Jakość kompostów z osadów ściekowych

Bardzo często wykorzystanie powstających na terenach oczyszczalni ścieków osadów napotyka na szereg problemów. Wynika to m.in. z ich mazistej konsystencji, dużej odorowości czy też zawartości drobnoustrojów chorobotwórczych. Ostatecznie najczęściej spotykanym ograniczeniem w przyrodniczym wykorzystaniu osadów ściekowych jest ponadnormatywna zawartość w nich metali ciężkich [Mazur 1996; Gambuś i Wieczorek 1999; Siuta 1999 b; Krzywy i in. 2000]

Jednak jak podaje Mazur [1996] czy Gambuś i Wieczorek [1999] właściwości fizykochemiczne osadów ściekowych można korygować poprzez ich kompostowanie z dodatkami organicznymi (słoma, trociny, kora, odpady z pielęgnacji terenów zieleni), co znacznie zwiększa możliwość wykorzystania. Dodatek materiałów organicznych, jak podaje Jędrczak [1998] powinien się kształtować w proporcjach objętościowych ok. 1:3.

Wykorzystanie dodatku strukturotwórczego do procesu kompostowania osadów ściekowych umożliwia prawidłowy jego przebieg, gdyż jak podaje Siuta [1999a] kompostowanie samego osadu nie wytwarza temperatury niezbędnej do zniszczenia organizmów chorobotwórczych,

ani też nie powoduje obniżenia koncentracji metali ciężkich w końcowym produkcie.

Natomiast dodatek do masy kompostowej substancji organicznej w postaci słomy, trociny, kory czy odpadów z pielęgnacji terenów zieleni wyraźnie wpływa na zmniejszenie w powstających z osadów kompostach koncentracji metali ciężkich, a także ułatwia osiągnięcie temperatury wymaganej do higienizacji kompostu [Siuta 1997; Siuta 1999b].

Komunalne osady ściekowe wraz z masą organiczną mogą być przetwarzane w systemach tradycyjnych (pryzmowych) lub też, szczególnie przy dużych oczyszczalniach ścieków stosuje się przetwarzane agrotechnicznie osadów, przy użyciu wielu sprzętów mechanicznych i rozwiązań technologicznych (kompostowanie osadów komunalnych metodą bioreaktorów).

Najczęściej jednak stosowaną metodą kompostowania jest metoda pryzmowa. Metoda ta polega na usypywaniu pryzm z osadów zmieszanych z materiałem strukturotwórczym oraz okresowym przewracaniu ich celem napowietrzania [Siuta 1999b].

Przebieg procesu kompostowania zależy od kilku parametrów tj.: liczby i rodzaju mikroorganizmów, stężenia tlenu, uziarnienia, zawartości wody, temperatury i odczynu.

Wszystkie te parametry są współzależne i muszą być kontrolowane podczas przebiegu procesu dla zapewnienia jego efektywności i dobrej jakości produktu. Powinno się to odbywać zazwyczaj poprzez pomiar temperatury, wilgotności oraz przestrzeganie terminów przesypywania materiału w pryzmie.

Zazwyczaj procesowi kompostowania poddaje się odwodnione osady ściekowe do 18-25 % s.m., które następnie miesza się ze środkiem strukturotwórczym, np. trocinami, wiórami bądź innymi odpadami, aż do uzyskania 40-50% s.m. mieszaniny. Stąd bardzo korzystne jest połączenie dwóch odpadów w procesie kompostowania np. osadów i organicznej frakcji odpadów komunalnych lub odpadów z pielęgnacji terenów zieleni miejskiej będącej źródłem węgla i azotu, poprawiając tym samym stosunek C:N, który powinien wynosić ok. 30:1 [Dymaczewski i in. 1997; Siuta 1999a,b].

Każdy odbiorca ma inne wymagania dotyczące jakości kompostu w zależności od celu jego zastosowania. Jak podkreśla Jędrczak [2001] wykorzystanie kompostu do nawożenia upraw wymaga produktu o wysokiej jakości, który nie ujawnia szkodliwego oddziaływania na zdrowie ludzi i zwierząt oraz na środowisko, czyli takiego kompostu w którym jest wysoka zawartość N, P, K oraz substancji organicznej oraz niewielka koncentracja metali ciężkich i organizmów patogennych. Jednocześnie autor zwraca uwagę, że kompostom przeznaczonym na cele nierolnicze (np. do rekultywacji zamkniętych składowisk odpadów komunalnych) stawia się o wiele mniej rygorystyczne wymagania.

Związane jest to głównie z tym, że zagospodarowanie kompostów na cele nierolne nie powoduje bezpośredniego zagrożenia przedostania się substancji szkodliwych (głównie metali ciężkich) do łańcucha pokarmowego i środowiska [Jędrczak 2001].

W związku z tym, jak podaje Barth [2002] najważniejszym czynnikiem wpływającym na możliwość sprzedaży kompostu jest jego niezmienna i przewidywalna jakość, potwierdzona przez niezależne instytucje kontrolne.

Podstawowymi substancjami odżywczymi w kompostach są azot, fosfor, potas, magnez i wapń. Wartość nawozową kompostu charakteryzuje się, podając ich całkowitą zawartość w produkcie oraz udział form rozpuszczalnych i dostępnych dla roślin. Wysoka temperatura procesu kompostowania zapewnia z kolei bezpieczeństwo kompostu pod względem sanitarnym, który musi spełniać również wymagania pod względem zawartości metali ciężkich

Dobry kompost powinien mieć ciemny kolor i ziemisty zapach. Powinien być materiałem jednorodnym, o jednolitej wielkości cząstek i wilgotności mniejszej niż 50 %.

Optymalna wilgotność powinna mieścić się w zakresie od 25-35 %. Wyższa wilgotność powoduje liczne problemy techniczne; ogranicza możliwość workowania, utrudnia mieszanie z innymi materiałami i rozrzucanie oraz zwiększa koszty transportu. pH kompostu powinno mieścić się pomiędzy 6,0 i 7,8. Zawartość substancji organicznych w kompoście zależy od składu kompostowanych odpadów. Ilość substancji organicznych, wyrażona jako straty przy prażeniu, powinna być > 20 % s.m. Jeżeli zawartość substancji organicznej jest zbyt wysoka istnieje podejrzenie, że albo kompost jest niedojrzały albo ilość substancji organicznej w kompostowanych odpadach była bardzo wysoka. Kompost nie powinien zawierać tworzyw sztucznych, metali i materiałów twardych, w tym szczególnie kawałków szkła, które mogą prowadzić do skaleczeń. Kompost uznany za bezpieczny i akceptowany na rynku musi charakteryzować się niską zawartością metali ciężkich i toksycznych związków organicznych, niskim stężeniem soli rozpuszczalnych (mniej niż 25 mS/cm), brakiem czynników chorobotwórczych dla ludzi i zwierząt i nie powinien zawierać nasion chwastów. Bardzo ważny jest stopień przekompostowania odpadów (dojrzałość kompostu) oraz brak właściwości fitotoksycznych.

W zależności od stopnia przekompostowania rozróżnia się następujące rodzaje kompostu:

• kompost świeży; materiał wyjałowiony we wstępnym procesie kompostowania i pozbawiony większych składników poprzez przesianie. Komposty świeże charakteryzują się wysoką zawartością substancji organicznych. Mogą one szkodliwe oddziaływać na systemy korzeniowe roślin. Składowane w pryzmach ulegają dalszemu przekształcaniu, co może prowadzić do procesów gnilnych ze względu na niedobór tlenu. Iloraz węgla i azotu w świeżym kompoście waha się od 25/1 - 30/1.

Wartość ilorazu C/N jest miarą dojrzałości kompostu. Im jest on mniejszy, tym bardziej dojrzały jest kompost.

• kompost dojrzały; kompost uzyskany ze świeżego kompostu przez dalsze jego kompostowanie aż do stanu, który nie jest szkodliwy dla systemu korzeniowego roślin. Wartości ilorazu C/N są znacznie mniejsze i z reguły nie przekraczają 15/1.

O wartości nawozowej kompostów decydują również mikroelementy, które w masie kompostowej dokładnie zhomogenizowanej, są rozmieszczone równomiernie i nie powodują miejscowego przedawkowania, wpływającego szkodliwie na rośliny. Obecność w glebach większości metali ciężkich (tj., B, Zn, Cu i Ni), w małych ilościach, jest niezbędna dla prawidłowego wzrostu roślin. Jednak, w wyższych stężeniach, mogą one działać hamująco na ich wzrost. Niepożądane są również podwyższone ilości innych pierwiastków śladowych w glebach (tj.: As, Cd, Pb i Hg), głównie z powodu ich szkodliwego oddziaływania na organizmy glebowe oraz zwierzęta i ludzi, którzy mogą spożywać zanieczyszczone rośliny lub mieć kontakt z glebą. Jak podaje Bilitewski i in. [1994] wpływ metali ciężkich na rośliny uprawiane na polach nawożonych kompostem zależy nie tylko od ich stężenia w glebach, ale też od własności gruntu takich, jak: pH, zawartość substancji organicznej i zdolność wymienna kationów. Różna jest też wrażliwość roślin na metale ciężkie obecne w glebach.

Jednym z najważniejszych parametrów charakteryzujących przydatność nawozową kompostów jest zawartość w nich metali ciężkich [Siuta 1997; Siuta 1999c; Filipek – Mazur, Gondek 2003; Wang i in. 2005a]. Wang i in. [2005a] dodaje, że bardzo często wysoka koncentracja metali ciężkich w osadach ściekowych wykorzystanych do kompostowania może powodować zanieczyszczenie środowiska glebowego, już po ich nawozowym zastosowaniu, co zwiększa ryzyko ogólnego zanieczyszczenia środowiska.

Jak podaje Rutkowska i in. [1999] w kompostach najczęściej stwierdza się największą, spośród metali ciężkich, zawartość cynku a najmniejsze ilości dotyczyły kadmu. Ponadto

autorka podaje, że koncentracja metali ciężkich w kompostach wzrasta w szeregu:

Cd<Ni<Cu<Pb<Zn, wykazując o wiele większą zmienność niż w przypadku makroskładników.

Należy pamiętać, iż komposty są substancjami o bardzo zróżnicowanym składzie chemicznym, i jak podaje Rutkowska i in. [1999] podlegającym okresowym, sezonowym wahaniom. Dlatego kontrola ich jakości przy każdorazowym ustalaniu dawek i częstotliwości wykorzystania jest niezbędna, aby móc przeciwdziałać ewentualnym zanieczyszczeniom środowiska naturalnego.

W polskim prawodawstwie brak jest standardów ustawowych określających klasy kompostu dopuszczalne zawartości w kompoście metali ciężkich, zanieczyszczeń organicznych, zanieczyszczeń fizycznych itd. Istnieją natomiast dobrowolne systemy jakości, propagowane przez stowarzyszenia producentów i/lub końcowych odbiorców kompostu.

Dobrze rozwinięte są natomiast uzupełniające normy ustawowe, czyli akty prawne regulujące zasady gospodarowania odpadami ulegającymi biodegradacji:

• Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. o odpadach [Dz. U. Nr 62, poz. 628] - wymusza zgodny z zasadami ochrony środowiska odzysk odpadów ulegających biodegradacji, jeżeli nie udało się zapobiec ich powstaniu (art. 5), gromadzenie i zbieranie odpadów w sposób selektywny (art. 10).

• Akty prawne regulujące zasady projektowania, budowy i eksploatacji instalacji oraz uzyskiwania pozwoleń - lokalizacja zakładów w trybie przepisów o zagospodarowaniu przestrzennym (Ustawa z dnia 27 marca 2003 r. o planowaniu i zagospodarowaniu przestrzennym [Dz.U. Nr 80 poz. 717]),

• Decyzje administracyjne w zakresie gospodarki odpadami (pozwolenia zintegrowane, zezwolenie na prowadzenie działalności w zakresie odzysku lub unieszkodliwiania, plany gospodarki odpadami);

• Akty prawne regulujące zasady nawożenia oraz ochronę środowiska glebowego i wodnego - regulują ograniczenia stosowania i maksymalne dawki kompostów (ustawa nawozach i nawożeniu z dnia 26 lipca 2000 (Dz. U. Nr 89, poz. 991) z rozporządzeniami wykonawczymi, ustawa z dnia 3 lutego 1995 r., o ochronie gruntów rolnych i leśnych (Dz.U. Nr 16, poz. 78, z późn. zm.), rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 9 września 2002 r. w sprawie standardów jakości gleby oraz standardów jakości ziemi [Dz.U. Nr 165, poz. 1359]).

W oczyszczalniach ścieków, gdzie przeróbka osadów obejmuje proces fermentacji i odwadniania, kompostowanie może być zastosowane jako proces końcowego uszlachetniania osadów, pozwalający na uzyskanie materiału o wysokich cechach jakościowych, który może być wykorzystany przyrodniczo (przy założeniu, że spełnia on wymagania dotyczące zawartości metali ciężkich), bądź sprzedany potencjalnym odbiorcom. Kompostowanie osadów, pozwala na uzyskanie produktu dojrzałego, zhumifikowanego, całkowicie stabilnego, o zapachu ziemi i luźnej strukturze ułatwiającej stosowanie do nawożenia, dłuższego magazynowania bądź dogodnego transportu.