Kompostowanie

1. Do głównych kierunków użytkowania i unieszkodliwiania odpadów organicznych należy produkcja kompostu i biogazu. Rozwój metod kompostowania odpadów wiąże się jednak ściśle z rozwojem rynku zbytu kompostem. Kompost, zwłaszcza z kompostowni centralnych, gdzie unieszkodliwiana jest cała masa odpadów komunalnych, zawiera przeważnie nadmierne ilości szkła, tworzyw sztucznych oraz zanieczyszczenia chemiczne; głównie metalami ciężkimi.
W ostatnich latach zmienia się rola oraz miejsce kompostowania w systemie gospodarki odpadami. Generalnie odstępuje się od tradycyjnych technologii kompostowania całej masy odpadów komunalnych, które dają kompost nieodpowiedniej jakości i prowadzą do wytwarzania nowych odpadów, wymagających dalszego unieszkodliwiania.
2. Selektywne gromadzenie odpadów organicznych pozwala produkować wysokiej jakości kompostu. Dzięki selektywnej zbiórce bioodpadów wydłuża się czas eksploatacji wysypiska o 50% i zmniejszają się koszty składowania ( około 20zł / Mg ) z tytułu redukcji ilości odpadów kierowana na wysypisko
3. Kompostowanie odpadów jest bardzo ważne w ochronie środowiska, gdyż umożliwia:
* eliminację zagrożeń sanitarnych związanych z usuwaniem odpadów,
* eliminację uciążliwych odorów wydzielających się przez łatwo ułożone substancje organiczne,
* znaczne zmniejszenie masy i objętości odpadów ( z 1 Mg odpadów komunalnych uzyskuje się od 0,35 do 0,50 Mg kompostu, odpady bezużyteczne stanowią około 0,35 Mg, metale żelazne - 0,05 Mg i straty procesu - około 0,05 Mg),
* ograniczenie powierzchni wysypisk,
* poprawę struktury gleb, wzrost plonów, zmniejszenie zużycia nawozów mineralnych i organicznych oraz zmniejszenie ich wymywania z gleb.
Dodatkową zaletą kompostowania jest przywrócenie środowisku składników glebotwórczych.
4. Biochemiczne przemiany substancji organicznej w procesie kompostowania są podobne jak w glebie. Rozkład ten może przebiegać w sposób tlenowy i beztlenowy, mimo że kompostowanie to głównie rozkład tlenowy złożony z związków organicznych ( tzn. tłuszczów, białek i węglowodanów). Przebiega ona według cyklu Krebsa w 3 fazach, przy czym ostatnia jest już cyklem kwasów 3-karboksylowych.
5. Rozkład powodują mikroorganizmy, w tym głównie bakterie termofilne, promieniowce i grzyby.
W kompostowaniu zachodzą równolegle 2 procesy biochemiczne:
* mineralizacji ( utleniania substancji organicznej do dwutlenku węgla, wody, azotanów, siarczanów, fosforanów i innych składników w najwyższym stopniu utleniania. Są to reakcje egzotermiczne, które wywołują proces samozagrzewania się pryzm)
* humifikacja ( syntezy składników rozkładu w wielocząsteczkowe substancje próchnicze).
Aktywność enzymów, bakterii i promieniowców odpowiedzialnych za rozkład substancji organicznej zależy od wielu czynników:
* odpowiedniego składu chemicznego odpadów poddawanych kompostowaniu ( między innymi ilość substancji organicznej > 30%, brak substancji toksycznych),
* PH masy kompostowej ( optymalne około 6,5 ),
* temperatury procesu ( optymalna około 50-65(stopni)C),
* napowietrzenia (o,6-1,9 m3/kgs.n. organicznej na dobę),
* rozdrobnienia odpadów ( optymalna wielkość cząstek przy kompostowaniu naturalnym 25-45 mm), przy mechanicznym - około 12 mm),
* wilgotności ( optymalna 55%),
* w stosunku C/N ( optymalny 25-35).
6. Kompostowanie musi zapewnić unieszkodliwienie odpadów, co stanowi ważny wskażnik oceny technologii kompostowania. Wydzielone w procesie mineralizacji ciepło i związany z tym wzrost temperatury niszczy mikroorganizmy chorobotwórcze. Antybiotyki wytwarzane przez pleśnię w drugiej, niskotemperaturowej fazie kompostowania przyczyniają się również do biologicznej sanitacji kompostu.
7. Przegląd biotechnologii kompostowania
a) kompostowanie w warunkach naturalnych jest najdroższe ze wszystkich metod, a prowadzić je można w różnego rodzaju pryzmatach:
- otwartych bez wstępnego przygotowania
- otwartych ze wstępnym rozdrobnieniem
- otwartych lub odsłoniętych ze wstępnym sterowaniem procesów rozkładów
otwartych lub odsłoniętych ze wstępnym sterowaniem
- odsłoniętych czasowo lub stale.
8. Kompostowanie w pryzmach, w warunkach naturalnych prowadzi się 1 lub 2-etapowo. 1-etapowo wówczas gdy masa odpadów nie jest wstępnie kompostowana w urządzeniach typu biostabilizator, wtedy proces trwa od 3 do 7 miesięcy. o procesie 2-etapowym mówimy wówczas gdy kompost grzejny otrzymamy po kompostowaniu wstępnym, w 2 etapie dojrzewa w pryzmach w warunkach naturalnym. W takiej sytuacji okres jego dojrzewania może być skrócony od 8 do 11 tygodni
b) przykładem pryzmowych metod kompostowania może być metoda PP ( przyspieszonego pryzmowania) zaprojektowanym przez GK-p abrys
Technologia ta cechuje się selektywną zbiórką materiałów do kompostowania w specjalnie do tego przygotowanych pojemnikach o nazwie "Componstus" i pryzmowym charakterem prowadzenia procesów. Ze względu na odpowiednią konstrukcję pojemników, przeznaczonych do kompostowania bioodpady nawet po 2 tygodniach ich przechowywania nie zmnieją odczynu. Proces wstępnego kompostowania prowadzony jest pod zadaszeniem ( średnio 4 tygodni) na odpowiednio przygotowanej posadu. Odcieki są zbierane są do podziemnego zbiornika i w razie potrzeby zawracane do powrotnego kompostowania. W tym czasie masa kompostowana jest przemieszczana na plac odkryty. Dzięki zastosowaniu przerzucarki pryzmowej czas dojrzewania końcowego jest skrócony do około 8 tygodni
9. Podczas kompostowania w warunkach naturalnych odpady układa się w pryzmy o przekroju poprzecznym w kształcie równoramiennego trapezu. Pryzmy wymiary są różne w zależności od przyjętej technologii unieszkodliwiana odpadów. W przypadku pryzm nie napowietrzanych powinny mieć one następujące wymiary:
wysokość od 1,5 do 2 m, szerokość podstawy 3-6 m szerokość górna od 1,5 do 2 m. Przygotowaną mieszaninę odpadów ułożonym w pryzmy pozostawia się do czasu spadku jej temperatury wewnętrznej. Po tym czasie przesypuje się je w celu napowietrzenia. Przerzucanie powtarza się aż do czasu uzyskania dojrzałego kompostu. Wymiary rozdrobnionych odpadów powinny wynosić od 25 do 40 mm. Coraz częściej stosuje się sztuczne napowietrzanie pryzm rurami perforowanymi. Dopływ powietrza może być naturalny tzn grawitacyjny lub sztuczny, gdy powietrze jest podawane przez podmuch. Przy napowietrzaniu sztucznym zalecane są następujące wymiary pryzm wysokość od 3 do 4 m szerokość dolnej podstawy od 6 do 10 m szerokość górna od 3 do 6 m i długość od 30 do 60 m
10. Przykładem pryzmowych metod kompostowania może być technologia PP ( przyspieszonego pryzmowania).
Wysokość pryzm jest ograniczona względami napowietrzania kompostowanej masy, zaś nachylenie oraz szerokość głównej podstawy są uwarunkowane koniecznością odprowadzania nadmiaru wód opadowych i warunkiem zachowania stabilności pryzmy.
W kraju powstaje coraz więcej projektów opartych o tę najprostszą formę kompostowania pryzmowego. Proponowane rozwiązania są dostosowane do możliwości finansowych gmin, ale warunkiem podstawowym powodzenia tych rozwiązań jest wprowadzenie selektywnej zbiórki odpadów organicznych. Sama zbiórka może przebiegać organizacyjnie i technicznie w różny sposób, co ma istotny wpływ na całość prowadzonego procesu. Proponowane rozwiązania różnią się od siebie m im procesem homogenizacji surowca, sposobem układania i wielkością pryzm, sposobem napowietrzania, odprowadzania gazów i odcieków. Najczęściej proponuje się przeprowadzanie procesu pod zadaszeniem lub w halach. Wspólną cechą tych rozwiązań jest jednak świadomość o zagrożeniu, jakie może nieść dla środowiska nieprawidlowe kompostowanie.
W przypadku omawianych metod ważne jest zabezpieczenie placu do kompostowania, które powinien spełniać następujące wymogi:
- podłoże równe lub z niewielkim spadkiem
- duża strefa ochrony sanitarnej pasy zieleni niskiej i wysokiej jako osłony
- poziom wody gruntowej na głębokości co najmniej 1,5-2 m
- melioracja terenu drenażem przyjmującym odcieki z kompostowni lub drenaż opaskowy, zabezpieczający przed napływem wód gruntowych z przyległego terenu i chroniący wody gruntowe przed odciekami
- skanalizowanie terenu kanalizacją deszczową