RECENZOVANÝ ASOPIS PRO VÝSLEDKY VÝZKUMU A VÝVOJE PRO ODPADOVÉ HOSPODÁSTVÍ RONÍK 2011 íslo 2 strana 57 132 7. roník esko-slovenského symposia Výsledky výzkumu a vývoje pro odpadové hospodáství ODPADOVÉ FÓRUM 2012 (25. 27. 4. 2012, Kouty nad Desnou) eské ekologické manažerské centrum 2011
OBSAH Úvodní slovo šéfredaktora 59 Pro autory 59 Stanovení produkce biologicky rozložitelného odpadu v mikroregionu Mikulovsko The collection and treatment system of biodegradable waste in microregion Mikulovsko Tomáš Vítz, Zuzana Štachová, Petr Trávníek, Tomáš Hlavenka 60 Modelová kofermentace hovzí kejdy s bioodpady z výroby kávových smsí a instantních polévek Model anaerobic co-fermentation cattle slurry with biowaste of waste from production of coffee mixes and instant soups Kateina CHAMRÁDOVÁ, Jií RUSÍN, Karel OBROUKA 67 Parametry digestát z laboratorní anaerobní kofermentace hovzí kejdy s 10 % hm. rzných bioodpad z potravináského prmyslu Parameters of digestates from laboratory anaerobi co-fermentation of cattle slurry with 10 % wt. of various biowaste from food-processing industry Jií RUSÍN, Kateina CHAMRÁDOVÁ, Karel OBROUKA 75 Simulace vodního režimu a transportu kontaminantu na výsypce lomu Hájek Numerical Simulation of Water Dynamics and Contaminant Transport at Quarry Dump Hájek Kateina Holubová, David Zumr, Milena Císlerová 82 Pedištní odpadních vod elektrokoagulací Pretreatment of wastewater by electrocoagulation Pavel Krystyník, Petr Kluso, Olga Šolcová, Lenka Wimmerová 92 Odstraování fenolu elektrochemickou oxidací s využitím kompozitní uhlíkové elektrody Phenol Removal by Electrochemical Oxidation Using a Composite Carbon Electrode Roman Slavík, Markéta Julinová, Markéta Beranová 103 Využitie ozonizácie na elimináciu fenantrénu vo vodných roztokoch Ozonization utilize for elimination of the phenantren in aqueous solutions Ivana Kopáiková, Maroš Soldán 111 Nové trendy syntéz pokroilých organicko-anorganických adsorbentov New synthesis trends of advanced organo-inorganic adsorbents Eva Chmielewská 119 Adsorpcia fosforenanov z modelových roztokov na vybraných prírodných a syntetických adsorbentoch Adsorption of phosphates from model solutions on the natural and synthetic adsorbents Renata Hodossyová, Eva Chmielewská, Katarína Gáplovská 126 V týdnu 23. 27. 4. 2012 se budou v Koutech nad Desnou v hotelu dlouhé strán konat ti setkání vdc a odborník z praxe: APROCHEM 2012 (23. 25. 4.), ODPADOVÉ FÓRUM 2012 a OZE 2012 (25. 27. 4. 2012) 132 WASTE FORUM recenzovaný asopis pro výsledky výzkumu a vývoje pro odpadové hospodáství ISSN: 1804-0195; www.wasteforum.cz. Vychází tvrtletn. Roník 2011, íslo 2 Vydavatel: CEMC eské ekologické manažerské centrum, IO: 45249741, www.cemc.cz Adresa redakce: CEMC, Jevanská 12, 100 31 Praha 10, R, fax: +420/274 775 869 Šéfredaktor: Ing. Ondej Procházka, CSc., tel.: +420/274 784 448, 723 950 237, e-mail: prochazka@cemc.cz Redakní rada: Prof. Ing. Dagmar Juchelková, Ph.D., prof. Ing. František Božek, CSc., prof. Ing. František Kaštánek, CSc., prof. Ing. Meislav Kuraš, CSc., prof. Ing. Karel Obrouka, CSc., doc. RNDr. Jana Kotovicová, Ph.D., doc. Ing. Vladimír ablík, CSc., doc. Ing. Lubomír Ržek, CSc., doc. Ing. Miroslav Škopán, CSc., Ing. Vratislav Bednaík, CSc. Web-master: Ing. Vladimír Študent Redakní uzávrka: 8. 4. 2011. Vychází: 13. 6. 2011
Úvodní slovo šéfredaktora Vážení tenái, žiji v pesvdení, že každý správný asopis by ml mít njaký redakní úvod i slovo šéfredaktora. Proto jsem toto zavedl i zde. Dote jsem s jeho psaním neml problém, vždycky se našlo nco aktuálního, co jsem chtl tenám sdlit. Te žádnou novinku (krom data píští uzávrky 8. ervence a termínu konání píštího roníku symposia ODPADOVÉ FÓRUM 2012, který je 25. 27. 4. 2012) nemám. Co s tím? Zrušit jej se mi nechce, a tak se do psaní nutím. Pedmluvy bývalého kolegy Tomáše ezníka v Odpadovém fóru byly tenái oblíbené a tivé jsou zatím i sloupky nové šéfredaktorky a kolegyn v redakci Odpadového fóra Lucky echákové. V pípad Waste Fora mám signály, že má slova te málokdo. Nechtl jsem napsat nikdo nete, protože kategorických soud, jako nikdo, nikdy, nikde apod. by se ml lovk vyvarovat. Nemže vdt, zda se nenajde njaká výjimka, njaká bílá vrána. Ped mnoha a mnoha lety, když jsem ješt bádal v Akademii, jsme obas museli psát také rzné zprávy, hlášení apod., o kterých jsme byli pesvdeni, že je nikdo nebude íst. Jeden starší kolega, aby ml alespo njakou spoleenskou angažovanost, byl uvrtán do funkce úsekového dvrníka ROH. Z této pozice byl postižen psaním zmínných zpráv a hlášení ješt víc než my ostatní. S oblibou mluvil o tom, že umístí do textu kontrolní smítko, tedy slovo nebo vtu, které do textu evidentn nepatí, a podle reakce toho, komu ml být onen text uren, pozná, jestli jej etl i nikoli. Já žádné kontrolní smítko nepoužiji, ale pokud mi nkdo dá zprávu, že mé úvodní slovo etl, budu rád. Na závr ješt tradiní pipomenutí uzávrky píštího ísla, je to 8. ervence. Ondej Procházka Pro autory eské ekologické manažerské centrum (CEMC) na vydávání asopisu WASTE FORUM nedostává žádnou podporu z veejných zdroj. Proto se snažíme minimalizovat náklady spojené s vydáváním tohoto asopisu. Proto je asopis vydáván pouze v elektronické podob a ísla jsou zveejována na voln pístupných internetových stránkách www.wasteforum.cz. Pro snížení pracnosti pípravy jednotlivých ísel požadujeme, aby autoi píspvk je posílali do redakce v kompletn zalomené podob i se zabudovanými obrázky a tabulkami, tak zvan printerready. Pokyny k obsahovému lenní a grafické úprav píspvk spolu s pímo použitelnou šablonou grafické úpravy ve WORDu jsou uvedeny na www-stránkách asopisu v sekci Pro autory. Uveejnní píspvk v asopisu WASTE FORUM je v zásad bezplatné. Nicmén abychom píjmov pokryli alespo nezbytné externí náklady spojené s vydáváním asopisu (odmny recenzentm, poplatky za webhosting, softwarová podpora), vybíráme symbolický poplatek za uveejnní podkování grantové agentue i konstatování, že lánek vznikl v rámci ešení uritého projektu. Více na www-stránkách v sekci Inzerce.
Tomáš VÍT Z, Zuzana ŠTACHOVÁ, Petr TRÁVNÍEK, Tomáš HLAVENKA: Stanovení produkce biologicky rozložitelného odpadu v mikroregionu Mikulovsko Stanovení produkce biologicky rozložitelného odpadu v mikroregionu Mikulovsko a Tomáš Vítz, a Zuzana Štachová, a Petr Trávníek, b Tomáš Hlavenka a Mendelova univerzita v Brn, Ústav zemdlské, potravináské a environmentální techniky, Zemdlská 1, 613 00 Brno b STKO, spol. s r.o., Brnnská 65, 692 01 Mikulov e-mail: tomas.vitez@mendelu.cz Souhrn Píspvek pojednává o možnostech predikce vzniku biologicky rozložitelného komunálního odpadu (BRKO) na území mikroregionu Mikulovsko. Svozová oblast tohoto regionu zahrnuje celkem 17 obcí. Pro tak velký územní celek nebyl v souasné dob navrhnut žádný komplexn provázaný systém oddleného sbru BRKO v eské republice. Predikce vzniku tohoto druhu odpadu hraje dležitou roli pi návrhu komplexního systému oddleného sbru BRKO. Cílem píspvku bylo navrhnout metodiku, která by se dala úspšn aplikovat pi návrzích dalších systému oddleného sbru BRKO v eské republice s podobným rozložením jednotlivých druh zástaveb. Pi analýze byl kladen draz na specifikum daného území. V pípad mikroregionu Mikulovsko se napíklad jedná o pstování réví vinného. Klíová slova: BRKO, systém oddleného sbru, mikroregion Mikulovsko Úvod Biologicky rozložitelný odpad, je odpad, který je možné dále využít materiálov nebo energeticky. Vzhledem k požadavkm legislativy [8], která ukládá povinnost minimalizovat množství biologicky rozložitelného odpadu ukládaného na skládky, je dležité najít environmentáln vhodná a efektivní ešení pro sbr, svoz a využití biologicky rozložitelného odpadu. V souasné dob se v eské republice nevyskytuje žádný komplexn provázaný systém pro sbr a využití biologicky rozložitelného komunálního odpadu (BRKO), který by zahrnoval vtší územní celky. Systémy pro sbr BRKO jsou v pevážné míe zavedeny pouze v jednotlivých mstských ástech nebo samostatných obcích. Jako píklad lze uvést systém sbru BRKO ve mst Tišnov [3] nebo pilotní projekt v Olomouci [5]. Pitom biologicky rozložitelný odpad tvoí nedílnou souást komunálního odpadu. Jedná se zejména o odpady z údržby veejné zelen, hbitovní odpady, odpady ze zahrad, ale i biologicky rozložitelnou ást smsného komunálního odpadu. Uvádí se, že smsný komunální odpad mže obsahovat až 60 % biologicky rozložitelného odpadu [4, 7], který by bylo možno dále využít. Znaná ást tohoto materiálu bývá asto zneištna nebo obsahuje velmi tžce biologicky rozložitelné materiály (napíklad textil, obuv [2, 7]). Pro zavedení systému pro sbr, svoz a využití BRKO je velmi dležitá predikce produkce využitelného biologického materiálu nacházejícího se v komunálním odpadu. Od tohoto se odvíjí celý návrh systému, který mimo jiné zahrnuje návrh potu sbrných nádob, sbrných míst, poet svozových prostedk atd. Správná predikce produkce BRKO má pímý vliv na ekonomiku celého systému. To je velmi dležité pi zavádní systém na vtších územních celcích (jako je nap. mikroregion Mikulovsko s rozlohou 225,15 km 2 ), kde jsou svozové trasy oproti systémm samostatn zavádných v jednotlivých mstských ástech, pípadn v jednotlivých obcích, znan delší. Píspvek se zabývá výpotem pedpokládané produkce BRKO v mikroregionu Mikulovsko zahrnující specifika dané lokality. Metodika Smsný komunální odpad má rznorodé vlastnosti. Jeho promnlivost ovlivují pedevším vývojové trendy ve spolenosti, životní úrove obyvatelstva, velikost sídla, charakter zástavby i jeho vybavenost a také nepímo i druh vytápní.
Tomáš VÍT Z, Zuzana ŠTACHOVÁ, Petr TRÁVNÍEK, Tomáš HLAVENKA: Stanovení produkce biologicky rozložitelného odpadu v mikroregionu Mikulovsko Pro výpoet pedpokládané produkce BRKO nebyly zahrnuty nkteré další složky tohoto druhu odpadu. Jedná se napíklad o papír, biologicky rozložitelný materiál z kuchyní a stravoven, odvy a další textilní materiály. Dvodem je, že u tchto jmenovaných druh odpad se nepedpokládá jejich tídní v rámci navrhovaného systému oddleného sbru BRKO v mikroregionu Mikulovsko, jelikož jejich tídní je již zajištno jiným zpsobem. Pedpokládaná produkce BRKO v zájmové lokalit se tedy odvíjí od následujících druh odpad obsahující BRKO. a) Smsný komunální odpad Obsah BRKO ve smsném komunálním odpadu kolísá v rozmezí 45 65 % hm [1] a to podle typu zástavby. Piemž obsah biologických odpad v komunálním odpadu (KO), které se dají kompostovat, se pohybuje v rozmezí 15 30 % hm a to opt v závislosti na charakteru zástavby, kdy souasná úrove produkce BRKO se pohybuje u velkých zástaveb (msta) v hodnotách 60 120 kg na osobu za rok, u malých zástaveb (vesnice) v hodnotách 40 80 kg na osobu za rok. [9] b) Odpad z údržby veejné zelen Do této položky byly zahrnuty veškeré biologické odpady, které vznikají pi údržb veejných ploch. Jedná se o proezávky, sekání trávy podél silnic, sekání trávy v parcích apod. Nejsou zde zahrnuty biologicky rozložitelné odpady pocházející ze hbitov. c) Hbitovní odpad Hbitovní odpady obsahují vedle biologicky rozložitelného materiálu i plasty, kovy nebo sklo. Samotný biologicky rozložitelný materiál je tvoen pedevším vtvemi, suchými kvtinami a trávou. Míra zneištní tohoto druhu odpadu dosahuje pibližn 20 %. d) Odpad z pstování vinné révy Odpady z pstování vinné révy pedstavují vtšinou vinné réví nebo zbytky po lisování hrozn. Vtšina produkce tchto odpad pochází od drobných vina, kteí tyto odpady vtšinou využívají pímo ve svých vinohradech. Produkce réví vinného iní pibližn 0,35 kg m -2. [10] e) Odpad ze zahrad Jedná se o veškerý zelený odpad, který obané produkují pi údržb svých zahrad. V obcích je pevážn tento odpad kompostován pímo na zahrad. Ve vilových zástavbách však již k této innosti nedochází a tento odpad je vyvážen mimo zahradu. Je pravdpodobné, že tento trend zane postupn zasahovat i obce, kde se doposud odpad ze zahrady tradin kompostoval. Na vin jsou stále se zvtšující nároky na as, kterou s sebou dnešní doba pináší, ale také pemna zahrad na odpoinkovou zónu, kde se pouze udržuje trávník. Jednotlivé typy zástaveb se mohou lenit následujícím zpsobem: a) Vesnická zástavba Tento druh zástavby pedstavuje v mikroregionu Mikulovsko nejastjší typ zástavby, avšak z hlediska potu obyvatel vesnická zástavba reprezentuje pibližn 30% podíl z celkového potu obyvatel v mikroregionu. Vesnická zástavba je typická tím, že v KO se tradin nachází ze všech druh zástaveb nejmenší podíl BRKO, pibližn 40 % hm. U kompostovatelných odpad tento podíl potom iní okolo 15 % hm z celku. Je to dáno tím, že obyvatelé této zástavby mají vtšinou k dispozici zahradu, kde si zakládají vlastní kompost, pípadn vlastní hospodáská zvíata, které tmito odpady zkrmují. b) Vilová zástavba Obyvatelé tohoto druhu zástavby sice bydlí v rodinných domech, ale již nemají životní styl jako obyvatelé vesnické zástavby. V tomto druhu zástavby je podíl BRKO v KO vysoký a mže dosahovat hodnoty až 65 % hm. Podíl kompostovatelných odpad dosahuje pibližn 30 % hm [7]. Je to z toho dvodu, že obyvatelé vilových zástaveb sice vlastní zahradu, ale již kompost nezakládají. Hospodáská zvíata vlastní v omezené míe.
Tomáš VÍT Z, Zuzana ŠTACHOVÁ, Petr TRÁVNÍEK, Tomáš HLAVENKA: Stanovení produkce biologicky rozložitelného odpadu v mikroregionu Mikulovsko c) Sídlištní (bytová) zástavba Obyvatelé sídlištní zástavby nemají v drtivé vtšin možnost své biologicky rozložitelné odpady ukládat na zahrady ani zkrmovat je domácími zvíaty. Obsah BRKO v KO je tedy i v této zástavb pomrn vysoký a dosahuje hodnot pibližn 60 % hm. Kompostovatelné odpady potom dosahují hodnot okolo 20 % hm [7]. Produkce všech uvedených druh odpad, které obsahují biologicky rozložitelné materiály, jsou závislé na roním období. V prbhu roku tedy msíní produkce jednotlivých odpad mže znan kolísat. Není tedy možné bez dkladných materiálových analýz rozložených do dostaten dlouhé asové ady urit s vtší pesností množství vyprodukovaných BRKO za msíc, potažmo za rok. Následující výpoty se tedy snaží urit pouze pibližné hodnoty, které by však pro poteby studie mly postaovat. a) Smsný komunální odpad Ve výpotech bude zahrnut pouze podíl kompostovatelných odpad v KO. Je to z toho dvodu, že BRKO v KO obsahuje takové druhy odpad, které lze velmi tžko kompostovat (nap. textil nebo obuv). Podíl kompostovatelných odpad v KO je dán typem zástavby. To znamená, že každý typ zástavby bude mít odlišnou konstantu, která je závislá na procentuálním podílu kompostovatelných odpad v KO. Dále do výpotu musíme zahrnout konstantu, která urí množství odpad, jenž se skuten vytídí. Ze zkušeností vyplývá, že se z kompostovatelných odpad vytídí pibližn 20 %. Pi smíšeném zastoupení zástaveb v obci se celkové množství odpadu urí pomrov. Podobnostní vztahy pro výpoty u jednotlivých druh zástaveb jsou uvedeny níže. Q Q Q ves vil sid 0,15 m 0,3 m 0,2 m SKO SKO SKO 0,2 0,2 0,2 (1) (2) (3) Q ves Q vil Q ves množství vyprodukovaného kompostovatelného odpadu ve vesnické zástavb v kilogramech za rok, množství vyprodukovaného kompostovatelného odpadu ve vilové zástavb v kilogramech za rok, množství vyprodukovaného kompostovatelného odpadu v sídlištní zástavb v kilogramech za rok, m sko množství vyprodukovaného smsného komunálního odpadu v kilogramech. b) Odpad z údržby veejné zelen Odpad z údržby zelen je dán celkovou výmrou veejných ploch, kde dochází k údržb (pravidelné sekání trávy). U vtšiny obcí je však velmi obtížné urit celkovou výmru tchto ploch, proto zavedeme referenní obec, podle které bude výmra ploch veejné zelen pepoítávána na obyvatele. Z obcí, kde je tato výmra známa, je to pouze Mikulov (460 000 m 2 veejné zelen) a Drnholec (110 000 m 2 veejné zelen) Jako referenní obec zvolíme Drnholec, kde výmra veejné plochy iní pibližn 66 m 2 na jednoho obyvatele. Výnos z jednoho metru tvereního iní pibližn 0,4 kilogramy travní hmoty za rok. Vztah pro výpoet teoretické produkce odpadu z údržby veejné zelen bude tedy následující: M ob Q VZ Q M ob. 26,4 (4) VZ poet obyvatel v dané obci množství vyprodukovaného odpadu z veejné zelen v kilogramech za rok c) Hbitovní odpad Množství vyprodukovaného hbitovního odpadu iní ve mst Brn v prmru 3,25 kg na obyvatele za rok. Lze s nejvtší pravdpodobností oekávat, že podobná produkce hbitovního odpadu bude ve všech sídlech v eské republice. Ve hbitovním odpadu jsou však pímsi (plast, sklo apod.), které kompostovat nelze. Na základ jednoduché analýzy na obecním hbitov v Drnholci (analýza byla provedena v ervnu roku 2009), kde byly zvláš zváženy biologicky rozložitelné složky
Tomáš VÍT Z, Zuzana ŠTACHOVÁ, Petr TRÁVNÍEK, Tomáš HLAVENKA: Stanovení produkce biologicky rozložitelného odpadu v mikroregionu Mikulovsko a biologicky nerozložitelné složky bylo ureno, že pibližn 80 % hm hbitovního odpadu je biologicky rozložitelná. Produkce BRKO z tohoto druhu odpadu bude tedy init 2,6 kg na obyvatele a rok. Podobnostní vztah bude tedy následující: Q HO M ob Q 2, 6 (5) HO M ob množství vyprodukovaného hbitovního odpadu v kilogramech za rok poet obyvatel v dané obci Poet obyvatel je potom uveden v tabulce 1, jež je umístna v textu níže. d) Odpady z pstování vinné révy Podle dat z SÚ se v roce 2003 nacházelo v mikulovské oblasti 3725 hektar vinic. Jsou zde ale zahrnuty i vinaské oblasti, které pod mikroregion Mikulovsko nespadají (nap. lednická oblast, obec Bulhary apod.). Po odetení bude tedy výmra plochy vinných sad v mikroregionu Mikulovsko init pibližn 3000 hektar. V odborné literatue se uvádí, že produkce vinného réví z jednoho metru tvereního iní pibližn 0,35 kilogram [10]. Z toho plyne, že celková teoretická produkce vinného réví v mikroregionu bude 10,5 10 6 kilogram za rok. e) Odpad ze zahrad Pi výpotu produkce zahradního odpadu vycházíme z pedpokladu, že každý dm má zahradu v prmru o velikosti 400 m 2 a výnos z jednoho metru tvereního iní pibližn 0,3 kilogram zahradního odpadu za jeden rok. Produkce zahradního odpadu bude tedy init 120 kilogram na jeden dm a rok. Produkce zahradních odpad však bude ve skutenosti nižší. Je to dáno zejména negativním pístupem obyvatel k separaci odpad, ale také tím, že obyvatelé pedevším ve vesnické zástavb asto kompostují sami na svých zahradách. Z pozorování a z dalších zkušeností vyplývá, že skutená produkce odpad ze zahrad mže být tedy až o 50 % nižší. Pro daný výpoet tedy zavedeme korekní souinitel 0,5. V tabulce 1 jsou uvedeny obce spádové oblasti a poet dom v každé obci. Tabulka 1: Poet dom v jednotlivých obcích Obec Poet obyvatel Poet dom Bavory 407 135 Brod n. Dyjí 486 162 Bezí 1562 520 Dobré Pole 405 135 Dolní Vstonice 327 109 Drnholec 1670 501 Horní Vstonice 453 151 Hrabtice 888 296 Iva 704 234 Jevišovka 568 189 Klentnice 535 178 Mikulov 7624 1283 Novosedly 1156 346 Nový Perov 343 114 Pasohlávky 726 242 Perná 764 254 Vlasatice 807 269
Tomáš VÍT Z, Zuzana ŠTACHOVÁ, Petr TRÁVNÍEK, Tomáš HLAVENKA: Stanovení produkce biologicky rozložitelného odpadu v mikroregionu Mikulovsko Podobnostní vztah pro výpoet produkce zahradního odpadu potom bude: Q M 120 0,5 (6) zahr dom Q HO množství vyprodukovaného zahradního odpadu v kilogramech za rok M ob poet dom v dané obci Výsledky a diskuse Na základ uvedených výpot lze vypoítat pedpokládanou produkci BRKO v rámci mikroregionu, která je zaznamenána v tabulce 2. Podle tabulky 2 teoretická produkce BRKO v mikroregionu Mikulovsko dosahuje pibližn 1,06 10 6 kilogram za rok. Do tohoto výpotu je ale nutné také zahrnout odpady z pstování vinné révy. Zde iní teoretická produkce až 10,5 10 6 kilogram za rok. Vtšina vina ovšem odpady z vinné révy využívá pímo ve svých vinných sadech, což je z ekonomického, energetického a i z environmentálního hlediska nejpijatelnjší. Lze pedpokládat, že pi zavedení systému tídní BRKO se odpad z pstování vinné révy vytídí minimální množství. Celková produkce BRKO v mikroregionu, vetn odpad z pstování vinné révy, bude tedy pravdpodobn init maximáln 1,86 10 6 kilogram za rok. Jedná se ale o teoretické množství, skutené množství bude s nejvtší pravdpodobností menší. Tabulka 2: Pehled pedpokládané produkce BRKO v jednotlivých obcích Obec Poet obyvatel Druh zástavby KO Produkce BRKO 10 3 kg za rok Odpad z údržby veejné zelen Hbitovní odpad Odpad ze zahrad Celkem BRKO v obci 10 3 kg za rok Bavory 407 vesnická 2,40 10,74 1,06 8,14 22,35 Brod n. Dyjí 486 vesnická 2,88 12,83 1,26 9,72 26,70 Bezí 1562 vesnická (80 %), vilová 13,78 41,24 4,06 31,20 90,28 (20 %) Dobré Pole 405 vesnická 2,62 10,69 1,05 8,10 22,47 Dolní Vstonice 327 vesnická 2,73 8,63 0,85 6,54 18,76 Drnholec 1670 vesnická (70 %), sídlištní (10 %), vilová 15,90 44,09 4,34 30,06 94,39 (20 %) Horní Vstonice 453 vesnická 3,91 11,96 1,18 9,06 26,11 Hrabtice 888 vesnická 5,88 23,44 2,31 17,76 49,39 Iva 704 vesnická 3,41 18,59 1,83 14,04 37,87 Jevišovka 568 vesnická 2,88 15,00 1,48 11,340 30,69 Klentnice 535 vesnická 3,33 14,12 1,39 10,68 29,52 Mikulov 7624 vilová (50 %), 104,98 sídlištní (50 %) 201,27 19,82 76,80 402,88 vesnická Novosedly 1156 (70 %), sídlištní (10 %), vilová 7,39 30,52 3,01 20,76 61,68 (20 %) Nový Perov 343 vesnická 1,46 9,06 0,89 6,84 18,25 Pasohlávky 726 vesnická 3,44 19,17 1,89 14,52 39,02 Perná 764 vesnická 7,74 20,17 1,99 15,24 45,14 Vlasatice 807 vesnická 5,72 21,30 2,10 16,14 45,27 Celkem 19425 1060,74
Tomáš VÍT Z, Zuzana ŠTACHOVÁ, Petr TRÁVNÍEK, Tomáš HLAVENKA: Stanovení produkce biologicky rozložitelného odpadu v mikroregionu Mikulovsko Díky znanému podílu vesnické zástavby v mikroregionu vzniká pomrn hodn biologicky rozložitelného odpadu ze zahrad, ale také biologicky rozložitelných odpad z KO. Pokud to daná lokalita dovoluje, je vhodné tento biologicky rozložitelný materiál zpracovávat pímo na míst vzniku (nap. mulování). Tento zpsob zpracování je však vhodný jen pro nkteré typy veejné zelen a jen pro nkteré obce. Napíklad msto Mikulov udržuje i velké plochy park, kde je tento zpsob zpracovávání nevhodný. Biologický materiál z údržby zelen je ve všech obcích (mimo Mikulova, Drnholce, Bezí a Perné) zhodnocován formou mulování nebo je materiál zhodnocován místním zemdlským družstvem. V nkterých obcích je tráva pouze posekána a rozebrána místními obyvateli pro vlastní potebu. Z environmentálního i ekonomického hlediska je to nejvýhodnjší zpsob a je vhodné tuto formu udržet a podporovat. V pípad obcí Drnholec, Bezí nebo Perná, by bylo vhodné nalézt podobnou formu nakládání s biologicky rozložitelným materiálem z údržby zelen. To znamená mulování a ponechání na ploše pirozenému rozkladu. V pípad velkého množství by u výše jmenovaných obcí bylo vhodné odvézt tyto materiály na kompostárnu. To platí i u msta Mikulov, kde je pomrn velký objem biologicky rozložitelného materiálu a nenašel by zde využití. Zahradní odpady vznikají ve vilové a vesnické zástavb. Jejich vznik je podmínn vegetaním obdobím. Ve vesnické zástavb se v souasnosti znaná ást tchto odpad zhodnocuje na vlastním pozemku (domácí kompostování). Hbitovní odpad vzniká v každé obci v mikroregionu. Jeho istota je však velmi problematická. V pípad, že by tento odpad ml být zhodnocován na kompostárn, pípadn v bioplynové stanici, je nutné jej separovat, nejlépe pímo na míst vzniku. Kompostovatelné odpady zaujímají v KO pibližn 15 %. Lze pedpokládat, že se z tohoto objemu vytídí pibližn tetina. Tento druh odpadu produkují všechny druhy zástaveb. Sídlištní zástavby nemají dosud alternativu, jak vyprodukovaný biologicky rozložitelný odpad odstraovat než spolu s KO. Alternativou mže být sbr a svoz kompostovatelného BRKO z domácností prostednictvím speciálních nádob, pípadn doplnit tento druh svozu sezónním svozem pomocí velkoobjemového kontejneru na biologicky rozložitelný odpad. Závr Z výsledk je patrné, že pokud nezapoítáme biologicky rozložitelný odpad z produkce vinného réví, tak na území mikroregionu Mikulovsko lze pedpokládat vznik až 1,06 10 6 kilogram biologicky rozložitelného odpadu za rok. To znamená, že každý obyvatel tohoto mikroregionu by vyprodukoval pibližn 55 kg biologicky rozložitelného odpadu za rok. Jedná se o nezanedbatelné množství materiálu, který se dá úeln využít. Na základ tchto informací lze tedy pipravit podklady pro návrh komplexn provázaného systému sbru biologicky rozložitelného odpadu na území mikroregionu Mikulovsko. Avšak velmi dležitým aspektem provozu každého systému tohoto typu je informovanost obyvatel. Vytvoení koncepce pro pedávání informací obyvatelm je tedy zásadní záležitostí. Tyto informace by mly napíklad obsahovat druhy materiál, které je vhodné ukládat do bionádob, kde budou tyto nádoby umístny, kam tento biologický rozložitelný odpad bude pevážen ke zpracování apod. V souasné dob je zavádní systému sbru BRO na území mikroregionu v poátením stadiu. Verifikace predikovaných hodnot s hodnotami reáln namenými pi svozu biologicky rozložitelného odpadu probhne v další fázi, kdy dojde k testovacímu provozu daného systému. Literatura [1] HEBÍEK, J, 2009: Prognóza nakládání s biodegradabilním odpadem v R do roku 2020. Biom.cz [online]. 2009-05-13 [cit. 2010-11-21]. Dostupné z WWW: <http://biom.cz/cz/odborneclanky/prognoza-nakladani-s-biodegradabilnim-odpadem-v-cr-do-roku-2020>. ISSN: 1801-2655. [2] CHERUBINI, F., BARGIGLI, S., ULGIATI, S., 2009: Life cycle assesssment (LCA) of waste management strategies: Landfilling, sorting plant and incineration. Energy 34, 2116 2123.
Tomáš VÍT Z, Zuzana ŠTACHOVÁ, Petr TRÁVNÍEK, Tomáš HLAVENKA: Stanovení produkce biologicky rozložitelného odpadu v mikroregionu Mikulovsko [3] CHUDÁREK, T., HEBÍEK, J., 2009: Systémy sbru komunálního BRO, pedbžné vyhodnocení výsledk separovaného sbru komunálního BRO v lokalit Tišnov. Biom.cz [online]. 2009-07-29 [cit. 2010-09-28]. Dostupné z WWW: <http://biom.cz/cz/odborne-clanky/system-sberukomunalniho-rko-predbezne-vyhodnoceni-vysledku-separovaneho-sberu-komunalniho-bro-vlokalite-tisnov>. ISSN: 1801-2655. [4] GOMES, A. P., MATOS, M. A.M CARVALHO, I. C., 2008: Separate collection of teh biodegradable fraction of MSW: An economic assessment. Waste Management 28, 1711 1719. [5] MATZENAUEROVÁ, J., PETÍK, M., 2010: Pilotní projekty oddleného sbru biologicky rozložitelného komunálního odpadu ve mst Olomouci. Biom.cz [online]. 2010-04-05 [cit. 2010-09-28]. Dostupné z WWW: <http://biom.cz/cz/odborne-clanky/pilotni-projekty-oddeleneho-sberubiologicky-rozlozitelneho-komunalniho-odpadu-ve-meste-olomouci>. ISSN: 1801-2655 [6] Regionální rozvojová agentura Ústeckého kraje, a.s., 2003: Tídní biologicky rozložitelného odpadu Studie proveditelnosti. [7] VÍT Z, T., TRÁVNÍEK, P., SUZOVÁ, J., 2010: Vývojové trendy skladby smsného komunálního odpadu ve mst Brn. [CD-ROM]. In Technika v agro-potravináském a odpadovém hospodáství. s. 90 94. ISBN 978-80-213-2079-6. [8] Smrnice 1999/31/EC o skládkování odpad [9] ZEMÁNEK, P. a kol., 2010: Biologické odpady a kompostování. VÚZT, Praha. 1. vyd. ISBN 978-80-86884-52-3 [10] MUŽÍK, O., SCHEUFLER, V., PLÍVA, P., ROY, A., 2006: Kompostování réví vinného s travní hmotou. [Composting of vine cane with grass]. In Zemdlská technika a biomasa 2006 : Sborník pednášek z mezinárodního semináe s podporou MZe21.11.2006, Praha. Praha : VÚZT, 2006,. 4, s. 100 102. ISBN 80-86884-15-5. The collection and treatment system of biodegradable waste in microregion Mikulovsko a Tomáš Vítz, a Zuzana Štachová, a Petr Trávníek, b Tomáš Hlavenka a Mendel university in Brno, Department of Agriculture, Food and Environmental Engineering, Zemdlská 1, 613 00 Brno, e-mail: tomas.vitez@mendelu.cz b STKO, spol. s r.o., Brnnská 65, 692 01 Mikulov Summary The aim of the article is the describing of biodegradable municipal waste prediction in the area of microregion Mikulovsko. The take-away area of this region includes altogether 17 municipalities. In the Czech Republic was not designed any collection and treatment system of biodegradable municipal waste for such a large area as microregion Mikulovsko. The prediction of biodegradable municipal waste origins plays very important role at the design of collection and the treatment system of biodegradable municipal waste. The next aim of this article is to design the methods, which are universally applicable at designs of another collection and treatments system of biodegradable municipal waste in the Czech Republic. Keywords: biodegradable municipal waste, collection system of biodegradabel waste, microregion Mikulovsko
Kateina CHAMRÁDOVÁ, Jií RUSÍN, Karel OBROUKA: Modelová anaerobní kofermentace hovzí kejdy s bioodpady z výroby kávových smsí a instantních polévek Modelová anaerobní kofermentace hovzí kejdy s bioodpady z výroby kávových smsí a instantních polévek Kateina CHAMRÁDOVÁ Jií RUSÍN, Karel OBROUKA VŠB-TU Ostrava, Centrum environmentálních technologií-9350, 17. listopadu 15, 708 33 Ostrava-Poruba e-mail: katerina.chamradova@vsb.cz, jiri.rusin@vsb.cz, karel.obroucka@vsb.cz Souhrn Píspvek uvádí výsledky laboratorní modelové kofermentace hovzí kejdy s odpadem z výroby porcované kávy, odpadem z výroby kávy s obchodním názvem 3v1 (káva, cukr, smetana), a s odpadem z výroby instantních polévek v reakním objemu 0,06 m 3. Bylo potvrzeno, že zmínné odpady z potravináského prmyslu jsou hodnotnými bioplynovými substráty. Nejvyšší mrná produkce CH 4 z 1 kg pivedených organických látek (0,59 m N 3.kg VSp -1 ) byla namena u odpadu z výroby instantních polévek. Tato hodnota odpovídá 10 % hm. odpadu ve vstupní smsi, kdy celková sušina smsi byla z 61 % hm. tvoena sušinou polévek a z 39 % hm. sušinou hovzí kejdy. Nejnižší mrná produkce CH 4 pi 10 % hm. (0,41 m N 3.kg VSp -1 ) odpovídá odpadu z výroby porcované kávy. Pi 20 % hm. kosubstrátu ve vstupní smsi již byly fermentory petžovány. Klíová slova: bioodpad, hovzí kejda, anaerobní kofermentace, bioplyn, mrná produkce methanu Úvod V potravináském prmyslu vzniká mnoho rzných biologicky rozložitelných odpad, které jsou z velké ásti ukládány na skládky. Smrnice. 1999/31/ES o skládkách odpad 1, ukládá lenským státm povinnost, aby množství biologicky rozložitelných odpad ukládaných na skládky bylo sníženo do roku 2010 na 75 % hmotnosti tohoto druhu odpadu vzniklého v roce 1995, do roku 2013 na 50 % hmotnosti a nejpozdji do roku 2020 na 35%. Pestože eská republika mže ve splnní tchto limit využít tyletý odklad, nevyhne se v budoucnu problémm pi plnní požadavk smrnice. Pouze malá ást bioodpad z potravináských výrob je využívána ke krmiváským úelm, rovnž malá ást je používána k výrob bioplynu. Cílem tohoto píspvku je upozornit (pomocí výsledk modelových zkoušek) na hodnotu vybraných bioodpad z potravináského prmyslu, kterou lze využít pi výrob bioplynu. Zákon. 185/2001 Sb., o odpadech 2 jednoznan uruje, že materiálové využití odpadu má pednost ped jiným využitím, napíklad energetickým. Odstraovat lze odpad, pro který využití nalezeno nebylo. Skládkování je pak až posledním zpsobem odstranní odpadu. V pípad anaerobní kofermentaní výroby bioplynu se jedná o materiálov-energetické využití bioodpadu, piemž není zcela vždy dopedu zejmé, zda je metoda pro daný bioodpad výhodnjší, než materiálové využití formou kompostu. Centrum environmentálních technologií VŠB-TU Ostrava ešilo v roce 2010 projekt ev.. SP 2010161 Posouzení možností využití potravináských odpad k výrob bioplynu 3. Projekt byl získán v rámci specifického vysokoškolského výzkumu. Pro fyzikální modelové zkoušky mezofilní jednostupové anaerobní kofermentace s hovzí kejdou byly získány rzné bioodpady z potravináských výrob. V tomto píspvku jsou diskutovány modelové kofermentace tí vybraných bioodpad: - odpad z výroby porcované kávy z podniku Kraft foods R, s.r.o. - odpad z výroby kávovinové smsi 3v1 (káva, cukr, smetana) z podniku Kraft foods R, s.r.o. - odpad z výroby instantních polévek z podniku Vitana, a.s. Byšice. Pvodci odpad je zaadili pod katalogové íslo 02 03 04 Suroviny nevhodné ke spoteb nebo zpracování. Každého z uvedených odpad vzniká msín v podniku cca 80 až 100 tun, piemž z malé ásti jsou rznými zpsoby využívány (nap. zkrmovány), ale z velké ásti jsou skládkovány.
Kateina CHAMRÁDOVÁ, Jií RUSÍN, Karel OBROUKA: Modelová anaerobní kofermentace hovzí kejdy s bioodpady z výroby kávových smsí a instantních polévek Obrázek 1: Odpad z výroby Obrázek 2: Odpad z výroby Obrázek 3: Odpad z výroby kávy 3 v 1 porcované kávy instantních polévek Experimentální ást Pro ovení vhodnosti zmínných bioodpad ke kofermentaní výrob bioplynu byly použity modelové fermentory, každý o reakním objemu 0,06 m 3. Modely byly konstruovány takovým zpsobem, aby pi laboratorním výzkumu nebyly vyloueny obdobné technologické problémy, ke kterým dochází u skutených fermentor bioplynových stanic (uritá distribuce teploty po výšce fermentoru, výskyt mrtvých objem a tvorba krusty u hladiny a kalových usazenin u dna). Kofermentaní procesy probíhaly kontinuáln pi teplot 40 C a nepetržitém míchání (lopatkami s cca 25 ot.min -1 ). Každá modelová zkouška byla zapoata zapracováním fermentoru na hovzí kejdu z Mléné farmy v Pustjov 4 (cca 14 dn kultivace bez dávkování + 14 dn dávkování 1,0 dm 3.d -1 hovzí kejdy). Po ustálení produkce bioplynu a sušiny digestátu bylo zapoato pravidelné dávkování vstupní smsi obsahující 90 % hm. hovzí kejdy a 10 % hm. kosubstrátu v pracovních dnech. Takto byl proces veden po dobu 60 dn. Poté byl podíl bioodpadu zvýšen na 20 % hm. Odpady z výroby kávy nebyly ped kofermentací upravovány, odpad z výroby instantních polévek byl homogenizován laboratorním nožovým mlýnem Testchem (byly podrceny zejména vtší kousky sušené zeleniny). Vstupní smsi hovzí kejdy s bioodpadem byly pipraveny vždy v zásobním množství na 5 dn, bhem nichž docházelo (pi laboratorní teplot 24+-2 C) k ástené hydrolýze a acidifikaci. Mení produkce bioplynu bylo provádno pomocí bubnových laboratorních plynomr. Složení bioplynu (zejména obsah CH 4 ) bylo meno v pracovních dnech penosným I analyzátorem (ped dávkováním vstupní smsi), a obasn ovováno plynovou chromatografií. Prbžn byly kontrolovány parametry digestátu (obsah celkové sušiny, organické sušiny, sumy nižších mastných kyselin, CHSK Cr, KNK 4,5, ph). Po ukonení kofermentace konkrétní vstupní smsi bylo podrobnji analyzováno chemické složení digestátu. Byly vypoteny prmrné hodnoty parametr charakterizujících vstupní sms, digestát, bioplyn a samotný anaerobní proces v daném kofermentaní období. U vstupních smsí a digestát byla stanovena celková sušina TS (termogravimetricky sušením pi 105 C), organická sušina VS (termogravimetricky spalováním pi 800 C, ztráta žíháním ZŽ (pi 550 C), ph (potenciometricky), CHSK Cr (dichromanovou metodou). Kofermentaní proces byl charakterizován prmrným objemovým zatížení reakního prostoru organickými látkami (Z), teoretickou hydraulickou dobou zdržení (HRT v rozmezí 83 90 dn) a procentem odstranných organických látek (prmrn vyšlo 80 85 %). Produkce metanu byly vypoteny vzhledem k jednomu dni kontinuálního procesu; vzhledem k hmotnostní jednotce pivedené organické sušiny vstupní smsi i samotného kosubstrátu. Výsledky V tabulce 1 jsou uvedeny prmrné hodnoty analyticky stanovených parametr referenního substrátu (hovzí kejdy) a tí testovaných kosubstrát (bioodpad z potravináského prmyslu).
Kateina CHAMRÁDOVÁ, Jií RUSÍN, Karel OBROUKA: Modelová anaerobní kofermentace hovzí kejdy s bioodpady z výroby kávových smsí a instantních polévek Tabulka 1 Parametry modelových kosubstrát Ukazatel Znaka, jednotka Hovzí kejda Sušina celková TS, % hm.vzorku 7,9 Odpad z výroby kávy 3v1 95,1 Odpad z výroby porcované kávy Odpad z výroby instantních polévek 95,1 93,8 Ztráta žíháním ZŽ, % sušiny 78,5 96,8 94,4 90,7 Celkový organický uhlík TOC, % sušiny 36,4 44,1 51,3 43,2 Celkový uhlík TC, % sušiny 36,5 44,2 51,4 43,3 ph 7,0 Lipidy LIP, % sušiny 3,5 1,89 15,0 11,3 Škrob A, % sušiny 0,20 35,3 0,60 35,9 Vláknina CF, % sušin 0,55 0,19 16,0 2,73 Dusík celkový TN, % sušiny 2,92 1,02 2,48 1,73 Dusík amoniakální N NH4+, % sušiny 0,50 0,09 0,13 0,10 Dusík dusinanový N NO3-, % sušiny 0,04 0,05 0,07 0,02 Fosfor P c, % sušiny 1,04 0,41 0,16 0,22 Vápník Ca, % sušiny 0,95 0,11 0,16 0,15 Draslík K, % sušiny 0,54 0,91 1,85 0,65 Hoík Mg, % sušiny 0,54 0,07 0,22 0,07 Síra celková S c, % sušiny sušin 0,44 0,07 0,10 0,10 Pomr TC:TN v sušin 12,5 43,3 20,7 25,0 Pozn: Obsah vlákniny u odpadu z výroby porcované kávy je dán pítomností papírových sák. V tabulce 2 jsou uvedeny hlavní parametry modelových vstupních smsí pipravených smísením hovzí kejdy s 10 % hm. nebo 20 % hm. bioodpadu. Tabulka 2 Parametry modelových vstupních smsí Ukazatel Znaka, jednotka 90 % hm hovzí kejda + 10 % hm. odpad z výroby kávy 3v1 90 %hm. hovzí kejda + 10 % hm. odpad z výroby porcované kávy 90 % hm. hovzí kejda + 10 % hm. odpad z výroby instantních polévek 80 % hm. hovzí kejda + 20 % hm. odpad z výroby kávy 3v1 80 % hm. hovzí kejda + 20 % hm. odpad z výroby porcované kávy 80 % hm. hovzí kejda + 20 % hm. odpad z výroby instantních polévek Sušina celková TS, % hm. 13,6 14,2 13,1 25,5 24,0 23,3 Ztráta žíháním ZŽ, % sušiny 88,0 87,8 83,7 92,5 91,8 83,3 Celkový organický TOC, uhlík % sušiny 44,5 45,4 37,3 40,6 50,7 39,0 Celkový uhlík TC, % sušiny 44,6 45,4 37,3 40,7 50,8 39,4 ph 5,4 5,1 4,3 6,8 6,8 5,9 Lipidy LIP, % sušiny 0,50 10,3 11,3 0,41 11,5 14,4 Škrob A, % sušiny 23,5 0,97 12,0 27,8 1,17 25,1 Vláknina CF, % sušiny 1,46 13,2 10,8 3,16 12,6 17,2 Dusík celkový TN, % sušiny 2,78 3,67 3,28 1,76 3,04 0,80 N NH4+, Dusík amoniakální % sušiny 2,20 0,15 1,12 0,70 0,65 0,69 Dusík dusinanový N NO3-, % sušiny 0,42 0,39 0,12 0,22 0,17 0,044 Fosfor P c % sušiny 0,68 0,48 0,58 0,61 0,32 0,38 Vápník Ca, % sušiny 1,21 1,14 1,29 0,64 0,96 0,67 Draslík K, % sušiny 2,34 2,98 2,08 1,34 2,83 0,88 Hoík Mg, % sušiny 0,50 0,59 0,51 0,27 0,55 0,17 Síra celková S c, % sušiny 0,15 0,24 0,22 0,28 0,39 0,16 Pomr TC:TN v sušin TS, % hm. 16,0 12,4 11,4 23,13 16,07 49,25
Kateina CHAMRÁDOVÁ, Jií RUSÍN, Karel OBROUKA: Modelová anaerobní kofermentace hovzí kejdy s bioodpady z výroby kávových smsí a instantních polévek Tabulka 3 uvádí procesní parametry (celkovou sušinu ve fermentoru, hydraulickou dobu zdržení, zatížení fermentoru organickými látkami, dny procesu, podíl organických látek kosubstrátu po pepotu organických látek vstupní smsi a mrnou produkci metanu smsi a z kosubstrátu. Tabulka 3 Procesní parametry a mrná produkce metanu Ts HRT Z K VS M VSp CM VSp Obsah celkové sušiny ve fermentoru Teoretická hydraulická doba zdržení Zatížení fermentoru organickými látkami Dny rocesu Podíl VS kosubstrátu na VS smsi Mrná produkce metanu (na pivedené o.l.) Mrná produkce metanu samotného kosubstrátu (na pivedené o.l.) % hm. d kg VS.m -3.d -1 d m 3-1 N.kg VSp m 3-1 N.kg VSp 100% REFERENNÍ HOVZÍ KEJDA 4,9 69 1,03 500 0 0,36 Podíl kosubstrátu uveden v % hm. 10 % odpad z výroby kávy 3v1 3,3 89 1,49 60 63,03 0,43 0,47 10 % odpad z výroby porcované kávy 3,1 89 1,39 60 62,44 0,39 0,41 10 % odpad z výroby instantních polévek 3,9 90 1,14 60 61,17 0,50 0,59 20 % odpad z výroby kávy 3v1 5,3 85 2,77 60 79,00 0,41 0,42 20 % odpad z výroby porcované kávy 7,1 85 2,61 60 78,91 0,31 0,30 20 % odpad z výroby instantních polévek 5,3 83 2,21 60 78,73 0,44 0,46 Modelová kofermentace odpadu z výroby kávy 3v1 Do fermentoru zapracovaného na hovzí kejdu byla dávkována vstupní sms 90 % hm. hovzí kejdy s 10 % hm. odpadu z výroby kávy 3v1 (sms kávy, cukru a sušeného mléka). Sms o mrné hmotnosti 1031 kg.m -3 a ph 5,1 obsahovala 14,3 % hm. celkové sušiny. Pi prmrném zatížení fermentoru organickými látkami 1,49 kg VS.m -3.d -1 a prmrné dob zdržení 89 dn bylo produkováno 63 dm N 3.d -1 surového bioplynu, respektive 40 dm N 3.d -1 metanu. Produkce metanu vztažená na hmotnostní jednotku pivedených organických látek vyšla prmrn 0,43 m N 3.kg VSp -1. Rozdíl obsahu organických látek ve vstupní smsi a v digestátu byl v tomto období zjištn prmrn 10,6 % hm. vzorku, z ehož vychází úinnost odstranní organických látek anaerobním procesem 82 %. Obsah sulfanu v bioplynu nepesáhl 200 ppm. Poté byl podíl odpadu z výroby kávy 3in1 navýšen na 20% hm. Pi zatížení 2,77 kg VS.m -3.d -1 a hydraulické dob zdržení 85 dn bylo produkováno 98 dm N 3.d -1 bioplynu, respektive 68 dm N 3.d -1 metanu. Graficky je prbh zkoušky znázornn na obrázku 4. Modelová kofermentace odpadu z výroby porcované kávy Po poátení fázi zapracování na hovzí kejdu byla kofermentována vstupní sms 90 % hm. hovzí kejdy s odpadem z výroby porcované kávy. Sms o mrné hmotnosti 1032 kg.m -3 a ph 6,1 obsahovala 13,6 % hm. celkové sušiny. Pi prmrném zatížení fermentoru organickými látkami 1,39 kg VS.m -3.d -1 a prmrné dob zdržení 89 dn bylo produkováno 52 dm N 3.d -1 bioplynu, respektive 33 dm N 3.d -1 metanu. Rozdíl obsahu organických látek ve vstupní smsi a v digestátu byl prmrn 9,8 % hm. vzorku, z ehož vychází úinnost odstranní organických látek anaerobním procesem 81%. Podíl odpadu z výroby kávy ve vstupní smsi s hovzí kejdou byl navýšen na 20 % hm. Zatížení fermentoru vzrostlo na 2,61 kg VS.m -3.d -1 a hydraulické dob zdržení 85 dn bylo produkováno77 dm N 3.d -1 bioplynu respektive, 49 dm N 3.d -1 metanu. Graficky je prbh zkoušky znázornn na obrázku 5. Modelová kofermentace odpadu z výroby instantních polévek U této kofermentaní zkoušky byl fermentor zapracován podstatn kvalitnji (po dobu 50 dn), nebo došlo k neoekávanému zdržení dodávky bioodpadu. Poté byla dávkována vstupní sms 90 % hm. hovzí kejdy s 10% hm. odpadem z výroby instantních polévek. Pi prmrném zatížení fermentoru organickými látkami 1,14 kg VS.m -3.d -1 a prmrné dob zdržení 90 dn bylo produkováno 57 dm N 3.d -1 bioplynu, respektive 34 dm N 3.d -1 metanu. Rozdíl obsahu organických látek ve vstupní smsi a v digestátu
Kateina CHAMRÁDOVÁ, Jií RUSÍN, Karel OBROUKA: Modelová anaerobní kofermentace hovzí kejdy s bioodpady z výroby kávových smsí a instantních polévek byl v tomto období zjištn prmrn 6,1 % hm. vzorku, z ehož vychází úinnost odstranní organických látek anaerobním procesem 71 %. Obsah sulfanu v bioplynu nepesáhl 500 ppm. Dále byl podíl odpadních polévek vstupní smsi s hovzí kejdou navýšen na 20 % hm. Mrná hmotnost vstupní smsi byla prmrn 1031 kg.m -3, ph 4,2, celková sušina 19 % hm. Mrné zatížení fermentoru vzrostlo na 2,21 kg VS.m -3.d -1, hydraulická doba zdržení 83 dn. Prmrn bylo v tomto sledovaném období kofermentace produkováno 98 dm 3 N.d -1 bioplynu, respektive 34 dm 3 N.d -1 metanu. Vzhledem k výborným produkcím byla dále dávkována vstupní sms 20 % hm. odpadních polévek s 80 % hm. isté vody na sušinu 13,1 % hm. Hovzí kejda tedy byla zcela vynechána. Pi zatížení 1,42 kg VS.m -3.d -1 organických látek byl proces kofermentace sledován 60 dn. Bhem tohoto období bylo produkováno 77 dm 3 N.d -1 bioplynu, respektive 48 dm 3 N.d -1 metanu. Graficky je prbh zkoušky znázornn na obrázku 6. Doba sledování kratší než doba zdržení substrátu ve fermentoru byla dána asovými dispozicemi projektu 3. Diskuse výsledk Jak je vidt z tabulky 1 všechny ti testované bioodpady obsahovaly minimální obsah popelovin. Nejvyšší ztrátu žíháním 97 % ml odpad z výroby kávy 3v1, ale nejvyšší obsah organického uhlíku (51 %) ml odpad z výroby porcované kávy. Odpad z výroby porcované kávy obsahoval (15 %) lipid, ale zárove (16 %) vlákniny zejména z papírových sák na úkor obsahu škrobu. Obsahem dusíku, fosforu a dalších nutrient se odpady nelišily. Pídavek 10 % hm. bioodpadu k hovzí kejd znamenalo navýšení celkové sušiny z cca 8 na 14 %. Rozdíly ph vstupních smsí se neodrazily na prmrném ph ve fermentorech, které bylo 7,8 8. Z pohledu mrné produkce metanu ze vstupní smsi (produkce vzhledem k hmotnostní jednotce pivedených organických látek (viz tabulka 3) se jako nejhodnotnjší ukázala být vstupní sms obsahující 10 % hm. odpadu z výroby instantních polévek. Mrná produkce metanu byla 0,50 m N 3.kg VSp -1. Pi 20 % hm. kosubstrátu byly mrné produkce vždy nižší, pestože pomr C:N byl blíže optimu. Modelové fermentory byly evidentn petžovány. Nejnižší mrná produkce metanu (0,31 m N 3.kg VSp -1 ) byla zjištná u smsi hovzí kejdy s 20 % hm. odpadu z výroby porcované kávy. Z pohledu substrátové mrné produkce metanu se jako nejhodnotnjší ukázal odpad z výroby instantních polévek. Mrná produkce metanu byla 0,59 m N 3.kg VSp -1. Nižší produkce metanu 0, 47 m N 3.kg VSp -1 byla u kosubstrátu odpadu z výroby kávy 3v1. V literatue jsme nenalezli žádné odkazy o kofermentaci odpad z výroby kávy. Prabhudessai a kol. 5 uvádí, že pídavkem cca 150 ppm kofeinu do smsného odpadu z jídelny bylo možno významn urychlit tvorbu bioplynu pi laboratorní fermentaci. Provedené kontinuální modelové zkoušky potvrdily vhodnost odpad z výroby kávovinových smsí a odpadu z výroby instantních polévek k výrob bioplynu. Vlastnosti digestát Analýza vzork modelových digestát (tekutých zbytk z modelových proces) potvrdila vhodnost tchto materiál ke hnojení na zemdlských pozemcích dle vyhlášky MZe. 271/2009 Sb 5. Modelové digestáty z 10 % a 20 % hm. podílu kosubstrátu ve vstupní smsi s hovzí kejdou obsahovaly 71 80 % hm. spalitelných látek v sušin a 6,0 až 11,0 % hm. celkového dusíku v sušin pi ph nejastji 7,8 až 8,0. Nejvyšší obsah dusíku i fosforu byl v digestátu z kofermentace odpad z výroby kávovinových smsí. Obsah dusíku v digestátu z kofermentace odpadu 10 % hm. instantních polévek s hovzí kejdou 4,7 % hm. Rozbory vzork kosubstrát potvrdily pedpoklad, že neobsahují významný podíl rizikových prvk (As, Cd, Cr, Cu, Hg, Mo, Ni, Pb, Zn). Nízké koncentrace rizikových prvk byly proto nameny i v modelových digestátech. Problematickým prvkem byla pouze m, která se do digestát dostala z hovzí kejdy obsahující oplachy kopyt hovzího dobytka skalici modrou. Podrobnjší informace o digestátech budou uvedeny v samostatném lánku.
Kateina CHAMRÁDOVÁ, Jií RUSÍN, Karel OBROUKA: Modelová anaerobní kofermentace hovzí kejdy s bioodpady z výroby kávových smsí a instantních polévek Obrázek 4 Grafický záznam modelové kofermentace odpadu z výroby kávy 3v1 Pozn: Pravideln se opakující výchylky produkce bioplynu, byly zpsobeny zejména vynechání dávky vstupní smsi o víkendech. Obrázek 5 Grafický záznam modelové kofermentace odpadu z výroby porcované kávy
Kateina CHAMRÁDOVÁ, Jií RUSÍN, Karel OBROUKA: Modelová anaerobní kofermentace hovzí kejdy s bioodpady z výroby kávových smsí a instantních polévek Obrázek 6 Grafický záznam modelové kofermentace odpadu z výroby instantních polévek Závr Cílem píspvku bylo porovnání výsledk modelové kofermentace hovzí kejdy s odpady z výroby kávy a instantních polévek. Tyto odpady jsou v souastné dob zejména ukládány na skládky. Všechny ti testované bioodpady jsou spolu s hovzí kejdou velmi dobe rozložitelné jednostupovým anaerobním procesem pi zatížení fermentoru organickými látkami v rozmezí 1,2 až 2,7 kg VS.m -3.d -1, pi dob zdržení 85 až 90 dn. Pestože námi provádné experimenty trvaly pouze 60 dn, obsah organických látek vstupní smsi byl snížen prmrn o 80 %. Nejvyšší mrná produkce CH 4 z 1 kg pivedených organických látek (0,59 m N 3.kg VSp -1 ) byla namena u odpadu z výroby instantních polévek. Tato hodnota odpovídá 10 % hm. odpadu ve vstupní smsi, kdy celková sušina smsi byla z 61 % hm. tvoena sušinou polévek a z 39 % hm. sušinou hovzí kejdy. Nejnižší mrná produkce CH 4 pi 10 % hm. (0,41 m N 3.kg VSp -1 ) odpovídá odpadu z výroby porcované kávy. Pi 20 % hm. kosubstrátu ve vstupní smsi již byly fermentory petžovány. Z pohledu produkce kvalitního výhevného bioplynu lze podnikm Kraft foods R, s.r.o. a Vitana, a.s. Byšice doporuit anaerobní zpracování tchto odpad. Analýzy vzork digestát potvrdily vhodnost tchto materiál pro pípadné hnojení na zemdlských pozemcích (z pohledu obsahu živin a rizikových prvk).
Kateina CHAMRÁDOVÁ, Jií RUSÍN, Karel OBROUKA: Modelová anaerobní kofermentace hovzí kejdy s bioodpady z výroby kávových smsí a instantních polévek Literatura [1] Smrnice. 1999/31/ES o skládkách odpad [2] Zákon. 185/2001 Sb., o odpadech a o zmn nkterých dalších zákon (úplné znní). Sbírka zákon R, ástka 71, roník 2001. [3] Chamrádová, K a kol. Závrená zpráva v rámci ešení projektu ev.. SP 2010161 specifického vysokoškolského výzkumu v roce 2010 Posouzení možností využití potravináských odpad k výrob bioplynu. Centrum environmentálních technologií VŠB-TUO, Ostrava prosinec 2010. [4] Obrouka K., Rusín J., Chamrádová K.: Modelové studie anaerobní kofermentace hovzí kejdy. Waste fórum 2010, www.wasteforum.cz,. 1, str. 51 57. eské ekologické manažerské centrum 2010. ISSN: 1804-0195. [5] Prabhudessai, V., Ganguiy, A., Mutnury, S.: Effect of caffeine and saponin on anaerobic digestion of food waste, Annals of Microbiology, 2009, Volume 59, Number 4, Pages 643 648. [6] Vyhláška. 271/2009 Sb., kterou se mní vyhláška Ministerstva zemdlství. 474/2000 Sb., o stanovení požadavk na hnojiva, ve znní pozdjších pedpis. Sbírka zákon eské republiky, ástka 82, roník 2009. Podkování Tento píspvek vznikl v rámci ešení specifického vysokoškolského výzkumu s ev.. SP 2010161 Posouzení možností využití potravináských odpad k výrob bioplynu aza podpory EU v rámci ešení projektu. CZ.1.05/2.1.00/03.0100 s názvem Institut environmentálních technologií. Model anaerobic co-fermentation cattle slurry with biowaste of waste from production of coffee mixes and instant soups Katerina CHAMRADOVA, Jiri RUSIN, Karel OBROUCKA VSB-TU Ostrava, Centre of Environmental Technologies 9350, 17. listopadu 15, 708 33 Ostrava-Poruba, e-mail: katerina.chamradova@vsb.cz, jiri.rusin@vsb.cz, karel.obroucka@vsb.cz Abstract The paper presents the results of laboratory model co-fermentation of cattle slurry with waste from the production of bags of coffee, waste from the coffee "3in1" production (coffee, sugar, cream) and waste from the manufacture of instant soups in reaction volume of 0.06 cubic meters. It was confirmed that these wastes from the food industry are valuable biogas substrates. The highest specific methane production off 1 kg of input organic compounds (0.59 m N 3.kg VSp -1 ) was measured in the waste from the production of instant soups. This value corresponds to 10 % wt. waste in the input mix when the total solids consisted of 61 % wt. of total solids from waste from the production of instant soups and 39 % wt. of total solids from cattle slurry. The lowest specific methane production of 10 % wt. (0.41 m N 3.kg VSp -1 ) corresponds to the waste from the production of bags of coffee. At 20 % wt. co-substrate in the input mix fermenter have been overloaded. Keywords: biowaste, cattle slurry, anaerobic co-fermentation, biogas, specific methane production
Jií RUSÍN, Kateina CHAMRÁDOVÁ, Karel OBROUKA: Parametry digestát z laboratorní anaerobní kofermentace hovzí kejdy s 10 % hm. rzných bioodpad z potravináského prmyslu Parametry digestát z laboratorní anaerobní kofermentace hovzí kejdy s 10 % hm. rzných bioodpad z potravináského prmyslu Jií RUSÍN, Kateina CHAMRÁDOVÁ, Karel OBROUKA VŠB-TU Ostrava, Centrum environmentálních technologií 9350, 17. listopadu 15, 708 33 Ostrava-Poruba, e-mail: jiri.rusin@vsb.cz, katerina.chamradova@vsb.cz, karel.obroucka@vsb.cz Souhrn lánek shrnuje poznatky o digestátech z laboratorní mezofilní kofermentace hovzí kejdy s 10 rznými biologicky rozložitelnými odpady z potravináského prmyslu. Všechny modelové digestáty mly obsah sušiny cca 5 % hm. a složení vhodné pro hnojení zemdlské pdy. Nejvyšší obsah organických látek (80 % hm. sušiny) byl zjištn v digestátu z kofermentace hovzí kejdy s 10 % hm. odpadního tukového tsta z výroby cukrovinek. Nejvyšší obsah celkového dusíku (9,8 % hm.), fosforu (1,8 % hm.), vápníku (4,7 % hm.), draslíku (8,3 % hm.) a hoíku (2,0 % hm.) byl zjištn v digestátu z kofermentace hovzí kejdy s 10 % hm. odpadu z výroby kávové smsi 3 in 1. Obsah rizikových prvk byl ve všech digestátech minimální, pouze obsah mdi u všech vzork pekraoval limit pro použití na zemdlské pd. Zdrojem mdi byla desinfekce (CuSO 4 ), která se dostala do hovzí kejdy. Klíová slova: bioodpad, hovzí kejda, anaerobní kofermentace, digestát, hnojení, tžké kovy Úvod Centrum environmentálních technologií VŠB-TU Ostrava ve spolupráci s firmou VÍTKOVICE POWER ENGINEERING, a.s. ešilo v letech 2007 2010 projekt získaný ve veejné soutži IMPULS vyhlášené Ministerstvem prmyslu a obchodu R. Projekt s evidenním íslem FI-IM4/215 1 byl zamen na výzkum a vývoj nových technologií kofermentace zemdlských odpad a dalších biogenních materiál s cílem zvýšení energetické a ekonomické efektivnosti procesu. V první etap projektu probhlo laboratorní fyzikální modelování jednostupové mezofilní (40 C) anaerobní kofermentace hovzí kejdy s biologicky rozložitelnými substráty nap. ze zemdlství, vedlejšími produkty z potravináského prmyslu (napíklad z výroby cukrovinek, z lihovar, z pivovar, apod.) a jiných odvtví prmyslu. Hlavním cílem výzkumu bylo nalezení vhodných reakních podmínek pro efektivní výrobu bioplynu. Dalším cílem byla dokumentace hlavních parametr resultujících modelových digestát. Provedena byla referenní zkouška anaerobní fermentace hovzí kejdy pi prmrném zatížení fermentoru 1,0 kg organických látek na 1 m 3 reakního prostoru za den, prmrné dob zdržení 69 dn a dob trvání 500 dn 2. Referenní hovzí kejda byla získávána z jediného zdroje (mléné farmy Zemspol Studénka, a.s. v Pustjov). Byla stanovena mrná produkce bioplynu a metanu z hovzí kejdy pi prmrn 43%ní míe odstranní organických látek. Následn byla provedena série zkoušek kofermentaních, kdy 10 % hm. denní dávky hovzí kejdy bylo nahrazeno testovaným kosubstrátem (bioodpadem z potravináského prmyslu) 3,4,5.
Jií RUSÍN, Kateina CHAMRÁDOVÁ, Karel OBROUKA: Parametry digestát z laboratorní anaerobní kofermentace hovzí kejdy s 10 % hm. rzných bioodpad z potravináského prmyslu Experimentální ást Z každého kontinuáln provozovaného modelového fermentoru o reakním objemu 0,06 m 3 byly v prbhu kofermentace probíhající minimáln 60 dn odebírány vzorky digestát (dvakrát týdn 100 cm 3 ) výpustním ventilem umístným 4 cm nad dnem. U tchto vzork bylo v laboratoi CET kontrolováno ph (potenciometricky), celková sušina TS (termogravimetricky sušením pi 105 C), organická sušina VS (termogravimetricky spalováním pi 800 C) a orientan i CHSK (dichromanovou metodou). Ped ukonením dané kofermentaní zkoušky byly odebrány 1 až 2 vzorky (1000 cm 3 ) pro podrobnou analýzu externí laboratoí. U tchto vzork digestát byly ovovány parametry ph, sušina, ztráta žíháním (550 C), CHSK Cr a navíc i rizikové prvky As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn, Mo (atomovou absorpní spektroskopií) a celkový dusík TN (po mineralizaci), celkový fosfor TP (spektrofotometricky) ve vztahu k potenciálnímu použití na zemdlské pd. Rovnž byly sledovány indikátorové mikroorganismy Salmonela, termotolerantní koliformní bakterie, Enterokoky, psychrofilní, mezofilní a termofilní mikroorganismy (kultivaními testy), tyto však nejsou pedmtem tohoto píspvku. Od mení koncentrací rizikových látek jako jsou PCB a AOX bylo v rámci projektu upuštno z dvodu menší pravdpodobnosti výskytu a finanní náronosti stanovení. Výsledky V tabulce 1 je uvedeno 10 kosubstrát bioodpad respektive surovin nevhodných ke spoteb nebo zpracování z potravináského prmyslu (katalogová ísla 02 03 04 a 02 06 01), které byly v množství 10 % hm. kofermentovány s hovzí kejdou. Jsou zde uvedeny hlavní parametry modelových anaerobních proces (zatížení fermentoru organickými látkami pi teoretické hydraulické dob zdržení). Tabulka 1: Kosubstráty použité pi modelových kofermentaních zkouškách Kosubstrát Zdroj kosubstrátu Podíl kosubstrátu ve vstupní smsi Zatížení fermentoru organickými látkami kg VS.m 3.d -1 Teoretická hydraulická doba zdržení d Odpadní Odpadní Odpadní Odpad Odpad Odpad Odpad Odpad Odpadní Biskvitová Hovzí škrob oplatková tsto z výroby z výroby z výroby z výroby z výroby (suché) mouka kejda z výroby hmota smsné instantních ochucovadel kávy porcované bramborových peivo EKPO želé polévek typu Maggi 3 v 1 kávy lupínk z prodejny standardní Opávia LU Vitana Nestlé esko INTERSNACK INTERSPAR Cervus Zemspol s. r. o. a. s. s.r. o. a. s. a. s. s.r.o. Studénka prodejna a. s. závod Sfinx Ostrava mléná farma Opava Byšice Holešov Choustník Poruba Olomouc Pustjov 10% 10% 10% 10% 10% 10% 10% 10% 10% 10% 100% 1,474 1,558 1,337 1,140 0,893 1,484 1,394 1,648 1,222 1,309 1,032 84 86 90 90 86 89 89 85 86 87 69 V tabulce 2 jsou uvedeny základní analyticky stanovené parametry 11 modelových digestát. Digestáty jsou oznaeny dle použitého kosubstrátu (v souladu s tabulkou 1). Kompletní protokoly o analýzách digestát jsou uvedeny v pílohách závrených zpráv o ešení projekt 1,5. V tabulce 3 jsou uvedeny obsahy rizikových prvk ( tžkých kov ) v modelových digestátech.