OSADU CIEKOWEGO W CZASIE ICH ROZKŁADU
ODCZYN, SUCHA MASA, W GIEL ORGANICZNY,
OGÓLNA ZAWARTO AZOTU
Edward Krzywy, Anna I ewska, Czesław Wołoszyk, Ewa Krzywy-Gawro ska
Katedra Chemii rodowiska, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny, Szczecin
Wst p
Rolnicze wykorzystanie osadów ciekowych stanowi powa n alternatyw w ród metod ich zagospodarowania, szczególnie w obliczu zmniejszaj cej si zawarto ci substancji humusowych w glebach i wynikaj cej z tego konieczno ci wzbogacania gleb w materi organiczn . Najlepszym sposobem uzdatniania osadów do ich nawozowego i rekultywacyjnego u ytkowania jest kompostowanie. Jest to proces, w którym przebiegaj z ró n intensywno ci procesy mineralizacji i humifikacji materii organicznej w wyniku których zmienia si jej skład ilo ciowy i jako ciowy. Tym samym nie zmieniaj c w zasadniczy sposób składu chemicznego, likwiduje si całkowicie uci liwo odorow oraz pomniejsza lub likwiduje obecno chorobotwórczych organizmów. Jednocze nie, w wyniku tego procesu, otrzymany materiał jest ustabilizowany i zhigienizowany. W celu przyspieszenia procesu rozkładu i zwi kszenia przyswajalno ci makro- i mikroskładników do masy kompostowej mo na dodawa ró ne preparaty. Jednym z nich mo e by substancja czynna PRP®FIX, która zawiera kompleks składników mineralnych reguluj cych rozwój mikroorganizmów w masie odpadów.
Przeprowadzone badania kompostów z komunalnego osadu ciekowego miały na celu okre lenie wpływu granulatu mineralnego PRP®FIX na zmiany pH, zawarto ci suchej masy, w gla organicznego i azotu ogólnego.
Materiał i metody bada
W ramach bada , w listopadzie 2007 na terenie hali wegetacyjnej byłej Akademii Rolniczej w Szczecinie, sporz dzono komposty, które w 70% (w przeliczeniu na such mas ) składały si z komunalnego osadu ciekowego, a 30 % stanowił dodatek słomy pszennej b d odpadów zieleni miejskiej. W I serii do wiadczenia rozkład kompostów prowadzono bez dodatku PRP®FIX, a w II z dodatkiem 3 kg PRP®FIX w przeliczeniu
E. Krzywy i inni 180
na 1 m3 kompostowanych materiałów. Do wiadczenie zało ono w trzech powtórzeniach. Rozkład kompostów prowadzono 180 dni, oznaczaj c co 30 dni odczyn, such mas , w giel organiczny, ogóln zawarto azotu.
O warto ci nawozowej kompostów decyduje zawarto pierwiastków pierwszego rz du (N, P, K) i drugiego rz du (Ca, Mg, S). W osadzie ciekowym, z którego sporz dzono komposty, zawarto azotu była półtora raza wi ksza ni w oborniku (30,2 g kg-1 s.m.). Wi ksza od redniej zawarto ci w oborniku była równie zawarto fosforu (13,02 g kg-1 s.m.), za potasu i magnezu mniejsza (tab. 1). Z danych przedstawionych w tabeli 2 wynika, e słoma pszenna, w porównaniu z odpadami zieleni miejskiej (materiały strukturotwórcze), zawierała wi cej azotu, potasu, wapnia i siarki.
Tabela 1; Table 1 Wła ciwo ci fizyczno-chemiczne osadu ciekowego
Physical and chemical properties of sewage sludge Ogólna zawarto makroskładników w komponentach
do produkcji kompostów (g kg-1 s.m.)
Total content of macronutrients in compost components (g kg-1 DM)
Analizy chemiczne osadu ciekowego i kompostów wykonano zgodnie z obowi zuj cymi normami: such mas - według PN-EN 02/12879; odczyn (pH) - według PN-91C - 04540-05/01; ogólny azot, w giel i siark oznaczono na analizatorze elementarnym CNS firmy Coestech.
Istotno ró nic mi dzy poszczególnymi warto ciami oznacze oceniano za pomoc testu Tukeya na poziomie istotno ci p < 0,05.
Wyniki i dyskusja
Odczyn masy kompostowej w dniu zało enia do wiadczenia był zasadowy, pH wynosiło 10,6 dla kompostu z osadu ciekowego i słomy pszennej, a dla kompostu z osadu ciekowego i zieleni miejskiej było o 0,8 jednostki mniejsze (tab. 3). Natomiast w kompostach z dodatkiem PRP®FIX pH kompostów z dodatkiem słomy pszennej i odpadów zieleni miejskiej było wi ksze. W czasie rozkładu obu rodzajów kompostów zarówno bez dodatku jak i z dodatkiem PRP®FIX nast powało obni enie pH
kompostów. Istotne zmniejszenie pH kompostów, w porównaniu z dniem zało enia do wiadczenia stwierdzono po 30 dniach rozkładu kompostów z dodatkiem odpadów zieleni miejskiej. Dodatek PRP®FIX nie miał istotnego wpływu na odczyn kompostów.
Według CZEKAŁY [2002], odczyn komunalnych osadów nie przekracza warto ci pH 8,0 i ma cisły zwi zek z ilo ci w nich wapnia. Na obni enie warto ci pH badanych kompostów mogły mie wpływ straty wapnia z odciekami, jak i zwi kszona zawarto azotu azotanowego (V), którego zawarto wzrastała wraz z dojrzało ci kompostów [DROZD, LICZNAR 2004; CZEKAŁA 2008].
Po sporz dzeniu kompostów wi ksz zawarto ci suchej masy charakteryzował si kompost z osadu ciekowego i słomy pszennej (281 g kg-1) od kompostu z osadu i odpadów zieleni miejskiej (239 g kg-1). Dodatek PRP®FIX nie ró nicował znacz co zawarto ci suchej masy w obu kompostach (tab. 4). W trakcie procesu kompostowania zawarto suchej masy zmniejszała si . Po 180 dniach rozkładu zawarto suchej masy w kompostach zmniejszyła si w porównaniu z dniem zało enia kompostów, w kompo cie z osadu + słoma o 28,1%, a z osadu + odpady zieleni miejskiej - 17,2%.
Natomiast w kompo cie ze słom z dodatkiem PRP®FIX było o 66 g kg-1, a z odpadami zieleni miejskiej o 41 g kg-1 mniej suchej masy.
Z bada MAZURA i in. [1993, 1996] wynika, e ju przy 20-25-procentowym dodatku materiałów strukturotwórczych do osadu ciekowego uzyskuje si kompost o zawarto ci przekraczaj cej 300 g s.m. kg-1 wie ej masy. Natomiast KALEMBASA i in.
[2002], którzy wytwarzali kompost technologi GWDA, z 30-procentowym dodatkiem materiałów strukturotwórczych otrzymali kompost o zawarto ci 459 g kg-1 s.m. W analizowanych badaniach nie uzyskano tak du ej zawarto ci suchej masy.
W dniu zało enia do wiadczenia zawarto w gla organicznego w kompostach z dodatkiem słomy pszennej bez i z PRP®FIX wynosiła odpowiednio: 332 i 330 g kg-1 s.m. Natomiast w kompostach z dodatkiem odpadów zieleni miejskiej - bez i z PRP®FIX była mniejsza (295 i 298 g kg-1 s.m.). W trakcie procesu kompostowania nast powało zmniejszenie zawarto ci w gla organicznego w kompostach. Istotny spadek zawarto ci w gla organicznego w porównaniu z dniem zało enia do wiadczenia nast pił po 180 dniach rozkładu. Stwierdzono, e komposty z dodatkiem słomy pszennej zawieraj rednio o 10,2% wi cej w gla organicznego ni komposty z odpadami zieleni miejskiej. Dodatek PRP®FIX do kompostów z osadu + słoma spowodował istotny wzrost zawarto ci w gla organicznego w porównaniu z kompostami z osadu + ziele miejska - z i bez PRP®FIX.
W dniu zało enia do wiadczenia ogólna zawarto azotu w kompo cie z osadu ciekowego i słomy pszennej bez i z PRP®FIX była prawie jednakowa (37,8 i 37,9 g kg-1 s.m.) - tabela 3. Natomiast w kompo cie z 30-procentowym dodatkiem odpadów zieleni miejskiej - bez i z PRP®FIX ogólna zawarto azotu była mniejsza (31,2 i 32,1 g kg-1 s.m.), z tym e nieco wi cej tego składnika stwierdzono w kompo cie z PRP®FIX. W czasie rozkładu obu rodzajów kompostów zarówno bez dodatku PRP®FIX, jak i z jego udziałem, nast powało zmniejszenie ogólnej zawarto ci azotu.
E. Krzywy i inni 182
Istotne zmniejszenie ogólnej zawarto ci azotu, w porównaniu z dniem zało enia do wiadczenia, stwierdzono po 180 dniach rozkładu kompostów. redni ubytek ogólnej zawarto ci azotu w tym czasie wyniósł 38,3%. Nie odnotowano natomiast istotnej ró nicy w zawarto ci ogólnej azotu w kompostach z osadu z udziałem słomy b d odpadów zieleni miejskiej bez i z dodatkiem PRP®FIX. Jednak, podobnie jak po sporz dzeniu kompostów, wi cej azotu zawierały komposty z osadu i słomy ni z dodatkiem odpadów zieleni miejskim.
Na zmiany ogólnej zawarto ci azotu w kompostach wpływa rozkład zwi zków organicznych. Pod wpływem ich rozkładu azot przechodzi do formy amonowej. W badaniach KRZYWEGO i in. [2000] nast piło zmniejszenie zawarto ci azotu ogólnego w kompostach z osadów ciekowych. Równie CIE KO i in. [2001] wykazali, e podczas kompostowania osadu ciekowego bez, jak i z dodatkiem materiałów organicznych nast puj straty azotu. Du y wpływ na ich tempo maj wła ciwo ci i pochodzenie osadów ciekowych oraz rodzaj dodawanych komponentów strukturotwórczych.
Wnioski
1. W czasie rozkładu kompostów z komunalnego osadu ciekowego z 30-pro-centowym dodatkiem materiałów strukturotwórczych, nast piło obni enie pH, zmniejszenie zawarto ci suchej masy i w gla organicznego oraz ogólnej zawarto ci azotu.
2. Komposty z osadu ciekowego z dodatkiem słomy pszennej zawierały wi cej suchej masy, w gla organicznego i azotu ogólnego ni z dodatkiem odpadów zieleni miejskiej.
3. Dodatek substancji PRP®FIX spowodował istotny wzrost zawarto ci w gla organicznego w kompo cie ze słom , i nie miał wi kszego wpływu na kształtowanie zawarto ci suchej masy i ogólnej zawarto ci azotu.
Literatura
CIE KO Z., HARNISZ M., NAJMOWICZ 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), Odpady organiczne a ochrona i produktywno agrocenozy. Cz. I: 75-82.
CZEKAŁA J. 2008. Wła ciwo ci chemiczne kompostu wytworzonego z komunalnego osadu ciekowego i ró nych bioodpadów. J. of Research and Applications in Agri-cultural Engineering 53(3): 35-41.
DROZD J., LICZNAR M. 2004. Przemiany form azotu w procesie kompostowania odpadów komunalnych w odmiennych warunkach uwilgotnienia i przy ró nym dodatku mocznika, w: Komposty z odpadów komunalnych. Drozd J. (Red.), PTSH, Wrocław: 141-150.
KALEMBASA S., SYMANOWICZ B., KUZIEMSKA B. 2002. Zawarto w gla i jego frakcji oraz makroskładników w kompo cie wyprodukowanym wg technologii GWDA. Acta Agrophysica (73), Odpady organiczne a ochrona i produktywno agrocenozy. Cz. II:
123-129.
KRZYWY E. WOŁOSZYK Cz., I EWSKA A. 2000. Ocena mo liwo ci rolniczego wykorzysta-nia kompostów z osadów z komunalnych oczyszczalni cieków. Mat. Ogóln. Konf.
Nauk.-Tech. „Charakterystyka i zagospodarowanie osadów ciekowych” 2: 29-35.
MAZUR K., FILIPEK-MAZUR B., KOPE M., RO CISZEWSKA M. 1996. Wst pne badania nad działaniem nawozowym kompostów i wermikompostów wytworzonych przez Eisenia fetida z osadów i odpadów garbarskich z dodatkiem ró nych komponentów. Zesz. Nauk.
AR Kraków, Rol. 310(47): 101-110.
MAZUR K., MAZUR B., SZCZUROWSKA B. 1993. Warto nawozowa surowego i kompo-stowanego osadu organicznego z biologicznej oczyszczalni cieków garbarskich. Zesz.
Probl. Post. Nauk Roln. 409: 129-134.
ROZPORZ DZENIE M 2002. Z dnia 1 sierpnia 2002 roku w sprawie komunalnych osadów ciekowych. Dz. U. Nr 134, poz. 1140.
Słowa kluczowe: komunalny osad ciekowy, komposty z osadów ciekowych, skład chemiczny, warto nawozowa, substancja czynna PRP®FIX
Streszczenie
Przeprowadzone badania miały na celu okre lenie wpływu granulatu mineralnego PRP®FIX na przemiany pH, zawarto ci suchej masy, w gla organicznego, azotu ogólnego w kompostach z komunalnego osadu ciekowego z dodatkiem słomy i odpadów zieleni miejskiej. Komposty sporz dzono w trzech powtórzeniach w listopadzie 2007 roku i kompostowano w 70-litrowych pojemnikach plastikowych, przechowywanych w budynku hali wegetacyjnej byłej Akademii Rolniczej (aktualnie ZUT w Szczecinie).
Pierwszy kompost składał si (w przeliczeniu na such mas ) z komunalnego osadu ciekowego (70%) oraz słomy pszennej (30%), a drugi z osadu ciekowego (70%) i odpadów zieleni miejskiej (30%). W I serii do wiadczenia rozkład prowadzono bez dodatku, a w serii II do masy kompostowej dodano substancj PRP®FIX w ilo ci 3 kg na 1 m3 masy kompostowej. Rozkład kompostów prowadzono przez 180 dni, oznaczaj c co 30 dni pH, zawarto suchej masy, w gla organicznego, ogóln zawarto azotu.
Przeprowadzone badania wskazuj , e w czasie rozkładu kompostów z ko-munalnego osadu ciekowego z 30-procentowym dodatkiem materiałów struktu-rotwórczych, nast piło obni enie pH oraz zmniejszenie w ich masie zawarto ci suchej masy, w gla organicznego i ogólnej zawarto ci azotu. Komposty z osadu ciekowego z dodatkiem słomy pszennej zawierały wi cej suchej masy, w gla organicznego i ogólnego azotu ni z dodatkiem odpadów zieleni miejskiej. Dodatek substancji PRP®FIX spowodował istotny wzrost zawarto ci w gla organicznego w kompo cie ze słom , i nie miał wi kszego wpływu na kształtowanie zawarto ci suchej masy i ogólnej zawarto ci azotu.
THE INFLUENCE OF THE ACTIVE SUBSTANCE PRP®FIX ON THE CHANGES OF PHYSICO-CHEMICAL AND CHEMICAL PROPERTIES OF MUNICIPAL SEWAGE SLUDGE COMPOSTS DURING
THEIR DECOMPOSITION
PART I
pH, DRY MATTER, ORGANIC CARBON,
E. Krzywy i inni 184
TOTAL CONTENT OF NITROGEN
Edward Krzywy, Anna I ewska, Czesław Wołoszyk, Ewa Krzywy-Gawro ska Department of Environmental Chemistry,
West Pomeranian University of Technology, Szczecin
Key words: municipal sewage sludge, composts prepared from sewage sludge, chemical composition, fertilizing value, active substance PRP®FIX
Summary
The aim of the conducted research was to estimate the influence of the mineral granulate PRP®FIX on the conversion of pH value, on the content of dry mass, organic carbon and total nitrogen in composts prepared from municipal sewage sludge with extra straw and urban green waste. Composts were prepared in three replications in November 2007 and were composted in 70 dm3 plastic containers kept in the building of the Hall of Vegetation of former University of Agriculture (now West Pomeranian University of Technology).
The first compost consisted of (in conversion to dry matter) municipal sewage sludge (70%) and wheat straw (30%), the second consisted of sewage sludge (70%) and urban green waste (30%). In the first series of the experiment decomposition was conducted without the addition of PRP®FIX while in the second series 3 kg of PRP®FIX were added to every 1 m3 of the composted mass. Decomposition of composts was conducted for 180 days and every 30th day the pH measurement, total content of dry matter, organic carbon and nitrogen were measured.
The research shows that pH as well as the total amount of organic carbon and nitrogen were lowered during decomposition of municipal sewage sludge composts combined with 30% of structure-making materials. In contrast, composts made of sewage sludge combined with wheat straw contained more dry matter, organic carbon and total nitrogen. Adding PRP®FIX contributed to considerable increase of organic carbon content in composts with straw but it did not affect dry matter and the total amount of nitrogen.
Dr in . Anna I ewska Katedra Chemii rodowiska
Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny ul. Słowackiego 17
71-434 SZCZECIN
e-mail: anna.izewska@zut.edu.pl
Zmiany warto ci pHH2O w kompostach z komunalnego osadu ciekowego bez i z udziałem PRP®FIX w czasie ich rozkładu
Changes in pHH2O values in municipal sewage sludge composts with and without the addition of PRP®FIX and unapplied during the time of their decompositio
Rodzaj kompostu * Type of compost *
Termin bada ; Time of research
w dniu zało enia do wiadczenia on the day of sett ing up
the experiment
po 30 dniach after 30 days
po 60 dniach after 60 days
po 90 dniach after 90 days
po 120 dniach aft er 120
days
Kompost I; Compost I 10,6 9,50 8,50 8,60 8,80
Kompost II; Compost II 10,8 9,20 8,40 8,60 8,80
Kompost III; Compost III 9,8 7,40 7,40 7,50 7,60
Kompost IV; Compost IV 10,0 7,40 7,30 7,50 7,70
rednia; Mean 10,3 8,37 7,50 7,66 7,81
NIR0,05; LSD0 .0 5 2,276
* Obja nienia składu rzeczowego kompostów w przeliczeniu na such mas ; exlanati ons of composition of composts i n convers
Kompost I - komunalny osad ciekowy (70%) + słoma pszenna (30%); Compost I - municipal sewage sludge (70%) + wheat straw (30%), Kompost II - komunalny osad ciekowy (70%) + słoma pszenna (30%) + PRP®FIX; Compost II - municipal sewage sludge (70%) + wheat stra Kompost III - komunalny osad ciekowy (70%) + odpady zieleni mi ejskiej (30%); Compost III - municipal sewage sludge (70%) + urban gr Kompost IV - komunalny osad ciekowy (70%) + odpady zieleni miejskiej (30%) + PRP®FIX; Compost IV- municipal sewage sludge (70%) + PRP®FIX
Zmiany zawarto ci suchej masy w kompostach z komunalnego osadu bez i z udziałem PRP®FIX w czasie ich rozkładu (g
Changes in dry matter content in municipal sewage sludge composts with and without the addition of PR during the time of their decomposition (g kg-1)
Rodzaj kompostu*
Type of compost*
Termin bada ; Time of research
w dniu zało enia do wiadczenia on the day of setting up
the experiment
po 30 dniach aft er 30
days
po 60 dniach after 60
days
po 90 dniach after 90 days
po 120 dniach after 120
days
Kompost I; Compost I 281 276 260 239 227
Kompost II; Compost II 280 275 262 238 229
Kompost III; Compost III 239 232 227 218 214
Kompost IV; Compost IV 240 231 224 219 216
rednia; Mean 260 254 243 228 222
NIR0,05; LSD0 .0 5 r.n.; n.s.
* obja nienia składu rzeczywistego kompostów zamieszczono pod tabel 3; explanations of composition of composts showed
Zmiany zawarto ci w gla organicznego w kompostach z komunalnego osadu bez i z udziałem PRP®FIX w czasie ich rozkładu (g kg
Changes in organic carbon’s content in municipal sewage sludge composts with and without the addition during the time of their decomposition (g kg-1 DM)
Rodzaj kompostu * Type of compost *
Termin bada ; Time of research
w dniu zało enia do wiadczenia
on the day of setting up the
experiment
po 30 dniach after 30 days
po 60 dniach after 60 days
po 90 dniach after 90 days
po 120 dni ach after 120
days
Kompost I; Compost I 332 318 305 295 286
Kompost II; Compost II 330 322 308 292 288
Kompost III; Compost III 295 285 272 268 258
Kompost IV; Compost IV 298 287 273 269 258
rednia; Mean 314 303 290 281 262
NIR0 ,0 5; LSD0.05 52,191
* obja nienia składu rzeczywistego kompostów zamieszczono pod tabel 3; explanations of composition of composts showed
Zmiany ogólnej zawarto ci azotu w kompostach z komunalnego osadu ciekowego bez i z udziałem PRP®FIX w czasie ich rozkładu (g kg-1 s.m.)
Changes of total content of nitrogen in composts prepared from municipal sewage sludge with and without the addition PRP®FIX during the time of their decomposition (g
Rodzaj kompostu * Type of compost *
Termin bada ; Time of research
w dniu zało enia do wiadczenia on the day of setting up
the experiment
po 30 dniach after 30 days
po 60 dniach aft er 60 days
po 90 dniach after 90 days
po 120 dniach after 120
days
Kompost I; Compost I 37,8 34,8 32,4 26,4 24,4
Kompost II; Compost II 37,9 35,0 32,5 27,0 25,5
Kompost III; Compost III 31,2 30,2 28,5 25,5 21,8
Kompost IV; Compost IV 32,1 30,4 28,1 25,6 21,8
rednia; Mean 34,7 32,6 30,4 26,1 23,4
NIR0 ,0 5; LSD0.05 12,30
* obja nienia składu rzeczywistego kompostów zamieszczono pod tabel 3; explanations of composition of composts showed
WPŁYW SUBSTANCJI CZYNNEJ PRP®FIX
NA ZMIANY WŁA CIWO CI FIZYCZNO-CHEMICZNYCH I CHEMICZNYCH KOMPOSTÓW Z KOMUNALNEGO
OSADU CIEKOWEGO W CZASIE ICH ROZKŁADU
CZ II