Tehnolosko – metalurski fakultet Univerziteta u Beogradu

Seminarski rad iz ekološke biotehnologije

Kompostiranje – faze procesa i oprema

Skolska 2012/13.

Student: Djuric Filip

Broj indeksa: 51/06

Mentor: prof dr Dimitrijević Suzana

1

UVOD

Kompostiranje, kao savremeni vid tretmana čvrstog komunalnog otpada je egzoterman proces biološke oksidacije, u toku kojeg se organski supstrat podvrgava aerobnoj biodegradaciji pod uticajem mešane populacije mikroorganizama u uslovima povećane temperature i vlažnosti. U procesu biodegradacije organski supstrat trpi fizičke, hemijske i biološke transformacije, uz stvaranje stabilnog humifikovanog krajnjeg proizvoda. Ovaj proizvod je dragocen za poljoprivredu – kao organsko đubrivo i kao sredstvo koje poboljšava strukturu zemljišta.Kompostirati se mogu:

- biootpad bogat azotom (50%): ostaci voća i povrća, kore voća i povrća, talog kafe i čaja , pokošena trava, korov i ostaci biljaka iz bašti, uvelo cveće;

- biootpad bogat ugljenikom (50%): lišće, usitnjeno suvo granje, slama i seno, ostaci kod orezivanja voća i vinove loze, piljevina, iglice četinara.

KOMPOST I PROCESI KOMPOSTIRANJA Opis kompostiranja: kontrolisana aerobna, termofilna, mikrobiološka degradacija čvrstih

organskih sastojaka, kao što su sirovi ili obrađeni otpadni kanalizacijski mulj, stajnjak, biljni ostaci, ostaci hrane i njihove mešavine do stabilisane materije slične humusu.

Kompostiranje je jedna od metoda ubrzane eliminacije štetnosti otpadaka, koja predstavlja biološku preradu otpada sa dobijanjem komposta, a u posebnim uslovima i biogasa. Ovaj proces se zasniva na pojavi samozagrevanja otpada i zbog toga se i karakteriše kao biotermički proces. Nastaje kao rezultat rasta i razvoja pre svega termofilnih mikroorganizama u aerobnim uslovima. Tokom biotermičkog procesa otpaci se zagrevaju do onih temperatura koje pogubno deluju na patogene mikroorganizme, jaja helminta, larve i lutke muva, čime otpaci postaju znatno manje štetni. Uz određene uslove se, pod dejstvom mikroorganizama masa otpada podvrgava procesima razlaganja i stvaranja novih materija (među kojima i humusnih), koje ulaze u sastav novog proizvoda – komposta, koji je po svom sastavu sličan zagorelom stajnjaku. Tehnologija kompostiranja mora da obezbedi optimalne uslove koji će omogućiti eliminaciju njihove štetnosti u kratkom vremenu i dobijanje visokokvalitetnog komposta.

Od vlažnosti otpada u velikoj meri zavisi aktivnost biotermičkog procesa, jer se mikroorganizmi koji učestvuju u ovom procesu hrane organskim materijama samo u vodenom rastvoru. Ako je vlažnost nedovoljna, odnosno otpaci lišeni vode, biotermički procesi se usporavaju. Ukoliko je vlažnost prekomerna, onda voda ispunjava pore i prostore između čestica otpadaka, istiskuje se vazduh, što izaziva nastanak anaerobnih procesa zbog nedostatka kiseonika, a proces kompostiranja se naglo zaustavlja (odnosno počinju anaerobni procesi metanogeneze uz stvaranje metana odnosno biogasa).

Jedna od osnovnih životnih funkcija aerobnih mikroorganizama je prisustvo dovoljne količine kiseonika. Za početak termičkog procesa dovoljna je količina kiseonika koja se nalazi u masi otpada pre kompostiranja. Da bi proces bio uspešan, neophodno je da vazduh prodire u sve delove mase otpada.

Na proces kompostiranja utiče puno činilaca, ali najznačajniji činioci razgradnje organskih sastojaka su kiseonik i voda. Temperatura je, takođe, vrlo značajan faktor, ali ona je rezultat mikrobiološke aktivnosti. Stepen povećanja temperature je u direktnoj vezi i sa vrstom materijala koji se kompostira, jer je poznato da se transformacijom organskih materija sa većim sadržajem azotnih jedinjena oslobađa veća količina toplote od onih koje sadrže više ugljeno-hidratnih komponenti. Ostali značajni činioci koji mogu limitirati proces kompostiranja su ugljenik i

2

kiseonik (imaju značajnu ulogu jer su neophodni za mikrobiološku aktivnost i rast) i pH reakcija. Fosfor i sumpor su, takođe, značajni, ali je njihova uloga u procesu kompostiranja manje poznata. Mikroelementi kao Cu, Ni, Mo, Fe, Zn, zatim makroelement Mg i korisni Na, neophodni su za enzimske aktivnosti, ali se malo zna o njihovoj ulozi u procesu kompostiranja.

Proces kompostiranja

Osnovni proces kompostiranja može se prikazati hemijskom jednačinom:

CpHqOrNs x aH2O + bO2 = CtHuOvNw x cH2O + dH2O + eH2O + CO2

Proces samozagrevanja kompostne mase ima određenu dinamiku pa se kriva temperature može podeliti na mezofilnu (<45°C) i termofilnu zonu (>45°C) u okviru kojih se mogu razlikovati 4 faze:

1.inicijalna faza (mezofilna) – U toku ove faze dolazi do mehaničke razgradnje materijala. Proces započinju mezofilne bakterije, gljive, aktinomicete i protozoe. Maksimalna temperatura u ovoj fazi dostiže 45°C.

2.Aktivna (termofilna) faza – U ovoj fazi dolazi do brze razgradnje materijala. Temperatura u kompostnoj gomili se u roku od 24 do 72 h nakon formiranja gomile poveća iznad 45°C, obično do 65°C, kao rezultat oksidacije ugljenikovih jedinjenja. Ova termofilna faza i funkcija termofilnih bakterija u njoj je ključna za uništavanje patogenih organizama, larvi muva i semena korova. Da bi se to postiglo potrebno je održavati temperaturu od oko 65°C tri do pet dana. U toku ove faze neophodno je konstantno snabdevanje kiseonikom, bilo ručnim ili mehaničkim mešanjem i prevrtanjem gomile ili automatizovanom ventilacijom.faza maksimuma (termofilna faza),

3

3.Faza hlađenja – Ovde se nastavlja razgradnja početnog materijala, sve do formiranja biološki stabilnih humusnih jedinjenja. Tada dolazi do dominacije mikroorganizama, koje preferiraju niže temperature.

4.Sazrevanje – Sazrevanje zahteva minimum kiseonika i sam biološki proces postaje veoma spor. Sinteza humusnih jedinjenja koja je započeta u prvoj fazi sada se završava.

POGONI ZA KOMPOSTIRANJE

Najznačajnija karakteristika pogona za kompostiranje je biotermička prostranost (horizontalni i rotacioni bubanj, višespratni tornjevi, prostorije sa kompaktnim ili mrežastim zidovima itd.). Kako bi se obezbedili bolji uslovi za kompostiranje, koriste se različiti načini pripreme otpada ili njegove obrade: magnetna separacija, prosejavanje radi razdvajanja po krupnoći, sušenje ili vlaženje otpada. U nekim pogonima se izdvajanje metalnih delova i obogaćivanje komposta vrši na kraju procesa. Pogon ima opremu za realizaciju tri tehnološke etape, obezbeđujući konačni ciklus obrade otpadaka: prijem i prethodna obrada otpada, biotermički proces obrade i kompostiranja, obrada komposta. Kada otpad dospe u pogon, istovaruje se u prijemni bunker, a zatim se transportnom trakom prebacuje u biodisk. Iznad trake se nalazi elektromagnetni separator koji izvlači metale iz otpada. Horizontalni rotacioni disk predstavlja osnovu procesa kompostiranja. Iz njega se materijal dalje prebacuje u cilindrično kontrolno sito. Krupni komadi prolaze kroz magnetni separator i ulaze u otpad kabastih materijala koji se skladišti i posebno obrađuje. Sitni deo se drobi.

Kompost se može koristiti u poljoprivredi samo pod uslovom da su ispoštovana sva sanitarna pravila i ukoliko je izvršena kontrola komposta u smislu postojanja patogenih mikroorganizama i štetnih hemikalija. Vrednost komposta ogleda se u postojanju mikroorganizama i materija koje ne mogu naneti štetu zdravlju čoveka pri njegovom kontaktu sa zemljištem, kroz biljne kulture koje služe za ishranu ljudi i stoke, kroz vodu, vazduh i insekte. Kompost iz otpada sadrži teške metale i retke elemente, što dovodi u pitanje upotrebljivost komposta kao stajskog đubriva na poljoprivrednim površinama. S druge strane, neki mikro elementi, koji se nalaze u kompostu, su fiziološki neophodni za razvoj biljaka (bakar, cink, mangan, hrom, bor). Teški metali, kao što su živa, kadmijum i olovo iz komposta mogu dospeti u zemljište.

Mogući načini kompostiranja i oprema koja se može koristiti:

4

5

6