Modelowanie procesu kompostowania, punkty krytyczne w kontekście wsparcia Technologią EM

1. Modelowanie procesu kompostowania, punkty krytyczne w kontekście wsparcia Technologią EM • mgr inż. Agronomii spec. Mikrobiologia Rolna Rafał Nasindrowicz

2. 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.

3. Zasadniczym celem przeróbki frakcji organicznej jest osiągniecie następujących efektów: • Zmniejszenie objętości i usunięcie z nich wody • Stabilizacja polegająca na zmniejszeniu zagniwalności • Likwidacja nieprzyjemnych zapachów • Higienizacja • Rozłożenie do form optymalnie przyswajalnych przez zwierzęta drobne i rośliny • Przygotowanie kompostu do ostatecznej formy zagospodarowania

4. Podstawowe warunki technologiczne wpływające na prawidłowość procesu kompostowania • Odpowiednia jakość, struktura kompostowanej masy! • Optymalna wilgotność 50-60% • Dostępność tlenu dla kompostowanej masy • Temperatura maksymalna 55-60°C • Zawartość związków organicznych i nawozowych • C÷N – 25÷65

5. 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!

6. 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

7. Rodzaje wody zawarte w osadzie ściekowym • Woda wolna • Woda adhezyjna • Woda adsorpcyjna • Woda międzykapilarna • Woda kapilarna • Woda mikrokapilarna • Płyny komórkowe • Woda wewnątrzkomórkowa

8. 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].

9. 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)

10. 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.

11. 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].

12. 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].

13. Przykładowy przebieg temperatur na tle poszczególnych grup mikroorganizmów

14. Przykładowy przebieg stężenia jonów wodorowych na tle poszczególnych grup mikroorganizmów

15. Przykład wydzielania dwutlenku węgla na tle poszczególnych grup mikroorganizmów

16. Przykład wydzielania metanu na tle poszczególnych grup mikroorganizmów

17. 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!

18. 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].

19. 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].

20. Dojrzały kompost powinien charakteryzować się odpowiednimi cechami organoleptycznymi takimi jak: struktura sypka gruzełkowata, barwa od brunatnej do czarnej, zapach ziemisty znacznie inny od gnilnego.

21. 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].

22. 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

23. Bibliografia • Sidełko 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