Ugrás a tartalomhoz

Komposztálás, biogáztermelés

Dr. Kocsis István (2011)

Szent István Egyetem

6. fejezet - A komposztálás gyakorlati alkalmazási szempontjai

6. fejezet - A komposztálás gyakorlati alkalmazási szempontjai

Bevezetés

Az élet különböző területein (termelés-fogyasztás) keletkező hulladékoknak magas a szervesanyag-tartalma. Ezek a természet alkotta szerves anyagok értékesek, ha feldolgozzuk őket, ahelyett, hogy szemétlerakóba kerülnének.

A településeken keletkező kommunális hulladék 30-40%-a biológiailag bontható szerves anyag. Ennek döntő többségét ma még közvetlen talaj-talajvíz és levegőszennyezést okozó szeméttelepen tárolják. A csapadék hatására kioldódó anyagok felszíni és felszín alatti vízkészlet-szennyezést okoznak. A hulladékhegyekben igen jelentős depónia gáz (metán), valamint szén-dioxid keletkezik. Mára a népességnövekedést meghaladó mértékben nőtt a kommunális szilárd hulladék mennyisége.

Tanácsi Irányelv 14. cikkében szerepel, hogy 2009. július 15-ig be kellett zárni azokat a települési szilárd hulladéklerakókat (125 db), amelyek nem feletek meg az EU-konformnak, ezt a hulladéklerakóval kapcsolatos egyes szabályokról és feltételekről szóló 20/2006. (IV. 5.)

2009. július 16. után 57 lerakó fog működni - elhelyezkedését a 26. ábra mutatja - továbbá 2010 végéig az ISPA és a Kohéziós Alap támogatásából további 12 lerakó kerül kiépítésre, így összesen várhatóan 77 korszerű lerakó fog üzemelni az ország egész területén.

26. ábra. A hulladéklerakók területi elhelyezkedése

Műszakilag kiépített hulladéklerakó jelenleg az országban 72 db van. Ezekben lehet a törvényi előírásnak megfelelő szinten komposztálni.

Az EU előírások következményeiről általánosságban elmondható, hogy a hulladéklerakók számának csökkentésével a hulladék szállítási távolsága jelentősen megnövekedett. Ez jelentős költségnövekedést eredményezett.

Meg kell említeni, hogy a településeken lévő műszakilag nem megfelelő hulladéklerakók elérték a befogadóképességük felső határát. A telepi komposztálás csak úgy sikeres, ha megelőzi a szelektív gyűjtés, vagyis a biológiailag bomló szerves hulladék külön szedését. Ezentúl még követelmény az is, hogy állati hulladék nem kerülhet a szerves hulladék közé.

Követelmények:

  • Tudja felsorolni, mely szerves anyagok használhatók fel a nagyüzemi komposztálásra!

  • Ismerje a komposztálást befolyásoló tényezőket és jellemezze azokat!

  • Tudja, hogy melyek a nagyüzemi komposztálás előnyei és hátrányai!

  • Ismertesse a nagyüzemi komposztálási technológiák alkalmazhatóságát!

  • Ismerje, milyen létesítmény-egységeket kell kialakítani komposztüzem létesítésekor!

Nagyüzemi komposztálásra felhasználható szerves anyagok

Zöld- és lombhulladék

A közterületekről és a kertekből kerülnek összegyűjtésre. Ezek nagyon különböző anyagok, eltérő nedvességtartalommal és C/N aránnyal.

A fűnyiradék lehet magas, illetve alacsony nedvességtartalmú. Szerkezeti állandósága rossz, korhadóképessége jó, C/N aránya: 15-25.

A lombhulladék az alkotók arányától, hogy mennyi a levél, ill. a gally, eltérő bonthatóságú, szerkezeti állandósága közepes, korhadóképessége szintén az alkotók arányától függ, C/N aránya: 30-60.

Ezen hulladékok mennyisége erősen évszakfüggő. A zöldhulladék fele általában közterületekről, fele a lakosságtól kerül begyűjtésre.

Ezeket a begyűjtött különböző fajtájú zöldhulladékok egy halomba kerülnek deponálásra, és mivel tulajdonságaik különböznek, célszerű őket keverni, aprítani, és csak megfelelő arányban történjen az egyes összetevőkw adagolása a komposztkazalba.

Bio- és háztartási hulladék

A biohulladék az a háztartásokból összegyűjtött szerves hulladék, amely kiegészül a konyhakertek zöldhulladékával. Ez lakosonként évente 90-130 kg. Ha a konyhai hulladékhoz papír is kerül, szerves szemétnek nevezzük. Ha levonjuk a kerti hulladékot, akkor 35-70 kg biohulladék jut egy főre évente.

Ezt a hulladékfajtát célszerű szelektív gyűjtéssel biokukákba gyűjteni.

Jellemzői: nedvességtartalma: 30-40%, így a szárazanyag-tartalma: 60-70%, szervesanyag-tartalma: 20% körüli. Makroelem-tartalma az átlagosnál kisebb, C/N aránya: 30-40.

Biohulladéknak minősülnek: zöldség és gyümölcshulladékok, kávé és teazacc, elhalt, levágott fűhulladék, gyomok, lombhulladék.

A biokukába rendszerint belekerülnek olyan hulladékok is, amelyek nem odavalók, pl. hús, zsíros, sós ételmaradékok, ezért ezeket a zöldhulladékkal keverve ajánlatos komposztálni. Arányuk 1:3.

Szennyvíziszapok

Víztelenítés utáni szárazanyagtartalma: 15-25%. Szervesanyag-tartalma: 15%. Makroelem-tartalma: átlagos. C/N aránya: 10.

Komposzt készítésére előülepített, rothasztott, vagy aerob úton stabilizált iszap egyaránt alkalmas. Ezeket komposztálás előtt általában szalmával keverni szükséges. Ezen komposztoknál a fertőző baktériumok mennyisége határérték alatt maradjon!

Szemét, mint komposztalapanyag

A szemétnek 40-60%-a komposztálható és komposztálásra csak a távfűtéses, vagy a salakmentes tüzelési körzetek hulladéka használható fel.

Nehezen bomlanak a szemétből a fóliák, flakonok, szivacsfélék, műanyagok, míg a papír a komposztáláshoz kitűnő nyersanyag, növeli a szervesanyag-tartalmat és a vízfelvevő-képességet.

A szemét általában N-ben szegény, ezért N kiegészítés szükséges a komposztáláshoz.

A komposztálásra szánt szemetet 25-40 mm méretűre kell aprítani, és mivel víztartalma kicsi, keverni kell tőzeggel, lombfölddel vagy érett komposzttal, vagy szennyvíziszappal. 1 t városi szeméthez 300 kg szennyvíziszap szükséges.

A komposztálást befolyásoló tényezők

A természetes humuszképződéshez hasonló folyamat a komposztálás, amely során a nyers szerves anyag lebontása és ezzel párhuzamosan a humuszanyagok szintetizációja zajlik. Ezt a folyamatot talajlakó mikroorganizmusok végzik, de csak megfelelő körülmények biztosítása mellett.

Oxigénszükséglet

Az aerob viszonyok lényegesek a lebontási folyamat során, nem elégséges levegőellátottság mellett anaerob bomlás következhet be, ami nemkívánatos következményekkel (szaghatás) jár. A lebontó szervezetek a levegőből és a szerves anyagokból bontásából fedezik oxigénigényüket. A kétféle oxigénforrást más és más fajok tudják igénybe venni. A levegő oxigénjének igénybevételekor korhadásról beszélünk, amelyet aerob fajok végeznek. Ellenkező esetben indul meg a rothadás, az oxigén nélküli lebomlás, melyben anaerob fajok vesznek részt. A mikroorganizmusok oxigénfogyasztása számos dologtól függ, mint például a hőmérséklet, a nyersanyag típusa, a keveredés mértéke vagy a szemcsenagyság. Különösen a kezdeti szakaszban jelentős a lebontásban részt vevő mikroorganizmusok oxigénigénye.

Ezt az igényt háromféle módon biztosíthatjuk:

  • levegőbefúvással,

  • átforgatással és

  • laza szerkezetű anyagösszetétellel.

A komposztálandó anyagok ideális oxigéntartalma 12-17%(V/V) közötti. Az oxigénellátottságot komposztálótelepeken mérőműszerekkel ellenőrizhetjük, ezek hiányában két dolog jelzi a jó levegőellátottságot: az optimális nedvességtartalom és a megfelelő mennyiségű struktúraanyag megléte. Az oxigén koncentrációja jelentősen befolyásolja a komposztálás sebességét (levegőbefúvással vagy gyakori átforgatással felgyorsítható a lebontási folyamat). Az oxigénellátottság növelhető a levegővel érintkező felület növelésével, azaz a komposztálandó anyag aprításával (csak bizonyos mértékig, mert a túl apró szemcseméret anaerob körülményekhez vezet).

Nedvességtartalom

A komposztálás során a mikroorganizmusok élettevékenységéhez megfelelő mennyiségű vizet kell biztosítani. A víz hiánya és bősége jelentősen befolyásolja a szerves anyagok lebomlását. Az esetben, ha vízhiánylép fel, nem indul meg, vagy abbamarad a lebomlás. A túl magas nedvességtartalom viszont anaerob körülményeket teremt, mivel a túl sok víz kiszorítja az anyagrészek közti levegőt. A komposztálandó anyag nedvességtartalmának általánosan elfogadott optimuma 40-60% között mozog (az anyag szerkezetének, részecskenagyságának függvényében esetleg 70-80%-ot is elérhet). Ez az optimális nedvességtartalom mesterséges nedvesítéssel (locsolással), vagy települési szennyvíziszapokkal való együttes kezeléssel érhető el. A nedvességtartalom egyenletes eloszlása igen fontos tényező, amit forgatásos homogenizálással lehet biztosítani. A lebontási folyamat során nem csak gázok, hanem vízgőz is távozik, így a nedvességtartalom folyamatos ellenőrzése, szükség esetén pótlása, igen fontos része a komposztálásnak. A nedvességtartalmat leggyakrabban az úgynevezett marokpróbával ellenőrizzük. Ez abból áll, hogy egy maréknyi komposztot összeszorítunk a tenyerünkben és megfigyeljük a viselkedését. A nedvességtartalom akkor optimális, ha az anyag a kezünkben marad, de az ujjaink közül nem csorog ki víz. Az anyag túl száraz, ha szétesik a kézben, illetve túl nedves, ha víz folyik ki az ujjaink közül. Nagyobb zárt rendszereknél beépített nedvességtartalom-mérőkkel illetve szárítószekrényes vizsgálattal lehet a komposztálandó anyagot ellenőrizni.

Kémhatás

A kémhatás jelentősen befolyásolja az aerob lebontó szervezetek életképességét. Legkedvezőbb a semleges (pH 6-8) kémhatás. Az oxidáció során keletkező savas anyagokat mész hozzáadásával lehet közömbösíteni. A savas kémhatás okozója lehet még a levegőhiány, vagy a túl sok nedvesség. A túlzott mészadagolás vagy a nitrogéndús tápanyagok lebomlása során keletkező ammónia pedig lúgossá teheti a kémhatást.

Szén/nitrogén arány

A lebomlás gyorsaságát a már említett levegőellátottság és nedvességtartalom mellett az is befolyásolja, hogy a komposztálandó anyagban milyen a szén és a nitrogén aránya. Amennyiben ez az arány nem megfelelő akkor annak a mikroorganizmusok működése látja kárát. A komposztálásban részt vevő lebontó szervezetek energiaforrásként használják a szenet, a nitrogénre pedig a fehérjeszintézishez van szükségük. A folyamat gyors és hatékony lebonyolításához a legtöbb tudós szerint a 25-30:1 szén/nitrogén arány a legmegfelelőbb. Túl tág C/N arány esetén a folyamat csak lassan indul be, mikorra a felesleges szén már CO2 formájában elillant. Amennyiben azonban a C/N arány túl szűk, a felesleges nitrogén ammónia formájában távozik. Általánosságban megállapítható, hogy minél fásabb, barnásabb színezetű egy nyersanyag, annál több szenet, minél zöldebb annál több nitrogént tartalmaz. A kedvező arány megteremtésének egyik módja, ha többféle, különböző anyagot együtt kezelünk, illetve adalékanyagokkal mozdítjuk el az arányt a kívánt irányba. Így tehát a C/N arány változtatásával irányítható a komposztálási folyamat. A komposztálás során ez az arány csökken, a kész komposzt már csak 20:1 C/N aránnyal rendelkezik.

Szemcseméret

A hulladékok szemcsemérete, aprózottsága szintén befolyásolja a lebontás sebességét. Az aprított anyagot nagyobb felületen bontják a mikroorganizmusok, de túl apró szemcseméretnél tömörödöttség, ezáltal pedig anaerob viszonyok állhatnak elő. Az általánosan komposztálásra alkalmasnak tartott szemcseméret 25-40 mm közötti.

Hőmérséklet

A komposzt hőmérséklete a komposztálás egyik jellemző paramétere, csak állandó ellenőrzésével szabályozható a folyamat. A hő szerepe a komposztálandó anyagokban található kórokozók elpusztításában jelentkezik, hiszen a szerves hulladékok jó részének épp a fertőzőképessége jelenti a fő problémát. Amennyiben a komposzt hőmérséklete nem éri el az 55 °C-ot a lebontás során, akkor komoly egészségügyi veszélyt hordoz magában. A komposztálás célja tehát nemcsak a hulladékok szerkezeti átalakítása, hanem higienizálása is. Ez a folyamat csak tényleges aerob lebontás esetén megy végbe megfelelő hatásfokkal, ezért a hőmérsékleti görbe figyelése elengedhetetlen. A mikrobák aktivitása és lebontási folyamat egy bizonyos határig a hőmérséklet növekedésével gyorsul. A különféle mikroszervezeteknek különbözőek a hőmérsékleti optimumai, amikor a legaktívabbak.

A komposztálás hőmérsékleti optimuma 30 és 65 °C között található, az ennél nagyobb hő már károsítja a lebontó folyamatban részt vevő mikrobákat. A lebontó folyamat hőtermelő, a hőmérséklet emelkedése az 50%-os lebomlásig tart. Az optimális hőmérsékleti maximum túllépését forgatással vagy levegőztetéssel lehet elkerülni. A külső hőmérséklet szerepe még a nagyobb nyitott rendszereknél is elhanyagolható, mivel a lebontás intenzív szakaszában jelentős mennyiségű hő termelődik.

27. ábra. A szerves anyag átalakulása a komposztálás során

A nagyüzemi komposztálás előnyei, hátrányai

Előnyei

  • Széles a komposztálandó anyagok köre.

  • Komposztáló telep és a települési szilárd hulladéklerakó egymás mellette helyezkedik el.

  • Jól gépesíthető, nagy városokban van jelentősége.

Hátrányai

  • Jelentősek a beruházási és engedélyeztetési költségek.

  • Költségeit igen megnöveli, ha a hulladékot 30-40 km messziről kell szállítani, így a komposzt eladhatatlanul drága lenne.

A komposztálási technológiák alkalmazhatósága

Döntően három tényező befolyásolja:

  • egyrészt a megfelelő hulladék-összetétel és minőség,

  • a kapott komposzt minősége (nehézfémtartalom, szerves mikro-szennyezők),

  • másrészt pedig az, hogy a kapott komposzt-termék értékesítése – piaca – biztosított legyen.

Ma már a komposztálás – a felhasznált alapanyagokat illetően – három irányban tolódott el:

  • települési szennyvíziszapok,

  • mezőgazdasági hulladékok,

  • kertészeti, városüzemeltetési (parkfenntartás) hulladék-ártalmatlanítás területére.

Hazánkban főleg a nyílt téri, elő és utóérleléssel összekapcsolt technológia alkalmazott, ahol adalékként szalmát, fűrészport, aprított fahulladékot alkalmaznak.

Ugyanakkor a nyílt téri elhelyezés során figyelembe kell venni a szükséges telepítési távolságot (anaerob folyamatok bűzkibocsátása miatt), illetve belső telepítés esetén gondoskodni kell zárt térről a teremlevegő megfelelő biofilteres kezelése mellett.

A komposztálás célszerűen alkalmazható kapacitástartománya részben műszaki, részben pedig a körülményes végtermék-értékesítési okok miatt behatárolt. A gazdasági vonatkozásokat is figyelembe véve nem célszerű az 50-70 t/nap kapacitásnál kisebb komposztüzem létesítése. A komposzttermék értékesítésének fokozott nehézségei miatt viszont nem célszerű 250-300 t/nap kapacitás feletti létesítmények telepítése. Néhány kivételes esettől eltekintve az eddigi külföldi tapasztalatok is ezt igazolják. A komposztálás hazai telepítése kisebb települések, illetve település-együttesek esetében akkor jöhet szóba, ha a termék értékesítése részletes piackutatás és mező-erdőgazdasági felhasználói egyeztetés után megoldható!

Komposztüzem létesítésekor az alábbi létesítmény-egységeket kell kialakítani, figyelembe véve a például a szennyvíztisztító telep meglévő adottságait, kapcsolódását:

  • odavezető közutak a bejövő és kimenő szállításra, kerítés kapuval,

  • mérleg,

  • belső üzemi tárolóbunker, tárolóhely, ürítőhely,

  • szükség szerint a hulladékot előkezelő és előkészítő gépek, berendezések, hulladékot feldolgozó gépek, berendezések,

  • szükség szerint a kész komposztot utókezelő-gépek, berendezések, kisegítő üzemek (karbantartás, javítás, raktár),

  • kiszolgáló létesítmények (energia, szennyvíz), adminisztratív és szociális létesítmények,

  • zöld területek, fásítás stb.,

  • maradék elhelyezése.

A veszélyes hulladéknak minősülő anyagok (pl. olajos talaj) komposztálása során figyelembe kell venni:

  • a csapadékvíz elvezetést,

  • az esetleges szivárgó-víz kezelést,

  • az érlelő-tér talajának megfelelő védelmét.

A telephely nagyságát több tényező együttesen határozza meg (kapacitás, a maradék utókezelési módja stb.).

Összefoglalás

Nagyüzemi komposztálásra alkalmas szerves anyagok:

  • zöld- és lombhulladék;

  • bio- és háztartási hulladék;

  • szennyvíziszapok;

  • szemét.

A komposztálást befolyásoló tényezők:

  • oxigénszükséglet;

  • nedvességtartalom;

  • kémhatás;

  • C/N arány;

  • szemcseméret;

  • hőmérséklet.

A nagyüzemi komposztálás előtt néhány tényezőt célszerű előre figyelembe venni.

A komposztálandó anyagok minőségi összetételét, eredetét:

  • települési szennyvíziszapok,

  • mezőgazdasági hulladékok,

  • kertészeti, városüzemeltetési (parkfenntartási) hulladékok.

Az adott alapanyagok lebontása után várható komposzt minőségét (van-e toxikusanyag-tartalma, pl. nehézfém).

A piaci lehetőségeket (tudjuk-e értékesíteni a terméket).

Komposztüzem helyének kijelölésekor figyelembe kell venni a várható környezeti hatásokat:

  • telepítési távolságot (anaerob folyamatok bűzkibocsátása miatt);

  • belső telepítés esetén zárt térről, a teremlevegő szűréséről gondoskodni kell;

  • csurgalékvíz elvezetése;

  • az érlelő terület talajvédelme.

Fontosak a telephely kiszolgálásnak szempontjai is:

  • szilárd burkolatú odavezető közutak, kerítés kapuval;

  • hídmérleg;

  • belső üzemi tárolóhely, ürítőhely;

  • a hulladékot előkezelő és feldolgozó gépek;

  • a kész komposztot utókezelő-gépek;

  • kisegítő üzemek (karbantartás, javítás, raktár);

  • kiszolgáló létesítmények (energia, szennyvíz), adminisztratív és szociális létesítmények;

  • zöld területek, fásítás stb.;

  • maradék elhelyezése.

Ellenőrző feladatok

Jelölje a helyes állításokat!

  1. A nagyüzemi komposztálás minden esetben gazdaságos tevékenység.

  2. Nagyüzemi komposztálás során a szerves anyagok komposztálásakor egyéb oxigénforrást is felhasználnak.

  3. A komposzt hőmérséklete a komposztálás egyik jellemző paramétere, csak állandó ellenőrzésével szabályozható a folyamat.

  4. A nagyüzemi komposztálás előnye, hogy a beruházási és üzemeltetési költségek magasak.

  5. A nagyüzemi komposztálás gépesíthető folyamat.

  6. Az esetleges bűzkibocsátás miatt lényeges a telephely és a település közötti megfelelő távolság.

  7. A nagyüzemi komposzttelepen bármilyen hulladék felhasználható komposzt készítésére.

  8. Nagyüzemi komposztálás során nem alkalmaznak adalékanyagot.

  9. A komposztnak mindig van piaca, korlátlanul lehet előállítani.

  10. A komposzttelep kialakítása előtt figyelembe kell venni a várható környezeti hatásokat.