AGRITECH SCIENCE, 11´
KOMPOSTOVÁNÍ PAPÍRU A LEPENKY COMPOSTING OF PAPER AND PAPERBOARD
V. Altmann1) , S. Laurik2), M. Mimra1) 1) Česká zemědělskí univerzita, Praha 2) Výzkumný ústav zemědělské techniky, v.v.i. Praha
Abstract
The articles 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 with the use of biotechnology. Process of composting in piles on the belt open space which were covered with sheet composting was used. The measure was designed volume, density and moisture content of raw materials. During the composting process were monitored important indicators – temperature and oxygen content. Density and moisture content was found also in the resulting compost
Keywords: biodegradable waste, sludge, compost, paperboard shredder Úvod
zjištěné hodnoty byla odečtena hmotnost měřicí nádo by. 3) Vážení probíhalo celkem pro tři odebrané vzorky z celkového množství ověřované suroviny. 4) Zjišťovaná objemová hmotnost v kg.m-3 byla vypočítána dle vzorce
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. Mezi biologicky rozložitelné komunální odpady patří i odpadní papír a lepenka. Spolu s odpady ze zeleně tvoří tyto materiály vhodné suroviny pro kompostování.
(1) kde: k – přepočítávací koeficient [m-3] mn – hmotnost vzorku [kg]
Materiál a metody Měření probíhalo při experimentu, který měl ověřit možnost kompostování travní hmoty, kalů z ČOV s vysokým procentem vlhkosti, který je kompenzován přidáním papíru a lepenky. Technologickým postupem bylo kompostování v pásových hromadách na volné ploše, přikrytých kompostovacími plachtami. Experiment byl uskutečněn na kompostárně VÚZT, v.v.i. v roce 2009. V rámci měření byl určen objem, objemová hmotnost a vlhkost vstupních materiálů (viz tabulky 1, 2, 3 a 4). V průběhu procesu byly sledovány důležité indikátory průběhu kompostovacího procesu, tzn. teplota a obsah kyslíku. Objemová hmotnost i vlhkost byla zjištěna i u výsledného kompostu. Pro zjišťování objemové hmotnosti vstupních surovin byla využita metoda, kdy je vážen známý objem suroviny. Z navážené hodnoty je dopočítán údaj v požadovaném rozměru – kg.m-3. Pro vážení se používá běžná váha s možností navážky do 30 kg a nádoba, u níž je ocejchován objem. [1] Postup stanovení objemové hmotnosti surovin [1]:
Při určování vlhkosti vstupní suroviny byl odebrán vzorek o hmotnosti přibližně 1 kg, následně byl rozprostřen na podložku a větší hrudky rozdrceny. Kvartací se vzorek zmenšil na 500 g a prošel sítem o velikost ok 5 mm. Po této úpravě se z původního vzorku odebralo 20 g kompostu (s přesností na 0,05g) do předem zvážené vysoušečky a vzorek se vysušil do konstantní hmotnosti při teplotě 105 oC. Po vychladnutí v exsikátoru byl vzorek zvážen a bylo vypočteno procento vlhkosti [1]. Obsah vlhkosti vyjádřený v % se vypočte ze vzorce [2]: (2) kde: m1 – úbytek na hmotnosti vzorku sušením [g] m – hmotnost vzorku před sušením [g]
1) Z ověřované suroviny byl odebrán vzorek pro stanovení objemové hmotnosti. 2) Po naplnění měřicí nádoby o definovaném objemu 0,038 m3 byla nádoba s ověřovanou surovinou zvážena a od
1
AGRITECH SCIENCE, 11´
Výsledky a diskuze Tabulka 1 – Vstupní suroviny pro hromadu 1, „Meziměstí“ – měření a určení hmotnosti, objemové hmotnosti a vlhkosti vstupních surovin Surovina Karton Tráva Čistírenský kal „Meziměstí“
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] 1,30 10,87
Objemová hmotnost [kg.m-3] 34,30 286,97
1,60 40,51
27,60
26,87
707,02
79,80
26,20
26,80
Vlhkost [%]
* Hmotnost vzorků je snížena o hmotnost odměrné nádoby, m = 1,4 kg.
Tabulka 2 –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
Surovina
Průměrná hmotnost [kg] 10,87 11,56
Tráva Štěpka Čistírenský kal 25,6 26,1 25,7 25,80 „Praha“ * Hmotnost vzorků je snížena o hmotnost odměrné nádoby, m = 1,4 kg.
Objemová hmotnost [kg.m-3] 286,97 304,12
40,51 19,43
678,95
76,00
Obrázek 1 – Schéma založeného experimentu Tabulka 3 – Parametry jednotlivých surovin a celkové zakládky hromady 1, „Meziměstí“ Č. hromady
1.
Objem [m3]
Materiál Čistírenský kal „Meziměstí“ Karton (šrotovaný) Travní seč Celkem
2
Hmotnost [kg]
C:N [-]
7,4
5 232,0
8,3:1
2,6
89,18
150:1
7,1
2 037,49
30:1
17,1
7 358,62
14,4:1
Vlhkost [%]
AGRITECH SCIENCE, 11´
3
AGRITECH SCIENCE, 11´
Tabulka 4 – Parametry jednotlivých surovin a celkové zakládky hromady 2, „Praha“ Č. hromady
2.
Objem [m3]
Materiál
Hmotnost [kg]
C:N [-]
Čistírenský kal „Praha“
7,1
4 820,55
4,9:1
Dřevní štěpka
2,2
669,07
100:1
Travní seč
7,1
2 037,49
30:1
16,4
7 527,01
11,9:1
Celkově Travní seč z údržby zeleně národní kulturní památky Vyšehrad nebyla kompostována bezprostředně po sečení, což se projevilo nižším obsahem vody. Kaly obsahovaly vyšší procento vlhkosti, než je z hlediska kompostování považováno za optimální, jako optimální se uvádí rozmezí 20 až 40 % [2]. Suroviny byly navrstveny do dvou pásových hromad (viz obrázek 1) lichoběžníkového průřezu o šíři základny 0,8 až 1 m a délce 33 m. Objem zakládaných surovin představoval přibližně 17 m3. Hmotnost byla dopočítána na základě určené objemové hmotnosti. Surovinová skladba hromady 1 se skládala z čistírenských kalů z obce Meziměstí, šrotovaného kartonu a travní seče. Zakládka hromady 2 obsahovala čistírenský kal z hl. m. Prahy, dřevní štěpku a travní seč. 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 %. Teplota kompostu byla zjišťována elektronickým teploměrem Testo 175 s digitálním ukazatelem a se záznamníkem
naměřených dat. Teploměr byl vybaven tyčovou zapichovací sondou. Vpich sondy mířil do středu lichoběžníkového profilu hromady. Teploměry byly v hromadách umístěny dle schémat na obrázcích 2 a 3. Při založení kompostu byly všechny teploměry se záznamníky naprogramovány tak, aby každou hodinu změřily teplotu na konci zapichovací sondy (uvnitř hromady) a teplotu okolního vzduchu. Teploměry byly v hromadách umístěny po celou dobu experimentu (s výjimkou vyjmutí při procesu překopávání). Po ukončení experimentu byly ze záznamníků načteny naměřené hodnoty. Hodnoty teplot za celé období byly elektronicky zpracovány a jejich průběh je vynesen v grafech na obrázcích 4 a 5. Výrazné krátkodobé poklesy teplot hromad jsou způsobeny dočasným vyjmutím měřících přístrojů v době překopávky. V průběhu kompostování nebyla dosažena ani po potřebnou dobu udržena teplota nutná pro zpracování čistírenských kalů
Obrázek 2 – Schéma měřicích míst v pásové hromadě č. 1, „Meziměstí“
Obrázek 3 – Schéma měřicích míst v pásové hromadě č. 2, „Praha
4
AGRITECH SCIENCE, 11´
te p l o ta [ ° C ]
P r u b e h te p l o t, h r o m a d a 1 3 5 °C 3 0 °C T e p lo t a vz d u c h u 2 5 °C T e p lo t a h ro m a d y 1
2 0 °C 1 5 °C 1 0 °C 5 °C 0 °C -5 ° C 2 9 .9 .
6.1 0.
1 3 .1 0 .
2 0 .1 0 .
2 7 .1 0 .
3 .1 1 .
10.1 1 .
17.1 1.
2 4 .1 1 . d a tu m
Obrázek 4 – Hromada 1, „Meziměstí“ – graf průběhu teplot te p l o ta [ ° C ]
P r u b e h te p l o t, h r o m a d a 2 35 °C 30 °C T e p lo ta vz d u c h u 25 °C T e p lo ta h ro m a d y 2
20 °C 15 °C 10 °C 5 °C 0 °C -5 ° C 2 9 .9 .
6 .1 0 .
13.1 0.
2 0 .1 0 .
2 7 .1 0 .
3 .1 1 .
1 0 .1 1 .
1 7 .1 1 .
2 4 .1 1 . d a tu m
Obrázek 5 – Hromada 1, „Praha“ – graf průběhu teplot Závěr Poznatky uvedené v tomto článku byly získány v rámci řešení výzkumného záměru MŠMT č. MŠM 6046070905.
Představený experiment dokazuje schopnost přeměny surovinové skladby složené z čistírenských kalů ve vysokém procentním zastoupení, papíru, dřevní štěpky a travní seče za použití technologického postupu kompostování v pásových hromadách na volné ploše, přikrytých kompostovacími plachtami na kompost. Je ale prokázáno, že proces neprobíhá podle předepsaných pravidel. Je tedy důležité pomocí navazujících experimentů, při kterých budou měněny vstupní podmínky (složení surovinové skladby, velikost částic papíru a způsob jeho drcení) nastavit takové složení vstupních surovin, které umožní dosáhnout během kompostování předepsané taploty
Literatura [1] PLÍVA a kol.: Zakládání, průběh a řízení kompostovacího procesu. VÚZT, Praha, 2006, 64 s [2] RACLAVSKÁ, H.: Technologie zpracování a využití kalů z ČOV. VŠB Ostrava, 2008, 171 s.
Takto zdokumentované složení surovin může být pozitivním přínosem pro zpracování problematických biologicky rozložitelných odpadů jako je čistírenský kal, posečená travní hmota, papír a lepenka.
5
AGRITECH SCIENCE, 11´
Abstrakt Článek popisuje experiment, kterým byla ověřena možnost kompostování surovinové skladby složené z čistírenských kalů ve vysokém procentním zastoupení, papíru, dřevní štěpky a travní seče. Použitým technologickým postupem bylo kompostování v pásových hromadách na volné ploše, přikrytých kompostovacími plachtami. V rámci měření byl určen objem, objemová hmotnost a vlhkost vstupních materiálů. V průběhu procesu byly sledovány důležité indikátory průběhu kompostovacího procesu, tzn. teplota a obsah kyslíku. Objemová hmotnost i vlhkost byla zjištěna i u výsledného kompostu.
Klíčová slova: biologicky rozložitelný odpad, kaly, kompost, drtič kartonu
Kontaktní adresa Ing. Vlastimil Altmann, PhD., Ing. Miroslav Mimra, Ph.D., Česká zemědělská univerzita Technická fakulta Katedra využití strojů, Kamýcká 129, 165 21 Praha 6 – Suchdol
[email protected] [email protected] Ing.Stanislav Laurik Výzkumný ústav zemědělské techniky v.v.i Drnovská 507 Praha 6 - Ruzyně
[email protected]
6
