Petr Plíva a kol. STROJNÍ VYBAVENÍ KOMPOSTOVACÍ LINKY METODIKA PRO PRAXI Výzkumný ústav zemědělské techniky, v.v.i. Červen 2008
Metodika vznikla za finanční podpory MZe ČR a je výstupem řešení výzkumného projektu NAZV č. 1G57004 Komplexní metodické zabezpečení údržby trvalých trávních porostů pro zlepšení ekologické stability v zemědělské krajině se zaměřením na oblasti se specifickými podmínkami." Výzkumný ústav zemědělské techniky, v.v.i., 2008 ISBN 978-80-86884-33-2
Petr Plíva a kol. STROJNÍ VYBAVENÍ KOMPOSTOVACÍ LINKY METODIKA PRO PRAXI Výzkumný ústav zemědělské techniky, v.v.i. Červen 2008
STROJNÍ VYBAVENÍ KOMPOSTOVACÍ LINKY Klíčová slova: kompostovací linka, zbytková biomasa, mobilní energetický prostředek, překopávač kompostu Metodika shrnuje poznatky ověřené v praxi o možnostech používání vhodných mechanizačních prostředků při provozování kompostovací jednotky do 1000 t vyrobeného kompostu za rok technologií pásových hromad na volné ploše. Metodika se podrobně věnuje optimálnímu strojnímu sestavení kompostovacích linek, s důrazem na využití spolehlivé, účinné, výkonné a investičně nenáročné kompostovací techniky. Metodika umožňuje provozovatelům kompostovacích jednotek sestavení kompletní kompostovací linky. MACHINE EQUIPMENT OF COMPOSTING LINE. Key words: compost line, residual biomass, mobile energy machine, compost turner Methodology summarizes field tested knowledge about usage possibilities of suitable means of mechanization needed for operation of composting unit up to 1000 t of produced compost per year. The technology used for the manufacturing of compost is composting in the belt pipes at open area. Methodology in detail also attends to optimal machine compilation of composting lines and emphasizes utilization of reliable, efficient, practical and capital-intensive composting techniques. Methodology facilitates composting units operators to design complete composting line. Oponenti: Ing. Olga Bláhová Ing. Jaroslav Houček Ing. Jaroslav Váňa, CSc. Metodika je určena zemědělským podnikům, poradcům a jiným subjektům, zabývajících se zpracováním zbytkové biomasy technologií kompostování v pásových hromadách na volné ploše. Metodika byla schválena MZe ČR odborem výzkumu, odd. NAZV pod č.j. 46831/2004-13020, ze dne 9.července 2008. Ministerstvo zemědělství doporučuje tuto metodiku pro využití v praxi. 2
OBSAH 1. ÚVOD.................................................... 5 2. TECHNICKÉ ŘEŠENÍ KOMPOSTOVACÍ LINKY................ 6 3. VARIANTY ŘEŠENÍ KOMPOSTOVACÍ LINKY................. 7 3.1 VARIANTA I - kompostovací linka s kolovým traktorem.......... 7 3.2 VARIANTA II - kompostovací linka složená z jednoúčelových strojů.. 7 3.3 VARIANTA III - kompostovací linka kombinovaná................ 7 4. PRAKTICKÉ PROVEDENÍ KOMPOSTOVACÍ LINKY............ 11 5. PŘÍKLADY STROJNÍCH SOUPRAV........................... 14 6. ZÁVĚR.................................................... 16 7. POUŽITÁ A SOUVISEJÍCÍ LITERATURA...................... 16 3
4
1. ÚVOD Cílem metodiky je poskytnout zemědělským podnikům, zemědělským poradcům a všem dalším subjektům, které se zabývají zpracováváním zbytkové biomasy pomocí technologie kompostování v pásových hromadách na volné ploše, komplexní informace o možnostech používání vhodných mechanizačních prostředků při provozování kompostovací jednotky malého a středního typu. Technologie kompostování na zpevněných, nezakrytých, vodohospodářsky zabezpečených (popř. polních nezabezpečených) plochách, na kterých jsou kompostované suroviny zakládány do pásových hromad, umožňuje zajistit kvalitní zpracovávání zbytkové biomasy. Tento způsob lze označit za vhodné a vůči životnímu prostředí šetrné zpracovávání zbytkové biomasy přímo v místě jejího vzniku. Také z hlediska nákladů a technického řešení je tento způsob kompostování nejméně náročný. Technologie kompostování v pásových hromadách je ideální výchozí technologií řízeného kompostování (v zahraničí označované jako CMC), která umožňuje vysoký stupeň mechanizace běžně dostupnými technickými prostředky. Z důvodu udržování průběhu kompostovacího procesu v optimálních podmínkách (zkrácení celkové doby procesu kompostování a odstranění hrozby šíření obtěžujících zápachů) je nutné celý proces plně mechanizovat, monitorovat a řídit. Výše uvedené skutečnosti vedou k tomu, že znakem dalšího vývoje v problematice kompostování je jednoduchá kompostovací jednotka, vybudovaná v zemědělských podnicích či na farmách, ve sféře komunálních služeb, v zahradnictvích a dalších podobných provozovnách, ve kterých je provozována technologie kompostování v pásových hromadách na volné ploše. Mechanizaci všech operací na těchto kompostovacích jednotkách zajišťují jednoduché stroje poháněné jedním mobilním energetickým prostředkem, které jsou sestaveny do kompostovací linky obsluhované jedním pracovníkem a jsou pro zpracovatele zbytkové biomasy snadno dostupné. Vhodná roční kapacita takovéto kompostovací jednotky je kolem 1000 t vyrobeného kompostu za rok. Vzhledem k nové legislativě v oblasti biologicky rozložitelných odpadů lze očekávat, že zpracovávání zbytkové biomasy pomocí metody kompostování v pásových hromadách na volné ploše nabude v budoucnosti většího rozšíření a to jak v zemědělské, tak i v nezemědělské praxi. 5
2. TECHNICKÉ ŘEŠENÍ KOMPOSTOVACÍ LINKY Z hlediska optimálního sestavení kompostovací linky, která bude využívána na malých a středních kompostovacích jednotkách, je základním článkem mobilní energetický prostředek, o minimálním výkonu 35 kw, ke kterému je možné připojit tyto technické prostředky: univerzální čelní lopatu, popř. zemědělský drapák (pro vrstvení a urovnání pásových hromad zpracovávaných surovin, popř. kompostu), drtič, popř. štěpkovač (pro jemnou dezintegraci kompostovaných surovin, zakládaných do pásových hromad), překopávač kompostu (pro překopávání pásových hromad kompostu zejména z důvodu zajištění dostatečné aerace kompostovacího procesu), prosévací zařízení, adaptér pro svinování a rozbalování plachty na přikrývání pásové hromady, zařízení pro aplikaci kapalin, popř. dávkování biotechnologických přípravků a eventuálně další potřebné technické prostředky. Originalita řešení spočívá v možnosti provést jednotlivé technologické operace pro přeměnu zbytkové biomasy na kompost vysoké kvality jedním pracovníkem za pomoci jednoho mobilního energetického prostředku. Toto strojní sestavení kompostovací linky získalo osvědčení o zápisu užitného vzoru pod názvem: Zařízení pro zpracování biologicky rozložitelných surovin kompostováním. Mimo toto řešení strojního sestavení kompostovací linky, s jedním mobilním energetickým prostředkem, je možné využít i další varianty řešení viz následující kapitola. 6
3. VARIANTY ŘEŠENÍ KOMPOSTOVACÍ LINKY 3.1 VARIANTA I - kompostovací linka s kolovým traktorem (obr.1) Využívá pro zajištění jednotlivých operací řadu technických prostředků, které je možno připojit k jednomu mobilnímu energetickému prostředku, v zemědělství nejčastěji kolovému traktoru. Mezi jiné možnosti patří agregace s univerzálním čelním nakladačem, speciálním nosičem nářadí apod. Po agregaci souprava mobilní energetický prostředek a příslušný technický prostředek zajišťuje jednotlivé technologické operace procesu kompostování (viz předcházející kapitola). 3.2 VARIANTA II - kompostovací linka složená z jednoúčelových strojů (obr.2) Pro zajištění jednotlivých technologických operací jsou používány jednoúčelové stroje, zejména samojízdný překopávač kompostu. U VARIANTY II jsou pro každou operaci zajištěny stroje na míru, výkonnost jednotlivých strojů v dané kategorii je významně vyšší, nežli u VARIANTY I, tedy i výkonnost celé kompostovací linky je vyšší. Avšak naproti těmto výhodám vychází tato varianta investičně nejméně příznivě. 3.3 VARIANTA III - kompostovací linka kombinovaná (obr.3) Vznikla kombinací obou dvou předcházejících variant. Prakticky to znamená, že mobilní energetický prostředek je využíván jen pro některé pracovní operace (např. překopávání kompostu, manipulaci se surovinami) a zbývající část pracovních operací je zajišťována jednoúčelovými stroji. Tato varianta částečně snižuje investiční náklady VARIANTY II a současně zvyšuje výkonnost celé linky oproti výkonnosti linky ve VARIANTĚ I. Na následujících obrázcích (obr.1 3) jsou jednotlivé varianty rozkresleny do tabulek, ve kterých jsou uvedeny jednotlivé operace na kompostovací jednotce malého a středního typu, počty potřebných pracovních strojů (zařazených do soupravy či jednoúčelových) a počet pracovníků, potřebných pro obsluhu celé kompostovací linky. 7
Kompostovací linka s jedním mobilním energetickým prostředkem Dovoz a příjem surovin - kolový traktor - traktorový sklápěcí přívěs - mostová váha Jemná dezintegrace - kolový traktor - drtič poháněný vývodovým hřídelem (štěpkovač poháněný vývodovým hřídelem) Zakládání kompostu vytváření pásových hromad - traktor s čelní lopatou Překopávání kompostu - kolový traktor - překopávač kompostu připojitelný tažený Prosévání kompostu - rotační síto válcové s vlastním pohonem Nakládání a odvoz hotového kompostu - kolový traktor s čelní lopatou - traktorový sklápěcí přívěs Operace Název Dovoz a příjem surovin Jemná dezintegrace Zakládání kompostu Překopávání kompostu Prosévání kompostu Nakládání kompostu Souprava Energetický prostředek (zdroj) Pracovní stroj Počet obsluhujících Název kolový traktor kolový traktor kolový traktor kolový traktor --- kolový traktor Počet 1 1 1 1 --- 1 Název traktorový drtič čelní lopata - překopávač kompostu rotační síto válcové čelní lopata - sklápěcí přívěs (štěpkovač) adaptér připojitelný s elektromotorem adaptér Počet 1 1 1 1 1 1 Řidič 1 1 1 1 1 1 Obsluha --- --- --- --- 1 --- Obr.1: VARIANTA I - kompostovací linka s kolovým traktorem 8
Kompostovací linka sestavená z jednoúčelových strojů Dovoz a příjem surovin - nákladní komunální vozidlo - mostová váha Jemná dezintegrace - drtič s vlastním pohonem pracovního ústrojí (štěpkovač s vlastním pohonem pracovního ústrojí) Zakládání kompostu vytváření pásových hromad - univerzální čelní nakladač Překopávání kompostu - překopávač kompostu samojízdný Prosévání kompostu - rotační síto válcové s vlastním pohonem Nakládání a odvoz hotového kompostu - univerzální čelní nakladač - nákladní vozidlo Operace Název Dovoz a příjem surovin Jemná dezintegrace Zakládání kompostu Překopávání kompostu Prosévání kompostu Nakládání kompostu Souprava Energetický prostředek (zdroj) Pracovní stroj Počet obsluhujících Název --- --- --- --- --- Počet --- --- --- --- --- --- Název komunální vozidlo drtič s vlastním pohonem univerzální čelní nakladač překopávač kompostu samojízdný prosévací zařízeni s elektromotorem univerzální čelní nakladač Počet 1 1 1 1 1 1 Řidič 1 1 1 1 1 1 Obsluha --- --- --- --- 1 --- Obr.2: VARIANTA II - kompostovací linka složená z jednoúčelových strojů 9
Kombinovaná kompostovací linka Dovoz a příjem surovin - nákladní komunální vozidlo - mostová váha Jemná dezintegrace - drtič s vlastním pohonem pracovního ústrojí (štěpkovač s vlastním pohonem pracovního ústrojí) Zakládání kompostu vytváření pásových hromad - univerzální čelní nakladač Překopávání kompostu - univerzální čelní nakladač - připojitelný překopávač kompostu nesený vpředu Prosévání kompostu - vibrační síto rovinné s vlastním pohonem - pásový dopravník Nakládání a odvoz hotového kompostu - univerzální čelní nakladač - nákladní komunální vozidlo Operace Název Dovoz a příjem surovin Jemná dezintegrace Zakládání kompostu Překopávání kompostu Prosévání kompostu Nakládání kompostu Souprava Energetický komunální univerzální univerzální univerzální Název --- --- prostředek vozidlo čelní nakladač čelní nakladač čelní nakladač (zdroj) Počet 1 --- 1 1 --- 1 drtič lopata překopávač kompostu prosévací zařízeni lopata Název --- s vlastním Pracovní nakládací připojitelný s elektromotorem nakládací pohonem stroj Počet --- 1 1 1 1 1 Řidič 1 1 1 1 1 1 Počet obsluhujících Obsluha --- --- --- --- 1 --- Obr.3: VARIANTA III - kompostovací linka kombinovaná 10
4. PRAKTICKÉ PROVEDENÍ KOMPOSTOVACÍ LINKY (VARIANTA I - kompostovací linka s kolovým traktorem) Základním článkem kompostovací linky vhodné pro zemědělství je mobilní energetický prostředek kolový traktor o výkonu minimálně 35 kw. Traktor musí -1 umožňovat pojezd pracovní rychlostí v rozmezí (0,1 až 1,0) km.hp P, to znamená, že prostředek musí být vybaven reduktorem plazivých rychlostí. Pokud tento reduktor traktor nemá, je možné u některých typů traktorů (např. ZETOR) přídavnou redukční převodovku nechat dodatečně namontovat (obr.4). Obr.4: Umístění dodatečně montované redukční převodovky Ke kolovému traktoru jsou připojována různá pracovní zařízení, která zajišťují jednotlivé technologické operace procesu kompostování v pásových hromadách na volné ploše. Na obr.5 je vyobrazena polní kompostovací jednotka na zpevněné volné ploše. Kompostovací linka, která je na kompostárně takto provozována, je vhodná pro zemědělský podnik a její činnost lze popsat následujícím způsobem. Po dovezení a příjmu surovin na kompostárnu (kolový traktor s traktorovým sklápěcím přívěsem 1) je, v případě potřeby zajištění homogenity kompostovaných surovin, provedena jemná dezintegrace surovin (např. větve z prořezů, náletové dřeviny, pařezy) pomocí drtiče (štěpkovače) zagregovaného s kolovým traktorem (2). Pro zakládání 11
surovin do kompostovacích hromad, popř. jejich urovnávání, je využíván traktor, ke kterému je připojena univerzální čelní lopata (3), popř. zemědělský drapák. Obr.5: Praktické provedení kompostovací linky pro zemědělství Překopávání pásových hromad je zajišťováno výhradně připojitelným překopávačem kompostu zagregovaným s kolovým traktorem (4). Pro vyskladnění hotového netříděného kompostu (naložení na traktorový sklápěcí přívěs) je využívána sestava složená z kolového traktoru a univerzální čelní lopaty (3). V případě dalšího zpracovávání hotového kompostu prosévání, je využíván kolový traktor s univerzální čelní lopatou (5) pro vkládání prosévaného kompostu do násypky rotačního síta válcového (6), pro jehož pohon je využíváno dalšího energetického zdroje elektromotoru a je vhodné, aby pro obsluhu síta byl vyčleněn další pracovník. Při řešení kompostovací linky tímto způsobem lze pohánět jednotlivá připojitelná zařízení jedním mobilním energetickým prostředkem kolovým traktorem, vyjma operace 12
prosévání. Teoreticky je to možné (pracovník bude vhazovat prosévaný kompost do násypky rotačního síta ručně, pomocí lopaty), avšak v praktickém provozu je nemožné využívat jeden mobilní energetický prostředek pro zajištění operace vkládání kompostu do násypky prosévacího zařízení a operace prosévání (z tohoto důvodu je k pohonu prosévacího zařízení využíván elektromotor). Kolový traktor lze dále využívat pro zajištění i dalších - doplňkových operací spojených s kompostovacím procesem, jako jsou například převážení, popř. rozmetání kompostu (připojitelné zařízení - rozmetadlo kompostu), zajištění optimální vlhkosti kompostu během kompostovacího procesu (souprava kolový traktor a fekální přívěs 7), popř. přesné nadávkování biotechnologických prostředků do překopávaného kompostu (připojitelné zařízení - adaptér pro aplikaci kapalin, popř. biotechnologických přípravků pro ošetření kompostu 8, obr.6) či přikrývání pásových hromad kompostu kompostovací plachtou (připojitelné zařízení - adaptér pro rozbalování a svinování kompostovací plachty). Obr.6: Připojitelné zařízení pro aplikaci kapalin, popř. biotechnologických přípravků pro ošetření kompostu (1 rám, 2 rotor překopávače, 3 regulační deska, 4 podpěrné kolo, 5 hydromotor pracovního ústrojí, 6 nádrž, 7 čerpadlo, 8 rozvod kapaliny, 9 tryska, 10- řídicí jednotka) 13
5. PŘÍKLADY STROJNÍCH SOUPRAV PRO KOMPOSTOVACÍ LINKY Na následujících obrázcích (obr.7 10) jsou vyobrazeny různé strojní soupravy pro kompostovací linky, které jsou používány v zemědělských provozech. Kompostovací jednotky v těchto případech využívají technologii řízeného kompostování v pásových hromadách na volné ploše. Obr.7: Souprava pro překopávání kompostu (kolový traktor a připojitelný překopávač kompostu) Obr.8: Souprava pro jemnou dezintegraci dřevní biomasy (kolový traktor a připojitelný štěpkovač) 14
Obr.9: Souprava pro překopávání kompostu s adaptérem pro manipulaci s plachtou (adaptér slouží pro svinování a rozbalování plachty na přikrývání pásové hromady) Obr.10: Souprava pro překopávání kompostu se zařízením pro aplikaci kapalin (zařízení slouží pro aplikaci kapalin, popř. dávkování biotechnologických přípravků) 15
6. ZÁVĚR Kompostováním v pásových hromadách na volné ploše lze řešit zejména zpracovávání zbytkové biomasy přímo v místě jejího vzniku. Dalším významným přínosem je i skutečnost, že se ve své podstatě jedná o výrobu účinného organického hnojiva. Možnost využívání kompostů jakožto organických hnojiv k hospodárnému a plynulému zachycování organického uhlíku v půdě představuje další způsob snižování obsahu oxidu uhličitého v atmosféře - tzv. sekvestraci. Proto je kompostování rovněž považováno za technologii přispívající ke snižování emisí skleníkových plynů. Další neopomenutelnou předností předkládaného řešení je, že mobilní energetické prostředky a připojitelná zařízení je možné pro jednotlivé varianty získat za přijatelnou cenu u českých výrobců, pouze v nutných případech u zahraničních dodavatelů. V současné době je na našem trhu nabídka vhodné, spolehlivé, výkonné a investičně nenáročné kompostovací techniky již tak široká, že lze úspěšně složit kompostovací linky od malých kapacit zpracovávání zbytkové biomasy až po velká množství. Vzhledem k tomu, že tato technologie výroby kompostů se v kompostářsky vyspělých státech využívá v široké míře, lze předpokládat, že i v našich podmínkách dosáhne většího rozšíření. 7. POUŽITÁ A SOUVISEJÍCÍ LITERATURA JELÍNEK, A. a kol.: Malá mechanizace. AGROSPOJ, Zemědělská knižnice Agrospoje semafor na křižovatce Vašich cest a plánů, Praha 2000. PLÍVA, P., ALTMANN, V., JELÍNEK, A., KOLLÁROVÁ, M., STOLAŘOVÁ, M.: Technika pro kompostování v pásových hromadách. [Techniques for composting in belt heaps]. Praha : VÚZT, 2005, č. 1, 72 s. ISBN: 80-86884-02-3. PLÍVA, P. a kol.: Zakládání, průběh a řízení kompostovacího procesu. [Foundation, course and control of composting proces]. Praha: VÚZT 2006, č. 1, 65 s., ISBN: 80-86884- 11-2. VÁŇA, J..: Kompostování bioodpadu. In: Váňa J., Balík J., Tlustoš P.: Pevné odpady (učebnice), ZU Praha 6, 2004. ZEMÁNEK, P.: Speciální mechanizace mechanizační prostředky pro kompostování. (učebnice), MZLU v Brně, 2001. 16
Autor: Ing. Petr Plíva, CSc. a kol. Název: Strojní vybavení kompostovacích linek Vydal: Výzkumný ústav zemědělské techniky, v.v.i. Drnovská 507, 161 06 Praha 6 - Ruzyně Tisk: Výzkumný ústav zemědělské techniky, v.v.i. Drnovská 507, 161 06 Praha 6 - Ruzyně Náklad: 120 ks Vyšlo v roce 2008 Vydáno bez jazykové úpravy Kontakt na autory: HTpetr.pliva@vuzt.czTH Autor obrázků: Autor fotografií: Vítězslav Kadlec Petr Plíva Výzkumný ústav zemědělské techniky, v.v.i., 2008 ISBN 978-80-86884-33-2
Vydal Výzkumný ústav zemědělské techniky, v.v.i. v Praze 6 Červen 2008