Transcript Modelowanie procesu kompostowania, punkty krytyczne w

Modelowanie procesu
kompostowania, punkty krytyczne
w kontekście wsparcia
Technologią EM
mgr inż. Agronomii spec. Mikrobiologia Rolna
Rafał Nasindrowicz
Kompostowanie może odbywać się na
kompostowniach otwartych, w których
bardzo ważne jest zabezpieczenie podłoża
tak, aby odcieki wraz z opadami
atmosferycznymi nie dostawały się do
gruntu. Innym miejscem kompostowania są
hale kompostowe oraz coraz bardziej
popularne i coraz bardziej doskonałe
technicznie bioreaktory cybernetyczne
ułatwiające modelowanie odpowiednich
warunków klimatycznych dla kompostowanej
masy.
Zasadniczym celem przeróbki frakcji
organicznej jest osiągniecie następujących
efektów:
Zmniejszenie objętości i usunięcie z nich wody
Stabilizacja polegająca na zmniejszeniu
zagniwalności
Likwidacja nieprzyjemnych zapachów
Higienizacja
Rozłożenie do form optymalnie przyswajalnych
przez zwierzęta drobne i rośliny
Przygotowanie kompostu do ostatecznej formy
zagospodarowania
Podstawowe warunki technologiczne
wpływające na prawidłowość procesu
kompostowania
• Odpowiednia jakość, struktura kompostowanej
masy!
Optymalna wilgotność 50-60%
Dostępność tlenu dla kompostowanej masy
Temperatura maksymalna 55-60°C
Zawartość związków organicznych i nawozowych
•
C÷N – 25÷65
Pojęcie struktury kompostowanej masy dotyczy
wymiaru pojedynczych grudek odpadu i w sposób
bezpośredni wpływa na ilość zawartej w porach
wody oraz powietrza.
Udział przestrzeni wolnej w stosunku do całkowitej
objętości porów powinien wynosić 25÷35% [1].
Mniejsza porowatość skutkuje podciąganiem
kapilarnym i zajmowaniem wolnych przestrzeni
przez wodę co utrudnia przepływ powietrza. Taka
sytuacja może doprowadzić do powstania
lokalnych warunków beztlenowych!
Materiałem strukturotwórczym bardzo
wysokiej jakości może być słoma pszenna
oraz trociny, najlepiej z drzew liściastych.
Zbyt duże wymiary poszczególnych grudek
ograniczają powierzchnię kontaktu z
mikroorganizmami przeprowadzającymi ich
rozkład. Natomiast zbyt rozdrobnione
utrudniają ich rozkład
Rodzaje wody zawarte w osadzie ściekowym
A.
B.
C.
D.
E.
F.
G.
H.
Woda wolna
Woda adhezyjna
Woda adsorpcyjna
Woda
międzykapilarna
Woda kapilarna
Woda
mikrokapilarna
Płyny komórkowe
Woda
wewnątrzkomórkow
a
Optymalna zawartość wody w masie
kompostowej powinna wynosić 50÷60%.
Wilgotność jest czynnikiem limitującym
intensywność przemian biochemicznych,
czego wynikiem jest utrzymująca się na
odpowiednim poziomie, w trakcie tych
przemian temperatura [1].
W całym cyklu kompostowania wyróżnia
się trzy fazy biotermiczne
Termofilna temperatura powyżej 45°C bardzo szybki
rozkład substancji organicznej, któremu
towarzyszy wzrost temperatury do 60-75°C
Mezofilna temperatura do 45°C intensywny, malejący
w czasie, rozkład substancji organicznej i
sukcesywny spadek temperatury 40-30°C
Psychrofilna 0-40°C spowolnienie rozkładu substancji
organicznej i sukcesywny spadek temperatury
masy kompostowanej do temperatury otoczenia
(dojrzewanie kompostu)
Niedostateczna ilość powietrza powoduje spadek
aktywności mikroorganizmów aerobowych, które
wykorzystują tlen w procesie przemiany materii.
Na jego zużycie wpływa pośrednio uwilgotnienie
masy kompostowej. Im % wilgotności jest wyższy,
tym wykorzystanie tlenu spada.
W celu optymalizacji napowietrzenia
kompostowego materiału jego zagęszczenie
powinno wynosić poniżej 500kg/m³.
Zbyt intensywne dostarczanie powietrza
może wpływać ujemnie na proces
kompostowania poprzez wychładzanie.
Szczególnie zjawisko to jest niepożądane w
fazie termofilnej.
Stosunkowo dobre doprowadzanie powietrza
to 300m³(t s.m.·h)¯¹ zapotrzebowanie tlenu
dla kompostu ustabilizowanego winno być
mniejsze od 1,0-1,5 O₂ (kg s.m.)¯¹[4].
Dynamika temperatury w kompostowanej
masie jest efektem (wskaźnikiem)
biochemicznym (energetycznych) przemian
substancji organicznej.
W warunkach korzystnego składu
chemicznego i rozdrobnieniu surowca oraz
odpowiedniej jego wilgotności i
napowietrzania masy pryzmy, temperatura
bardzo szybko osiąga optymalną wysokość
ze względu na proces kompostowania, 6075°C [1].
Przykładowy przebieg temperatur na tle
poszczególnych grup mikroorganizmów
Przykładowy przebieg stężenia jonów
wodorowych na tle poszczególnych grup
mikroorganizmów
Przykład wydzielania dwutlenku węgla na tle
poszczególnych grup mikroorganizmów
Przykład wydzielania metanu na tle
poszczególnych grup mikroorganizmów
Stosunek C÷N jest regulowany przez
odpowiedni dobór części składowych
kompostowanej masy.
Popełnienie błędu na etapie przygotowania
mieszaniny komponentów do
kompostowania może być jedną z głównych
przyczyn niepowodzenia procesu!
O jakości roślinnego surowca do produkcji
kompostu stanowią głównie: zawartość
substancji organicznej, zawartość głównych
mineralnych składników pokarmowych
(nawozowych), stosunek zawartości węgla do
azotu.
Odpady o przeciwstawnym odczynie, skrajnych
zawartościach suchej masy (zawartości wody),
Odmiennym składzie ziarnowym (rozdrobnieniu),
nadają się do tworzenia mieszanek glebotwórczych
i nawozowych o dużej i bardzo dużej użyteczności
[5].
Lignina, hemiceluloza i celuloza są
rozkładane na drodze hydrolizy pod
wpływem enzymów wydzielanych przez
mikroorganizmy, głównie grzyby i bakterie.
Procesy te przebiegają przy niskiej
temperaturze i przy pH bliskim obojętnego.
Najszybciej rozkładana jest celuloza, której
produkty rozkładu nie są gromadzone tylko
zużywane przez mikroorganizmy do celów
metabolicznych [6].
Dojrzały kompost
powinien
charakteryzować się
odpowiednimi
cechami
organoleptycznymi
takimi jak: struktura
sypka gruzełkowata,
barwa od brunatnej
do czarnej, zapach
ziemisty znacznie
inny od gnilnego.
Produktami humifikacji biomasy są:
próchnica i próchnicotwórcze składniki;
składniki pokarmowe roślin; mikroflora i
fauna glebowa; różnego rodzaju związki
biologiczne czynne; gazy wydzielane do
atmosfery [7].
Stosowanie kondycjonerów biologicznych w
postaci ,,Efektywnych Mikroorganizmów”
podczas procesu kompostowania oraz
nawożenia tego typu kompostem potęguje
przebieg jego eksploatacji.
 wypieranie warunków gnilnych
 dezodoryzacja
 ograniczenie aeracji
 rozkład trudno przyswajalnych związków
 higienizacja
 skrócenie okresu dojrzewania kompostu
Bibliografia
Sidełko R. 2005. Kompostowanie- optymalizacja procesu i
prognoza jakości produktu. Koszalin.
Fukas- Płonka Ł. 2007. Kierunki postępowania z osadami
ściekowymi.
Siuta j. Wasiak G. 2000. Kompostowanie odpadów i
użytkowanie komp[ostu. Warszawa.
Malej J. www.wbiis.tu.koszalin.pl 2000 . Właściwości
osadów ściekowych oraz wybrane sposoby ich
unieszkodliwiania i utylizacji Politechnika Kioszalińska.
Siuta J. 1998. Gospodarka odpadami Lublin. Przyrodnicze
użytkowanie osadów ściekowych.
Prośiński S.T. 1984. Chemia drewna. Podręcznik dla
studentów wydziału technologii drewna Akademii
Rolniczych. Wydanie II. PWRiL, Warszawa