v těchto případech drcená sláma. Celou problematiku desintegrace surovin zakládaných do kompostů lze zobecnit takto: čím menší jsou částice surovin, tím větší je oxidační a styčná plocha částic a biodegradabilní proces probíhá účinněji, čím surovina lépe degraduje, tím větší mohou být jeho částice v zakládce, čím menší částice jsou do zakládky požadovány, tím větší jsou ekonomické náklady na jejich rozmělnění Způsob skladování surovin Pro správné skladování surovin, urcených pro zakládání kompostu, platí následující zásady: zajistit skladování surovin odděleně podle druhu pro správné namíchání surovin poměr C : N skladovat pouze suroviny s nízkou vlhkostí do 40 % evidovat suroviny zakládané do kompostu ve smyslu zákona 185/2001 Sb.o odpadech suroviny s úzkým poměrem C : N a vlhkostí nad 40 % pokud možno neskladovat, ale ihned založit do kompostu 1.5 Doba kompostování Čas potřebný pro přeměnu surovin (organických odpadů) na uzrálý kompost je závislý na mnoha faktorech. Dobu rozkladu organických surovin ovlivňuje především poměr C:N, vlhkost, teplota, množství dodávaného vzduchu a druh kompostované biomasy či organického odpadu. Délka periody kompostování je závislá i na zamýšleném použití výsledného produktu. V některých případech není zcela nutné, aby byl kompost úplně dozrálý. Příkladem může být aplikace kompostu v dostatečné době před setím, která zaručí jeho dozrání na poli. Obvykle je možné dosáhnout úplného rozkladu organických látek a stability materiálu při ideálních kompostovacích podmínkách během několika týdnů, ale doporučuje se prodloužit tuto periodu na dobu delší než dva měsíce. Dobu kompostování ovlivňuje samozřejmě i zvolená technologie. Tabulka č.3 uvádí obvyklé délky kompostovacích period při použití vybraných technologií a vstupních surovin. Tab. 3: Obvyklé délky kompostovacích period pro vybrané technologie a suroviny Technologie kompostování Zakládky překopávané nakladačem Zakládky překopávané překopávačem Statické zakládky aerované Bioreaktory Suroviny Listí Mrva + příměsi Aktivní fáze kompostování rozmezí průměr 6 měs. 1 rok 4 8 měs. 9 měs. 6 měs. Kompostovací perioda 4 měs. 1 2 měs. Mrva + příměsi 1 4 měs. 2 měs. 1 2 měs. Kal + dřevní štěpka Kal nebo tuhý odpad 3 5 týdnů 4 týdny 1 2 měs. 1 2 týdny - 2 měs. 17

18 1.6 Monitorování průběhu kompostovacího procesu Zabezpečení optimálních podmínek pro existenci a činnost mikroorganismů je základní podmínkou pro správný průběh kompostovacího procesu a dosažení požadované kvality výsledního produktu. Optimální podmínky pro mikroorganismy lze zajistit monitorováním určitých fyzikálních, chemických a mikrobiologických vlastností zpracovávaných surovin a řízením celého procesu. Aerobní mikroorganismy potřebují pro svoji činnost kromě živin i dostatek vlhkosti a vzdušného kyslíku. Zakládka kompostu proto musí splňovat předpoklady pro možnost výměny plynů mezi kompostovanými surovinami a okolím. Musí být porézní a kyprá, nesmí být ani příliš suchá, ani příliš převlhčená. Na vlhkost zakládky má vliv i složení a struktura kompostovaných surovin, zejména jejích pórovitost. Pravidelné monitorování obsahu kyslíku a vlhkosti v hromadě kompostu je potřebné z důvodu zachování aerobních podmínek během celé doby kompostování. Dalším snadno měřitelným ukazatelem zrání kompostu je teplota kompostovaných surovin. Jednotlivé fáze kompostovacího procesu se vyznačují charakteristickým průběhem teplot, který velmi úzce souvisí s intenzitou činnosti specifických skupin mikroorganismů. Dosažení a udržení požadované hodnoty teploty na určitý čas je nutné i pro hygienizaci kompostovaných surovin. Kvalitu a hygienickou nezávadnost hotového kompostu posuzujeme na základě jeho mikrobiologického a chemického hodnocení a stanovováním biologické stability. Znalost optimálních a monitorování aktuálních hodnot fyzikálních, chemických a mikrobiologických vlastností kompostovaných surovin umožňuje včas provést vhodný zásah do kompostovacího procesu a poskytuje informace o jeho ukončení. Touto problematikou se zaobírá kapitola 2. Řízení a hodnocení kompostovacího procesu. 1.7 Zralost a stabilita kompostu Doba zrání kompostu od jeho založení až po jeho optimální ukončení je pro každou technologii kompostování rozdílná a je řada kritérií, jimiž se posuzuje, zda je kompost ve formě stabilizované, tj. hotového kompostu, či kompostu téměř hotového. K posouzení lze využít následujících způsobů: I. Orientační zkoušku o ukončení kompostovacího procesu Zkouška posuzuje u kompostu následující faktory: vnímatelné znaky stabilizace - barva hnědá, šedohnědá až černá, - drobtovitá až hrudkovitá struktura, bez nerozpojitelných částic, - nevykazuje pachy svědčící o přítomnosti nežádoucích látek, - vůně po lesní půdě. ustálení teploty výše teploty koresponduje s okolím podle klimatických podmínek v posledních 14 dnech kompostovacího procesu. (podrobně je monitorování teploty popsáno v kapitole 2.1 Měření teploty kompostu ). II. Stanovení biologické stability kompostu Biologická stabilita kompostu je dalším ukazatelem ukončení kompostovacího procesu. Pro určování biologické stability existuje řada postupů a lze je rozdělit na metody statické a dynamické nebo na metody hodnotící produkci oxidu uhličitého a metody hodnotící spotřebu kyslíku (podrobně jsou metody popsány v kapitole 2.4 Stanovení stability kompostu ). III. Mikrobiologické hodnocení kompostu Kontrolu organického hnojiva hotového kompostu - je nutné provádět zejména z důvodu ochrany jeho uživatelů, zejména v zemědělské výrobě a spočívá v hodnocení jeho kvality, která je posuzována na základě stanovení přítomnosti indikátorových mikroorganismů. Množství indikátorových mikroorganismů nesmí překročit povolené hodnoty. Stanovení indikátorových mikroorganismů pro mikrobiologická kriteria hodnocení kompostu se provádí dle metod uvedených v odborném periodiku Acta hygienica, epidemiologica et microbiologica číslo 7/2001, SZU, Praha, listopad Při mikrobiologické kontrole se při odběru vzorků postupuje dle ČSN ISO : Kvalita půdy Odběr vzorků Pokyny pro odběr, manipulaci a uchování půdních vzorků, určených pro studium aerobních mikrobiálních procesů v laboratoři. Podrobně je tato problematika popsána v kapitole 2.5 Mikrobiologické hodnocení kompostu. IV. Chemické a fyzikální hodnocení kompostu Jakostní znaky vyrobeného kompostu musí odpovídat požadavkům ČSN Průmyslové komposty. Stanovují se tyto znaky jakosti: vlhkost, obsah celkového N, celkový obsah spalitelných látek, poměr C:N, ph ve vodní suspenzi, nerozložitelné příměsy, homogenita celku. Podrobně je problematika chemického hodnocení popsána v kapitole 2.6 Chemické hodnocení kompostu. 18

19 2. ŘÍZENÍ A HODNOCENÍ KOMPOSTOVACÍHO PROCESU Pro zajištění optimálního průběhu kompostovacího procesu je nutné monitorovat určité fyzikálně-chemické, mikrobiologické a chemické vlastnosti zpracovávaných surovin, resp. kompostu, aby na základě znalosti jejich současných hodnot bylo možné v případě jejich odchýlení od hodnot optimálních provést vhodný zásah. Znalost těchto hodnot je důležitá i pro ukončení kompostovacího procesu. Mezi zjišťované hodnoty patří (viz obr.1): měření teploty kompostu hodnocení vlhkosti kompostu měření obsahu kyslíku v kompostu stanovení stability a zralosti kompostu mikrobiologické hodnocení kompostu chemické a fyzikální hodnocení kompostu 2.1 Měření teploty kompostu Teplota zakládky kompostu je nejjednodušeji identifikovatelným ukazatelem zrání kompostu, který koresponduje s intenzitou činnosti mikroorganizmů. Měření a evidence teplot je proto základní podmínkou kontroly správného kompostovacího procesu. Optimální průběh teploty při kompostování je zobrazen na obr.2. Každá výrazná odchylka od tohoto ideálního průběhu signalizuje závadu v kompostovacím procesu. Jestliže po založení kompostu a první překopávce teplota nestoupá nebo po předchozím vzestupu teploty nastává výrazný pokles, jsou podmínky pro mikroorganismy nepříznivé. Příčina může být především ve špatném surovi- Obr. 1: Monitorované hodnoty při kompostování Obr. 2: Optimální průběh teploty při kompostování dle ČSN Průmyslové komposty 19

20 novém složení, v nadměrné vlhkosti surovin, v omezeném obsah kyslíku v kompostu apod. Pokles teploty však nastává i při malé vlhkosti kompostovaných surovin, při vyschnutí kompostu Měřicí přístroje - teploměry Teploty se sledují v zemědělství vedle kompostování také při kontrole skladování sena, v sušárenství, při řízení klimatizace ve stájích a dalších technologických procesech. Podle způsobu zjišťování teploty lze měření rozdělit na metodu kontaktní a bezkontaktní. Kontaktní měření teploty se převážně využívá ve skladech zemědělských materiálů, surovin a produktů. Tato měření jsou významná a předepsaná hlavně ve skladech, zejména píce a obilovin a na kompostárnách. K měření se používají zapichovací teploměry (kontaktní) s různou délkou zapichovaného bodce. Počet měřicích míst bývá určen metodikou měření. Ta většinou určuje počet měření a i dobu potřebnou pro odečet zjišťovaných hodnot po jejich ustálení. Hodnoty je nutné zapisovat do tabulky ručně. Měření bývá zdlouhavé a někdy nepřesné. Všechny výše uvedené problémy lze úspěšně odstranit použitím zapichovacích teploměrů s možností zaznamenávání naměřených hodnot. Přístroje pro automatický záznam zjištěných dat typu záznamník, které mají možnost napojení na zapichovací sondy, naměřené hodnoty automaticky zaznamenávají v předem nastaveném intervalu. Lze měřit jednorázově nebo kontinuálně. Počet naměřených hodnot může být až a po ukončení měření lze tyto hodnoty vyčíst pomocí vhodného softwaru, zpracovávat, analyzovat a archivovat. Záznamníky lze využívat i pro jiné typy sond - měření teploty povrchu, ponorné sondy, sondy pro měření teploty v různých typech prostorů apod. Bezkontaktní měření teploty se používá pro rychlé ori- entační zjištění teploty na povrchu skladovaného zemědělského materiálu, např. hromady kompostu. Při znalosti vedení tepla v hromadě kompostu je možné s vysokou mírou pravděpodobnosti určit teplotu uvnitř hromady. K měření povrchových teplot se používají bezkontaktní teploměry s takovou optikou, která zaručí snímání teploty povrchu ze vzdálenosti 1-2 m na ploše o průměru 60 mm (obr.3). Je vhodné, aby bezkontaktní teploměr byl vybaven měnitelným rozsahem emisního faktoru, protože barevnost povrchu hromady kompostu či jiného skladovaného zemědělského materiálu se v průběhu kompostovacího procesu výrazně mění. Teplotní rozlišení bývá v rozsahu ± 0,5 C a rozsah měření by měl být -15 až +150 C. Je vhodné kombinovat bezkontaktní měření teplot povrchu hromady kompostu s kontaktním měřením přímo v místě zvýšené teploty (uvnitř hromady). Tento systém měření je nejrychlejší a nejpřesnější. Pro měření teploty kompostu jsou však vhodné spíše elektronické teploměry kontaktní, s digitálním nebo analogovým ukazatelem, v lepším případě s možností datového výstupu. Teploměr musí být vždy vybaven tyčovou zapichovací sondou, kterou je možno zapíchnout do hromady kompostu alespoň do hloubky 1m pod povrch hromady. Tím je zajištěno změření teploty v celém průřezu hromady. V katalogových listech na konci příručky jsou uvedeny teploměry nabízené na našem trhu. Obr. 3: Velikost plochy, na které je teplota měřena 20

21 2.1.2 Metodika měření teploty kompostu V každé metodice měření teploty kompostu zapichovacím teploměrem musí být uvedeno jakým způsobem a kde bude sonda do kompostu zapíchnuta metoda měření a potom kdy bude měření prováděno - časové intervaly měření teploty. Metoda měření teploty zapichovacím teploměrem vpich sondou vést kolmo k povrchu hromady tak, aby mířil do jejího středu podle jejího příčného tvaru (trojúhelníkový nebo lichoběžníkový profil), po definovaném úseku (je určen z celkové výšky hromady) od povrchu hromady vpich zastavit a odečíst ustálenou teplotu, s vedením vpichu pokračovat až do středu hromady, vzdálenosti jednotlivých vpichů měřicích míst - po horizontále jsou závislé na celkové délce hromady a lze je určit dle schématu na obr.4, jednotlivá měřicí místa na jednotlivých hromadách je nutno označit a toto označení používat po celou dobu jedné zakládky, pokud měřicí přístroj nemá elektronický výstup, je nutno hodnoty naměřené teploty zapisovat podle označených měřicích míst do tabulky č.4, při opakovaných měřeních je nutné vždy naměřené hodnoty ze stejného místa zaznamenávat pod stejným označením. Časové intervaly měření teploty během jedné zakládky do 7. dne každodenně v tomto období jsou teploty nejvyšší a je tedy třeba kontrolovat optimální průběh kompostovacího procesu a také zda teploty nepřevyšují teplotu 65 C, obvykle na konci tohoto časového úseku dochází i k razantnímu poklesu teploty, kdy je třeba aplikovat aerační překopávku k intenzifikaci rozkladu, od 8. dne do ukončení kompostovacího procesu 1x za 3-4 dny. Obr. 4: Schéma měřicích míst (A - trojúhelníkový průřez B - lichoběžníkový průřez) 21

22 Tab. 4: Tabulka pro ruční zápis naměřených teplot kompostu Datum Měřené místo č. Den zrání kompostu Překopáno (ANO-NE) Teplota ( O C) I/1 I/2 I/3 I/4 I/5 I/6 I/v 2.2 Hodnocení vlhkosti kompostu Při zakládání kompostu a potom během celého kompostování patří vlhkost mezi parametry, které velkou měrou ovlivňují zdárný průběh kompostovacího procesu. Jako každý živý organismus potřebují také mikroorganismy obsažené v kompostu zcela určité množství vody. Při nedostatku vlhkosti ihned zpomalují či zastavují svou činnost na tak dlouho, než je opět vlhkost uvedena do potřebného rozmezí. Při nadbytečné vlhkosti dochází rychle k nežádoucím hnilobným procesům a ke zkysnutí kompostu. Optimální vlhkost je taková, při níž je 70 % pórovitosti kompostu zaplněno vodou. Pro zakládání kompostu platí tato zásada: Jestliže si nejsme jisti optimální vlhkostí kompostu, volíme raději nižší vlhkost, která se snadněji koriguje závlahou kompostu. Převlhčenost kompostu se upravuje mnohem obtížněji Metody určování vlhkosti Gravimetrická metoda stanovení vlhkosti Používá se jako standardní metoda pro určování vlhkosti suroviny v laboratoři a je využívána pro kalibraci jiných vlhkoměrů pracujících na různých fyzikálních principech. Podstatou této metody je oddělení vody od pevné fáze jde o měření přímé. Vlhkost je stanovena z rozdílu počáteční hmotnosti vlhkého vzorku a konečné hmotnosti vzorku po jeho úplném vysušení za stanovených podmínek. Výhodou této metody je velká přesnost a velký měřicí rozsah, nevýhodou je její nezbytná vazba na laboratorní zařízení. Tuto vazbu na laboratoř je možné odstranit použitím zařízení, které během několika minut provede odsušení vzorku, zvážení vzorku před i po odsušení a sám vypočítá a na displeji přístroje zobrazí zjišťovanou vlhkost suroviny. Nevýhodou těchto zařízení je jejich vysoká pořizovací cena. Postup zjišťování vlhkosti pro hotový kompost: Odebraný vzorek o hmotnosti asi 1 kg se rozprostře na podložku, větší hrudky se rozdrtí, kvartací se zmenší vzorek na 500 g a projde sítem o velikost ok 5 mm. Z tohoto vzorku se odváží do předem zvážené vysoušečky 20 g s přesností 0,05 g a vysuší se do ustálení hmotnosti při 105 o C. Po vychladnutí v exsikátoru se váží a zjistí se obsah vlhkosti. Výpočet: Obsah vlhkosti (x) vyjádřený v % se vypočte ze vzorce m x = m kde: m 1 = úbytek na hmotnosti vzorku sušením (g), m = hmotnost vzorku před sušením (g). Pozn.: před založením kompostu či v průběhu kompostovacího cyklu, je nutné volit pro zjišťování vlhkosti jednotlivých surovin či nehot ového kompostu postup, který odpovídá struktuře zkoumané suroviny. 22

23 Měření vlhkosti surovin přenosnými vlhkoměry Všechny přenosné vlhkoměry měří vlhkost surovin nepřímo, neboť k jejímu určení využívají některou z celé řady fyzikálních vlastností vody, obsažené v surovinách a měřením těchto vlastností (např. vodivost, kapacita) pak usuzují na obsah vody v daných surovinách. Výhodou těchto metod je okamžitá znalost výsledku, možnost nedestruktivního měření a mobilnost přístroje. Naopak mezi nevýhody patří zejména menší přesnost měření a nutnost časté kalibrace přístroje. Orientační zkouška vlhkosti (obr.4) V případě nutnosti lze určit vlhkost kompostovaných surovin pomocí orientační zkoušky. K jejímu provedení je nutné kompostovanou surovinu vzít do ruky a mačkat tak pevně, jak to jde. Při optimální vlhkosti nesmí mezi prsty objevit voda! Při otevření pěsti musí však surovina zůstat pohromadě ve formě knedlíku. Je-li surovina příliš suchá, při otevření pěsti se opět rozpadne. Když je surovina příliš vlhká, objeví se při zmáčknutí voda mezi prsty; pokud lze vymáčknout více než jednu kapku vody, je surovina již příliš vlhká surovina zmačknutá v ruce 2... surovina příliš vlhká 3... surovina příliš suchá 4... optimální vlhkost suroviny Obr. 4: Orientační zkouška vlhkosti Časové intervaly hodnocení vlhkosti během jedné zakládky počáteční hodnocení vlhkosti se provede ihned po ukončení první (homogenizační) překopávky, během intenzivní aerobní činnosti, tj. 1. až 8. den je hodnocení vlhkosti nutno provádět denně (rozhoduje se o úspěchu kompostování), optimální intervaly dalšího zjišťování vlhkosti jsou 1 týden. Po ukončení kompostovacího procesu je nutno určit vlhkost hotového kompostu. 2.3 Měření obsahu kyslíku v kompostu a dalších plynů Provzdušňování kompostu a vytváření aerobních podmínek je hlavní zásadou kompostování. Mikroorganismy, přeměňující organickou hmotu při kompostování, mají vysoké nároky na kyslík a produkují oxid uhličitý. Technologie kompostování musí umožnit výměnu plynů mezi zrajícím kompostem a okolím tak, aby v substrátu bylo dostatek čerstvého vzduchu s kyslíkem (vzdušného kyslíku). Obsah vzdušného kyslíku ve vzdušných pórech zrajícího kompostu by měl být minimálně 6% obj. Nově založený kompost (promíchané suroviny) by měl být kyprý, porézní a nepřevlhčený, musí obsahovat dostatek kyslíku pro počáteční nastartování procesu. Způsoby zabezpečování dostatečného množství vzdušného kyslíku v průběhu zrání se liší podle použitých kompostovacích technologií. Při zakrývání nízkých kompostových hromad k zabránění atmosférických vlivů (déšť, sníh, odpařování) je nutno použít pouze speciálních prodyšných kompostárenských plachet Metody určování obsahu kyslíku Měření obsahu kyslíku v pórech zrajícího kompostu v polních podmínkách není jednoduché. Pro praxi lze využít vztahu mezi obsahem kyslíku kompostu a mikrobiálním metabolizmem. 23

24 Princip měření obsahu kyslíku V případě dostatečného množství vzduchu je velká většina plynných produktů oxidována na látky, které téměř nezapáchají. Pokud je z jakéhokoli důvodu v kompostu nedostatečný obsah vzdušného kyslíku, plynné produkty metabolizmu mikroorganizmů nemohou být plně oxidovány a do prostředí se uvolňují látky, které lze velmi dobře identifikovat vzhledem k tomu, že zápáchají. Jedná se zejména o amoniak (NH 3 ), sirovodík (H 2 S), merkaptany a různé kyseliny (např. kyselina máselná, octová, mléčná). Kompost s nedostatkem kyslíku se tedy projevuje kyselým až hnilobným zápachem. Z výše uvedených důvodů je nejjednodušším ukazatelem nedostatečné aerace přítomnost zápachu. Samozřejmě suroviny, které vykazují silný zápach před založením kompostu mohou tuto nepříjemnou vlastnost vykazovat také v průběhu kompostování. V případě dostatečné aerace bude však zápach rychleji ztrácet svou intenzitu. Běžné sondy na měření kyslíku nejsou obvykle netečné vůči přítomnosti některých dalších plynů, které se při kompostování mohou vyskytovat. Při pořizování přístroje pro měření kyslíku, resp. kyslíkové sondy je vždy nutné ověřit, zda-li je zejména sonda odolná vůči přítomnosti NH 3, H 2 S. Nepřesnosti až těžkosti při měření obsahu kyslíku může způsobit příliš vysoká vlhkost kompostu. Vždy je nutné zabránit kondenzaci vody v samotné sondě, popř. v celé měřicí aparatuře. Obsah kyslíku se obvykle neměří přímo v kompostu, ale vzduch z kompostu je odsáván pomocí zapichovací duté tyče s perforací u hrotu, která je spojena s měřicím přístrojem. Vzorek vzduchu k měření je odsáván pomocí gumového balónku, pomocí malého elektrického čerpadla nebo malé vývěvy. Měřicí přístroje pro určování obsahu kyslíku Představiteli nejčastěji využívaných metod měření obsahu kyslíku, které je možné využít pro přenosné přístroje s přijatelnou pořizovací cenou je sorbční metoda (např. přístroj TESTORYT fy Sandberger) - jednoduchý přístroj pro svoji funkci využívá speciální sorbční kapaliny, která v závislosti na parciálním tlaku kyslíku ve vzduchu mění svůj objem. Jedná se o velmi jednoduchou aparaturu, která ke správnému chodu nepotřebuje elektrický proud, což dovoluje ji využívat skutečně v polních podmínkách. Měření trvá, díky mechanickému odsávání plynu, poněkud déle, cca 3-5 min, elektrochemická metoda ( např. přístroj ASIN O2 fy Aseko) - přístroj s odolnou elektrochemickou sondou a elektrickým plynovým čerpadlem. Napájení elektrickým proudem zajišťuje vestavěný akumulátor. Přístroj nevyžaduje žádnou složitou údržbu, naměřené hodnoty se zobrazují přímo na digitálním displeji. Přístroj o rozměrech 20 x 15 x 8 cm lze pomocí pásku zavěsit na krk, což umožňuje velmi pohodlné měření Časové intervaly měření obsahu kyslíku během zrání jedné zakládky Měření obsahu kyslíku v kompostu není metodicky předepsáno, avšak pokud bude obsah kyslíku měřen, je vhodné toto měření spojit s měřením teploty a dodržovat stejné časové intervaly jako pro teplotu Měření emisí plynů z kompostu Při procesu zrání kompostu mohou vznikat emise amoniaku (NH 3 ), oxidů dusíku (NO x ), oxidu uhelnatého (CO), oxidu uhličitého (CO 2 ), metanu (CH 4 ), vodní páry (H 2 O) a sirovodíku (H 2 S). Obsah jednotlivých plynných emisí je ovlivněn druhem surovin, které byly na kompostování použity, technologii kompostování a dodržením zásad, které jsou nevyhnutelné pro správný průběh kompostovacího procesu. Významnou roli v produkci plynných emisí má četnost a kvalita překopávek. Běžně se uhlík z mineralizované organické hmoty uvolňuje v podobě oxidu uhličitého (CO 2 ) do atmosféry a způsobuje zvyšování skleníkového efektu. I při rozkladu kompostovaných surovin vzniká oxid uhličitý (CO 2 ) jako produkt činnosti mikroorganismů. Avšak významnou funkcí kompostování je tzv. sekvestrace uhlíku v půdě, kdy při kvalitním zkompostování biologicky rozložitelných surovim zůstane velká část uhlíku ve vyrobeném kompostu, ve formě humusových látek a organominerálních komplexů. Při zapravení kompostu do půdy se uskladní takto vázány uhlík na desítky až stovky let a tím se výrazně sníží emise skleníkových plynů. Přítomnost emisí amoniaku (NH 3 ) a metanu (CH 4 ) na kompostárně svědčí o špatném průběhu kompostovacího procesu. U kompostáren jsou významné emise pachových látek, které mohou způsobovat obtěžování obyvatelstva, zvlášť v případech, kdy se kompostárna nachází v blízkosti lidských obydlí. Zápašnými emisemi se vyznačují komposty s nedostatkem kyslíku, komposty s nízkou pórovitostí a vysokou vlhkostí. Nedostatek kyslíku a vysoká vlhkost kompostu podporuje vznik anaerobních podmínek, které se projevují kyselým až hnilobným zápachem kompostu. Pro snížení emisí pachových látek je potřeba zabezpečit dostatečnou aeraci kompostu. Pokud je v určitých lokalitách nutné řešit problém se zápachem, je na trhu k dispozici řada biotechnologických přípravků, které po doporučené aplikaci, dokáží zápach podstatně omezit či dokonce odstranit. V některých případech biotechnologické přípravky stimulují kompostovací proces, čímž dochází ke snížení četnosti překopávek. Nejvýznamnější biotechnologické přípravky, využitelné při výrobě kompostu jsou uvedeny v tab.5. 24

25

26 Pro měření plynných emisí, vznikajících při kompostovacím procesu, je možné použít měřicí přístroje od relativně jednoduchých, cenově přijatelných, až po přístroje složité, v cenových relacích několika milionů korun. V provozu kompostárny zřejmě v blízké budoucnosti nebude běžné pravidelné používání těchto přístrojů, spíše je budou využívat kontrolní orgány, výzkumná pracoviště, školy apod. Některé měřicí přístroje pro určování obsahu kyslíku a měření dalších plynů emitujících z kompostu jsou uvedeny v katalogových listech (příloha str.48). 2.4 Stanovení stability kompostu Kompost lze definovat jako: Kompost je stabilizovaná, nepáchnoucí, hnědá až černá homogenní hmota, drobtovité až hrudkovité struktury, vzniká aerobním biologickým zráním rozložitelných odpadů, bohatá na humusové látky a rostlinné živiny. Z této definice vyplývá, že jednou ze základních charakteristik kompostu je jeho stabilita. Bohužel, norma neudává, jakou metodou by se měla stabilita měřit a neudává ani jakých hodnot by měla stabilita dosahovat. Biologicky rozložitelné suroviny mají obvykle velmi nízkou stabilitu. V průběhu biologogické úpravy, nejčastěji kompostováním, se postupně stabilita suroviny zvyšuje až je tzv. zralá (stabilní). Stabilitu lze rozlišovat jako dočasnou (způsobenou například nedostatkem vody v surovině) anebo trvalou (je způsobena tím, že biologicky snadno rozložitelné látky jsou transformovány do formy složitých komplexů humusových látek) Význam stability v praxi Pro různé účely bývá vhodný kompost odlišně zralý (stabilní). Pokud je kompost vyroben k přímé aplikaci na zemědělskou půdu, nemusí dosahovat takové stability jako kompost, který bude prodáván zabalený v nepropustné plastové folii malospotřebitelům. Během skladování ve folii by se nedokonale zralý kompost dál rozkládal a bez přístupu vzduchu by začal plesnivět, popř. zapáchat. V Rakousku a Německu je stabilita používána také jako kritérium, které rozhoduje o tom, zda je možné biologické odpady uložit na skládky či nikoli. Skládkovat lze totiž pouze odpady, které mají vysokou stabilitu a nehrozí u nich další rozklad v tělese skládky, který je nežádoucí. Z praxe je ověřeno, že nestabilní suroviny: při nesprávném skladování samovolně zapáchají, vytvářejí látky jedovaté pro rostliny, na což jsou citlivé zvláště mladé a klíčící rostliny, rychleji uvolňují živiny, podporují opětovný rozvoj patogenních mikrorganizmů (součástí požadavků na hygienizaci kompostů by tedy měla být také jeho stabilita). Stabilní (zralé) komposty mají tyto vlastnosti: živiny uvolňují pozvolna, působí i v dalších letech po aplikaci do půdy, díky obsahu humusových látek mají výraznější pozitivní vliv na kvalitu půdy a obsah organické hmoty, jsou schopny sorbovat jiné látky a tak optimalizovat složení půdního roztoku, i při dlouhodobém skladování bez přístupu vzduchu nezapáchají Metody stanovení biologické stability Existuje mnoho metod pro stanovení stability a zralosti kompostu. V této kapitole budou popsány pouze některé z nich. Základní lze rozdělit do čtyř hlavních skupin: fyzikální, chemické, rostlinné zkoušky, mikrobiální metody. Pro aplikaci uvedených metod existuje řada postupů a přístrojů. Avšak protože se jedná o přístroje někdy velmi složité, drahé a vhodné pouze do laboratorního provozu bude celá problematika praktického stanovování biologické stability popsána stručně a zjednodušeně. Subjektivní metoda I laicky lze smyslově odhadnout, zda-li se jedná o čerstvou surovinu, či surovinu do jisté míry stabilizovanou. K tomu mohou posloužit následující ukazatele. Nezralý kompost, spíše čerstvá surovina, má velmi dobře patrnou původní struktura (je dobře poznat odkud pochází), spíše zapáchá, na dotek může být teplý i horký, z hromady takového kompostu může stoupat i za běžných povětrnostích podmínek vodní pára, na povrchu jednotlivých částic jsou viditelné povlaky hub, většinou nejsou přítomni půdní živočichové i přesto, že by do kompostu měli přístup. Zralý kompost, stabilizovaný, voní po lesní půdě, neměl by zapáchat, lze jen obtížně identifikovat původní vzhled založených jednotlivých surovin, stabilní kompost má teplotu okolí, pouze hlouběji v jádru větší hromady může být mírně teplejší, pokud mají půdní živočichové ke zralému kompostu přístup, s oblibou ho kolonizují, nejsou patrné povlaky hub, kvalitní zralý kompost připomíná zahradnickou zeminu. Pozn.: Teplota kompostu je jednou z veličin, která může vypovídat o jeho stabilitě. Pokud kompost ještě není dostatečně stabilní, mohou v něm probíhat rozkladné procesy, při kterých se uvolňuje teplo. Tím se může samovolně zahřát na teplotu i o několik C vyšší, než je teplota okolí. Toho se využívá jednak při subjektivním stanovení, ale také je na tompo principu založen tzv. samozáhřevný test. 26

27 Samozáhřevný test Samozáhřevný (Dewardův) test měří zvýšení teploty kompostu při standardních laboratorních podmínkách v termonádobě (Dewardově) s dvojitými izolačními stěnami (objem 2 litry, vnitřní průměr 100 mm obr.5), která zajišťuje pro všechny vzorky stejné podmínky, proto lze jednotlivá měření následně mezi sebou porovnávat. Nádoba je naplněna prosetým kompostem (částice <20 mm), který je v případě potřeby navlhčen a vytemperovnán na laboratorní teplotu. Poté se do nádoby vloží 300 mm dlouhá sonda s teploměrem napojeným na záznamové zařízení (obr.6). Další teplotní čidlo monitoruje teplotu okolí, která by se však měla pohybovat okolo 20 C. Obr. 5: Termonádoba (Dewardova) pro samozáhřevný test stability Obr. 6: Schéma zjišťování stability kompostu samozáhřevným testem 27

28 Výsledkem testu je rozdíl mezi nejvyšší naměřenou teplotou kompostu a teplotou okolí. Délka testu bývá obvykle jeden den až devět dní. V tab.5 jsou uvedeny hodno- ty, na jejichž základě lze ze zjištěného rozdílu teplot provést vyhodnocení testu. Tab. 5: Tabulka pro určení výsledku samozáhřevného testu Rozdíl mezi teplotou kompostu a teplotou okolí ( o C) Popis stupně vyzrálosti kompostu (stability) Charakteristika < 10 velmi vyzrálý a stabilní stabilní průměrně vyzrálý stabilní stále mírně v rozkladu, aktivní kompost aktivní nevyzrálý, čerstvý nebo velmi aktivní aktivní > 40 čerstvý kompost - právě smíchané suroviny nestabilní Dynamický respirační index (DRI) Dynamický respirační test měří okamžitou spotřebu kyslíku, užitého k biochemické oxidaci snadno rozložitelných látek v organických surovinách, při nucené aeraci vzduchu do vzorku. Výsledek tohoto testu je znám jako dynamický respirační index (DRI). Podle účelu analýzy se používají dvě metody určování DRI: metoda A - Potenciální DRI (PDRI) metoda B - Reálný DRI (RDRI) Metoda A - Potenciální dynamický respirační index (PDRI) Respirometrická analýza je provedena na standardizovaném vzorku podle hlavních chemicko-fyzikálních parametrů. Standardizace dává záruku nejlepších podmínek růstu pro aerobní mikroorganismy a vytváří dobré podmínky pro jejich aktivitu, to pak umožňuje měření potenciální aktivity mikroorganismů schopných degradace organických látek. Výsledek potenciální dynamické respirační analýzy je definován jako potenciální dynamický respirační index (PDRI) v jednotkách mg O 2. kg VS -1. h -1, (VS = spalitelné látky). Metoda může být použita pro měření biologické stability organické hmoty i pro upravený a neupravený pevný komunální odpad. Před vlastním měřením je nutné vzorek připravit - zkoumaný vzorek má mít objem (5 50) litrů a jeho standardizace se provádí na následující parametry: vlhkost g.kg -1 hydraulické retenční kapacity ph ,5 8,5 hustota.... < 650 kg.m -3 Pokud je nutná úprava ph, provádí se během vlhčení přidáním kyseliny či zásady. Je-li hustota vyšší než 650 kg.m -3, upravuje se tento parametr pomocí biologicky inertního strukturotvorného materiálu. Respirační test se provádí na aerobním respirometru s kontinuálním průtokem, který je znázorněn na obr.7. Typický průběh hodnot při měření dynamického respiračního indexu se dělí na čtyři části: lag fáze, která pokud je přítomná, může trvat i několik dní, druhá fáze nastává pokud jsou ve vzorku dobré fyzikálně - chemické podmínky podporující rozvoj mikroflóry, zvýšení počtu a aktivity mikroorganismů stoupá v této fázi DRI exponenciálně, třetí fáze začíná s postupným úbytkem snadno rozložitelných látek, který časem způsobí rovnováhu mezi množením a hynutím mikroorganismů, v této 28

29 Obr. 7: Aerobní respirometr s kontinuálním průtokem fázi bývají momentální hodnoty DRI v čase konstantní, v poslední fázi probíhá snížení momentálních hodnot DRI, neboť dochází ke zpomalení degradace díky zmenšení množství snadno rozložitelných látek, tato fáze je podmíněna rychlostí hydrolýzy stabilních látek. Vzorek je v zařízení 1 4 dny (podle trvání lag fáze), zjištěné hodnoty jsou zaznamenávány v intervalech 2h. Pokud dosahují konstantních či rostoucích hodnot je měření po odečtu posledních 12 hodnot ukončeno. Po ukončení je určen objemu kyslíku spotřebovaný aerobní biologickou aktivitou. Vypočítá se jako průměr 12 okamžitých respirometrických indexů (DRI i ) během 24 hodin, kdy byla mikrobiální aktivita nejvyšší. Metoda B - Reálný dynamický respirační index (RDRI) Tato metoda principem a postupem odpovídá metodě A. Rozdíl je pouze v tom, že se určuje DRI neupraveného vzorku, to znamená, že RDRI odpovídá aktuálním chemicko-fyzikálním vlastnostem vzorku. Výsledek se vyjadřuje v jednotkách mgo 2. kg VS -1. h -1, stejně jako u předchozí metody. Metody pro hodnocení mechanicko-biologické úpravy odpadů Pro potřeby hodnocení produktů mechanicko-biologické úpravy (hodnocení jejich biologické stability) se např. v Rakousku používají metody, které vycházejí z posuzování tří hodnot hodnocených surovin - kompostů (podle návrhu rakouské normy ÖNORM, 2002 za plně stabilizovanou surovinu lze považovat surovinu s hodnotou nižší, než 8,3 mg O 2.g -1 sušiny a částečně stabilizovanou s hodnotou nižší, než 10,8 mg O 2.g -1 sušiny.): respirační aktivita (AT 4 - Atmungsaktivität) - množství spotřebovaného kyslíku (mg O 2 na g sušiny) v průběhu celého pokusu (4 dny) kromě kyslíku spotřebovaného v lag-fázi, množství uvolněného plynu při inkubačním testu (GS 21 - Gasspendensumme im Inkubationstest) - množství uvolněného plynu za 21 dnů testu, tvorba plynu při fermentačním testu (GB 21 - Gas bildung im Gärtest) - množství uvolněného plynu během 21 dnů inkubace. Příprava vzorků a skladování pro všechny metody je shodná. Vzorek kompostu odebraný dle metodiky se proseje na velikost menší než 20 mm, odstraní se kameny a jiné cizorodé částice a v případě potřeby se vzorek zvlhčí. Do 48 hodin od odebrání vzorku se ukončí jeho příprava a začíná měření. Vzorek nesmí být více než 24 hod při teplotě vyšší než 4 C, pokud by neměla být podmínka dodržena musí být vzorek zmražen do 24 hodin od odebrání na -18 C až -22 C. Rozmrazení musí proběhnout šetrně během 24 hodin (maximálně na pokojovou teplotu). Před měřením je optimalizována vlhkost vzorku na %. Stanovení AT 4 se provádí pomocí přístroje Sapromatu, Respiromatu nebo jiného vhodného přístroje při teplotě 20±1 C. Reakční nádoba přístroje musí pojmout nejméně 30 g upraveného vzorku (max. výška vrstvy 1 cm). V průběhu reakce (více než 4 dny) nesmí být omezen přístup kyslíku, proto musí být podle potřeby dodáván. 29

30 Celková doba pokusu se skládá z doby možné lag-fáze a čtyřdenního hodnocení. Během této doby se kontinuálně zaznamenává spotřeba kyslíku nebo uvolňování CO 2 a určují se a sčítají hodinové hodnoty spotřeby kyslíku (mg O 2.g -1 sušiny.h -1 ). Měření je nutno provádět ve dvou opakováních. Respirační aktivita (AT4) je množství spotřebovaného kyslíku v průběhu celého pokusu (4 dny) kromě kyslíku spotřebovaného v lag-fázi (pokud je množství kyslíku lag-fáze větší než 10% musí se tato skutečnost uvést do dokumentace). Jednotky pro metodu AT4 se používají - mg O 2.g -1 sušiny za dobu měření Obr. 8: Schéma aparatury pro stanovení respirační aktivity Metoda určování množství uvolněného plynu v inkubačním testu (GS 21 ) slouží k určení množství uvolněného plynu za 21 dnů testu (počítají se od konce lagfáze) při simulaci procesů tvorby plynů na skládce. Suma uvolněného plynu se udává v litrech standardního plynu na kg sušiny.velikost zkoumaného vzorku je oproti metodě AT 4 větší (0,8 až 1,5 kg sušiny) a to z důvodů předpokládané nehomogenity surovin (odpadu). Pokus probíhá při teplotě 40 C. Obdobně lze stanovit hodnotu i pro více dní (např. GS 90 pro 90 dní). Metoda posuzující vznik plynu při fermentačním testu (GB 21 ) stanovuje množství uvolněného plynu během 21 dnů inkubace (dny se počítají od konce lag-fáze) při teplotě 35 C a po naočkování čistírenským kalem. Výsledek je udáván jako průměrná hodnota v litrech standardního plynu na kg sušiny. Specifická míra spotřeby kyslíku (SOUR - specific oxygen uptake rate) Metoda SOUR sleduje množství rozpuštěného kyslíku (DO) ve vodní suspenzi kompostu a to za podmínek zaručujících optimální mikrobiální aktivitu a maximální rychlost reakce. Metoda používá technologii, která se běžně užívá při měření rozpuštěného kyslíku ve vodě či odpadní vodě. Schéma respirometrického přístroje je na obr.9. Součástí soustavy je vodní lázeň, která má teplotu 30 C. Kyslíková sonda je umístěna do jednoduché sklenice se vzorkem tak, aby byl senzor 5-7 cm pod vodní hladinou. Suspenze je stále míchána pomocí magnetického míchadla a periodicky aerována pomocí malé akvarijní vzduchové pumpy pro doplnění kyslíku, který byl spotřebován mikroorganismy. Pro dobrou distribuci vzduchu se používá malý akvarijní porézní kámen, který se musí pravidelně čistit, aby se nezanesl. Postup respirometrického měření obvykle začíná odběrem souborného vzorku 1-2 kg z hromady kompostu ihned po jeho překopání. Jeho kvartací se připraví reprezentativní vzorek o hmotnosti 3-8 g (záleží na předpokládané aktivitě) a je dále upraven dle metodiky popisovaného postupu. Každý vzorek kompostu je podroben zkoušce celkem 4x. Je typické, že po počáteční lag-fázi roste několik hodin rychlost spotřeby kyslíku exponenciálně a dosáhne maxima po 2 až 18 hodinách a pak postupně klesá. Zaznamenaná data vyjádřená v mg.l -1 jsou analyzována, zpracována a výsledek je udáván v mg O 2. g VS-1.h -1 (hodnota SOUR). 30

31 Obr. 9: Schématický diagram experimentální sestavy pro SOUR test Hodnota SOUR čerstvě založeného kompostu bývá v rozmezí (10 20) mg O 2. g VS-1 h -1, ale může být i vyšší. Dostatečně zpracovaný kompost má po 2 měsících zrání potřebu méně než 3 mg O 2. g VS-1 h -1. Během dozrávání klesne hodnota SOUR až k hodnotě 1 mg O 2. g VS-1 h -1, což znamená, že kompost je dobře vyzrálý Test fytotoxicity (řeřichový test) Řeřichový test, resp. test fytotoxicity, je metoda vyhodnocování intenzity rozkladu organických surovin a zralosti výsledného kompostu, která byla vypracována ve VÚRV pro použití v kompostárenské praxi, kde patří k nejvyužívanějším metodám. Proto je jí věnována samostatná kapitola. Jde o biologickou metodu hodnocení fytotoxicity výluhu vzorku indexem klíčivosti (IK) citlivé rostliny (řeřichy seté). Tento postup alespoň částečně eliminuje chyby vznikající při zjišťování stability finálního produktu kompostování pouze pomocí teploty. Znakem stability je sice teplota kompostu blízká teplotě okolí nebo teplota alespoň nižší než 45 C, viz ČSN Teplota kompostu však může být ovlivněna i jinými faktory, jakými jsou např. nízká vlhkost či nedostatek kyslíku. Popisovaná metoda je založena na výpočtu indexu klíčivosti citlivé rostliny (řeřicha setá ) v prostředí vodního výluhu kompostu. Velikost fytotoxicity, která je přímým odrazem obsahu toxických meziproduktů, vznikajících při aerobním rozkladu organických odpadů, umožňuje kvalitativní ohodnocení intenzity rozkladu, kdy nepřítomnost fytotoxinu (IK kolem 100%) je ukazatelem zralého kompostu. Relativní (okamžitá) fytotoxicita je relevantní při správně vedeném fermentačním procesu. Proto by bylo žádoucí při zavádění nové technologie nebo zásadní změně surovinové skladby otestovat touto metodou celý průběh zrání v těchto časových intervalech : I. po smíchání surovin - homogenizaci, II. před první překopávkou ( v době maximálních teplot ), III. před druhou překopávkou, IV. v době ukončování kompostovacího procesu. Obecně platí, že čím větší a delší trvání je fytotoxicita v první fázi kompostování jako odraz intenzivního rozkladu organické hmoty, tím kratší je doba dozrávání kompostu. Kvalitativní znak stability ( zralosti ) kompostu kvantifikovaný IK relativní fytotoxicity je platný pouze v kontextu ostatních parametrů deklarovaných ČSN Je to proto, že tato metoda neumožňuje odhalit některé anomálie, např. pouze fyzikální stabilizaci dehydratací zakládky. Postup zpracování vzorku (příprava vodního výluhu) Do vhodné nádoby (např.: Erlenmayerova baňka 500 ml s pryžovou zátkou) je třeba navážit 10 g zkoumaného vzorku a poté vlít vypočtené množství destilované vody (ml), které je určeno jako násobek sušiny ve vzorku - (5 až 10) x % sušiny (např.: do vzorku o sušině 40 % je potřeba až 400 ml destilované vody). Nádoba se zazátkuje a vloží do horizontální třepačky, kde se po zajištění a spuštění třepačky vzorek vyluhuje do destilované vody cca 2 hodiny. Pak je nutné výluh přefiltrovat v nálevce přes filtrační papír do kádinky k dosažení čirého výluhu. Metodika vlastního testu (obr.10) Do Petriho misek o průměru 5 cm se vloží filtrační papír, který pokryje dno misky a ovlhčí se pipetou odměřeným 1 ml výluhu. Na takto upravený filtrační papír se pravidelně rozmístí 8 semen řeřichy seté. Pro každý vzorek je potřeba použít alespoň deseti kusů Petriho misek s 8 semeny (celkem tedy 80 semen) 10 opakování. Připravené a 31

32 uzavřené Petriho misky se vloží do termostatu, kde semena klíčí 24 h za tmy při teplotě 28 C. Současně s testovanými výluhy se do termostatu vloží také kontrolní vzorek pouze s destilovanou vodou. Po 24 hodinách se změří a posléze rutinně odhadnou délky všech kořínků. Kořínky u kontroly jsou dlouhé 4 9 mm. 1 naplnění Erlenmayerovy baňky vzorkem kompostu 2 protřepání vzorku 3 filtrace vzorku 4 umístění semen na filtrační papír s výluhem v Petriho miskách 5 vložení vzorku do termostatu 6 měření délky kořínků Obr. 10: Postup prací při provádění řeřichového testu, resp. testu fytotoxicity Výsledný index klíčivosti, který je ukazatelem zralosti či toxicity kompostu, se získá dle vztahu (1): kv. lv IK =.100 (%) (1) k. l k k k v - klíčivost vzorku (%) k k - klíčivost kontroly (%) l v - průměrná délka kořínků vzorku (mm) l k - průměrná délka kořínků kontroly (mm) Index klíčivosti, vyjádřený v procentech kontroly (kterou je destilovaná voda), při hodnotách do 50 % představuje nepoužitelnost kompostu k přímé aplikaci, od 60 do 80 % dává možnost aplikace s určitým rizikem poškození citlivých rostlin, při hodnotách 80 % a vyšších deklaruje zralý kompost. Je-li index klíčivosti mezi %, lze říci, že je kompost ve fázi přeměny a má nejlepší hnojivý účinek. Nad 80 % tento účinek klesá a vliv humusu je silnější, tzn. že živiny jsou více vázány. Uvolňování dusíku a fosforu je pomalejší a nedochází k vyplavování živin do spodních vod. Uvedené údaje jsou zpracovány v tab.6. V tab.7 jsou uvedeny příklady využitelnosti kompostu na základě zjištěného indexu klíčivosti. 32

33 Tab. 6: Interpretace indexu klíčivosti (IK) Hodnota IK nad 100 % Typ kompostu schopnost stimulačních účinků % dobře zralý kompost % částečně zralý kompost pod 60% nezralý kompost Tab. 7: Použitelnost kompostu dle indexu klíčivosti Kategorie IK (%) Využitelnost I. 100 a více substráty pro zahradnictví, květinářství II aplikace před setím III předjarní aplikace, rekultivace do pařenišť, pro pěstování hub IV. do 50 aplikace riskantní - neekonomická 2.5 Mikrobiologické hodnocení kompostu Na procesu kompostování se podílí tři hlavní skupiny mikroorganizmů: bakterie, aktinomycety a nižší houby ( plísně). Bakterie, vyskytující se běžně v kompostovaných hromadách, jsou jak mezofilní, tak termofilní. Jsou to zejména čeledi Enterobacteriaceae, Pseudomonadaceae, Bacillaceae, ale i mnohé další v závislosti na umístění, typu substrátu a podmínkách prostředí. Mucor, Aspergillus a Humicola jsou nejčastějšími zástupci plísní. Zdrojem patogenních organismů, které se v kompostech mohou vyskytovat, jsou různé typy podestýlky, čistírenské kaly, exkrementy zvířat, kejda nebo hnůj, které jsou jednou ze vstupních surovin do kompostu. Většina patogenních organismů, které se ve výše uvedených surovinách vyskytují, jsou mezofilní a při dodržení technologie kompostování a nárůstu teploty k 60 C po dostatečně dlouhou dobu dochází k jejich likvidaci výjimkou sporotvorných organismů. Pro hodnocení kompostů se používá hodnocení na základě přítomnosti indikátorových organismů. V České republice jsou jako indikátotrové organismy stanoveny termotolerantní koliformní bakterie, bakterie rodu Salmonella a enterokoky. Termotolerantní koliformní bakterie jsou komensálem tlustého střeva obratlovců, ve vlhkém prostředí, mimo organismus hostite, vydrží velmi dlouho (1-2 roky). Jejich zástupce E.coli se proto používá jako indikátor fekálního znečištění pro vody a některé jiné matrice. Enterokoky (fekální streptokoky) jsou skupinou bakterií, které vykazují stejné biochemické vlastnosti a jsou podskupinou čeledi Enterococcacea. Jsou součástí střevní mikroflóry a jejich přítomnost svědčí o čerstvém fekálním znečištění prostředí, protože na rozdíl od termotolerantních koliformních bakteriích vykazují vyšší rezistenci vůči dezinfekčním prostředkům obsahující chlór. Procesem kompostování se redukují počty termotolerantních koliformních bakterií a salmonel lépe než počty enterokoků. Redukce je závislá na kvalitě vstupního odpadu ( zelený odpad, kal) a na účinnosti zpracování (teplotě, době zpracování a aeraci). Salmonely se vyskytují především v zažívacím traktu člověka a zvířat. Protože jsou tyto bakterie nenáročné, mohou se také rozmnožovat mimo tělo hostitelských živočichů, především v potravinách živočišného původu a některých organických matriálech. Salmonely jsou primárními střevními patogeny pro člověka a zvířata, domácí i divoká, hlavně hlodavce a ptáky. V půdě odumírají v horkých letních měsících během několika dnů, v chladných měsících však mohou přežívat měsíce až rok. Pro provozovatele výroby organického hnojiva - kompostu a i pro jeho uživatele je důležité znát jeho kvalitu z hlediska výskytu patogenních organismů, která se provádí mikrobiologickým vyšetřením na indikátorové organismy. Přípustné množství indikátorových mikroorganismů nesmí překročit kriteria uvedená v tab.8. 33

34 Tab. 8: Mikrobiologická kriteria - jakostní znaky kompostu Kompost Termotolerantní koliformní bakterie Přípustné množství KTJ v 1g kompostu Enterokoky Salmonela Volně ložený < 10 3 < 10 3 Nestanovuje se Balený 10 2 < 10 2 Negativní nález Pozn: KTJ: kolonii tvořící jednotky Negativní nález salmonely musí být potvrzen v 50g matrice. Tato kriteria platí pro komposty, které budou použity pro hřiště a rekreační plochy. Jinak pro ostaní komposty v České republice limity neexistují, kromě farmářských kompostů, kdy jsou kriteria uvedena v příslušné dokumentaci a normě pro příslušný kompost Odběr vzorků Pro odběry vzorků kompostu platí ČSN Průmyslové komposty a při jejich mikrobiologické kontrole se postupuje dle ČSN ISO : Kvalita půdy Odběr vzorků Pokyny pro odběr, manipulaci a uchování půdních vzorků, určených pro studium aerobních mikrobiálních procesů v laboratoři. Pro odběr vzorků na mikrobiologická vyšetření je nutno použít sterilních pomůcek Uchovávání vzorků Pokud nelze zajistit, aby odebraný vzorek kompostu byl zpracován bezprostředně po jeho odběru je nutné vzorek zchladit. Vzorky kontrolovaného kompostu se uchovávají v temnu, při teplotách +4 ± 2 0 C v polyethylenovém sáčku uzavřeném tak, aby byly zachovány aerobní podmínky Transport vzorků Vzorky kontrolovaného kompostu se transportují v temnu při teplotách +4 ± 2 0 C v polyethylenovém sáčku uzavřeném tak, aby byly zachovány aerobní podmínky, nejlépe v přenosné termotašce. Vzorky nesmí být vystaveny extrémním klimatickým podmínkám, není dovoleno vzorky zmrazovat, vysoušet nebo dosycovat vodou. Vzorky musí být předány co nejdřív po odběru do laboratoře ke zpracování Zpracování vzorků Laboratorní rozbor musí být zahájen v co nejkratší době po předání vzorku do laboratoře, nejdéle do 48 hodin Stanovení indikátorových mikroorganismů Stanovení indikátorových mikroorganismů pro mikrobiologická kriteria kompostu se provádí dle metod uvedených v odborném periodiku Acta hygienica, epidemiologica et mikrobiologica číslo 7/2001, SZÚ, Praha, listopad Chemické a fyzikální hodnocení kompostu Při laboratorních rozborech kompostu se postupuje dle ČSN Průmyslové komposty a stanovují se tyto znaky jakosti: vlhkost, celkový obsah spalitelných látek (C), obsah celkového dusíku (N), poměr C:N, ph ve vodní suspenzi, stanovení nerozložitelných příměsí, hodnocení homogenity celku Zjišťované hodnoty a jejich charakteristika Vlhkost Podle ČSN Průmyslové komposty se musí hodnota vlhkosti pohybovat v rozmezí od zjištěné hodnoty spalitelných látek do jejího dvojnásobku, avšak min. 40,0 a max.65,0 % (obr.11). Podrobně je problematika významu vlhkosti surovin v kompostovacím procesu a její zjišťování popsána v kapitolách Vlhkost a 2.2 Hodnocení vlhkosti kompostu. Celkový obsah spalitelných látek (C) Spalitelné látky tvoří organické sloučeniny, jejichž nedílnou složkou je uhlík. V organických látkách je uhlík obsažen přibližně z 50%. Podle ČSN Průmyslové komposty musí hodnota spalitelných látek ve vysušeném vzorku kompostu dosahovat hodnotu minimálně 25%. Stanovování obsahu spalitelných látek Obsah spalitelných látek se stanovuje z vysušeného vzorku spálením a vyžíháním v elektrické peci při teplotě 450 C do konstantní hmotnosti. Obsah celkového dusíku (N) Mikroorganismy potřebují dusík k syntéze bílkovin. Bakterie mohou obsahovat 7% až11% dusíku v sušině a houby od 4% do 6%. Podle ČSN Průmyslové komposty musí hodnota celkového dusíku přepočtená na vysušený vzorek být minimálně 0,6 %. Aby byla dosažena u vyzrálého kompostu hodnota C:N v rozmezí (20-30):1, což zaručuje vysokou stabilitu a agronomickou účinnost, je třeba, aby ve vstupní směsi byl poměr (30-35):1. Podrobně je problematika významu obsahu dusíku v kompostu popsána v kapitole Obsah živin a poměr C:N. Stanovování obsahu dusíku Dusík v různých formách lze zjistit tak, že je převeden mineralizací kyselinou sírovou za varu a v přítomnosti katalyzátoru na amoniak, který se po destilaci stanoví titračně. 34

35 Obr. 11: Výřez grafu spalitelné látky vlhkost Poměr C:N K optimálnímu využití uhlíku a dusíku mikroorganismy dochází do hodnot C:N = 30:1, což je také povolená maximální hodnota dle ČSN Průmyslové komposty. Podrobně je problematika poměru C:N popsána v kapitole Obsah živin a poměr C:N. Stanovování poměru C:N Poměr C:N je určován ze získaných hodnot spalitelných látek, kde C odpovídá cca jejich polovině obsahu a z hodnot celkového dusíku. Výpočet: Hodnotu (x) poměru C:N vyjádřenou bezrozměrně lze vypočítat ze vzorce w1 x = w2 * 2 kde: w 1 - hmotnostní vzorek spalitelných látek ve vysušeném vzorku (%), w 2 - hmotnostní vzorek celkového dusíku, přepočteného na vysušený vzorek (%) Hodnota ph ph lze definovat jako záporný dekadický logaritmus koncentrace vodíkových iontů a podle ČSN Průmyslové komposty musí hodnota ph ležet v rozmezí 6,5 až 8,5, tedy blízké neutrální hodnotě (pro neutrální reakci vody je ph = 7). Je-li hodnota ph menší než 7, znamená to, že v roztoku převládá koncentrace vodíkových iontů nad koncentrací hydroxylových iontů a roztok reaguje kysele. Je-li hodnota ph větší než 7, je poměr skupiny iontů opačný a roztok reaguje zásaditě. Další podrobnosti jsou uvedeny v kapitole Hodnota ph Stanovování hodnoty ph Hodnotu ph je možné stanovovat několika způsoby. Mezi nejčastěji používané metody patří stanovení: ve vodní suspenzi pomocí indikátorových papírků (orientačně), ph-metrem (potenciometricky) ve vodní suspenzi pomocí skleněné elektrody, titračně v laboratoři. 35

36 Stanovení nerozložitelných příměsí Nerozložitelné příměsi jsou částice, které nelze rozdrtit tlakem ruky nebo rozstříhat a které ani v nejpříznivější poloze nelze protlačit sítem o velikosti ok 5 mm. Podle ČSN Průmyslové komposty nesmí hodnota nerozložitelných příměsí, vyjádřená v % přesáhnout hodnotu 2,0. Stanovování Po odebrání dílčích vzorků kompostu a vytvoření souhrnného vzorku se nejprve stanoví obsah nerozložitelných příměsí ve vzorku. Celý vzorek se zváží a protlačí sítem o velikosti ok v průměru 10mm, nadsítné se zváží s přesností na 0,1g. Ze vzorku se po protlačení odebere po dalším dělení (kvartaci) cca 300g vzorku, který se zváží s přesností na 0,1g a protlačí sítem o velikosti ok 5mm, nerozložitelné příměsi se opět zváží s přesností na 0,1g. Takto připravený vzorek se uloží v uzavřené vzorkovnici a použije k další analýze. Výpočet: Nerozložitelné částice vyjádřené bezrozměrně lze vypočítat ze vzorce Tab. 9: Znaky jakosti průmyslového kompostu Znak jakosti kde: m w 1 = + m m3.100 m2 m - hmotnost celého vzorku (g) m 1 - hmotnost vybraných částic nad sítem 10mm (g) m 2 - hmotnost oddělené části vzorku (g) m 3 - hmotnost vybraných částic nad sítem 5mm (g) Hodnocení homogenity celku Homogenita celku se vyjadřuje v relativních % a podle ČSN Průmyslové komposty se může hodnota vzorku lišit od hodnoty uvedené v jakostních znacích až o hodnotu ± 30%. Kontrola homogenity kompostu se provádí pouze při podezření z nedodržení předepsané technologie nebo při podezření na nehomogenitu kompostu Jakostní znaky kompostu shrnutí Podle ČSN Průmyslové komposty musí kompost odpovídat znakům jakosti podle tab.9. Hodnota Vlhkost v % od zjištěné hodnoty spalitelných látek do jejího dvojnásobku, avšak min. 40,0 a max. 65,0 Spalitelné látky ve vysušeném vzorku v % min. 25,0 Celkový dusík jako N přepočtený na vysušený vzorek v % min. 0,60 Poměr C:N max. 30 : 1 Hodnota ph od 6,0 do 8,5 Nerozložitelné příměsi v % max. 2,0 Homogenita celku v % relativních ± 30 x) x) běžně se nestanovuje Postup odběru vzorků kompostu pro chemické hodnocení Při odběru vzorků kompostu k provedení jejich rozboru, chemického a mikrobiologického hodnocení je nutné postupovat podle vyhlášky č. 273/1998 Sb., O odběrech a chemických rozborech vzorků hnojiv, ve znění vyhlášky č. 475/2000 Sb. Vzorkování je definováno jako postup, při kterém je část látky, materiálu nebo výrobku odebrána, aby poskytla reprezentativní vzorek celku pro potřebu zkoušení nebo kalibrace. Souhrnný vzorek se získá odebráním dílčích vzorků z hromad kompostu zakládky, po odstranění nejméně 20 cm vrchní vrstvy a to rovnoměrně z celé délky hromady kompostu. Vzorky se získávají vzorkovačem nebo lze použít lopatu, rýč či jiný vhodný nástroj nebo nádobu. Počet dílčích vzorků se pohybuje v rozmezí 5 až 30 podle celkové hmotnosti vzorkovaného kompostu. Dílčí vzorky 36

37 se vysypou na čistou a suchou podložku, promíchají se, aby byla zaručena dokonalá homogenita a kvartací se zmenší na konečný vzorek o velikosti asi 3dm 3. Ten se uloží do čisté vzorkovnice (pro mikrobiologický rozbor musí být i sterilní) opatřené štítkem, na kterém jsou vyznačeny údaje o stanovišti (název a sídlo), datum odběru a jméno vzorkovače. O každém odběru vzorku musí být sepsán protokol o odběru vzorku, který je se vzorkem předán do laboratoře. Legenda: 1 souhrnný vzorek 2 redukovaný souhrnný vzorek (kvartací) 3 konečný vzorek Obr. 12: Schéma postupu při odběru vzorku kompostu podle vyhlášky č.273/1998 Sb. ve znění vyhlášky 475/2000 Sb Výňatek z vyhlášky Výňatek z vyhlášky č. 273/1998 Sb., O odběrech a chemických rozborech vzorků hnojiv, ve znění vyhlášky č. 475/2000 Sb. Odběr vzorků hnojiv, pomocných půdních látek, pomocných rostlinných přípravků, substrátů a statkových hnojiv Pro účely této vyhlášky se rozumí: a) partií takové množství hnojiv, pomocných půdních látek, pomocných rostlinných přípravků, substrátů nebo statkových hnojiv (dále jen výrobky ), které svými vlastnostmi, označením a prostorovým uspořádáním představuje jednotný celek, b) dílčím vzorkem takové množství výrobku, které bylo získáno jednorázovým odběrem z partie, c) souhrnným vzorkem soubor jednotlivých dílčích vzorků odebraných z partie, d) redukovaným souhrnným vzorkem dílčí množství souhrnného vzorku se stejným složením jako souhrnný vzorek, e) konečným vzorkem dílčí množství souhrnného nebo redukovaného souhrnného vzorku, které je nezbytné pro zkoušku. Odběr vzorků, výrobků zahrnuje odběr dílčích vzorků, vytvoření souhrnných a konečných vzorků, uchovávání a označování konečných vzorků včetně, vyhotovení protokolu o odběru vzorků. k odběru vzorků se používají u a) tuhých výrobků - mechanická zařízení přímo určená k odběru vzorků výrobků, která jsou v pohybu nebo kterými se při odběru vzorku pohybuje, a dále vzorkovače, například trubkové, ploché lopatky a spirálové vzorkovače, vhodné z hlediska velikosti partie a částic výrobku, 37

38 b) kapalných výrobků vzorkovací pumpa, vzorkovací trubice se spodním uzávěrem a vzorkovací nádoba, k dělení vzorku se používá dělič, výjimečně se vzorek dělí kvartací, pomůcky pro odběr vzorků nemohou být z materiálu, který by ovlivnil kvalitu vzorku výrobku. Velikost vzorků Je-li partie tak velká nebo uložena takovým způsobem, že z ní není možné odebrat jednotlivé dílčí vzorky, pak se za partii považuje jen ta její část, která umožní odběr dílčích vzorků. U výrobků určených pouze k užití spotřebiteli se za partii považuje obsah jednoho originálního balení, který současně představuje souhrnný vzorek. V případě, že nepostačuje hmotnost obsahu balení, odebere se takový počet balení, aby byl splněn požadavek hmotnosti konečného vzorku. Hmotnost dílčího vzorku odebraného z volně ložených výrobků, balených výrobků s hmotností obsahu nad 50 kg nebo objemu nad 50 I musí být minimálně 200 g s výjimkou dílčího vzorku odebraného mechanickým zařízením z pohybujícího se výrobku. Z dílčích vzorků odebraných z jedné partie se vytvoří jeden souhrnný vzorek. Týmž způsobem se vytvoří dva souhrnné vzorky, pokud se u výrobků, které se skládají z více než jedné součásti určující typ a mají sklon k porušení směsi, použije k odběru vzorku trubkový vzorkovač. Souhrnný vzorek se redukuje na konečnou maximální hmotnost 4 kg. Z každého souhrnného vzorku nebo z každého redukovaného souhrnného vzorku se vytvoří minimálně tři konečné vzorky. a) Hmotnost konečného vzorku tuhých výrobků je minimálně 1 kg, b) U balení a nádob s obsahem do 1 kg představuje obsah balení nebo jejich soubor konečný vzorek. 2.7 Zjišťování dalších fyzikálních vlastností Mimo monitorování fyzikálních, mikrobiologických a chemických veličin, které byly popsány v předešlých kapitolách a které mají významný vliv pro zajištění optimálního průběhu kompostovacího procesu, je v některých případech vhodné zjišťovat i další vlastnosti zpracovávaných surovin, resp. kompostu. Tyto vlastnosti nemusí sice přímo ovlivňovat průběh kompostování, avšak mají význam pro vedení evidence zpracovávaných surovin nebo vyrobeného kompostu, pomáhají při zakládání nových kompostů apod. Jde o tyto fyzikální vlastnosti: hmotnost (kg), objemová hmotnost (kg.m -3 ), pórovitost (%), sypný úhel (rad) Hmotnost Při kompostování se lze se zjišťováním hmotnosti setkat ve dvou případech vážení vzorků surovin a kompostu v laboratoři při zjišťování jejich vlhkosti malá množství, která se váží na laboratorních váhách, kterých se vyrábí nepřeberné množství od různých výrobců a v různých cenových relacích, vážení surovin při jejich příjmu na kompostárnu a distribuci hotového kompostu - používají se velké váhy, nejčastěji mostové váhy různé nosnosti, popř. přenosné nájezdové silniční váhy, i tato zařízení jsou nabízena od nejrůznějších výrobců, v nejrůznějším provedení v široké spektru cen. V příloze katalogové listy jsou uvedena zařízení reprezentující jak vážení v laboratoři laboratorní váhy, tak vážení dopravních prostředků pro dovoz surovin a odvoz kompostu z kompostárny - velké mostové váhy. V katalogových listech Měření vlhkosti jsou uvedeny laboratorní váhy, které umožňují po odsušení vzorku halogenovou lampou přímo určit vlhkost zjišťovaného vzorku Objemová hmotnost Jestliže pro určování množství převážených surovin nelze využít vážícího zařízení, je možné, při znalosti objemové hmotnosti jednotlivých surovin a velikosti objemu přepravních prostorů dopravních prostředků - nástaveb, popř. kontejnerů, přepočtem určit hmotnostní množství zpracovávaných surovin či vyrobeného kompostu. Toto řešení je však nutné považovat pouze jako náhradní. Jednoduchá metodika postupu zjišťování objemové hmotnosti je zpracována v následující kapitole. Pro doplnění jsou v tab.10. uvedeny objemové hmotnosti surovin vhodných pro kompostování, které byly zjištěny při provozu experimentální kompostárny VÚZT. Metodika pro zjišťování objemové hmotnosti Pro zjišťování objemové hmotnosti surovin vhodných pro kompostování lze využít metodu, kdy je vážen známý objem suroviny a z navážené hodnoty je dopočítán údaj v požadovaném rozměru - kg.m -3. Pro vážení se používá běžná váha s možností navážky do 30 kg a nádoba, u níž je ocejchován objem (např. 30 l obr.13). Pro stanovení objemové hmotnosti surovin byl zpracován následující postup: 1/ Z ověřované suroviny (celkové množství cca 1,0m 3 ) je odebrán vzorek pro stanovení vlhkosti. 2/ Po naplnění měřicí nádoby o definovaném objemu 30l je nádoba s ověřovanou surovinou zvážena a od zjištěné hodnoty je odečtena hmotnost měřicí nádoby. 3/ Vážení probíhá celkem pro tři odebrané vzorky z celkového množství ověřované suroviny. 4/ Zjišťovaná objemová hmotnost se vypočítá podle vzorce: 38

39 mv m1 + m2 + m3 = k (kg.m -3 ) 3 5/ Zjištěné hodnoty se zaznamenají do protokolu o měření. kde: m 1, m 2, m 3 hmotnosti vzorků č.1,2,3 (kg) m v výsledná objemová hmotnost (kg.m -3 ) k přepočítávací koeficient Obr. 13: Vážení naplněné nádoby definovaného objemu Pórovitost, zrnitost a velikost částic Pórovitost a struktura souvisejí s fyzikálními vlastnostmi surovin, jakými jsou například velikost částic, tvar a konzistence. Pórovitost je definována jako poměr objemu dutin ku celkovému objemu kompostované hmoty, předurčuje ji velikost částic a zrnitost materiálu. Výskyt větších a homogenních částic v hromadě zvyšuje její pórovitost. Struktura vypovídá o pevnosti částic, tedy o jejich odolnosti proti zhutnění. Dobrá struktura zabraňuje snižování pórovitosti ve vlhkém prostředí kompostové zakládky. Pórovitost ovlivňuje proces kompostování tím, že určuje množství vzduchu uvnitř surovin v hromadě. Pórovitost a struktura je dána vhodným výběrem surovin pro kompostování, dále pak mírou nadrcení (velikostí částic) a kvalitou promíchání jednotlivých založených surovin. Důležitou roli při kompostování hraje právě velikost částic založených surovin. Menší částice mají větší povrchovou plochu v porovnání s jejich objemem a mohou být vystaveny výraznějšímu působení mikroorganismů, což urychluje proces rozkladu a tedy i kompostování. Menší částice jsou výsledkem lepší homogenity surového materiálu a zlepšují izolační schopnost hromady. Na druhé straně mohou malé částice způsobovat jisté problémy se snížením pórovitosti a tedy s možností dostatečného provzdušnění kompostu. Nejlepších výsledků bývá obvykle dosahováno při kompostování surovin s průměrnou velikostí částic v rozmezí 20 až 50 mm. Metodika pro zjišťování pórovitosti surovin Zjišťování pórovitosti surovin vhodných pro kompostování lze provádět pomocí metody využívající Boyle-Ma- 39

40 Tab. 10 : Hodnoty objemové hmotnosti vybraných surovin Surovina m 1 (kg) m 2 (kg) m 3 (kg) Objemová hmotnost m v (kg.m -1 ) Vlhkost (%) Chlévská mrva skot Chlévská mrva koně Chlévská mrva ovce Kejda prasat Kejda skotu Kejda drůbeže Drůbeží trus s podestýlkou Králičí trus s podestýlkou Sláma obilovin Sláma řepky řezaná Listí (vlhké) Listí (suché) Odpad zeleniny Stařina z luk Piliny (vlhké) Piliny (suché) Stromová kůra (vlhká) Stromová kůra (suchá) Popel ze dřeva (vlhký) Popel ze dřeva (suchý) Rybniční bahno Rašelina Seno Dřevní štěpka Odpad z údržby trávníku Faremní kompost

41 riettova zákona pro vztah mezi objemem a tlakem plynu při konstantní teplotě měření. Tato metoda je zatížená nejmenší chybou. Měření se provádí pomocí přístroje, který je schematicky znázorněn na obr.14 a pro stanovení pórovitosti surovin se postupuje podle následujícího postupu: 1/ Z ověřované suroviny (celkové množství cca 0,5 m 3 ) je odebrán vzorek pro stanovení vlhkosti. 2/ Po naplnění měřicí nádoby surovinou je natlakována přetlaková nádoba kompresorem. 3/ Odečte se tlak P 1 v přetlakové nádobě. 4/ Přepustí se vzduch z přetlakové nádoby do měřicí nádoby. 5/ Odečte se tlak P 2 v celé soustavě přístroje. 6/ Zjišťovaná pórovitost se vypočítá z rozdílu tlaků podle vzorce: kde: P1 P2 M =.100 (%) P 2 P 1 tlak v přetlakové nádobě přístroje P 2 tlak v celé soustavě přístroje po přepuštění vzduchu do měřicí nádoby 7/ Ověřený vzorek je z měřicí nádoby vyjmut a nahrazen dalším vzorkem odebraným z celkového množství ověřované suroviny. 8/ Měření postupuje ve stejném sledu jako u prvního vzorku. 9/ Pro jednu ověřovanou surovinu jsou měřeny celkem tři vzorky. 10/ Zjištěné hodnoty se zaznamenají do protokolu o měření. (1,3,5 vzduchový ventil, 2 měřič tlaku, 4 spojovací potrubí, 6 vstup od kompresoru, 7 přetlaková nádoba, 8 měřicí nádoba) Obr. 14: Schéma přístroje pro zjišťování pórovitosti surovin V tab.11 jsou uvedeny pórovitosti některých surovin vhodných pro kompostování, které byly zjištěny při provozu experimentální kompostárny VÚZT. 41

42 Tab. 11: Hodnoty pórovitosti vybraných surovin Surovina Vzorek 1 Vzorek 2 Vzorek P 1 P 2 M 1 P 1 2 P 2 2 M 2 P P 2 M 3 Pórovitost M (%) Vlhkost (%) Kejda prasat separovaná Chlévská mrva koně Králičí trus s podestýlkou Kompost suchý Kompost mokrý , , ,5 38, , , ,5 65, , , ,5 43, , , ,33 29, , , ,5 39,7 --- Rašelina , , ,75 46,9 --- Kůra suchá , , ,15 45,8 45 Kůra , , ,33 38,5 65 Sláma , , ,2 55,7 17 Listí , ,5 71,5 25 Tráva sečená strojně Tráva sečená ručně , , ,6 50, , , ,3 53,8 9 Seno , , ,2 48,7 19,5 42

43 Obr. 15: Přetlaková a měřicí nádoba přístroje pro zjišťování pórovitosti surovin Sypný úhel Sypný úhel je definován jako úhel odklonu volně sypané suroviny od vodorovné podložky. Pro kompostování v pásových hromadách má hodnota sypného úhlu zakládaných surovin význam zejména při vytváření figur jednotlivých hromad. Čím je sypný úhel dané suroviny větší, tím je možné založit hromadu do větší výšky. To je výhodné zejména z důvodu: optimálního průběhu kompostovacího procesu - rozložení teplotního pole je ve větším objemu založených surovin rovnoměrnější, lepšího využití zabezpečené kompostovací plochy na jednotce kompostovací plochy lze s větším sypným úhlem zpracovávat více suroviny. Hodnoty sypných úhlů nebyly prozatím na experimentální kompostárně VÚZT zjišťovány, ale existuje řada publikací, kde je lze zjistit viz Doporučená literatura. 2.8 Řídící systémy pro kompostování v pásových hromadách Při volbě kompostovací technologie a jejího monitorování převažují vždy ekonomická hlediska. Obecně lze říci, že technicky není problém vyřešit jakoukoliv kompostovací technologii včetně sledování pro kompostování důležitých veličin, otázkou je výše investic, která se pak promítá do ceny vyrobeného kompostu. Na obr.16 je schematicky znázorněna kompostárna pro centrální kompostování v pásových hromadách na volné, zabezpečené avšak nekryté ploše, která využívá pro monitorování nejjednodušší měřicí zařízení (měření teploty, stanovování vlhkosti surovin v laboratorních podmínkách, vážení na mostové váze, jednoduchá evidence přijímaných surovin a expedovaného kompostu apod.). Tyto kompostárny, s roční produkcí kompostu minimálně 500t, bývají označovány jako průmyslové kompostárny. Způsob výroby kompostu je v souladu s platnou ČSN Průmyslové komposty nebo vlastní podnikovou normou, jsou většinou provozovány na komerční bázi a patří mezi zařízení s nejnižšími investičními a provozními náklady. Vybavení průmyslových kompostáren, využívajících technologie v pásových hromadách, může být však mnohem dokonalejší, ještě ve vyšší míře splňující požadavky přísných nařízení pro provozování podobných zařízení. Na obr.17 je schematicky znázorněno zařízení, které využívá technologii kompostování v pásových hromadách na volné ploše, avšak v uzavřeném prostoru hale. V tomto typu zařízení jsou monitorovány fyzikální veličiny, které mají vliv na průběh kompostovacího procesu a na základě těchto zjištěných hodnot je proces ihned zpětnovazebně řízen. Řízeny jsou i klimatické podmínky v uzavřené hale, včetně filtrace odváděného vzduchu mimo halu pomocí biofiltrů. Řídicí systém zmiňovaného zařízení lze rozdělit do několika řídicích uzlů, které monitorují a zpětnovazebně řídí jednotlivé veličiny. Jednotlivé uzly jsou spolu propojeny. Nejdůležitější jsou: online sledování teploty s rádiovým přenosem bezkabelový přenos údajů o teplotě do řídicí jednotky, stabilní sondy, nízké nároky na údržbu, sledování teploty v jednotlivých šaržích, měření teplotního profilu až v pěti zónách, 43

44 kontrola aerobního průběhu redukce pachových emisí, zrychlení procesu tlení, bezpečný průběh procesu, zlepšení kvality kompostu, redukce provozních nákladů, inteligentní řízení průběhu kompostovacího procesu individuální řízení každé zakládky, resp. hromady, dokumentace průběhu kompostování jednotlivých zakládek, analýza nákladů a správy strojového parku, napojení mostové váhy a účetní evidence, plánování struktury jednotlivých zakládek. Pořizovací cena popisovaného zařízení je však značná a nelze již hovořit o technologii kompostování v pásových hromadách na volné, zastřešené ploše, avšak celý systém se spíše blíží intenzivnímu způsobu kompostování v uzavřených prostorách bioreaktorech. Legenda: 1... evidence surovin mostová váha 2... příjem surovin 3... zakládání do pásových hromad 4... překopávání kompostu 5... zrání kompostu v přikryté hromadě 6... monitorování kompostovacího procesu 7... jímka zapuštěná do terénu 8... expedice hotového kompostu Obr. 16: Kompostování v pásových hromadách na volné ploše Legenda 1... pásová hromada 2... překopávač kompostu 3... vodní sprcha 4... vzduchové vstupní otvory 5... vzduchotechnika 6... biofiltr 7... sonda pro přenos údajů o teplotě 8... snímač obsahu kyslíku 9...řídicí centrum Obr. 17: Kompostování v pásových hromadách v uzavřeném prostoru 44

45 3. ZÁVĚR Závěrem této příručky jsou zodpovězeny nejčastěji kladené otázky související se založením, průběhem a monitorováním kompostovacího procesu a je zde uvedeno několik příkladů, kdy kompostovací proces nemá optimální průběh podle toho, jak byl v příručce popisován, popř. se ho vůbec nepodařilo nastartovat. Ke každému takovému příkladu je uveden návod, jak by bylo možné eventuálně daný problém odstranit. Jak často kompost provzdušňovat pomocí překopávače kompostu? První překopávku kompostu je vhodné provést hned po založení surovin do hromady. Jedná se o tzv. homogenizační překopávku, která má zabezpečit dostatečné promíchání vstupních surovin. O četnosti dalších překopávek rozhoduje řada faktorů. Mezi nejdůležitější patří hodnota teploty, vlhkosti surovin a obsahu kyslíku v hromadě kompostu. Může časté provzdušňování kompostu škodit? Provzdušňováním se kompost všeobecně ochlazuje. Pokud je hromada kompostu provzdušňována překopáváním za chladného či dokonce mrazivého počasí, může se stát, že se hromada kompostu ochladí natolik, že to výrazně zbrzdí až zastaví kompostovací proces. V letním období má četnost překopávání kompostu (provzdušňování) z pohledu ochlazování kompostu zanedbatelný vliv. Avšak významný vliv má z ekonomického pohledu práce překopávače kompostu je značně energeticky náročná. Co je příčinou, že hromada kompostu produkuje nepříjemný zápach? Při řádně řízeném kompostovacím procesu by se problémy se zápachem neměly vyskytovat. Zápach ale mohou vytvářet suroviny, které jsou určené pro založení kompostu. Zvlášť v případech, kdy nejsou správně uskladněny. Potom mohou být tyto suroviny (hnůj, kejda prasat, trus drůbeže, ale i starší posečená tráva) příčinou vzniku zápachu v lokalitě kompostárny. Pokud se zápach objevuje i několik dnů po založení kompostu a promíchání jednotlivých vstupných surovin může být příčinou: nesprávná surovinová skladba zakládky kompostu Suroviny použité do zakládky nemají dostatek tzv. strukturotvorných surovin nebo nemají správný obsah živin a tedy ani optimální poměr C:N. Pravděpodobně jsou příliš bohaté na dusík (N). Je potřeba pozměnit surovinovou skladbu zakládky a obohatit kompost o suroviny s vyšším obsahem uhlíku (C) a tím optimalizovat poměr C:N. příliš vlhká hromada Nadbytek vody způsobuje, že většina pórů v hromadě kompostu je vyplněná vodou. Mikroorganismy trpí nedostatkem kyslíku, nejsou dodrženy aerobní podmínky, probíhají hnilobné anaerobní procesy a vzniká zápach. Při dlouhotrvajícím nadbytku vlhkosti může dojít k zpomalení až zastavení kompostovacího procesu. Problém lze odstranit provzdušněním hromady kompostu. Když ani po opakovaném provzdušnění nedojde k odstranění zápachu, je nutné do hromady kompostu přidat suché, porézní suroviny. Co dělat, když neprobíhá dekompozice? Příčin může být několik: hromada je příliš vlhká Stejný problém jako v předcházejícím odstavci. hromada není dostatečně vlhká Voda v hromadě kompostu je důležitá pro existenci a aktivitu mikroorganismů. Zároveň plní i funkci média pro přenos živin a umožňuje pohyb mikroorganismů. Nedostatečná vlhkost může být způsobená nadbytkem porézních surovin v zakládce kompostu. Vlhkost lze upravit zvlhčením surovin v hromadě závlahovou vodou. byly použity zetlelé vstupní suroviny Když jsou jako vstupní surovinu do zakládky kompostu použity suroviny, u kterých již určitý biodegradační proces proběhl (např. chlévský hnůj, který byl již rok na polním hnojišti), lze předpokládat, že dekompoziční procesy nebudou probíhat nebo bude jejích intenzita výrazně nižší. Surovinovou skladbu je proto potřeba obohatit o čerstvé suroviny, které nastartují biodegradační procesy. suroviny do zakládky kompostu nebyly správně připraveny Důležitou částí kompostovacího procesu je příprava vstupních surovin, která ovlivňuje průběh dalších fázi. Především dřevnaté suroviny (např. větve) je potřeba před založením do kompostu upravit za pomoci vhodných strojů - drtičů nebo štěpkovačů. Čím větší jsou styčné plochy povrchu částic surovin v kompostu, tím intenzivněji probíhají dekompoziční procesy. nesprávná surovinová skladba zakládky kompostu Suroviny použité do zakládky nemají správný obsah živin a tedy ani optimální poměr C:N. Je potřeba upravit surovinovou skladbu a optimalizovat poměr C:N. Co dělat, když je hromada dostatečně vlhká, uvnitřní hromady je teplota vyhovující, ale na povrchu je teplota nedostatečná? K nejčastějším příčinám patří: hromada je příliš malá 45

46 Pro zabezpečení a udržení potřebného teplotního režimu v hromadě kompostu je nevyhnutelné, aby hromada měla dostatečnou velikost. Požadavek na velikost hromad se liší podle jednotlivých technologií kompostování. Při využívání technologie kontrolovaného mikrobiálního kompostování v pásových hromadách je pro zabezpečení a udržení teplotního režimu a tedy i pro hygienizaci kompostu nezbytné hromady přikrývat vhodnou kompostovací plachtou. U jiných technologií kompostování lze problém odstranit dodáním dalších surovin do hromady kompostu. nesprávná surovinová skladba zakládky kompostu Suroviny použité do zakládky nemají správný obsah živin a tedy ani optimální poměr C:N. Je potřeba upravit surovinovou skladbu a optimalizovat poměr C:N. Kde vybrat a koupit vhodný přístroj pro měření teploty kompostu? V příloze této příručky jsou katalogové listy různých výrobců nejenom teploměrů, ale i přístrojů na měření dalších fyzikálních veličin. V každém katalogovém listu přístroje je uvedena internetová adresa jeho výrobce, popř. prodejce, kde bývá nabízen celý sortiment měřicích přístrojů. Jak často je nutné měřit teplotu kompostu? Teplota kompostu se mění podle jednotlivých fází kompostovacího procesu. V první fáze nastává její rychlý vzestup a v dalších fázích teplota postupně klesá. Měření teplot je důležité v první fázi, kdy lze na základě jejího sledování usoudit, zda byl kompostovací proces nastartován. Když po vzestupu teplot v této fázi nastává výrazný pokles, kompostovací proces neprobíhá správně. V poslední fázi kompostovacího procesu je zase důležité sledovat teplotu jako ukazatel jeho ukončení. Při technologii kontrolovaného mikrobiálního kompostování v pásových hromadách se doporučuje měřit teplotu prvních 10 dní po založení kompostu každodenně a pak jednou za 3-4 dny. Četnost měření teploty je však dána jejím průběhem a změnami. Co je příčinou toho, že kompost nevoní po lesní půdě? Kompost není zralý! Příjemná zemitá vůně kompostu je jedním ze znaků jeho zralosti. Lesní vůni způsobují aktinomycety, které se v nejvyšším počtu vyskytují v kompostu v poslední fázi kompostovacího procesu. Existují programy na složení optimální surovinové skladby zakládaného kompostu? Existuje řada programů na výpočet surovinové skladby zakládaných kompostů. Programy se od sebe většinou liší v počtu vstupních parametrů, které je nutné zadat. Vedle programů, které si vytvářejí organizace, zabývající se kompostováním pro svoji vlastní potřebu, existuje několik programů pro optimální složení surovinové zakládky, které jsou k dispozici na webových stránkách. Mezi tyto adresy, které programy nabízejí, patří: Co dělat, když kompost nezraje a všechno je na první pohled v pořádku (teplota, vlhkost, výška hromady, C:N apod.)? Touto skrytou chybou by mohl být nedostatek porézních surovin. V tomto případě kompost nezraje i když teplota a vlhkost kompostu se zdá optimální. Příčinou může být nedostatek porézních surovin v zakládce. Situace nastává např. při kompostování čistírenských kalů, separátů kejdy, pilin či krátké trávy. Co je třeba učinit při zjištění, že v založeném kompostu je nedostatek fosforu (zjištěno při vstupních rozborech zakládaných surovin)? Tento problém vzniká u kompostů z lignocelulozových surovin, kde jako zdroj dusíku se používají minerální hnojiva. Přídavek O,5 kg superfosfátu na 1 t čerstvého kompostu tento problém zcela odstraní. Proč je stabilita kompostu důležitá? K čemu slouží určování stability? Stabilita určuje do jaké míry je kompost zralý. V čerstvých - nestabilních - kompostech ještě probíhají biologické procesy, při používání nezralého kompostu může docházet k uvolňování zápachu, ve větších dávkách může mít aplikace čerstvého kompostu do půdy negativní vliv na vzcházivost rostlin. Méně zralé komposty lze použít k zaorání na orné půdě, podobně jako statková hnojiva. Ve vyzrálém, stabilním kompostu jsou živiny pevně vázány. Proto může být dávka kompostu výrazně vyšší bez toho, aniž by ohrozila rostliny. Vyzrálý kompost lze také balit pro maloodběratele. Jaké mikroorganismy jsou pro kompostování nepříznivými nebo dokonce škodlivými? Hnilobné bakterie, houby, plísně a jejich toxické metabolity, ale i fusaria, produkující škodlivý a zdravotně rizikový deoxynivalenol. Prevencí jejich rozvoje je dodržování zásad kompostování, jmenovitě strukturální skladba zakládky, dále kontrola aktuální hodnoty ph kompostovaných materiálů. V neposlední řadě i aplikace kompostových stimulátorů, fungujících na principu využití enzymatických komponent a mnohostranných selektivních účinků hydrolyzátů mořských řas (viz tabulku na str. 25). Jakými prostředky lze podněcovat mikrobiální dekompoziční procesy? Na našem trhu je celá řada přípravků, jejichž prostřednictvím lze příznivou mikrobiální účast na kompostovacím procesu významně a systémově podpořit. jejich hlavní zástupce uvádí tabulka na str. 25 této příručky, včetně stručných návodů na jejich použití a některých základních funkcionálních a ekonomických relací. Jaké mikroorganismy jsou příznivé pro optimální kompostovací děje? Jsou to především mikroorganismy, které dokážou spontánně rozkládat celulózové struktury, dále pak denitrifikační baktérie a další. Podporu jejich rychlého rozvoje lze zajistit optimální skladbou kompostové zakládky, vhodným poměrem C : N a stimulativními aditivy (např. s obsahem hydrolyzátů hnědé mořské řasy nebo enzymatických přípravků viz tabulku na str. 25). 46

47 4. DOPORUČENÁ LITERATURA 1. AMUNDSEN, A.: Omezování vzniku odpadů - čistší produkce. ENZO Praha, BANOUT, J.: Optimalizace surovinové skladby, výrobní plochy a kalkulace provozních nákladů při výrobě kompostu v zakládkách, doktorská disertační práce, ČZU, Praha GRODA, B.: Technika zpracování odpadů, skripta MZLU v Brně 1995, 260 str., prvnívydání, č. publ. 1489, ISBN HOHENBERGER, E.: Půda, kompost, hnojení; Praha, Euromedia Group - Knižní klub - Balios 1999, 80 s. 5. JELÍNEK, A. a kolektiv autorů: Faremní kompost vyrobený kontrolovaným mikrobiálním procesem, realizační pomůcka pro zpracování podnikové normy, Praha 2002, ISBN: JELÍNEK, A. a kol.: Odpady ze zemědělství, Hospodaření a manipulace s odpady ze zemědělství a venkovských sídel. Praha, JUCHELKOVÁ, D.: Likvidace a využití odpadů; Ostrava - Poruba, Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava 2000, 76 s. 8. JUCHELKOVÁ, D., FIBINGER, V., MÍKA, J.: Metody nakládání s odpady; Ostrava - Poruba, Vysoká škola báňská Ostrava 1996, 60 s. 9. KALINA, M.: Kompostování a péče o půdu, edice Grada Publishing, s r.o., Praha 7, 1999, 112 str., první vydání. 10. KOTOULOVÁ, Z., VÁŇA, J.: Příručka pro nakládání s komunálním bioodpadem, edice Na pomoc praxi v odpadovém biohospodářství. Svazek I. MŽP, ČEU, Praha, listopad 2001, 70 str., LÖBL, F.: Uplatnění biotechnologických postupů zhodnocení hnojivých odpadů v ekologických podmínkách zemědělské výroby. Praha, NESVADBA, J.: Kompostování odpadů. Inkoteka, Praha, PASTOREK, Z.: Využití biomasy rostlinného původu, metodika pro zemědělskou praxi, Ministerstvo zemědělství ČR, Praha, 12/ PLÍVA, P., ALTMAN, V., JELÍNEK, A., KOLLÁ- ROVÁ, M., STOLAŘOVÁ, M.: Technika pro kompostování v pásových hromadách, VÚZT Praha, 2005, 72 str., ISBN REICHHOLF, J.: Žít a přežít v přírodě: ekologické souvislosti; Praha, Ikar, REICHLOVÁ, E., VÁŇA, J., JANOVSKÝ, J.: Hodnocení testů zralosti kompostu. Rostlinná výroba, 1996, č. 42, s RŮŽIČKA, J.: Mikrobiologie pro technology životního prostředí; Brno, Vysoké učení technické v Brně 1999, 124 s. 18. VÁŇA, J., BALÍK, J., TLUSTOŠ, P.: Pevné odpady, str , ČZU Praha, VÁŇA, J.: Výroba a využití kompostů v zemědělství. Institut výchovy a vzdělávání ministerstva zemědělství ČR, Praha, VÁŇA, J.: Nakládání s odpady v zemědělství. Časopis Odpady 1/ Vyhláška č. 273/1998 Sb., O odběrech a chemických rozborech vzorků hnojiv, jak vyplývá ze změn provedených vyhláškou č. 475/2000 Sb. 22. Technická norma ČSN Průmyslové komposty. 23. Elektronická adresa se vzdáleným přístupem :

48 5. PŘÍLOHA SEZNAM KATALOGOVÝCH LISTÙ: str. MĚŘENÍ TEPLOTY MĚŘENÍ VLHKOSTI MĚŘENÍ OBSAHU PLYNŮ CHEMICKÉ ROZBORY URČOVÁNÍ HMOTNOSTI

49 MÌØÌNÍ TEPLOTY Zapichovací teplomìr MÌØÌNÍ TEPLOTY Zapichovací teplomìr 49 Výrobce AHLBORN, Nìmecko Dodavatel pro ÈR AHLBORN, s.r.o, Praha Oznaèení pøístroje Almemo èidlo T kabel Mìøicí rozsah ( o C) -70 až +300 Pøesnost mìøení (%) ±1 Hmotnost (g) 150 (bez sondy) Rozmìry pøístroje (mm) 60 x 150 x 26 Typ/délka sondy ( - / mm) termoèlánek typu K / 1200 Výstup Možnost záznamu dat Napájení Doba provozu na akumulátor (h) Cena (Kè) Poznámka NE NE 9V - baterie ,- (bez DPH) DRAMIÒSKI Electronics in Agriculture, Výrobce Polsko Dodavatel pro ÈR Ing. František Sinek, CSc. fsinek@iol.cz Oznaèení pøístroje Zemìdìlský tyèový teplomìr Mìøicí rozsah ( o C) 0 až +150 Pøesnost mìøení (%) ± 1 Hmotnost (g) Rozmìry pøístroje (mm) Typ/délka sondy ( - / mm) --- / 1500(alternativnì 2250, 3000) Výstup Možnost záznamu dat Napájení Doba provozu na akumulátor (h) Cena (Kè) Poznámka LCD displej (3 místný) nemá AKU 9V / sí ový adaptér cca ,- až ,- (bez DPH) dle délky sondy

50 MÌØÌNÍ TEPLOTY Levný teplomìr pro zemìdìlství MÌØÌNÍ TEPLOTY Teplomìr pro zemìdìlství s vícebodovou sondou 50 Výrobce GREISINGER electronic, Nìmecko Dodavatel pro ÈR BARTEX, v.d., Praha, ÈR Oznaèení pøístroje electronic 0120 Mìøicí rozsah ( o C) -20 až +120 Pøesnost mìøení ( o C) ± 2 (pøi jmenovité teplotì) Hmotnost (g) ~ 480 Rozmìry pøístroje (mm) 160 x 90 x 45 Typ/délka sondy ( - / mm) Výstup Možnost záznamu dat Napájení Doba provozu na akumulátor Cena (Kè) Poznámka sklolaminátová sonda / ( Ø 10 mm) 1 mìøicí bod ve špièce sondy NE NE oddìlené napájení pro mìøicí èást a osvìtlení displeje - mìø. èást: 9 V baterie, typ IEC 6F22 (1 kus) - osvìtlení: 1,5V baterie, typ LR 06 / AA (2 kusy) - mìø. èást: ~ 200 provozních hodin - osvìtlení: ~ 50 až 100 provozních hodin 7 631,- (bez DPH) Stav dodávky: pøístroj, sonda 4m, mìøicí špièka, transportní kufr, baterie, návod k obsluze Výrobce GREISINGER electronic, Nìmecko Dodavatel pro ÈR BARTEX, v.d., Praha, ÈR Oznaèení pøístroje electronic 0150 Mìøicí rozsah ( o C) -20 až +150 Pøesnost mìøení ( o C) ±2 (pøi jmenovité teplotì) Hmotnost (g) 450 Rozmìry pøístroje (mm) 170 x 90 x 60 Typ/délka sondy ( - / mm) Výstup Možnost záznamu dat Napájení Doba provozu na akumulátor Cena (Kè) Poznámka z nerezové oceli V4A / (Ø18 ) 3 mìøicí body vzdálené ~ 20cm, 190cm, 280cm od mìøicí špièky 3½-místný, 13mm vysoký LCD, osvìtlení stisknutím tlaèítka NE oddìlené napájení - mìø. èást: baterie 9 V, typ IEC 6F22 (1 kus) - osvìtlení: baterie 1,5V, typ LR 06 / AA (2kusy) - mìø. èást: ~ 200 provozních hodin - osvìtlení: ~ 50 až 100 provozních hodin ,- (bez DPH) Stav dodávky: pøístroj, sonda 3-dílná (3,46m), døevìná rukoje, øezná špièka, transportní kufr, baterie, návod k obsluze

51 MÌØÌNÍ TEPLOTY Zapichovací teplomìr MÌØÌNÍ TEPLOTY Zapichovací teplomìr 51 Výrobce Dodavatel pro ÈR HP Servis Zásada http: Oznaèení pøístroje Zemìdìlský víceúèelový teplomìr ZT-04 Mìøicí rozsah ( o C) 0 až +70 Pøesnost mìøení ( o C) ± 1 Hmotnost (g) Rozmìry pøístroje (mm) (vèetnì sondy) Typ/délka sondy ( - / mm) - / Výstup Možnost záznamu dat Napájení Doba provozu (h) NE NE 1,5V baterie typ LR44 Cena (Kè) 2 900,- Poznámka Výrobce Dodavatel pro ÈR METRA Šumperk s.r.o., ÈR Oznaèení pøístroje Technický teplomìr vpichovací TRV Mìøicí rozsah ( o C) +20 až +180 Pøesnost mìøení (%) ± 2 z rozsahu Hmotnost (g) Rozmìry pøístroje (mm) dle náèøtku Typ/délka sondy ( - / mm) - / Výstup Možnost záznamu dat Napájení - Doba provozu na akumulátor (h) Cena (Kè) 984,- Poznámka NE NE - dìlení stupnice po 2 o C

52 MÌØÌNÍ TEPLOTY Zapichovací teplomìr MÌØÌNÍ TEPLOTY Infra - teplomìr 52 Výrobce PFEUFFER GmbH, SRN Dodavatel pro ÈR DAVOS Brno, Oznaèení pøístroje GT 1 Mìøicí rozsah ( o C) -10 až +70 Pøesnost mìøení ( o C) ± 1 Hmotnost (g) 350 Rozmìry pøístroje (mm) Typ/délka sondy ( - / mm) - / Výstup Možnost záznamu dat Napájení Doba provozu na akumulátor (h) Cena (Kè) Poznámka NE NE 1,5V - baterie cca ,- (bez DPH) Výrobce RAYTEK GmbH, Nìmecko Dodavatel pro ÈR MANEKO, Praha Oznaèení pøístroje GMTL 1826 MT4 Mìøicí rozsah ( o C) -18 až +275 Pøesnost mìøení ( o C) ± 2 Hmotnost (g) 320 Rozmìry pøístroje (mm) 152 x 101 x 38 (d x š x h) Typ/délka sondy ( - / mm) - / - Výstup Možnost záznamu dat Napájení NE NE 9V - baterie typ IEC 6 F22 Doba provozu (h) 12 Cena (Kè) Poznámka

53 MÌØÌNÍ TEPLOTY Zapichovací teplomìr MÌØÌNÍ TEPLOTY Zapichovací teplomìr 53 Výrobce Dodavatel pro ÈR SANDBERGER GmBh, Rakousko AGROINTEG, s.r.o., Brno Oznaèení pøístroje GTH 1150 Mìøicí rozsah ( o C) -50 až Pøesnost mìøení (%) od -20 o C do 550 o C... < 1% ±1 od 550 o C do 920 o C... < 1,5% ±1 Hmotnost (g) Rozmìry pøístroje (mm) 150 (bez sondy) 106 x 67 x 30 (bez sondy) Typ/délka sondy ( - / mm) - / 800 Výstup Možnost záznamu dat Napájení 9V baterie typ IECGF 22 Doba provozu na akumulátor (h) Cena (Kè) Poznámka NE NE 700 Výrobce Dodavatel pro ÈR TESTO AG, Nìmecko TESTO, s.r.o., Praha Oznaèení pøístroje Zapichovací sonda s datalogerem Testostor Mìøicí rozsah ( o C) -40 až +120 Pøesnost mìøení ( o C) ± 0,5 ( -25 až +70 ) Hmotnost (g) 84 (bez sondy) Rozmìry pøístroje (mm) 80 x 48 x 30 Typ/délka sondy ( - / mm) NTC externí senzor / 1500 (Ø 12) Výstup Možnost záznamu dat Napájení Doba provozu na akumulátor Cena (Kè) Poznámka ANO ANO lithiová baterie (1AA) > 2,5 roku od ,- (dle propojení s PC) pamì dataloggeru hodnot

54 MÌØÌNÍ TEPLOTY Infra - teplomìr MÌØÌNÍ TEPLOTY Zapichovací teplomìr 54 Výrobce TESTO AG, Nìmecko Dodavatel pro ÈR TESTO, s.r.o., Praha Oznaèení pøístroje testo 845 Mìøicí rozsah ( o C) IR o C -35 až +950 Pøesnost mìøení ( o C) ± 0,75 ( ,9 o C) Hmotnost (g) 465 Rozmìry pøístroje (mm) 155 x 58 x 195 (d x š x v) Typ/délka sondy ( - / mm) - Výstup Možnost záznamu dat Napájení Doba provozu (h) Cena (Kè) ANO NE 2 baterie AA AIMn (USB kabel) 25h bez laseru, 10h s laserem bez podsvícení Poznámka emisní faktor nastavitelný 0,1 1,0 Výrobce TFA, Nìmecko Dodavatel pro ÈR METEO shop, Brno Oznaèení pøístroje TFA Mìøicí rozsah ( o C) -10 až 90 Pøesnost mìøení (%) Hmotnost (g) 850 Rozmìry pøístroje (mm) 400 x 50 Typ/délka sondy ( - / mm) - / Výstup Možnost záznamu dat Napájení Doba provozu na akumulátor (h) Cena (Kè) 396,- Poznámka NE NE pøístroj urèený pro zahrádkáøe