KOMPOSTOVÁNÍ NA VOLNÉ PLOŠE COMPOSTING AT OPEN AREA

Transkript

1 KOMPOSTOVÁNÍ NA VOLNÉ PLOŠE COMPOSTING AT OPEN AREA Ing. Petr PLÍVA,CSc. VÚZT, Drnovská 507, Praha 6-Ruzyně, P.O. Box 54 Tel.: , Ing. Mária Kollárová VÚZT, Drnovská 507, Praha 6-Ruzyně, P.O. Box 54 Tel.: , Abstrakt: Příspěvek pojednává o základních podmínkách kompostování na volné ploše v pásových hromadách, které lze úspěšně využít při zpracování zbytkové biomasy ze zemědělských nevyužívaných ploch, extenzívně využívaných ploch, ploch městské zeleně ale i rekreačních ploch. Zpracování zbytkové biomasy je ekonomicky přijatelné, smysluplné a šetrné k životnímu prostředí. Výhodou této technologie je i fakt, že při malém objemu zpracovávaných surovin a splnění určitých podmínek pro hygienizaci ji lze provozovat i na vodohospodářsky nezabezpečené ploše. V provozu lze využít mechanizaci malé s střední kategorie. Klíčová slova: kompostování v pásových hromadách, kontrolované mikrobiální kompostování, vhodná mechanizace, zbytková biomasa, údržba krajiny Abstract: Contribution concerns with the basic condition of composting at open area in belt pipes, which we can use for processing of residual biomass from uncultivated areas, agricultural extensively farming areas, urban green areas and recreational areas. Processing of residual biomass is economically acceptable, meaningful and environmentally friendly. Advantage of this technology is the fact, that when there is small amount of raw material we can practise it at uncovered surface. Hygienic demands must be keeping. Another advantage is that we can use the mechanization of low and middle category. Keywords: composting in belt pipes, controlled microbial composting, efficient mechanization, residual biomass, landscape maintenance 1. ÚVOD Mezi technologické systémy pro údržbu a ochranu krajiny bezesporu patří i biologické zpracovávání zbytkové biomasy kompostováním. Z hlediska ekologie představuje kompostování: I. přirozené zpracování biologicky rozložitelných odpadů (dále BRO), která nevyžaduje žádnou další přídavnou energii, II. uzavření koloběhu prvků v přírodě, III. možnost doplnění nezastupitelného humusu do půdy. Kompostování je člověkem záměrně vyvolaná a řízená intenzivní biodegradace BRO. Při tomto procesu organické látky postupně zetlejí do forem vhodných pro přímou aplikaci do půdy jako zdroj hmoty a energie pro růst nových rostlin. Jde o stejný proces, který spontánně

2 probíhá se všemi organickými odpady v přírodě. Na tento způsob zpracování BRO je příroda zvyklá a umí ho. Při kompostování jde jen o to vhodné odpady ve vhodné formě přírodě podstrčit a pak už ji nechat pracovat samotnou, jen se snažit její činnost všemožně podpořit. Z technologického hlediska se rozlišují následující základní způsoby výroby kompostů: kompostování na volné ploše kompostování v pásových hromadách, kompostování v plošných hromadách, intenzivní kompostování kompostování v biofermentorech (bioreaktorech), kompostování v boxech nebo žlabech, kompostování ve vacích (Ag Bag kompostování), vermikompostování. Technologie kompostování na volné ploše v pásových hromadách, které bude z velké části tento příspěvek věnován, je ideální výchozí technologií pro technologii kontrolovaného mikrobiálního kompostování (v zahraničí označována jako CMC - controlled microbial composting, u nás jako řízené kompostování či rychlokompostování), která umožňuje vysoký stupeň mechanizace a využití vhodné techniky. Omezené prostorové možnosti a zvyšující se množství organických odpadů vhodných ke kompostování vede ke snaze maximálního zefektivnění výroby kompostu. A právě řízené kompostování lze charakterizovat příznivými ekonomickými ukazateli, možností smysluplně zpracovávat zbytkovou biomasu z vlastní produkce přímo v místě jejího vzniku, obohacováním pozemků o nedostatkovou organickou hmotu a konečně i skutečností, že pro její realizaci lze využívat techniku malé a střední kategorie. Zejména tato skutečnost umožňuje technologii využívat i při kompostování menších množství BRO, než jaká jsou obvyklá pro velké centrální kompostárny, tedy např. pro komunitní kompostování. Hlavní podmínky pro urychlení celého procesu lze shrnout do následujících bodů: volba správného surovinového složení zakládky kompostu výběr vstupních surovin, příprava surovin do zakládek kompostu, sledováním procesních podmínek měření fyzikálně chemických vlastností (teplota, vlhkost, stupeň provzdušnění apod.) využívání zařízení zajišťujících vhodné procesní podmínky provzdušňování a promíchávání kompostu překopávání, úprava vlhkosti kompostu, přikrývání kompostu kompostovací plachtou (mikroklima v hromadě). Při dodržování uvedených podmínek lze předpokládat, že se doba zrání kompostu při živelném průběhu (neřízeného procesu), která je 3 6 měsíců a o jejíž délce rozhoduje zejména surovinová skladba, homogenita surovin v hromadě a např. i roční období, výrazně urychlí. Kompostovací proces (řízený), kdy je každý zásah přesně načasován a má své opodstatnění, proběhne za dobu 6-8 týdnů.

3 2. VOLBA SPRÁVÉHO SUROVINOVÉHO SLOŽENÍ ZAKLÁDKY KOMPOSTU Pro správně nastartování procesu kompostování jsou důležité zejména dva následující kroky: výběr vstupních surovin optimální surovinová skladba, příprava vstupních surovin. 2.1 Surovinová skladba zakládky kompostu Jedním ze základních předpokladů pro správný průběh kompostování je vhodný výběr surovin do zakládky kompostu. Optimální surovinovou skladbu ovlivňuje celá řada faktorů, přičemž největší význam má správný poměr uhlíku a dusíku (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. Jako pomůcka může posloužit tabulka č.1, kde lze jednoduchým způsobem zjistit přibližnou skladbu surovin do kompostu. Přesněji lze surovinovou skladbu zakládaného kompostu určit pomocí programu na výpočet surovinové skladby zakládaných kompostů, kterých existuje celá řada. 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: 2.2 Příprava vstupních surovin 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 zakládaných surovin, případně i jejich vhodnému uskladnění před samotným založením do kompostovaných hromad. 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. Zejména dřevní biomasa, zakládaná do kompostovaných hromad, vyžaduje pro snadnější promíchání a homogenizaci kompostovaných surovin rozmělnění či rozdrcení (jemnou desintegraci). Pro jemnou dezintegraci obecně platí: čím menší jsou částice surovin, tím je větší oxidační a styčná plocha a biodegradabilní proces probíhá účinněji, čím surovina lépe degraduje, tím větší mohou být její částice v zakládce, čím menší částice jsou do zakládky požadovány, tím větší jsou ekonomické náklady na jejich rozmělnění, je možné ji provádět dvěma typy strojů, označovaných jako drtič a štěpkovač.

4 Tab.1: Pomůcka pro určení surovinové skladby kompostu Zeleninový odpad Zeleninový odpad Suché listí Kuchyňský bioodpad Surovina B Prasečí kejda Čerstvá tráva Štěpka Zemina Drůbeží trus 50;30;10;10 20;20;30;30 70;0;0;30 80;20;0;0 40;20;10;30 40;10;10;40 Drůbeží trus Surovina A Suché listí 40;30;10;20 10;60;20;10 40;20;10;30 50;10;10;30 10;10;10;70 45;30;10;50 Zemina Kuchyňský bioodpad 50;20;20;10 50;10;10;30 10;40;30;20 15;10;25;50 70;10;0;20 5;45;40;10 Štěpka Prasečí kejda 10;70;10;10 30;40;20;10 20;20;30;30 10;30;50;10 10;10;40;40 20;0;0;80 Čerstvá tráva Čerstvá tráva 70;20;5;5 30;40;30;0 70;0;0;30 20;20;20;40 40;20;10;30 90;0;10;0 Prasečí kejda Štěpka 40;10;0;50 0;30;60;10 30;25;0;45 25;45;30;0 15;10;75;0 10;0;20;70 Kuchyňský bioodpad Zemina 30;50;20;0 0;70;30;0 0;0;40;60 10;25;40;25 0;10;10;80 30;10;20;40 Suché listí Surovina C Drůbeží trus 10;30;60;0 40;10;10;45 0;5;80;15 10;10;80;0 30;30;30;10 20;10;20;50 Drůbeží trus Zemina Štěpka Čerstvá tráva Prasečí kejda Surovina D Kuchyňský bioodpad Suché listí Zeleninový odpad Zeleninový odpad Legenda: Orientace v diagramu: číselné údaje uvádějí procentické zastoupení jednotlivých surovin ve směsi a to tak, že první hodnota zleva odpovídá surovině A, druhá surovině B, třetí a čtvrtá surovinám C a D. Takže například první políčko zleva v prvním řádku, které obsahuje následující hodnoty: 50;30;10;10, což znamená že směs se bude skládat z 50% zeleninového odpadu, 30% suchého listí, 10% drůbežího trusu a 10% zeminy. Barevné rozlišení: Zcela optimální směsi s poměrem C:N v rozmezí 30-35:1 a počáteční vlhkostí %. Směsi, které mají optimální poměr C:N, ale lze u nich předpokládat vyšší hodnotu vlhkosti, tj. z počátku budou náročnější na překopávku Směsi, které nejsou příliš vhodné, neboť mají nízký poměr C:N. V případě jejich kompostování bude třeba dodat strukturní materiál (štěpka atd.)

5 2.2.1 Společné znaky a zásadní rozdíly drtičů a štěpkovačů Pro stroje v obou skupinách platí, že jsou nezbytné pro úpravu bioodpadu s převažujícím podílem odpadního dřeva pro kompostování a vždy do základního vybavení každé kompostovací linky patří jeden z nich. O tom, který stroj, z které skupiny vybrat, je nutné se rozhodovat pečlivě, protože každá skupina má své klady a zápory. Drtiče slouží k rozmělňování surovin a to tím způsobem, že je drtí a trhají na částice, které jsou ve svých rozměrech značně odlišné a mají poměrně velký povrch, což je pro kompostovací proces velká přednost (nejsou kladeny požadavky na stejnou velikost částic). Štěpka, vyprodukovaná štěpkovači, má relativně malou aktivní plochu, která přichází do styku s bakteriemi, zajišťujícími rozklad. To má za následek delší dobu kompostování a tím i zvýšení nákladů. Naopak předností štěpkovačů je schopnost stroje produkovat štěpku téměř rovnoměrné velikosti při beztřískovém dělení dřeva. Z tohoto důvodu jsou štěpkovače upřednostňovány při zpracovávání dřevních surovin pro energetické využívání a při jejich zpracovávání pro pěstitelské a dekorativní účely. Schéma rozdělení drtičů a štěpkovačů je zobrazeno na obr.1. DRTIČE ŠTĚPKOVAČE ZPRACOVÁVANÉ SUROVINY PRACOVNÍ ÚSTROJÍ ENERGETICKÝ ZDROJ PŘÍKON POČET OTÁČEK objemné dřevo drobné dřevo (větve, réví) vytříděné BRO z komunálního odpadu talířové diskové nožové - spirálové spirálové kladívkové - pro pracovní ústrojí pro pojezd vývodový hřídel vlastní motor malé 1-3 kw kw střední 3-50 kw kw velké nad 50 kw kw pomaloběžné min -1 rychloběžné min -1 ostatní zbytková biomasa - bubnové energetický prostředek kombinované - samojízdný Obr.1: Schéma rozdělení drtičů a štěpkovačů (Pozn.: pokud jsou v jednom políčku dva technické údaje, platí horní údaj pro drtiče a spodní údaj pro štěpkovače)

6 3. SLEDOVÁNÍ PROCESNÍCH PODMÍNEK Zabezpečení optimálních podmínek pro existenci a činnost mikroorganismů je základní podmínkou pro správný průběh kompostovacího procesu a dosažení požadované kvality výsledného 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. Kvalita a hygienická nezávadnost hotového kompostu je posuzuvána 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. Mezi nejčastěji zjišťované hodnoty patří (viz obr.2): měření teploty kompostu hodnocení vlhkosti kompostu měření obsahu kyslíku v kompostu stanovení stability a zralosti kompostu mikrobiologické hodnocení kompostu chemické a fyzikální hodnocení kompostu Obr.2: Monitorované hodnoty při kompostování

7 3.1 Měření teploty kompostu Teplota 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. 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 surovinovém 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. Bezkontaktní měření teploty se používá pro rychlé orientační 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. 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 (obr.3).

8 3.2 Hodnocení vlhkosti kompostu Obr.3: Zapichovací teploměr ZT-04 Při zakládání kompostu a 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 zpomalují či zastavují svou činnost na tak dlouho, než je opět vlhkost uvedena do potřebného rozmezí. Při nadbytečné vlhkosti dochází 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 (obr.4). 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.

9 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 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 Obr.4: Analyzátor vlhkosti ML Měření obsahu kyslíku v kompostu a dalších plynů Provzdušňování kompostu a vytváření aerobních podmínek je hlavní zásadou aerobního 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).

10 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. U kompostování na volné ploše v pásových hromadách je nejčastěji pro zajištění dostatečného množství vzdušného kyslíku využíváno překopávání vhodným překopávačem kompostu. 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. 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 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 - obr.5) - 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 ji dovoluje využívat skutečně v polních podmínkách. Měření trvá, díky mechanickému od sávání plynu, poněkud déle, cca 3-5 min.

11 Obr.5: Zjišťování obsahu kyslíku Elektrochemická metoda (přístroj na obr.6) - 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. Obr.6: Přenosný monitor kyslíku ASIN 02 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.

12 4. ZAŘÍZENÍ PRO ZAJIŠTĚNÍ SPRÁVNÝCH PROCESNÍCH PODMÍNEK 4.1 Provzdušňování a promíchávání kompostu překopávání Překopávání kompostu je nejdůležitější pracovní operací v celém technologickém postupu řízeného kompostování. Jeho účelem je provzdušnit kompost, umožnit přístup vzdušného kyslíku a tím dosáhnout řízení mikrobiální činnosti. Z hlediska dosahované výkonnosti, celkového využití pracovního času, kvality práce, ale i prostorových nároků na kompostovací stanoviště, jsou nejvýhodnější překopávače kompostu pracující kontinuálně. Požadavky na konstrukční řešení překopávačů vyplývají zejména z charakteru zpracovávaných surovin a z objemu produkce kompostu. Mezi nejdůležitější požadavky patří: kvalitní promísení a provzdušnění surovin v celé výšce překopávaného profilu, nízká pracovní rychlost a možnost její regulace v rozsahu (0,1 2,0) km.h -1, případně částečné rozmělnění navezených surovin, formování překopávaných surovin do hromady rozměrově určeného profilu, dobrá manévrovatelnost a pojezdové vlastnosti pro pohyb po pracovní ploše. Základní rozdělení překopávačů kompostu je zobrazeno na obr.7. PŘEKOPÁVAČE KOMPOSTU PRACOVNÍ ÚSTROJÍ ENERGETICKÝ ZDROJ VÝKONNOST bubnové připojitelné (mechanizační prostředky mobilní) samojízdné (energetické mobilní prostředky ) malé do 800 m 3.h -1 šnekové dopravníkové lichoběžníkové návěsné (popř. nesené) vzadu jízda dopředu jízda dozadu elektromotor vznětový motor zážehový motor střední m 3.h -1 velké nad m 3.h -1 vpředu závěsné Obr.7: Schéma rozdělení překopávačů kompostu Podle schématu na obr.7 je jedním z kritérií pro rozdělení překopávačů kompostu typ pracovního ústrojí. Vedle uvedených základních typů (obr.8) - bubnové, šnekové, dopravníkové, bubnové boční, se řidčeji používá i ústrojí kotoučové. Další typy pracovních ústrojí vznikla kombinací některých výše uvedených - jde potom o pracovní ústrojí kombinované.

13 bubnové bubnové boční šnekové dopravníkové Obr.8 : Typy pracovních ústrojí překopávačů kompostu Dalším kritériem pro rozdělování překopávačů kompostu (obr.7) je způsob pohonu pojezdového a pracovního ústrojí. Pro jejich pohon je možné buď využívat jako energetický zdroj další prostředek, převážně traktor popř. nakladač anebo může mít překopávač kompostu vlastní energetický zdroj pro pojezdové i pracovní ústrojí. Podle toho jsou překopávače kompostu rozdělovány na připojitelné a samojízdné. Na obr.9 jsou představitelé připojitelných překopávačů kompostu. Jejím společným znakem je pohon pomocí mobilního energetického prostředku. Podle způsobu agregace s tímto prostředkem jsou rozdělovány na nesené, návěsné (tlačené i tažené) a tažené. Obr.9: Překopávače kompostu připojitelné

14 Na obr.10 jsou představitelé samojízdných překopávačů kompostu. Jde o prostředek mobilní, u kterého lze využívat různé druhy pohonu, a tím i dosahovat různých výkonů. Samojízdný překopávač kompostu je složen z pojezdového ústrojí a překopávacího ústrojí. Pro pohon těchto ústrojí slouží jeden agregát, nebo je pro každé ústrojí agregát samostatný. Překopávač pro pojezd využívá kola s pneumatikami anebo pásy, a to jak gumovými, tak i ocelovými. Samojízdné překopávače spadající do kategorie malé bývají snadno transportovatelné a mají velmi snadnou a pohodlnou obsluhu. Jejich využití bývá spíše pro lehké a středně těžké suroviny a tomu odpovídá i pojezdová rychlost, která se pohybuje v rozmezí (0,1 2,0)km.h -1. Většina samojízdných překopávačů však spadá do kategorie velký a jsou nabízeny různými zahraničními výrobci v nejrůznějších provedeních. Jejich pořizovací cena je značná a proto si cestu na náš trh prozatím pouze hledají. Obr.10: Překopávače kompostu samojízdné Volba překopávače kompostu podle velikosti kompostovací plochy Volba typu pracovního ústrojí a tím pádem i typu překopávače kompostu, bývá závislá ve velké míře na velikosti objektu kompostárny, resp. na velikosti kompostovaní a manipulační plochy.

15 Každý překopávač kompostu má pro své provozování různé požadavky na velikost těchto ploch. Tu ovlivňují požadavky na plochu pro pojezd mezi jednotlivými hromadami, pro otáčení na konci hromady, pro nutné technologické přejezdy a při podélném překopávání hromady prostor pro její posun ve směru podélné osy. Při určování velikosti manipulační plochy je dále nutné zohlednit i objemovou redukci zpracovávaných surovin, která umožňuje sloučení dvou hromad stejného stáří" do jedné hromady, která bude mít po úpravě optimální šířku a výšku pro práci překopávače kompostu. Na obr.11a A je schéma organizace překopávání B kompostu pomocí C překopávače s bubnovým pracovním ústrojím, kdy osa hromady zůstává na stejném místě. Šířka B 2 je závislá na tom, zda jde o překopávač spojený s energetickým prostředkem (bočně nesený) - pak její velikost musí umožnit průjezd energetického prostředku, anebo zda je použit překopávač kompostu samojízdný, kdy velikost šířky B 2 bude závislá pouze na šířce kol, popř. pásu stroje. Na obr.11b je schéma organizace překopávání s přesunem kompostu na vedlejší hromadu. V případě použití šnekového pracovního ústrojí bývá šířka B 2 zcela minimální (případ I). Pokud je použito pracovní ústrojí bubnové s příčným dopravníkem, bývá šířka B 2 odvozena od skutečnosti, zda jde o překopávač připojitelný nebo samojízdný (případ II). Na obr.11c je znázorněna organizace překopávání kompostu pomocí překopávače s bubnovým bočním pracovním ústrojím. Šířka B 2 je závislá na šířce použitého stroje. Je nutné Typ pracovního ústrojí počítat s velkým posuvem plošné hromady v případě, že bude překopávání začínat vždy na I šnekové stejném konci. Šířka B c plošné hromady se mění zejména v závislosti na velikosti bubnové II - bubnové s příčným bubnové boční objemové redukce zpracovávaných dopravníkem surovin. A B C 2B Typ pracovního ústrojí bubnové I šnekové II - bubnové s příčným bubnové boční dopravníkem Legenda : h x (m) výška pásové hromady B (m)..... šířka základny pásové hromady - pracovní záběr překopávače BB1 (m).... horní šířka pásové hromady B (m)..... šířka pracovní mezery v p (m.h -1 ).. pojezdová rychlost Obr. 11: Schéma organizace překopávání kompostu při použití překopávačů s různými typy pracovního ústrojí

16 4.2 Úprava vlhkosti kompostu (obr.12) Nejjednodušší úprava vlhkosti kompostované zakládky je pomocí ručního postřiku hromad hadicí, napojené na rozvod vody nebo na čerpadlo. Je to však způsob velmi pracný a nepřesný z hlediska dávkování požadovaného množství zálivkové tekutiny pro optimalizaci průběhu kompostovacího procesu. Vhodnějším řešením je napojení hadice přímo na pojíždějící překopávač kompostu, který je vybaven rozvodem k jednotlivým postřikovacím tryskám, které zabezpečují postřik do hromady kompostu během překopávání. Nezbytností tohoto způsobuje však zařízení pro odvinování, resp. navinování hadice během pojezdu stroje. Jeho největší nevýhodou je poté snížení manévrovatelnosti překopávače kompostu. Z tohoto důvodu je nejvýhodnějším řešením zařízení pro vlhčení kompostu v hromadách během překopávání, které je součástí překopávače kompostu. Jedná se o sestavu složenou z přídavné nádrže, která je umístěna přímo na překopávač kompostu a z aplikačního systému (čerpadlo, rozvody a trysky), kterým je možné dávkovat vodu, nebo vodu obohacenou různými biotechnologickými přípravky, vodu ze záchytných jímek apod. přímo do kompostovacích hromad při jejich překopávání. Obr.12: Zařízení pro vlhčení kompostu Biotechnologické přípravky (pro stimulaci kompostovacího procesu a potlačení zápachu) Zařízení pro úpravu vlhkosti kompostu lze využívat i pro aplikaci nejrůznějších biotechnologických přípravků, určených pro stimulaci kompostovacího procesu, ale zejména pro potlačení negativních vlivů kompostárny na její okolí. V průběhu kompostovacího procesu dochází při rozkladu biomasy k uvolňování řady pachových plynů, které způsobují zápach v okolí zakládek kompostu a v určitých lokalitách je nutné řešit i tento problém. Pro tyto případy je na trhu k dispozici řada biotechnologických přípravků, které po doporučené aplikaci, dokáží zápach odstranit či podstatně omezit. V některých případech dokonce biotechnologické přípravky stimulují kompostovací proces, čímž dochází ke snížení četnosti překopávek.

17 4.3 Přikrývání kompostu kompostovací plachtou Manipulace s kompostovací plachtou může být zajišťována buď ručně (běžné u menších kompostáren - obr.13), což je však způsob značně obtížný, anebo pomocí mechanizace. Proto jsou v současné době překopávače kompostu vybavovány automatickými navíječi zakrývacích plachet. Pokládání (stahování) plachet na pásovou hromadu kompostu je prováděno přídavným adaptérem, který je umístěn přímo na překopávači kompostu (obr.14). Zařízení tvoří většinou buben, ze kterého je přikrývací plachta odvíjena při pokládání a který slouží současně i pro zpětné navíjení. Některé překopávače jsou vybaveny zařízením, jehož funkce umožní pouze nadzvednutí plachty před rotorem překopávače a její následné položení po průjezdu překopávače pásovou hromadou. Ve výjimečných případech lze použít zařízení, které je určeno pouze pro manipulaci s plachtami (jednoúčelový stroj). Obr.13: Ruční přikrývání pásových hromad Obr.14: Adaptér pro manipulaci s kompostovací plachtou

18 Plachty (fólie, textilie) pro přikrývání kompostu Základní vlastností těchto plachet je schopnost zachytit vodu na povrchu pásové hromady kompostu a přitom umožňovat dostatečnou výměnu plynů. Vyplavování kompostu musí být minimalizováno z důvodu ztráty živin a prodyšnost plachty musí zajistit aerobní průběh kompostovacího procesu. Dalším přínosem používání plachet je zrovnoměrnění teplotního pole v celém průřezu pásové hromady, což znamená, že při použití plachty nedochází k intenzivnímu chladnutí povrchu pásové hromady. Plachta musí být také odolná vůči ultrafialovému záření. V neposlední řadě musí také zajistit optimální vlhkost surovin, založených do kompostu. K těmto účelům byla vyvinuta řada zakrývacích kompostovacích plachet, určených výhradně pro zakrývání kompostů. Životnost těchto plachet je závislá na klimatických podmínkách. Příkladem plachty, která je vhodná na přikrývání hromad kompostu a využitelná při technologii kontrolovaného mikrobiálního kompostování v pásových hromadách, je plachta Top Tex. Plachta je vyrobená z recyklovatelného materiálu, je chemicky a biologicky stabilní, tolerantní vůči mrazu a UV záření. Plachta zabezpečuje optimální vlhkostní podmínky hromady kompostu. Odvádí dešťové srážky se svého povrchu a zabezpečuje nejen ochranu kompostu před vysoušením větrem a sluncem, ale i minimalizaci vyplavování živin z kompostu. Svými vlastnostmi přispívá k dobré struktuře kompostu a omezuje růst plevelů na povrchu hromady v průběhu kompostování. Výrobce udává životnost plachty v klimatických podmínkách střední Evropy na 3 až 5 let. Extrémní sluneční záření může životnost plachty snížit. V současné době patří kompostovací plachty ke standardnímu vybavení většiny kompostáren využívající kompostování v pásových hromadách (obr.15). Obr.15: Kompostovací plachty na pásových hromadách

19 5. LINKY PRO KOMPOSTOVÁNÍ NA VOLNÉ PLOŠE V PÁSOVÝCH HROMADÁCH Všechny výše uvedené technické prostředky je výhodné využívat sestavené do kompostovacích linek. Podle používání a agregace jednotlivých strojů lze kompostovací linky rozdělit na: linky s jedním energetickým zdrojem s řadou připojitelného nářadí, linky sestavané z jednoúčelových strojů s vlastním pohonem, linky sestavené v kombinaci předcházejících dvou variant. Na obr.16 je schéma linky sestavené kombinací linky s jedním energetickým zdrojem s řadou připojitelného nářadí a linky u níž část operací zajišťují jednoúčelové stroje. Ve schématu je také znázorněna větev Řízení kompostovacího procesu, která symbolizuje nutnost monitorování průběhu kompostovacího procesu. Jak je z obrázku patrno, do linky by mělo být zařazeno i zařízení pro finalizaci hotového produktu prosévací, popř. separační zařízení, která jsou na některých kompostárnách považována za nezbytná, zejména pokud je uvažováno s prodejem kompostu. Obr. 16: Schéma kompostovací linky

20 5.1 Prosévací a separační zařízení (obr.17) Prosévací zařízení slouží pro úpravu kompostu s vyšším podílem nerozložitelných částic. Kompostárnu je vhodné vybavit prosévacím zařízením s odpovídajícím výkonem, které umožní třídit hotový kompost na dvě (i více) frakcí určených k expedici nebo dalšímu zpracování v kompostovacím procesu. Prosévací zařízení slouží pro úpravu kompostu při vyšším podílu nerozložitelných částic. Kompostárnu je vhodné vybavit těmito prosévacími zařízeními s odpovídajícím výkonem, které umožní třídit hotový kompost na dvě (i více) frakcí určených k expedici nebo dalšímu zpracování v kompostovacím procesu. Mezi základní znaky, podle kterých lze prosévací zařízení rozdělovat, patří hlavně: specifikace surovin, které se budou prosévat (velikost částic, objemová hmotnost, vlhkost, lepivost, přilnavost), místo prosévání (kompostárna, místo vzniku odpadu, práce formou služeb), prostorové nároky (rozměry prosévacího zařízení a navazujících dopravníků), technické parametry prosévacích zařízení (velikost otvorů, povrch prosévací plochy, počet kmitů, obvodová rychlost bubnu), pořizovací cena (v současnosti zejména u separačních zařízení značně vysoká), provozní charakteristiky (pořizovací cena, provozní náklady, požadavky na energii, požadavky na údržbu, výkonnost m 3.h -1, t.h -1, hlučnost, prašnost). Separátory se používají zejména při kompostování bioodpadu z odděleného sběru BRKO. Důvodem je množství PVC příměsí a jiných příměsí, které se musí oddělit po prosátí kompostu prosévacím zařízením. To znamená, že nadsítný materiál je dotříděn na kovový odpad, lehké příměsi (PVC apod.), kameny a čistý nadsítný BRO. Používání těchto zařízení je zatím v začátcích, ale vzhledem k tomu, že přeměňují celou technologii na bezodpadovou, bude jejich využití výrazně narůstat. PROSÉVACÍ ZAŘÍZENÍ MÍSTO PROSÉVÁNÍ kompostárna jiné místo - forma služby VLASTNOSTI PROSÉVANÉ SUROVINY zrnitost objemová hmotnost vlhkost přilnavost lepivost PRACOVNÍ ÚSTROJÍ rovinné síto vibrační rotační síto válcové stacionární mobilní VÝKONNOST stacionární mobilní malé 1-15 m 3.h -1 střední m 3.h -1 velké nad 50 m 3.h -1 ENERGETICKÝ ZDROJ vývodový hřídel vlastní motor OSTATNÍ FAKTORY elektromotor spalovací motor hydromotor prostorové nároky účinnost odlučování schopnost samočištění Obr. 17: Schéma rozdělení prosévacích zařízení

21 K zajištění operace prosévání kompostu se využívají zařízení, která lze rozdělit do následujících skupin: vibrační třídiče s rovinným sítem principem činnosti je přerušovaný posun materiálu ve směru spádnice po šikmo uloženém rovinném sítu. Výhodou je konstrukční jednoduchost, vysoká životnost a malá energetická náročnost. Zařízení mívají výkonnost (5-15) m 3.h -1, rotační třídiče s válcovým sítem principem činnosti je plynulý posun materiálu vnitřním povrchem rotujícího válcového síta. Hlavní výhodou válcových sít je jejich vysoká výkonnost, rotační rošty jsou tvořeny soustavou hřídelí, na kterých jsou v pravidelných roztečích umístěny ocelové nebo pryžové elementy. Hlavní výhodou rotačních roštů je jejich vysoká výkonnost, která je dána dobrou průchodností materiálu přes samočisticí elementy, třídicí a drticí lopaty jsou speciálními prosévací zařízení, kterými lze nahradit lopadu u čelních nakladačů. S jejich pomocí je možno současně promíchávat a drtit zpracovávané suroviny, prosévat hotový kompost apod. Podle požadavku budoucího uživatele na vlastnosti finálního produkt se používají síta s různými velikostmi ok (např. 6, 12, 20, 40mm). Pro použití vhodného typu síta (velikosti ok) je rozhodující vedle požadavku zákazníka na jemnost prosátého kompostu i stupeň biodegradace kompostu. Je známo, že se zvyšujícím se stupněm zetlení stoupá možnost jemnějšího prosetí kompostu. Jednotlivým stupňům zetlení je potom možné přiřadit vhodné síto takto: čerstvý kompost (II. nebo III.stupeň rozkladu) /50 mm vyzrálý kompost (rostlinný kompost) /20 mm kompost pro výrobu substrátu mm Na řadě kompostárnách se proto po předběžném zetlení nejprve jednou nahrubo prosévá. Prosetá část materiálu se potom prodává jako čerstvý kompost a druhá část se vrací do kompostovacího procesu. Běžnější případ je však prosévání vyzrálého kompostu, který je možno ihned expedovat, či uskladnit pro další zpracování ve stabilizované formě. Při jednoduchém prosévání vzniknou dvě frakce podsítná (finální produkt) a nadsítná, u níž je nutné rozhodnout o dalším využití. Hlavním kritériem pro rozhodnutí je množství cizích předmětů. Pokud nadsítné obsahuje vysoký podíl cizích předmětů mikrobiologicky nerozložitelných, musí neprosetý materiál podstoupit další třídění separaci. Na speciálních zařízeních separátorech je oddělován kovový odpad, lehké příměsi (PVC apod.), sklo, kameny od biologicky zpracovatelného odpadu. Pokud toto separační zařízení není k dispozici, bývá toto nadsítné odvezeno mimo kompostárnu k jinému zpracování, nejčastěji na skládku. Naopak, pokud je podíl cizích předmětů nepatrný, je tento hrubý, poněkud zetlelý, materiál opět vrácen do kompostovacího procesu a dochází k naočkování nově zakládaných surovin do kompostovacích hromad. 6. ZÁVĚR Problematika zpracování zbytkové biomasy ze zemědělských nevyužívaných ploch, extenzívně využívaných ploch, ploch městské zeleně ale i rekreačních ploch je v současné době velice aktuální.

22 Nejvhodnějším a ekonomicky nejpřijatelnějším způsobem zpracování této zbytkové biomasy je její přeměna na humusové zeminy - komposty. Lze předpokládat, že kompostárenství v ČR se bude nadále vyvíjet, podobně jako je tomu v jiných evropských státech. Jaká budoucnost ho čeká záleží na tom, zda bude v dohledné době přijat vhodný právní předpis, který stanoví jednoznačné podmínky pro kompostování. Výrazně do problematiky kompostování vstupuje zákon č. 185/2001 o odpadech, který byl v roce 2006 novelizován a zákon č. 156/1998 o hnojivech, pomocných půdních látkách, pomocných rostlinných přípravcích a substrátech a o agrochemickém zkoušení zemědělských půd (zákon o hnojivech). Novela zákona o odpadech by kromě jiného měla umožnit obcím a městům vydat obecně závaznou vyhlášku, která určí systém komunitního kompostování a způsob využití zeleného kompostu k údržbě a obnově veřejné zeleně na území obce. Dále by měla podpořit vznik malých zařízení, tím, že výrazně usnadní schvalování jejích provozu. Systémy komunitního kompostování jsou jednou z vhodných oblastí pro uplatnění technologie kontrolovaného mikrobiálního kompostování na volné ploše v pásových hromadách. Pokud je komunitní kompostování provozováno na volné ploše a objem zpracovávaných surovin nepřesáhne určité množství, odpadá poměrně vysoká investice do vybudování vodohospodářsky zabezpečené plochy. K úspěšnému provozu je pak jen potřeba vybrat vhodnou a ekonomicky přijatelnou mechanizaci. V článku jsou použity poznatky získané při řešení projektu QF3148 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. 7. POUŽITÁ LITERATURA 1. GRODA, B.: Technika zpracování odpadů. Skripta MZLU v Brně, 260s, první vydání 1995, č. publ.1489, ISBN JELÍNEK, A. a kol.: Malá mechanizace. AGROSPOJ, Zemědělská knižnice Agrospoje semafor na křižovatce Vašich cest a plánů, r JELÍNEK, A. a kolektiv autorů: Faremní kompost vyrobený kontrolovaným mikrobiálním procesem. Realizační pomůcka pro zpracování podnikové normy, Praha 2002, ISBN: KOLLÁROVÁ, M., JELÍNEK, A.: Problematika biologických odpadů z trvalých travních porostů při údržbě krajiny. Odpadové fórum, 2006, č. 3/2006, s ISSN PLÍVA,P.; ALTMAN,V.; JELÍNEK,A.; KOLLÁROVÁ,M.; STOLAŘOVÁ,M.: Technika pro kompostování v pásových hromadách. VÚZT Praha, 2005, 72 stran ISBN PLÍVA,P.; BANOUT,J.; HABART, J.; JELÍNEK,A.; KOLLÁROVÁ,M.; ROY,A.; TOMANOVÁ,D.: Zakládání, průběh a řízení kompostovacího procesu. VÚZT Praha, 2006, 65 stran, ISBN: PLÍVA, P., JELÍNEK, A.: Vliv kvality prosetí a formy expedice kompostu na zlepšení jeho prodejnosti. Odpadové fórum, 2006, č. 4/2006, s ISSN

23 8. VÁŇA, J.: Výroba a využití kompostů v zemědělství. Institut výchovy a vzdělávání, MZe ČR Praha, VÁŇA J.: Kompostování bioodpadů. In: Váňa J., Balík J., Tlustoš P.: Pevné odpady (učebnice), str , ČZU Praha 6, ZEMÁNEK, P.: Speciální mechanizace mechanizační prostředky pro kompostování. MZLU v Brně, r. 2001