Využití biodegradabilního odpadu kompostováním Petr Žalud Úvod Pro náš stát je charakteristické, že pevné odpady se až na výjimky prozatím pøed zneškodnìním netøídí. Ve spalovnách a na skládkách pak dochází ke ztrátì organického materiálu bez možnosti další recyklace. Tomu lze pøedejít použitím jiných metod zneškodòování organických odpadù. Je to napø. kompostování, které pøedstavuje dùležitou souèást odpadového hospodáøství ve smyslu zhodnocení zùstatkových látek. Evropské zemì vyvíjejí v posledních letech znaèné úsilí zpracovávat organický odpad biologickými metodami. Pøestože ještì nìkteré kompostárny zpracovávají netøídìný TKO (tuhý komunální odpad), zvláštì v jihoevropských zemích, trend je jednoznaèný – tøídìný sbìr organického odpadu z domácností, zahrad a veøejné zelenì.
Využitelný biodegradabilní odpad v Brnì Množství TKO mìsta Brna v roce 1998 èinilo cca 120 kt, což zahrnuje odpad zpracovaný mìstskou spalovnou + odpad uložený na skládku [1]. V souèasné dobì není sbírána v Brnì organická èást TKO (bioodpad) oddìlenì od TKO, což by se mìlo v souladu se zákonem 125 / 1997 Sb. zmìnit. Termín, od kdy bude separovaný sbìr bioodpadu v Brnì zaveden, stanoví Magistrát mìsta Brna v závazné vyhlášce dle §9 zák. 125 / 1997 Sb. Kompostování netøídìného TKO naráží na problém nadlimitního výskytu cizorodých látek ve vyrobeném kompostu (tìžké kovy, PCB a ropné deriváty), jejichž zdrojem jsou napø. monoèlánky, elektronika, staré léky, zbytky barev, chemikálie atd. Pøi dùsledné separaci organického odpadu obyvatelstvem lze podíl tìchto cizorodých látek významnì snížit. Podle analýz domovního odpadu v období 7 / 1997 až 1 / 1998 fy SAKO a.s. v mìstských èástech Masarykova ètvr•, Sobìšice a Lesná byl prùmìrný podíl organického odpadu cca 30 %. Podíl bioodpadu pro mìsto Brno je uvažován cca 30 % podle roèního období. Dalším vhodným odpadem ke kompostování je odpad z mìstské zelenì, tj. listí, tráva, odpad ze seøezaných stromù a keøù. K ekologickému využití cca 35 – 40 kt organického odpadu (bioodpad + zelený odpad) roènì je zapotøebí vybudování kompostárny, jejímž produktem by byl kompost rùzného stupnì biochemické 42
degradace a byl tak použitelný napø. k rekultivaci postižených èástí krajiny, ochranì proti erozi, zlepšení pùdy atd.
Kompostárna biodegradabilních odpadù Pøi projektování kompostárny je tøeba zvážit, zda-li bude výhodnìjší varianta celomìstské – centrální kompostárny, nebo rozmístìní menších detašovaných kompostáren. Ze studie [3] vyplývá, že výhodnìjší variantou jsou menší vhodnì rozmístìné kompostárny z hlediska rozložení zelenì ve mìstì a nenavazujících ploch k rekultivaci, jakož i delších dopravních vzdáleností k centrální kompostárnì. Výhodou by rovnìž byl postupnìjší nábìh provozu podle zkušeností v jednotlivých místech a také nižší finanèní nároènost rozbìhu realizace a provozu. Pro rozbìh, získání znalostí a povìdomí pro obyvatelstvo i spotøebitele kompostu by byla výhodná varianta vybudování kompostárny biodegradabilního odpadu s kapacitou 2,5 kt roènì na území mìstské èásti Brno – Sever, kde je již na základì vlastního zájmu této mìstské èásti zpracována studie [4]. Pøi uvedení do provozu se uvažuje s kompostováním 1,2 – 1,3 kt zeleného odpadu roènì, což odpovídá množství vyprodukovanému touto mìstskou èástí [2]. Se zavedením systému separace bioodpadu vzroste zpracovávané množství o cca 1,1 – 1,7 kt roènì (20 – 30 % podíl TKO Brna – Sever). Je však tøeba poèítat s pøechodným obdobím minimálnì 3 – 5 let, než bude systém akceptován vìtšinou obyvatelstva a než bude dosaženo 30 % podílu vytøídìného bioodpadu. Umístìní kompostárny je tøeba volit tak, aby pozdìji byla možnost kapacitního rozšíøení na násobek ( dvoj až trojnásobek ). Další tøi až ètyøi kompostárny se stejnou roèní kapacitou by pak pokrývaly potøebu zpracování biodegradabilního odpadu na území mìsta Brna.
Požadavky na technologii kompostárny biodegradabilního odpadu Kompostování bioodpadu a zeleného odpadu lze rozdìlit podle technologie øízení organického rozkladu, provozní techniky a doby intenzivního rozkladu. Ve své práci jsem se zamìøil na kompostování v bioreaktoru. Charakteristické vlastnosti takové kompostárny jsou následující: • krátká doba intenzivního rozkladu, cca 1 týden až 10 dní v uzavøeném systému a doba dozrávání kompostu trvá max. 3 mìsíce • kontrola parametrù rozkladu • nízké emise zápachu a výskyt odpadní vody ( kolobìh prùsakové vody ) • bezproblémová hygienizace rozkládajícího se materiálu 43
• v dùsledku kratší doby dohnívání jsou nároky na plochu nižší • možnost automatického nakládání a vykládání bioreaktoru • žádné emise choroboplodných zárodkù bìhem intenzivního hnití Již pøi projektování kompostárny je tøeba stanovit potøebné kapacity strojù a zaøízení pro zpracování odpadù na základì hmotnostních tokù materiálu v závislosti na èase. K tomu je výhodné použít poèítaèové simulace na matematickém modelu. Reálný systém kompostárny, který má pøesnì vymezeny cesty a charakter styku s okolím, lze modelovat matematickým abstraktním modelem [6].
Matematický model kompostárny Èinnost
kompostárny
z hlediska
materiálových
hmotnostních tokù je simulována matematickým modelem a slouží ke kapacitnímu vyvážení jednotlivých zaøízení kompostárny. Pomocí simulace mùžeme urèit optimální poèet bioreaktorù, velikost skladovacích ploch pro svážený odpad,
potøebnou
plochu
pro
dozrávání
kompostu
v krechtech i velikost skladu hotového kompostu. Rovnìž nám simulace modelu pomùže zjistit potøebnou kapacitu obslužných zaøízení (drtièe, sít), poèet kolových nakladaèù, poèet vozù na svoz odpadu. Vývojový diagram Obr. 1 Vývojový diagram matematického modelu
matematického modelu je na obr.1.
Provozní podmínky Množinu zaøízení kompostárny biodegradabilních odpadù lze rozdìlit na: • hlavní zaøízení (bioreaktory, krechty k dozrávání kompostu) •
obslužná zaøízení (kolový nakladaè, drtiè, soustava sít, pytlovací zaøízení, skladovací plochy, systémy aparátù typu èerpadla, filtry, výmìníky tepla, prvky mìøicí a regulaèní techniky)
Optimální chod celé kompostárny vyžaduje, aby pracovní cykly jednotlivých bioreaktorù a krechtù na sebe navazovaly tak, aby provozní režim obslužných zaøízení byl pokud možno kontinuální. Pracovní cyklus kompostárny vytváøejí svou posloupností jednotlivé dílèí operace hlavních a obslužných zaøízení. Každý dílèí èas reálné èinnosti je pøi modelování nutno považovat za 44
stochastickou velièinu s urèitým rozdìlením pravdìpodobnosti. Typ distribuèní funkce je dán specifikou procesu a povahou operace.
Shrnutí Kvalitativní a kvantitativní odlehèení skládek TKO lze docílit separovaným sbìrem bioodpadu a jeho kompostováním. Pro množství organického odpadu, které napø. vyprodukuje mìsto Brno (roènì cca 35-40 kt) je tøeba vybudovat kompostárnu, jejíž produkce je upotøebitelná napø. pøi rekultivaci krajiny, ochranì proti erozi, zlepšení pùdy atd. Pro rozbìh, získání znalostí a povìdomí pro obyvatelstvo i spotøebitele kompostu se jeví výhodnou varianta vybudování kompostárny biodegradabilního odpadu s kapacitou 2,5 kt roènì na území mìstské èásti Brno – Sever. Umístìní kompostárny je tøeba volit tak, aby pozdìji byla možnost kapacitního rozšíøení na násobek ( dvoj až trojnásobek ). Další tøi kompostárny (celkem tedy ètyøi) se stejnou roèní kapacitou by pak pokrývaly potøebu zpracování biodegradabilního odpadu na území mìsta Brna. Pøed vlastní realizací je však nutné provést kapacitní propoèet kompostárny z hlediska materiálových tokù pro dané množství odpadu. K tomu je výhodné vytvoøit matematický model zaøízení. Pomocí simulace na modelu mùžeme kapacitnì vyvážit jednotlivá zaøízení kompostárny z hlediska materiálových hmotnostních tokù ještì pøed její realizací. Pøi pøechodu na systematické vytøiïování organického odpadu z TKO je tøeba poèítat s pøechodným obdobím minimálnì 3 – 5 let, než bude systém akceptován vìtšinou obyvatelstva. V brnìnských podmínkách je tøeba øešit otázky výbìru vhodné technologie kompostování, logistiku sbìru a svozu separovaného odpadu, osvìtové kampanì pro obyvatelstvo – nutnost tøídit odpad, a struktury poplatkù za zneškodnìní odpadù.
Literatura [1] [2]
Sdìlení Magistrátu mìsta Brna, OŽP, Brno, 2/ 1999 Sdìlení Úøadu mìstské èásti Brno - Sever, OŽP, Brno, 1998
[3]
Pospíchal Z., Jícha J.: Technicko – ekonomická studie kompostovacího zaøízení na území mìsta Brna, Ekologická nadace Envioptimum Brno, 11/ 1997
[4]
Vostal D.: Studie možnosti kompostování organických odpadù z údržby zelenì v mìstské èásti Brno – Sever, Úmè Brno – Sever, OŽP, 12/ 1995
[5]
Sdìlení firmy SAKO a.s., Brno, 1998
45
[6]
Blatný J., Rábová Z., Keprt V.: Modelování na poèítaèích, Diskrétní SNTL, Praha 1974.
Ing. Petr Žalud Vysoké uèení technické v Brnì, fakulta strojní Ústav procesního a ekologického inženýrství e-mail:
[email protected], Tel.: 05-4114 2365, fax: 05-748 710
46
systémy,
skripta,
