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 wodyStabilizacja polegająca na zmniejszeniu

zagniwalnościLikwidacja nieprzyjemnych zapachówHigienizacjaRozłożenie do form optymalnie przyswajalnych

przez zwierzęta drobne i roślinyPrzygotowanie 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 masyTemperatura maksymalna 55-60°CZawartość 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. Woda wolnaB. Woda adhezyjnaC. Woda adsorpcyjnaD. Woda

międzykapilarnaE. Woda kapilarnaF. Woda

mikrokapilarnaG. Płyny komórkoweH. Woda

wewnątrzkomórkowa

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, 60-75°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

BibliografiaSidełko 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