AGRITECH S C I E N C E, 1 1 KOMPOSTOVÁNÍ KALŮ Z ČISTÍREN ODPADNÍCH VOD

Transkript

1 KOMPOSTOVÁNÍ KALŮ Z ČISTÍREN ODPADNÍCH VOD COMPOSTING OF SLUDGE FROM WASTEWATER TREATMENT PLANTS Abstract S. Laurik 1), V. Altmann 2), M.Mimra 2) 1) Výzkumný ústav zemědělské techniky v.v.i. 2) ČZU Praha - Tecnická fakulta The article describes the experiment to verify the possibility of composting the raw material composition consisting of sewage sludge in a high percentage of representation, paper, wood chips and grass cuts. Feedstock and the resulting compost were subjected to chemical and microbiological analysis in accredited laboratories. Hygienization efficiency and quality parameters were assessed. Keywords: composting, biodegradable waste, sludge, laboratory analysis Úvod Kompostování biologicky rozložitelných odpadů je vhodnou technologií, která po určitém období nižšího zájmu nabývá opět na významu. Podmínky pro nový rozvoj nastaly s nově vznikající legislativou, která omezuje ukládání biologicky rozložitelných odpadů na skládky komunálních odpadů. Mnohá z měst a obcí rovněž daleko více pečují o svou veřejnou zeleň a ochota obyvatelstva mít na svých zahradách vlastní komposty se vlivem urbanizace více snižuje Materiál a metody Měření probíhalo při experimentu, který měl ověřit možnost kompostování surovinové skladby složené z čistírenských kalů ve vysokém procentním zastoupení, papíru, dřevní štěpky a travní seče. (Vybrané fyzikální parametry vstupních surovin jsou zaznamenány v tabulkách 1 a 2.) Použitým technologickým postupem bylo kompostování v pásových hromadách na volné ploše. Hromady byly přikryty kompostovacími plachtami. Experiment byl uskutečněn na kompostárně VÚZT, v.v.i. v roce Vstupní suroviny i výsledný kompost byl Tab. 1 Surovina Hmotnost vzorků v odměrné nádobě o známém objemu 0,038 m 3 [kg] * podroben chemickému a mikrobiologickému rozboru v akreditovaných laboratořích. Byla posouzena účinnosti hygienizace a určeny jakostní parametry. Obsah kyslíku byl zjišťován elektrochemickou metodou pomocí přístroje se zapichovací sondou, elektrickým plynovým čerpadlem a digitálním ukazatelem. Vpich sondy byl veden do středu lichoběžníkového profilu hromady. Místa měření byla shodná s místy měření teploty, viz obrázky 1 a 2. Odečtená data uvedena v tabulkách 3 a 4 byla elektronicky zpracována a vynesena do křivek průběhu obsahu kyslíku na obrázcích 3 a 4. Výsledky a diskuse V rámci laboratorních rozborů byl zjištěn pouze poměr C:N vstupních kalů. K přibližnému určení poměr uhlíkatých a dusíkatých látek zakládky bylo použito tabulkových údajů a výpočtu z literatury [1]. Celková vlhkost zakládky byla dopočtena. V případě hromady 1, představuje 67,97 %, v případě hromady 2, Praha 61,37 %. Pro zrychlení kompostovacích procesů byl nasazen přípravek Bio-Algeen Rychlo-kompostovač. Přípravek je vhod- Vstupní suroviny pro hromadu 1, měření a určení i, objemové i a vlhkosti vstupních surovin Průměrná [kg] Objemová [kg.m -3 ] Vlhkost [%] Karton 1,22 1,19 1,50 1,30 34,30 1,60 Tráva 10,50 11,20 10,90 10,87 286,97 40,51 kal 27,60 26,20 26,80 26,87 707,02 79,80 * Hmotnost vzorků je snížena o odměrné nádoby, m = 1,4 kg 1

2 Tab. 2 Vstupní suroviny pro hromadu 2, Praha měření a určení i, objemové i a vlhkosti vstupních surovin Surovina Hmotnost vzorků v odměrné nádobě o známém objemu 0,038 m 3 [kg] * Průměrná [kg] Objemová [kg.m -3 ] Vlhkost [%] Tráva 10,5 11,2 10,9 10,87 286,97 40,51 Štěpka 11,45 12,32 10,9 11,56 304,12 19,43 kal Praha 25,6 26,1 25,7 25,80 678,95 76,00 * Hmotnost vzorků je snížena o odměrné nádoby, m = 1,4 kg ný pro zpracování materiálů přírodního původu, tj. rostlinných zbytků, travní seče, štěpky, dřevin, pilin, slámy, hnoje a pod. Obsahuje gelové substance, které po zředění vodou propojují vrstvy kompostovaného materiálu, podporují rozkladné procesy a váží těžké kovy, což je výhodné při kompostování rostlinných zbytků z údržby komunikací, dálnic, městské zeleně a jiných materiálů s vysokým obsahem těchto prvků, například čistírenských kalů. Tab. 3 Hromada 1, naměřené hodnoty obsahu kyslíku Obsah kyslíku dle místa měření [%] 1/1 1/2 1/3 Průměrný obsah kyslíku [%] ,0 13,2 14,0 14, ,1 11,8 13,8 10, ,1 19,3 20,4 19, ,6 19,4 20,2 19,41 Tab. 4 Hromada 2, Praha naměřené hodnoty obsahu kyslíku Obr.1 Schéma měřicích míst v pásové hromadě č. 1, Obsah kyslíku dle místa měření [%] 2/1 2/2 2/3 Průměrný obsah kyslíku [%] ,9 10,5 15,3 11, ,1 7,3 15,4 11, ,5 20,7 20,9 20, ,7 20,9 21,1 20,9 Obsah kyslíku [ % ] Obsah kyslíku, hromada 1 5 Obr.2 Schéma měřicích míst v pásové hromadě č. 2, Praha Počet měření byl za sledovaný experiment 21. Tabulky 3 a 4 jsou pro ukázku uvedeny ve zkrácené verzi počtu měření Obr. 3 Hromada 1, graf průběhu obsahu kyslíku 2

3 O b [ % s ] a h k Obsah kyslíku, hromada AGRITECH S C I E N C E, 1 1 Obr. 4 Hromada 2, Praha graf průběhu obsahu kyslíku Vlivem dostatku aeračních překopávek v průběhu celého procesu nepoklesla hodnota kyslíku pod přípustnou mez 6 % ve vzdušných pórech kompostu [1]. Z grafů je dobře patrný vzrůst obsahu kyslíku téměř na atmosférickou hodnotu a tedy i doba útlumu činnosti mikroorganismů. Kvalita vyrobeného kompostu byla posuzována dle ČSN z hlediska množství indikátorových mikroorganismů a obsahu těžkých kovů. Jakostní znaky Určené jakostní znaky (viz tabulky 5 a 6) obou výsledných kompostů, až na výhradu k vlhkosti kompostu 1, vyhovují požadavkům ČSN Průmyslové komposty. Během kompostování však nebyla dosažena normou předepsaná teplota 55 C pro zpracování čistírenských kalů. Dosažený poměr C:N je pod limitem normy, ale je poměrně úzký. [2] Chemické hodnocení kompostu Analytický rozbor kompostů byl proveden v Laboratoři VIS Praha 5, akreditované ČIA pod číslem rizikových prvků kalu 1, byly získány od dodavatele, hodnoty kalu 2, Praha nebyly dodány. V obou finálních kompostech bylo nalezeno vyšší množství arsenu, v kompostu 2, Praha i vyšší množství rtuti. Ostatní sledované prvky nepřesahují limit stanovený výše uvedenou vyhláškou (viz tabulky 7 a 8). Biotechnologický přípravek ani samotné kompostování nezajistilo přípustnou koncentraci těžkých kovů ve výsledném kompostu. Vyšší hodnoty určitých rizikových prvků ve výstupním kompostu oproti hodnotám ve vstupním kalu jsou pravděpodobně zapříčiněny chybnými hodnotami od dodavatele nebo možným zavlečením rizikových prvků společně s dalšími surovinami (méně pravděpodobné). Mikrobiologické hodnocení kompostu Kvalita kompostu z hlediska výskytu patogenních mikroorganismů, byla posouzena na základě mikrobiologického vyšetření na počet indikátorových mikroorganismů enterokoků, termotolerantních koliformních mikroorganismů a bakterií rodu Salmonella sp. Kontroly byly prováděny v mikrobiologické laboratoři VÚZT, v.v.i. Výsledky jsou zaznamenány v tabulce 9. [2] Tab. 5 Hromada 1, jakostní parametry vstupního kalu i výsledného kompostu Jakostní znak kal Kompost, hromada 1, hodnota Vlhkost 79,80 39,89 min. 40,0; max. 65,0 * % Spalitelné látky ve vysušeném vzorku 54,72 34,5 min. 25 % C 27,36 17,3 - % N ** 3,30 1,28 min. 0,60 % Poměr C:N 8,29 13,5 max. 30:1 - Hodnota ph - 7,47 od 6,0 do 8,5 - * od zjištěné hodnoty spalitelných látek do jejího dvojnásobku ** celkový dusík N přepočtený na vysušený vzorek v % 3

4 Tab. 6 Hromada 1, Praha jakostní parametry vstupního kalu i výsledného kompostu Jakostní znak kal Praha Kompost, hromada 2, Praha hodnota Vlhkost 76,00 56,86 Spalitelné látky ve vysušeném vzorku min. 40,0; max. 65,0 * 55,86 33,2 min. 25 % C 27,93 16,6 - % N ** 5,65 1,77 min. 0,60 % Poměr C:N 4,94 9,38 max. 30:1 - Hodnota ph - 7,54 od 6,0 do 8,5 - * od zjištěné hodnoty spalitelných látek do jejího dvojnásobku ** celkový dusík N přepočtený na vysušený vzorek v % % Tab. 7 Hromada 1, hodnocení koncentrace rizikových prvků ve vstupním kalu a výsledném kompostu Ukazatel vstupního kalu od dodavatele výsledného kompostu 1, Hodnota * Cd 0,7 0,93 2 mg.kg -1 sušiny Pb mg.kg -1 sušiny As 6, mg.kg -1 sušiny Cr mg.kg -1 sušiny Cu mg.kg -1 sušiny Ni mg.kg -1 sušiny Hg 2,4 0,93 1 mg.kg -1 sušiny Zn mg.kg -1 sušiny * hodnoty byly převzaty z přílohy č. 1 k vyhlášce MZ č. 271/

5 Tab. 8 Hromada 1, Praha hodnocení koncentrace rizikových prvků ve vstupním kalu a výsledném kompostu Ukazatel vstupního kalu Praha od dodavatele výsledného kompostu 2, Praha Hodnota * Cd 1,7 2 mg.kg -1 sušiny Pb mg.kg -1 sušiny As mg.kg -1 sušiny Cr mg.kg -1 sušiny Cu mg.kg -1 sušiny Ni mg.kg -1 sušiny Hg 1,1 1 mg.kg -1 sušiny Zn mg.kg -1 sušiny * hodnoty byly převzaty z přílohy č. 1 k vyhlášce MZ č. 271/2009. Tab. 9 Obsah indikátorových organismů ve vstupním kalu i výsledném kompostu Ukazatel kal surovina do hromady 1 kal Praha surovina do hromady 2 Hotový kompost, hromada 1, Hotový kompost, Hromada 2, Praha hodnoty indikátorových mikroorganismů Enterokoky [KTJ/g sušiny] Termotolerantní kolif. bakterie [KTJ/g sušiny] Salmonella sp. [nález v 50 g] Veškeré látky (sušina) [%] 1,9x10 4 9,8x10 4 4,5x10 3 3,4x10 3 < ,5x10 3 2,3x10 5 2,4x10 3 1,0x10 4 < 10 3 negativní negativní negativní negativní 20,2 24,7 51,4 54,8 Mikrobiální znečištění ve finálních kompostech nevyhovuje kritériím stanoveným vyhláškou č. 341/2008 o podrobnostech nakládání s biologicky rozložitelnými odpady. Kompostováním došlo k částečnému snížení počtu enterokoků a termotolerantních koliformních bakterií. [2] 5

6 Závěr Výsledný kompost vzniklý přeměnou experimentální surovinové skladby složené z čistírenských kalů ve vysokém procentním zastoupení, drceného papíru, dřevní štěpky a travní seče s použitím biotechnologického přípravku Bio- Algeen Rychlokompostovač nevyhovuje normě ČSN Průmyslové komposty. V průběhu procesu nebylo dosaženo předepsané teploty. Chemické hodnocení rizikových prvků obsažených v kompostu vykázalo nadlimitní koncentraci arsenu, v případě hromady 2, Praha i rtuti. Nedošlo k potřebné hygienizaci vstupního kalu. Výsledky mikrobiologických rozborů prokázaly nadlimitní nález počtu enterokoků i termotolerantních koliformních bakterií. Experiment prokázal schopnost přeměny uvedených surovin na kompost, je ale důležité provést nová měření pro určení jejich optimální skladby. Poznatky uvedené v tomto článku byly získány při řešení projektu QH81200 Optimalizace vodního režimu v krajině a zvýšení retenční schopnosti krajiny uplatněním kompostů z biologicky rozložitelných odpadů na orné půdě i trvalých travních porostech, který je podporovaný NAZV. Literatura [1] PLÍVA a kol.: Zakládání, průběh a řízení kompostovacího procesu. VÚZT, Praha, 2006, 64 s [2] ROY, A., PETRÁČKOVÁ, B., LAURIK, S.: Protokol č. 1/2010, Kompostování čistírenských kalů v pásových hromadách na volné ploše na experimentální kompostárně VÚZT, v.v.i v roce VÚZT, Praha, 2010, 23 s. Abstrakt Článek popisuje experiment, kterým byla ověřena možnost kompostování surovinové skladby složené z čistírenských kalů ve vysokém procentním zastoupení, papíru, dřevní štěpky a posečené travní hmoty. Vstupní suroviny i výsledný kompost byly podrobeny chemickému a mikrobiologickému rozboru v akreditovaných laboratořích. Byla posouzena účinnosti hygienizace a určeny jakostní parametry Klíčová slova: kompostování, biologocky rozložitelný odpad, kaly, laboratorní rozbory Kontaktní adresa: Ing.Stanislav Laurik Výzkumný ústav zemědělské techniky v.v.i Drnovská 507 Praha 6 - Ruzyně stanislav.laurik@vuzt.cz Ing. Vlastimil Altmann, PhD., Ing. Miroslav Mimra, Ph.D., Česká zemědělská univerzit Technická fakulta Katedra využití strojů, Kamýcká 129, Praha 6 Suchdol alt@tf.czu.cz mimra@tf.czu.cz 6