AGRITECH SCIENCE, 11´
KOMPOSTOVÁNÍ KALŮ Z ČISTÍREN ODPADNÍCH VOD COMPOSTING OF SLUDGE FROM WASTEWATER TREATMENT PLANTS
S. Laurik1), V. Altmann2), M.Mimra2) Výzkumný ústav zemědělské techniky v.v.i. 2) ČZU Praha - Tecnická fakulta
1)
Abstract The article describes the experiment to verify the possibility of composting the raw material composition consisting of sewage sludge in a high percentage of representation, paper, wood chips and grass cuts. Feedstock and the resulting compost were subjected to chemical and microbiological analysis in accredited laboratories. Hygienization efficiency and quality parameters were assessed.
Keywords: composting, biodegradable waste, sludge, laboratory analysis
Úvod
podroben chemickému a mikrobiologickému rozboru v akreditovaných laboratořích. Byla posouzena účinnosti hygienizace a určeny jakostní parametry. Obsah kyslíku byl zjišťován elektrochemickou metodou pomocí přístroje se zapichovací sondou, elektrickým plynovým čerpadlem a digitálním ukazatelem. Vpich sondy byl veden do středu lichoběžníkového profilu hromady. Místa měření byla shodná s místy měření teploty, viz obrázky 1 a 2. Odečtená data uvedena v tabulkách 3 a 4 byla elektronicky zpracována a vynesena do křivek průběhu obsahu kyslíku na obrázcích 3 a 4.
Kompostování biologicky rozložitelných odpadů je vhodnou technologií, která po určitém období nižšího zájmu nabývá opět na významu. Podmínky pro nový rozvoj nastaly s nově vznikající legislativou, která omezuje ukládání biologicky rozložitelných odpadů na skládky komunálních odpadů. Mnohá z měst a obcí rovněž daleko více pečují o svou veřejnou zeleň a ochota obyvatelstva mít na svých zahradách vlastní komposty se vlivem urbanizace více snižuje
Materiál a metody
Výsledky a diskuse
Měření probíhalo při experimentu, který měl ověřit možnost kompostování surovinové skladby složené z čistírenských kalů ve vysokém procentním zastoupení, papíru, dřevní štěpky a travní seče. (Vybrané fyzikální parametry vstupních surovin jsou zaznamenány v tabulkách 1 a 2.) Použitým technologickým postupem bylo kompostování v pásových hromadách na volné ploše. Hromady byly přikryty kompostovacími plachtami. Experiment byl uskutečněn na kompostárně VÚZT, v.v.i. v roce 2009. Vstupní suroviny i výsledný kompost byl
Tab. 1 –
Surovina
V rámci laboratorních rozborů byl zjištěn pouze poměr C:N vstupních kalů. K přibližnému určení poměr uhlíkatých a dusíkatých látek zakládky bylo použito tabulkových údajů a výpočtu z literatury [1]. Celková vlhkost zakládky byla dopočtena. V případě hromady 1, „Meziměstí“ představuje 67,97 %, v případě hromady 2, „Praha“ 61,37 %. Pro zrychlení kompostovacích procesů byl nasazen přípravek Bio-Algeen Rychlo-kompostovač. Přípravek je vhod-
Vstupní suroviny pro hromadu 1, „Meziměstí“ – měření a určení hmotnosti, objemové hmotnosti a vlhkosti vstupních surovin Hmotnost vzorků v odměrné nádobě o známém objemu 0,038 m3 [kg] * 1 2 3 1,22 1,19 1,50 10,50 11,20 10,90
Průměrná hmotnost [kg]
Objemová hmotnost [kg.m-3]
1,30 34,30 Karton 10,87 286,97 Tráva Čistírenský kal 27,60 26,20 26,80 26,87 707,02 „Meziměstí“ * Hmotnost vzorků je snížena o hmotnost odměrné nádoby, m = 1,4 kg
1
Vlhkost [%] 1,60 40,51 79,80
AGRITECH SCIENCE, 11´
Tab. 2 –
Surovina Tráva Štěpka Čistírenský kal „Praha“
Vstupní suroviny pro hromadu 2, „Praha“ – měření a určení hmotnosti, objemové hmotnosti a vlhkosti vstupních surovin Hmotnost vzorků v odměrné nádobě o známém objemu 0,038 m3 [kg] * 1 2 3 10,5 11,2 10,9 11,45 12,32 10,9 25,6
26,1
Průměrná hmotnost [kg]
25,7
Objemová hmotnost [kg.m-3]
Vlhkost [%]
10,87 11,56
286,97 304,12
40,51 19,43
25,80
678,95
76,00
* Hmotnost vzorků je snížena o hmotnost odměrné nádoby, m = 1,4 kg ný pro zpracování materiálů přírodního původu, tj. rostlinných zbytků, travní seče, štěpky, dřevin, pilin, slámy, hnoje a pod. Obsahuje gelové substance, které po zředění vodou propojují vrstvy kompostovaného materiálu, podporují rozkladné procesy a váží těžké kovy, což je výhodné při kompostování rostlinných zbytků z údržby komunikací, dálnic, městské zeleně a jiných materiálů s vysokým obsahem těchto prvků, například čistírenských kalů.
Tab. 3 – Hromada 1, „Meziměstí“ – naměřené hodnoty obsahu kyslíku Datum 29.9.2009 30.9.2009 12.11.2009 18.11.2009
Obsah kyslíku dle místa měření [%] 1/1
1/2
15,0 7,1 19,1 18,6
13,2 11,8 19,3 19,4
Průměrný obsah kyslíku [%] 1/3
14,0 13,8 20,4 20,2
14,07 10,90 19,61 19,41
Tab. 4 – Hromada 2, „Praha“ – naměřené hodnoty obsahu kyslíku Datum 29.9.2009 30.9.2009 12.11.2009 18.11.2009
Obr.1 – Schéma měřicích míst v pásové hromadě č. 1, „Meziměstí“
Obsah kyslíku dle místa měření [%] 2/1
2/2
9,9 12,1 20,5 20,7
10,5 7,3 20,7 20,9
Průměrný obsah 2/3 kyslíku [%]
15,3 15,4 20,9 21,1
11,9 11,6 20,7 20,9
Obsah kyslíku [%]
Obsah kyslíku, hromada 1 25 20 15 10 5 0 29.09
Obr.2 – Schéma měřicích míst v pásové hromadě č. 2, „Praha“
06.10
13.10
20.10
27.10
03.11
10.11
17.11
24.11
Datum
Obr. 3 – Hromada 1, „Meziměstí“ – graf průběhu obsahu kyslíku
Počet měření byl za sledovaný experiment 21. Tabulky 3 a 4 jsou pro ukázku uvedeny ve zkrácené verzi počtu měření.
2
AGRITECH SCIENCE, 11´
žena normou předepsaná teplota 55 °C pro zpracování čistírenských kalů. Dosažený poměr C:N je pod limitem normy, ale je poměrně úzký. [2]
Obsah kyslíku [%]
Obsah kyslíku, hromada 2 25 20
Chemické hodnocení kompostu
15
Analytický rozbor kompostů byl proveden v Laboratoři VIS Praha 5, akreditované ČIA pod číslem 1213. Hodnoty rizikových prvků kalu 1, „Meziměstí“ byly získány od dodavatele, hodnoty kalu 2, „Praha“ nebyly dodány. V obou finálních kompostech bylo nalezeno vyšší množství arsenu, v kompostu 2, „Praha“ i vyšší množství rtuti. Ostatní sledované prvky nepřesahují limit stanovený výše uvedenou vyhláškou (viz tabulky 7 a 8). Biotechnologický přípravek ani samotné kompostování nezajistilo přípustnou koncentraci těžkých kovů ve výsledném kompostu. Vyšší hodnoty určitých rizikových prvků ve výstupním kompostu oproti hodnotám ve vstupním kalu jsou pravděpodobně zapříčiněny chybnými hodnotami od dodavatele nebo možným zavlečením rizikových prvků společně s dalšími surovinami (méně pravděpodobné).
10 5 0 29.09
06.10
13.10
20.10
27.10
03.11
10.11
17.11
24.11
Datum
Obr. 4 – Hromada 2, „Praha“ – graf průběhu obsahu kyslíku Vlivem dostatku aeračních překopávek v průběhu celého procesu nepoklesla hodnota kyslíku pod přípustnou mez 6 % ve vzdušných pórech kompostu [1]. Z grafů je dobře patrný vzrůst obsahu kyslíku téměř na atmosférickou hodnotu a tedy i doba útlumu činnosti mikroorganismů. Kvalita vyrobeného kompostu byla posuzována dle ČSN 64 5735 – z hlediska množství indikátorových mikroorganismů a obsahu těžkých kovů.
Mikrobiologické hodnocení kompostu Kvalita kompostu z hlediska výskytu patogenních mikroorganismů, byla posouzena na základě mikrobiologického vyšetření na počet indikátorových mikroorganismů – enterokoků, termotolerantních koliformních mikroorganismů a bakterií rodu Salmonella sp. Kontroly byly prováděny v mikrobiologické laboratoři VÚZT, v.v.i. Výsledky jsou zaznamenány v tabulce 9. [2]
Jakostní znaky Určené jakostní znaky (viz tabulky 5 a 6) obou výsledných kompostů, až na výhradu k vlhkosti kompostu 1 – „Meziměstí“, vyhovují požadavkům ČSN 64 5735 „Průmyslové komposty“. Během kompostování však nebyla dosa-
Tab. 5 –
Hromada 1, „Meziměstí“ – jakostní parametry vstupního kalu i výsledného kompostu
Jakostní znak
Čistírenský Kompost, kal hromada 1, „Meziměstí“ „Meziměstí“
Limitní hodnota
Jednotka
Vlhkost
79,80
39,89
min. 40,0; max. 65,0 *
%
Spalitelné látky ve vysušeném vzorku
54,72
34,5
min. 25
%
C
27,36
17,3
-
%
N **
3,30
1,28
min. 0,60
%
Poměr C:N
8,29
13,5
max. 30:1
-
Hodnota pH
-
7,47
od 6,0 do 8,5
-
* od zjištěné hodnoty spalitelných látek do jejího dvojnásobku ** celkový dusík N přepočtený na vysušený vzorek v %
3
AGRITECH SCIENCE, 11´
Tab. 6 – Hromada 1, „Praha“ – jakostní parametry vstupního kalu i výsledného kompostu
Jakostní znak
Čistírenský kal „Praha“
Kompost, hromada 2, „Praha“
Limitní hodnota
Jednotka
Vlhkost
76,00
56,86
min. 40,0; max. 65,0 *
%
Spalitelné látky ve vysušeném vzorku
55,86
33,2
min. 25
%
C
27,93
16,6
-
%
N **
5,65
1,77
min. 0,60
%
Poměr C:N
4,94
9,38
max. 30:1
-
Hodnota pH
-
7,54
od 6,0 do 8,5
-
* od zjištěné hodnoty spalitelných látek do jejího dvojnásobku ** celkový dusík N přepočtený na vysušený vzorek v %
Tab. 7 – Hromada 1, „Meziměstí“ – hodnocení koncentrace rizikových prvků ve vstupním kalu a výsledném kompostu
Ukazatel Cd
Hodnoty Hodnoty vstupního výsledného kalu kompostu 1, „Meziměstí“ „Meziměstí“ od dodavatele 0,7 0,93
Limitní Hodnota *
Jednotka
2
mg .kg-1 sušiny
Pb
34
28
100
mg .kg-1 sušiny
As
6,7
33
20
mg .kg-1 sušiny
Cr
25
33
100
mg .kg-1 sušiny
Cu
–
57
150
mg .kg-1 sušiny
Ni
15
21
50
mg .kg-1 sušiny
Hg
2,4
0,93
1
mg .kg-1 sušiny
Zn
–
360
600
mg .kg-1 sušiny
* Limitní hodnoty byly převzaty z přílohy č. 1 k vyhlášce MZ č. 271/2009.
4
AGRITECH SCIENCE, 11´
Tab. 8 – Hromada 1, „Praha“ – hodnocení koncentrace rizikových prvků ve vstupním kalu a výsledném kompostu
Ukazatel
Hodnoty Hodnoty vstupního kalu výsledného kompostu 2, „Praha“ od „Praha“ dodavatele
Limitní Hodnota *
Jednotka
Cd
–
1,7
2
mg .kg-1 sušiny
Pb
–
34
100
mg .kg-1 sušiny
As
–
37
20
mg .kg-1 sušiny
Cr
–
42
100
mg .kg-1 sušiny
Cu
–
86
150
mg .kg-1 sušiny
Ni
–
24
50
mg .kg-1 sušiny
Hg
–
1,1
1
mg .kg-1 sušiny
Zn
–
520
600
mg .kg-1 sušiny
* Limitní hodnoty byly převzaty z přílohy č. 1 k vyhlášce MZ č. 271/2009.
Tab. 9 – Obsah indikátorových organismů ve vstupním kalu i výsledném kompostu
Ukazatel
Enterokoky [KTJ/g sušiny] Termotolerantní kolif. bakterie [KTJ/g sušiny] Salmonella sp. [nález v 50 g] Veškeré látky (sušina) [%]
Čistírenský kal „Meziměstí“ surovina do hromady 1
Čistírenský kal „Praha“ surovina do hromady 2
Hotový kompost , hromada 1, „Meziměstí“
Hotový kompost, Hromada 2, „Praha“
Limitní hodnoty indikátorových mikroorganismů
1,9x104
9,8x104
4,5x103
3,4x103
< 103
7,5x103
2,3x105
2,4x103
1,0x104
< 103
negativní
negativní
negativní
negativní
–
20,2
24,7
51,4
54,8
–
Mikrobiální znečištění ve finálních kompostech nevyhovuje kritériím stanoveným vyhláškou č. 341/2008 o podrobnostech nakládání s biologicky rozložitelnými odpady. Kom-
postováním došlo k částečnému snížení počtu enterokoků a termotolerantních koliformních bakterií. [2]
5
AGRITECH SCIENCE, 11´
Závěr
Literatura
Výsledný kompost vzniklý přeměnou experimentální surovinové skladby složené z čistírenských kalů ve vysokém procentním zastoupení, drceného papíru, dřevní štěpky a travní seče s použitím biotechnologického přípravku BioAlgeen Rychlokompostovač nevyhovuje normě ČSN 46 5735 „Průmyslové komposty“. V průběhu procesu nebylo dosaženo předepsané teploty. Chemické hodnocení rizikových prvků obsažených v kompostu vykázalo nadlimitní koncentraci arsenu, v případě hromady 2, „Praha“ i rtuti. Nedošlo k potřebné hygienizaci vstupního kalu. Výsledky mikrobiologických rozborů prokázaly nadlimitní nález počtu enterokoků i termotolerantních koliformních bakterií. Experiment prokázal schopnost přeměny uvedených surovin na kompost, je ale důležité provést nová měření pro určení jejich optimální skladby.
[1] PLÍVA a kol.: Zakládání, průběh a řízení kompostovacího procesu. VÚZT, Praha, 2006, 64 s [2] ROY, A., PETRÁČKOVÁ, B., LAURIK, S.: Protokol č. 1/2010, Kompostování čistírenských kalů v pásových hromadách na volné ploše na experimentální kompostárně VÚZT, v.v.i v roce 2009. VÚZT, Praha, 2010, 23 s.
Poznatky uvedené v tomto článku byly získány při řešení projektu QH81200 „Optimalizace vodního režimu v krajině a zvýšení retenční schopnosti krajiny uplatněním kompostů z biologicky rozložitelných odpadů na orné půdě i trvalých travních porostech“, který je podporovaný NAZV.
Abstrakt Článek popisuje experiment, kterým byla ověřena možnost kompostování surovinové skladby složené z čistírenských kalů ve vysokém procentním zastoupení, papíru, dřevní štěpky a posečené travní hmoty. Vstupní suroviny i výsledný kompost byly podrobeny chemickému a mikrobiologickému rozboru v akreditovaných laboratořích. Byla posouzena účinnosti hygienizace a určeny jakostní parametry
Klíčová slova: kompostování, biologocky rozložitelný odpad, kaly, laboratorní rozbory
Kontaktní adresa: Ing.Stanislav Laurik Výzkumný ústav zemědělské techniky v.v.i Drnovská 507 Praha 6 - Ruzyně
[email protected] Ing. Vlastimil Altmann, PhD., Ing. Miroslav Mimra, Ph.D., Česká zemědělská univerzit Technická fakulta Katedra využití strojů, Kamýcká 129, 165 21 Praha 6 – Suchdol
[email protected] [email protected]
6
