29. září 2008, Brno
Připravil: Ing. Pavel Mach, DiS.
Kompostování Proces kompostování Materiály vhodné pro kompostování Mikroorganismy v procesu kompostování
strana 2
Úvod S vstoupením v platnost novely zákona o odpadech vznikají obcím a podnikům řady možností a povinností při třídění a likvidaci odpadů, především bioodpadů. Budeme-li uvažovat ekologicky, ekonomicky a efektivně, dojdeme k závěru, že nezbývá jiná možnost, než plnit základní motto zákona, které přikazuje předcházet vzniku odpadů a omezovat jejich množství.
strana 3
Jedním z nejvíce přirozených a ekologických způsobů využívání biodegradabilních odpadů je jich kompostování. Kompost je nejpřirozenějším prostředkem ke zlepšení půdy. Jeho příprava je založena na využití organických odpadů z domácnosti a ze zahrady. Kompost je významný nejen pro zlepšování půdy, ale i pro výživu rostlin. Kompostování je svým způsobem umění, které vyžaduje znalosti a dovednosti získané praxí.
strana 4
Kompostování Kompostování je aerobní biologický rozkladný proces, jehož primárním účelem je, co nejrychleji a nejhospodárněji rozložit původní organické látky v kompostovaných surovinách a odpadech a převést je na stabilní humusové látky, které jsou základem půdní úrodnosti. Smyslem kompostování je vyrobit látky, jež aplikací do půdy se přetváří na půdní humus, a tvoří tak živiny v pomalu působících formách, které se v půdě uvolňují souběžně s růstem rostlin a jejich potřebami čerpání živin.
strana 5
Historie kompostování Kompostování je jednou z nejstarších recyklačních technologií. Před dvěma tisíci let popsal římský učenec Collomela jak mají být zemědělské odpady míchány, vrstveny, překopávány a využity jako hnojivo. Pojmenování kompost vzniklo z latinského slova “composta“ (compostium – skladba). K výraznějšímu rozvoji kompostování došlo v důsledku intenzivního využívání půdy a potřeby dalších zdrojů živin.
strana 6
Kompostářská praxe u nás v minulých letech vycházela z opatření zemědělského resortu směřujícího k mobilizaci zemědělsky využitelných odpadů s obsahem organických látek a živin. Rozvoj kompostovacích technologií by nebyl možný bez správného pochopení jejich biologických a chemických pochodů a spolu s rozvojem analytických metod pro tuto oblast, umožnil širokou využitelnost kompostovacích procesů.
strana 7
Prudký nárůst kompostování, až na úroveň nejrozšířenější recyklační technologie pro organické odpady, začal v USA a v západní Evropě na počátku osmdesátých let 20. století, kdy se také začala ve větší míře uplatňovat speciální technika pro kompostování, zejména drtiče, samojízdné překopávače, bioreaktory apod. Intenzivní kompostovací technologie prodělávají ve světě rychlý vývoj. Je to patrné zejména tam, kde nastává hlubší povědomí o nutnosti péče o půdu a životní prostředí.
strana 8
Proces kompostování Kompostování se děje za přístupu vzduchu a jeho výsledkem bývá zpravidla stabilizovaný a kvalitní kompost, který je schopný dodat do půdy nenahraditelný humus. Základem procesu kompostování je biodegradace organické hmoty vlivem působení aerobních mikroorganismů v kombinaci s některými dalšími chemickými reakcemi. Zastoupení mikroorganismů není stálé a je závislé na složení kompostu a stupni humifikace (Groda et al., 1995).
strana 9
Průběh kompostování Průběh kompostování je téměř stejný u všech variant procesů kompostování. Je tedy z pohledu probíhajících dějů je lhostejné, zda kompostujeme na hromadách nebo ve speciálních zařízeních (bioreaktorech). Odlišnost je pouze v rychlosti probíhajících dějů. Pro začátek kompostovacího procesu musí být připravena směs optimálního složení a vhodné konzistence.
strana 10
• • • • • •
poměr C : N → 30 až 35 : 1 vlhkost 50 – 70% provzdušnění ↔ kyprost a vlhkost různorodost materiálu → zrnitost a homogenita teplota, pH technologický proces
strana 11
Fáze kompostovacího procesu Kompostování je kontinuální proces u kterého nelze přesně vymezit jednotlivé časové úseky a průběh tlení, ale lze jej rozdělit do tří základních fází, jež jsou od sebe snadno rozeznatelné. • fáze rozkladu • fáze přeměny • fáze syntézy
strana 12
°C 70 60 50 40 30 20 fáze rozkladu
fáze přeměny
fáze syntézy
10 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 doba v týdnech
Graf průběhu teploty a fáze tlení v průběhu kompostování (podle Kaliny, 1999)
Fáze rozkladu
strana 13
Tato fáze trvá asi tři až čtyři týdny, teplota stoupá podle výchozího materiálu na 50 až 70°C. Je to způsobeno činností milionů bakterií a hub, které rozkládají lehce rozložitelné sloučeniny, jako jsou například cukry, bílkoviny a škrob, v pozdější fázi také celulosu a další součásti dřevní hmoty. Konečným produktem jsou malé „stavební kameny“ – například dusičnany, oxid uhličitý, čpavek. Živiny, které jsou vázány v organické hmotě, se tak uvolňují a z části přecházejí až do původní minerální formy.
strana 14
Rozdělení teplot v kompostu (podle Kaliny, 1999)
Fáze přeměny
strana 15
Tato trvá fáze od čtvrtého až do osmého, respektive desátého týdne. Teplota začíná pozvolně klesat, mineralizované živiny jsou jako základní kameny zabudovány do „humusového komplexu“. Původní vzhled, struktura a pach hmoty se ztrácí. Kompost získává stejnoměrně hnědou barvu, drobtovitou strukturu a má lehkou vůni po lesní zemině. V tomto stádiu má nejlepší hnojařský účinek.
Fáze syntézy
strana 16
Pokud ponecháme kompost v procesu ještě déle, jeho teplota klesá na hodnotu teploty okolí a kompost získává stále více zemitou strukturu. „Živný humus“ se přeměňuje na „trvalý humus“, hnojařský účinek je slabší (živiny jsou pevněji vázány), zvyšuje se však kvalita a stabilita humusu. Celkové snížení hmotnosti od začátku procesu kompostování, včetně ztrát při zpracování, může dosáhnout až 60%.
strana 17
Materiály vhodné pro kompostování Z dostupné literatury i praktických znalostí lze vyvodit, že ke kompostováním je možné použít jakýkoliv materiál, který podléhá biologickému rozkladu, tj. všechno, co vzniká na zahradě, v domácnosti, v rostlinné a živočišné zemědělské výrobě apod.
strana 18
Zdroje materiálů do zakládky kompostu
strana 19
vhodné materiály • rostlinné odpady ze zahrady – – – –
tráva, celé rostliny, listí, větve stromů a keřů, odpady ze sklizně zeleniny, sláma, piliny, dřevní popel atd.
• organické odpady z domácnosti – květiny, zbytky ovoce a zeleniny, – kávová sedlina, skořápky, – srst, vlna atd.
• odpady z chovu zvířat – chlévská mrva, kejda, – exkrementy, podestýlka atd.
• kaly z čistíren odpadních vod
zcela nevhodné materiály • textilie, sklo, umělé hmoty (s výjimkou tzv. kompostovatelných plastů)
• • • • • • •
popel briket a uhlí, dřevo ošetřené lakem, sáčky z vysavačů, chemikálie, léky, zbytky masa, kosti, oleje, mléčné výrobky apod.
strana 20
Skladba kompostovací zakládky Surovinová skladba kompostu a technologie jeho výroby by měla být optimalizována tak, aby výsledný produkt procesu kompostování obsahoval co nejvíce humusových látek s převahou humínových kyselin a svým účinkem dlouhodobě zvyšoval úrodnost půdy. Výsledný produkt by měl být odolný dalšímu intenzivnímu rozkladu a poměr C:N by měl být u vyzrálého kompostu maximálně 30:1.
strana 21
Surovinovou skladbu kompostu lze optimalizovat: • výběr odpadů a hmot, určení jejich hmotnosti, • odhad vlhkosti, obsahu organických látek, dusíku a P2O5 jednotlivých odpadů a hmot, • propočet složení kompostové zakládky (vlhkost, N, P2O5, C:N), • korekce surovinové skladby, • propočet opravené surovinové skladby zakládky, • odhad ztrát v průběhu zrání kompostu, • výpočet předpokládaného množství a složení kompostu.
strana 22
Základní pravidla kompostování 1.
2.
3.
4. 5.
Téměř všechny organické odpady z domácnosti a zahrady jsou vhodné ke kompostování, nejsou-li znečištěny škodlivými látkami. Při zakládání kompostu musí být dbáno na vyvážený poměr mezi materiálem bohatým na dusík a materiálem bohatým na uhlík. Rozdrcení materiálu před založením kompostu urychluje tlení a usnadňuje práci s kompostem. Místo pro kompostování by mělo být voleno v polostínu a dostupné za jakéhokoliv počasí. Vzduch potřebný ke tlení se dostává do kompostu, když materiál ke kompostování zakládáme v kyprém stavu na vrstvu rozdrcených zbytků dřevin.
strana 23
K urychlení tlení stačí, když je do zakládky přimícháno malé množství zahradní půdy nebo již vyzrálého kompostu. 7. Při zakládání a v průběhu kompostování dbáme na stejnoměrnou vlhkost materiálu. 8. Aby kompostované materiály vlivem slunce a větru nevysychaly a živiny se vlivem deště nevyplavily, zakryjeme kompost půdou nebo vrstvou trávy. 9. Přehazováním během kompostování se materiály znovu promíchají a do kompostu se dostává vzduch. 10. Podle počátku, zastoupení materiálů, a také účelu použití lze kompost používat již po třech až šesti měsících. 6.
strana 24
Kompostovací technologie Z technologického hlediska se rozlišují tři hlavní způsoby výroby kompostů: • kompostování v plošných zakládkách • kompostování v pásových zakládkách • intenzivní kompostovací technologie – kompostování v biofermentorech (bioreaktorech) – kompostování v boxech nebo žlabech
Kompostování v plošných zakládkách
strana 25
Plošné komposty jsou nejstarší kompostovací technologií. V minulosti se uplatňovaly hlavně proto, že nebyla vhodná mechanizace k zakládání krechtový kompostů. Kompost se zakládal z vrstev chlévské mrvy, slámy a dalších odpadů do výšky 0,50 m a zpravidla byl zavlažován močůvkou. Tento kompost se překopával hlubokou orbou a plocha zakládky byla po dobu 2 – 3 roků využívána jako tzv. „tučný hon“ k pěstování krmných plodin nebo teplomilných zelenin. Po zrušení „tučného honu“ se kompost rozvezl na zbývající část pozemku.
Kompostování v pásových zakládkách
strana 26
Technologie představuje klasickou výrobu kompostů, kdy kompostovaný materiál se vrství do pásových hromad trojúhelníkového nebo lichoběžníkového průřezu. Délka hromad je pak omezena délkou stanoviště, které musí splňovat některé další požadavky. Minimální doporučená šířka je 2,0 m, z technického hlediska bývá běžná šířka 2,5 m až 4,0 m, výška profilu je pak dána charakterem materiálu (zrnitost, sypný úhel, vlhkost).
strana 27
Trojúhelníkový profil pásové hromady kompostovací zakládky (Zemánek, 2001)
šířka pásové hromady - B
výška profilu - H
2,0 m
1,1 – 1,2 m
2,5 m
1,3 – 1,5 m
3,0 m
1,5 – 1,8 m
4,0 m
2,2 m
strana 28
Výhody: • lepší uplatnění „komínového efektu“, provětrávání • lepší odvod tepla, kompost se nepřehřívá
tj.
přirozené
Nevýhody: • ztížená aplikace kejdy do zakládky • silná zranitelnost deštěm • doporučená šířka zakládky do 2,5 m; při výšce nad 3,0 m je potřebné častější překopávání
strana 29
Lichoběžníkový profil pásové hromady kompostovací zakládky (Zemánek, 2001)
šířka pásové hromady - B
výška profilu - H
3,0 – 6,0 m
1,5 – 2,5 m
strana 30
Výhody: • • • •
lepší využití ploch lepší udržení teploty menší zranitelnost deštěm lepší aplikace tekuté složky
Nevýhody: • výrazně horší provětrávání profilu → nutnost častějšího překopávání
Rychlokompostování
strana 31
U klasického kompostování v pásových hromadách je běžná doba zrání kompostu 3 – 6, někdy i 12 měsíců. O délce trvání jednotlivých fází rozhoduje zejména surovinová skladba, homogenita zakládky, kvalita a počet překopávek a také třeba roční období. Urychlení celého procesu lze docílit: • optimalizací surovinové skladby, • sledováním procesních podmínek, • mechanizací rozhodujících operací v technologickém procesu, • zakrýváním kompostovacích hromad geotextilií.
strana 32
Intenzivní kompostovací technologie
strana 33
Pro všechna tyto zařízení je společné, že intenzifikují především první rozkladnou fázi. Intenzifikace provzdušnění vede k dosažení vyšších teplot a tím ke zkrácení celé fáze. Intenzivní proces v první fázi nabourá svou razancí organickou hmotu takovým způsobem, že i další fáze kompostování proběhnou rychleji. Rozeznávají se dva typy zařízení pro intenzivní kompostování: • polouzavřená kompostovací zařízení – boxy, žlaby, • uzavřená kompostovací zařízení – bioreaktory.
Kompostování v kompostovacích boxech
strana 34
Polouzavřená kompostovací zařízení – boxy jsou umístěny pod střechou z důvodu ochrany zakládky před převlhčením deštěm. Boxy z betonových monolitických desek mívají délku 10 – 12 m, šířku 3 – 4 m a výšku 2,5 – 3 m. Čelo každého boxu je otevíratelné. Součástí systému je zavlažovací zařízení, které zabezpečuje potřebnou vlhkost. Provzdušňování materiálu zajišťují ventilátory, které vhání vzduch přes rošty na dně boxů. Překopávací zařízení je neseno na jeřábové kočce a zasáhne snadno kterékoliv místo v každém boxu. Pracovní orgán překopávače je šroubovice opatřená trny, které zabezpečují průběžnou mechanickou destrukci částic. Doba kompostování v 1 boxu trvá 2 – 4 měsíce.
strana 35
Schéma kompostovacího zařízení pro kompostování v boxech
Kompostování v kompostovacích žlabech
strana 36
Kompostovací prostory mají tvar žlabů, zaplněných kompostem. Nad těmito žlaby se pohybuje překopávací mechanismus. Několik přijímacích bunkrů umožňuje míchání různých surovin a optimalizaci zakládky. Zavážecí zařízení není pojízdné a je umístěno na jednom konci žlabu. Zavážení kompostu se provádí jednou až dvakrát denně. Nad žlabem se pohybuje mobilní provzdušňovací a homogenizační zařízení. • systém ROYER – žlaby šířky 2,8 m, výšky 2,5 – 3,0 m • BACKHUS – žlaby šířky 3,0 – 4,5 m, výšky 2,0 m
strana 37
Schéma kompostování v kompostovacích žlabech
Kompostování v bioreaktorech
strana 38
• zcela uzavřené aparáty kontejnerového typu ve tvaru boxu nebo válce, často tepelně izolované • přívod kyslíku se realizuje provzdušňováním vrstvy kompostovaného materiálu ze spodu • práce v režimu vsádkovém nebo kontinuálním • bioreaktory můžeme rozdělit: • • • •
rotační biostabilizátory uzavřené kompostovací boxy věžové bioreaktory tunelové bioreaktory
strana 39
Stroje pro drcení komponentů Obecně z hlediska kompostování platí: • s ↓ velikostí částic materiálu ↑ jejich oxidační a styčná plocha → biodegradabilní proces probíhá účinněji • čím lépe materiál degraduje, tím větší mohou být jeho částice v zakládce • čím menší částice jsou požadovány, tím jsou větší ekonomické náklady na jejich rozmělnění
Pro účely kompostování se využívají: • drtiče • štěpkovače • míchače - drtiče
strana 40
strana 41
Překopávače kompostu Překopávání kompostu je nejdůležitější pracovní operací v celém technologickém postupu procesu kompostování. Účelem je provzdušnit materiál a tím dosáhnout zintenzivnění mikrobiální činnosti. Požadavky na překopávače: • • • • •
kvalitní promísení a provzdušnění materiálu vysoká výkonnost pro urychlení operace narušení i slehnutého materiálu formování překopávaného materiálu do určitého profilu nízká pracovní rychlost a možnost její regulace
strana 42
strana 43
Použitá a doporučená literatura ZEMÁNEK, P. Speciální mechanizace – mechanizační prostředky pro kompostování. Brno: ES MZLU, 2001, 114 s. ISBN 80-7157-561-5 FILIP, J. Odpadové hospodářství. Brno: ES MZLU, 2002, 118 s. ISBN 80-7157-608-5 GRODA, B. Technika zpracování odpadů. Brno: ES MZLU, 1995, 260 s. ISBN 80-7157-164-4 ČSN 46 5735 – Průmyslové komposty. Praha 1991
strana 44
