Z ODPADÓW KOMUNALNYCH 1
KOMPOSTÓW WYTWORZONYCH Z OSADÓW CIEKOWYCH, ODPADÓW KONOPI I ZR BKÓW DRZEWNYCH
Jacek Czekała
Katedra Gleboznawstwa i Ochrony Gruntów, Uniwersytet Przyrodniczy, Pozna
Wst p
Racjonalne zagospodarowanie odpadów w Polsce staje si jednym z naj-wa niejszych problemów społecznych, ekologicznych i ekonomicznych. W ród odpadów du o miejsca po wi ca si komunalnym osadom ciekowym, których masa wzrasta z ka dym rokiem [CZEKAŁA 2009]. Problem utylizacji osadów jest szczególnie istotny ze wzgl du na ich wła ciwo ci. Z jednej strony osady zawieraj cenne pod wzgl dem rolniczym składniki, co kwalifikuje je jako materiał nawozowy [BARAN, TURSKI 1995; TURSKI 1995;KRZYWY,WOŁOSZYK 1996; KRZYWY iin.2000; MA KOWIAK 2000;
CZEKAŁA 2002;KALEMBASA 2003], z drugiej s no nikiem zanieczyszcze mineralnych i organicznych [MCLACHLAN i in. 1996; CZEKAŁA, JAKUBUS 1999; BERNACKA, PAWŁOWSKA
2000; KLÄRSCHLAMVERBOT 2002; HARRISON i in.2006; JANOS Z-RAJCZYK i in. 2006; BIE 2007].
Zanieczyszczenia te s cz sto powodem ograniczonych mo liwo ci wykorzystania osa-dów w rolnictwie. Bior c pod uwag aspekt higienizacyjny osaosa-dów, w wielu krajach osady podlegaj bardzo rygorystycznym normom prawnym. W Polsce kwestie te reguluje ROZPORZ DZENIE MO ZNiL [1999] oraz ROZPORZ DZENIE M [2002]. Maj c natomiast na uwadze mi dzy innymi ilo ci zanieczyszcze organicznych w osadach, z których wiele charakteryzuje si wła ciwo ciami teratogennymi, mutagennymi i rako-twórczymi, w niektórych krajach rozwa a si mo liwo ograniczenia stosowania osadów w rolnictwie lub ich całkowity zakaz. Wcze niej w Szwajcarii ograniczenia dotyczyły stosowania osadów pod uprawy ro lin paszowych i warzyw (od 2003 r.), a od 2006 roku pod inne ro liny, przy czym wszystkie kantony zostały zobligowane do-stosowa swoje prawo najpó niej do jesieni 2008 roku [SACHP LAN ABFALL 2006].
Zaostrzone normy dotycz ce stosowania osadów w rolnictwie maj równie miejsce w Austrii i Niemczech.
Z drugiej strony trzeba mie na uwadze działania Unii Europejskiej, zakazuj ce składowania odpadów o zawarto ci materii organicznej powy ej 5%, z ró nym okresem realizacji dla niektórych pa stw. Bez wzgl du na przesuni cia czasowe, dla Polski oznacza to w najbli szej przyszło ci dodatkowy, powa ny problem z zagospodarowaniem osadów.
Do zagospodarowania pozostaj równie inne odpady, w ród nich odpady papiernicze, drzewne czy przemysłowe. W ród tych ostatnich s odpady z konopi, jako pozostało przy produkcji płyt.
Odpady z konopi zagospodarowane s w ró ny sposób, jednym z nich jest kompostowanie. Poniewa brak danych o działaniu powy szego odpadu, jako komponentu kompostów, podj to badania maj ce na celu okre lenie wła ciwo ci kompostu wytworzonego z osadów ciekowych z udziałem odpadu z konopi.
Materiały i metody
Badania przeprowadzono w 2007 roku na terenie kompostowni nale cej do MZK Sp. z o.o. w Czarnkowie. Pryzma pierwsza utworzona została z osadu ciekowego i odpadu konopi, pryzma druga z osadu ciekowego, odpadu konopi oraz zr bków drzewnych. Ilo ci poszczególnych komponentów w przeliczeniu na such mas , oraz ich udział w pryzmach przedstawiono w tabeli 1.
Tabela 1; Table 1 Masa i udział komponentów w pryzmach
Weight and proportions of components in heaps
Zastosowane komponenty charakteryzowały si zró nicowanym składem chemicznym, podanym w tabeli 2.
Przygotowane odpady uło ono warstwami: słoma - osad - konopie (zr bki), po czym cało przerzucono za pomoc aeratora ci gnikowego. Aerator spełniał jednocze nie trzy cele: przerzucał, napowietrzał i rozdrabniał materiał. Ze wzgl du na ilo masy obj to ciowej, odpad konopi dodano w dwóch partiach w odst pie tygodnia.
Równie przerzucanie pryzm wykonano raz w tygodniu przez pierwszy miesi c kompostowania, w dalszym etapie w zale no ci od temperatury kompostowej masy.
Kompostowanie trwało 110 dni, po czym pryzmy przeniesiono na miejsce ich dojrzewania, trwaj cego 250 dni.
Próbki kompostu dojrzałego poddano badaniom obejmuj cym nast puj ce analizy:
sucha masa - metod suszarkow w tem. 105 C, odczyn - pHH2O - konduktometrycznie,
materia organiczna - przez spopielenie w temp. 550 C,
w giel organiczny - metod utleniaj co-miareczkow (oksydometryczn ) z dichromianem (VI) potasu w rodowisku kwa nym,
azot ogólny - metod Kjeldahla.
Wysuszone próbki kompostów spopielono w piecu muflowym w temperaturze 550 C, a popiół rozpuszczono w roztworze 3 mol HCl dm-3 na gor co przez 3 godziny pod przykryciem. Cało przes czono do probówek o obj to ci 15 cm3 i uzupełniono wod redestylowan .
Tabela 2; Table 2 Wybrane wła ciwo ci osadu ciekowego, odpadu konopi, zr bków i słomy
Selected properties of sewage sludge, hemp waste, wooden chips and straw
Wyszczególnienie Jednostka Osad Odpad z Zr bki
OCENA SKŁADU CHEMICZNEGO KOMPOSTÓW ... 51
W tak przygotowanych przes czach oznaczono:
fosfor- kolorymetrycznie,
potas, sód, wap - metod emisyjnej spektrometrii atomo wej,
magnez oraz pierwiastki ladowe metod absorpcyjnej spektrometrii atomowej (ASA)
Wyniki i dyskusja
Kompostowanie osadów ciekowych wymaga udziału innych odpadów orga-nicznych. Spowodowane jest to mi dzy innymi niekorzystnymi cz sto wła ciwo ciami fizycznymi osadów oraz konieczno ci zrównowa enia nadmiernych na ogół ilo ci azotu zawartego w osadach ciekowych [CIE KO i in.2001;KRZYWY iin.2004]. Poza tym według powszechnie panuj cego pogl du wa nym czynnikiem kompostowania jest odpowiednie inicjalne C : N, którego warto ci mieszcz si według ró nych autorów w granicach od 20-40 : 1 [KUO i in. 2004]. Poza tym kompostowanie osadów ciekowych pozwala wykorzysta wiele odpadów organicznych w tym i te zasobne w w giel [BARAN,DROZD 2004; KRZYWY i in. 2002, 2004].
W przeprowadzonych badaniach odpadami dodanymi do osadów ciekowych były pozostało ci konopi wykorzystanych do produkcji płyt oraz zr bki drzewne.
Udział osadów ciekowych w obu pryzmach wynosił odpowiednio 30,7 i 38,2% (tab.
1). Z punktu widzenia praktyki kompostowania osadów powy szy udział osadów był niew tpliwie niski, bior c pod uwag czynniki ekonomiczne i organizacyjne kompostowni. Jednak e nale y uwzgl dni fakt du ej zasobno ci osadów w azot, rz du 56,74 g kg-1 s.m. (tab. 2), co stwarzało trudno ci w uzyskaniu odpowiedniego stosunku C : N. Jak wykazali EILAND i in. [2001], inicjalna warto C : N kompostowanych
mieszanek ma istotne znaczenie dla przebiegu samego procesu rozkładu materii organicznej i aktywno ci enzymatycznej. Równie w badaniach (dane niepublikowane) stwierdzono, e same zr bki ze wzgl du na swoje rozmiary miały niewielki wpływ na zmian C : N mieszanki kompostowej. Niezale nie od tego, po rocznym okresie kompostowania i dojrzewania uzyskano komposty o stosunkowo niewielkim zró nicowanym składzie chemicznym (tab. 3). wiadczy to o wzgl dnie małej roli samych zr bków w kształtowaniu jako ci kompostów. Mo na wi c powiedzie , e ich rola miała głównie charakter strukturotwórczy.
Tabela 3; Table 3 Skład chemiczny kompostów
Chemical composition of composts Parametr; Parameter Jednostka
Uni t
Kompost; Compost
1 2
pH 6,44 6,41
Sucha masa; Dry matter g kg-1 386,8±5,80 474,8±2,33
C org.; Organic C g kg-1 s.m.; DM 271,4±10,80 259,2±7,84
N og.; Total N 27,77±0,03 28,32±0,12
C : N 9,77 9,15
P g kg-1 s.m.; DM 20,46±1,41 19,98±0,37
K 19,96±1,21 15,23±0,13
Na 3,07±0,15 3,00±0,05
Ca 30,27±1,67 28,50±0,15
Mg 7,75±0,15 7,35±0,35
Cd (5)* mg kg-1 s.m.; DM 1,32±0,033 1,10±0,01
Cr (100) 22,64±1,32 23,68±0,22
Cu 111,2±4,77 126,2±5,30
Ni (60) 17,8±0,02 17,9±0,35
Pb (140) 27,8±0,96 24,5±0,76
Zn 441,7±18,20 426,2±8,66
Fe 33680,0±1520 23270±6600
* dopuszczalne zawarto ci met ali ci kich według norm polskich; permissible contents of heavy metals according the Polish guidelines
Warto nawozowa kompostów zale y nie tylko od warunków kompostowania, ale głównie od zastosowanych odpadów oraz ich udziałów w poszczególnych mieszankach [DROZD,LICZNAR 2002, 2004].
W obu kompostach uwag zwraca zasobno w azot ogólny (Kjedahla), którego zawarto wynosiła odpowiednio 27,77 i 28,32 g kg-1 s.m., jak i w fosfor (20,46 i 19,98 g kg-1 s.m.). S to z natury dwa podstawowe składniki, które rozpatruje si w ocenie warto ci nawozowej kompostu. Podkre li nale y równie stosunkowo du zawarto potasu (19,96 i 15,23 g kg-1 s.m.) w kompostach, który to pierwiastek na ogół wyst puje w małych ilo ciach w osadach ciekowych. W badanych kompostach jego ródłem mogły by przede wszystkim odpady konopi (10,24 g K kg-1 s.m.), w mniejszym stopniu osady (1,61 g K kg-1 s.m.). Na ogół komposty wytworzone z osadów
OCENA SKŁADU CHEMICZNEGO KOMPOSTÓW ... 53 ciekowych zawieraj mniejsze ilo ci potasu w porównaniu do fosforu, chocia z bada CIE KI i in. [2001] oraz KRZYWEGO i in. [2008] wynika, e nie jest to reguł , i zale y przede wszystkim od rodzaju, a wi c i składu chemicznego odpadów.
Z ekologicznego punktu widzenia wa nym elementem składu chemicznego kompostów jest obecno metali ci kich. Kwestie te reguluj przepisy prawne [ROZPORZ DZENI E MRiRW2008]. Obowi zuj ce obecnie przepisy uwzgl dniaj normy dla chromu, cynku, kadmu, ołowiu, niklu i rt ci, które przedstawiono w tabeli 3. Z danych tam zawartych wynika, e wszystkie z badanych metali znajdowały si w ilo ciach poni ej dopuszczalnych norm, stanowi c (bez rt ci) rednio od 17,5 do 29,8%
maksymalnych poziomów.
Wyniki bada wiadcz o mo liwo ci wykorzystania samego odpadu konopi w kompostowaniu osadów ciekowych, jak i z udziałem zr bków, chocia te ostatnie, jak zaznaczono wcze niej nie miały wpływu na kształtowanie wła ciwo ci kompostu.
Wytworzone komposty charakteryzowały si dobrymi parametrami pod wzgl dem składu chemicznego, w tym szczególnie w odniesieniu do metali ci kich. Tym samym spełniały one normy polskie, pozwalaj ce wykorzysta komposty, jako nawozy organiczne.
Nadmieni nale y, e w warunkach zastosowania aeratora ci gnikowego mo na zrezygnowa z udziału zr bków drzewnych, które stwarzaj dodatkowy problem z ich odsiewem od kompostów. Tym bardziej, e jak wspomniano wcze niej zr bki w zastosowanych ilo ciach nie miały wi kszego wpływu na kształtowanie jako ci kompostu.
Wnioski
1. Komposty wytworzone z osadów ciekowych i odpadu z konopi charaktery-zowały si korzystnym składem chemicznym pod wzgl dem warto ci nawo-zowej.
2. Zastosowane w kompostowaniu odpady, w tym i osady ciekowe zawierały niewielkie ilo ci metali ci kich, co miało korzystny wpływ na jako kom-postów dojrzałych.
3. W warunkach dysponowania aeratorem ci gnikowym istnieje mo liwo kompostowania odpadu konopi i osadów ciekowych bez udziału zr bków, które w niewielkim stopniu wpływały na wła ciwo ci kompostu, i na kształtowanie inicjalnego C : N.
Literatura
BARAN S., DROZD J. 2004. Odpady komunalne oraz kierunki ich unieszkodliwiania i utylizacji. Komposty z odpadów komunalnych. Produkcja, wykorzystanie i wpływ na
rodowisko”. Drozd J. (Red.), PTSH Wrocław: 7-27.
BARAN S., TURS KI R. 1995. Wybrane zagadnienia z utylizacji i unieszkodliwiania odpa-dów. Wyd. AR w Lublinie: 176 ss.
BERNACKA J., PAWŁOWSKA L. 2000. Substancje potencjalnie toksyczne w osadach ko-munalnych oczyszczalni cieków. Monografia, IO , Warszawa: 123 ss.
BIE J. 2007. Osady ciekowe. Teoria i praktyka. Wyd. Politechniki Cz stochowskiej:
309 ss.
CIE KO Z., HARNIS Z M., NAUMOWICZ T. 2001. Dynamika zawarto ci w gla i azotu w osadach ciekowych podczas ich kompostowania. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 475:
253-262.
CZEKAŁA J. 2002. Wybrane wła ciwo ci osadów ciekowych z oczyszczalni regionu wielkopolski. Cz. I. Odczyn, sucha masa, materia organiczna i w giel organiczny oraz makroskładniki. Acta Agrophysica 70: 75-82.
CZEKAŁA J. 2009. Osady ciekowe - nawóz czy odpad? Wodoci gi - Kanalizacja 1(59):
30-33.
CZEKAŁA J., JAKUBUS M. 1999. Metale ci kie oraz wielopier cieniowe w glowodory aromatyczne integralnymi składnikami osadów ciekowych. Folia Univ. Agric. Stein.
200, Agricultura 77: 39-44.
DROZD J., LICZNAR M. 2002. Wpływ uwilgotnienia odpadów miejskich na zawarto ró nych form makroelementów. Acta Agrophysica 70: 107-116.
DROZD J.,LICZNAR M. 2004. Zmiany makro- i mikroskładników w czasie kompostowania odpadów komunalnych w ró nych warunkach uwilgotnienia i przy ró nym dodatku mocznika. Komposty z odpadów komunalnych. Produkcja, wykorzystanie i wpływ na
rodowisko. Drozd J. (Red.), PTSH Wrocław: 151-170.
EILAND F., KLAMER M.,LIND A.-M, LETH M., BAATH E. 2001. Influence of initial C/N ratio on chemical and microbial composition during long term composting of straw.
Microbial Ecology 41: 272-280.
HARRISON E.Z.,OAKES S.R.,HYSELL M., HAY A. 2006. Organic chemicals in sewage sludges. Science of the Total Environment 367: 481-497.
JANOSZ-RAJCZYK M., D BROWSKA L., ROSI SKA A., PŁOS ZAJ J., ZAKRZEWSKA E. 2006.
Zmiany ilo ciowo-jako ciowe PCB, WWA i metali ci kich w kondycjonowanych osadach ciekowych stabilizowanych biochemicznie. Wyd. Politechniki Cz stocho-wskiej: 231 ss.
KALEMBASA S. 2003. Rolnicze wykorzystanie osadów ciekowych, w: Substancje humu-sowe w glebach i nawozach. PTSH, Wrocław 6: 75-94.
KLÄRSCHLAMMVERBOT 2002. Sinnvoll, aber mehr Zeit einräumen. PUSCH, Thema Umwelt 3: 24-25.
KRZYWY E., WOŁOSZYK Cz. 1996. Charakterystyka chemiczna i mo liwo wykorzystania koprodukcji kompostów osadów ciekowych z miejskich oczyszczalni. Zesz. Nauk. AR Szczecin 177(62): 265-271.
KRZYWY E., WOŁOS ZYK Cz., I EWSKA A. 2000. Ocena przydatno ci do nawo enia kom-postów z osadów ciekowych z oczyszczalni komunalnych. Cz. I. Plonowanie rekulty-wacyjnej mieszanki traw w uprawie polowej. Fol. Univ. Agric. Steti. 211, Agricultura 84: 199-204.
KRZYWY E., WOŁOSZYK Cz., I EWSKA A. 2004. Ocena składu chemicznego i warto ci nawozowej osadu ciekowego oraz kompostów wyprodukowanych z komunalnego osadu
ciekowego. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 499: 165-171.
KRZYWY E., WOŁOSZYK Cz., I EWSKA A., KRZYWY J. 2002. Badania nad mo liwo ci wykorzystania komunalnego osadu ciekowego z dodatkiem ró nych komponentów do produkcji kompostów. Acta Agrophysica 70(I): 217-223.
KRZYWY E., WOŁOSZYK Cz., I EWSKA A., KRZYWY-GAWRO SKA E. 2008. Ocena składu chemicznego i warto ci nawozowej komunalnych osadów ciekowych i kompostów z ich udziałem. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 533: 239-247.
KUO S., ORTIZ-ESCOBAR M.E., HUE N.V., HUMMEL R.L. 2004. Composting and compost utilization for agronomic and container crops. Recent Res. Devel. Environ. Biol. 1:
451-513.
OCENA SKŁADU CHEMICZNEGO KOMPOSTÓW ... 55 MA KOWIAK Cz. 2000. Skład chemiczny osadów ciekowych i odpadów przemysłu spo ywczego o znaczeniu nawozowym. Nawozy i Nawo enie 4(5): 131-143.
McLACHLAN M.S., HORSTMANN M., HINKEL M. 1996. Polychlorinated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans in sewage sludge: sources and fate following sludge application to land. Science of the Total Environment 185: 109-123.
ROZPORZ DZENIE MO ZNiL 1999. Z dnia 11 sierpnia 1999 r. w sprawie warunków jakie musz by spełnione przy wykorzystaniu osadów ciekowych na cele nieprzemysłowe.
Dz. U. Nr 72, poz. 813.
ROZPORZ DZENIE M 2002. Z dnia 1 sierpnia 2002 r. w sprawie komunalnych osadów ciekowych. Dz. U. 02.134, poz. 1140.
ROZPORZ DZENIE MRiRW 2008. Z dnia 18 czerwca 2008 r. w sprawie wykonania nie-których przepisów ustawy o nawozach i nawo eniu. Dz. U. Nr 119, poz. 765.
SACHPLAN ABFALL, Kanton Bern, 2006: 25-28.
www.bve.be.ch/site/bve_gsa_abf_sachplan_abfall_Kap_E_Klaerschlamm_d.pdf
Słowa kluczowe: osady ciekowe, odpad konopi, zr bki drzewne, kompost
Streszczenie
W pracy przedstawiono wyniki bada dotycz ce kompostowania osadów ciekowych, odpadu konopi oraz zr bków drzewnych. Do wiadczenie przeprowadzono w warunkach kompostowni otwartej, metod pryzmow z wykorzystaniem aeratora ci gnikowego. W pryzmie 1 osad stanowił 30,7% a odpad konopi 69,7%, w pryzmie 2 odpowiednio 38,2% oraz 48,5%. Pozostał cz stanowiły zr bki drzewne.
Stwierdzono mi dzy innymi, e odpad konopi był dobrym komponentem do produkcji kompostów, w odró nieniu od zr bków, które nie wykazały adnego wpływu na wła ciwo ci kompostu.
ASSESSMENT OF CHEMICAL COMPOSITION OF COMPOSTS MANUFACTED FROM SEWAGE SLUDGE,
HEMP WASTES AND WOOD CHIPS
Jacek Czekała
Department of Soil Science and Land Protection, University of Life Sciences, Pozna
Key words: sewage sludge’s, hemp waste, wooden chips, compost
Summary
This study presents the research results concerning composting of sewage sludge, hemp wastes and wooden chips. The described experiment was carried out in conditions of an open compost plant using the prism method and a tractor aerator. In the first prism, sewage sludge made up 30.7% and hemp waste - 69.7%, while in the second one, respectively: 38.2% and 48.5%. The remaining part was wooden chips. It was found, among others, that hemp wastes constituted a good component for compost production in contrast to wooden chips which failed to demonstrate an impact on compost
properties.
Prof. dr hab. Jacek Czekała
Katedra Gleboznawstwa i Ochrony Gruntów Uniwersytet Przyrodniczy
ul. Szydłowska 50 60-656 POZNA
e-mail: jczekala@up.poznan.pl
ZESZYTY PROBLEMOWE POST PÓW NAUK ROLNICZYCH 2009 z. 537: 57-66