Kompostowanie odpadów - dobry interes czy uciążliwa konieczność?
Wiesław Paradysz
MPGK - Zabrze
KOMPOSTOWANIE ODPADÓW ORGANICZNYCH POCHODZĄCYCH Z SELEKTYWNEJ ZBIÓRKI W ZABRZU
Wstęp
Składowanie odpadów na składowiskach jest i niestety w najbliższym czasie również będzie podstawową metodą unieszkodliwiania odpadów. Można przyjąć, że zgodnie z dyrektywami EWG w niedalekiej przyszłości dopuszczalne będzie składowanie odpadów jedynie w formie przetworzonej.
Koniecznością staje się stosowanie metod uzupełniających, redukujących ilość odpadów deponowanych na składowiska. Ich wybór i zakres zależeć będzie od świadomości ekologicznej społeczeństwa, uwarunkowań regionalnych, a także w zasadniczej mierze od kondycji finansowej budżetu Państwa oraz lokalnych samorządów. Do uzupełniających metod utylizacji odpadów można zaliczyć: segregowanie odpadów w celu odzysku surowców wtórnych, kompostowanie odpadów organicznych oraz spalanie odpadów.
Ważne podkreślenia jest ograniczenie, a w zasadzie całkowite wykluczenie z masy odpadów przeznaczonych do kompostowania wszystkich, niesegregowanych odpadów komunalnych. Kompostowanie powinno się ograniczyć tylko i wyłącznie do czystych odpadów organicznych, segregowanych przed procesem kompostowania, aby wykluczyć obecność toksykogennych związków chemicznych w mającym powstać kompoście.
Zgodnie z Ustawą o utrzymaniu czystości i porządku w gminach, (Dz. U. Nr 132 poz. 622 – Ustawa z dnia 13 września 1996 r.) na gminie spoczywa obowiązek realizacji zadań związanych z racjonalnym gospodarowaniem odpadami komunalnymi. Równocześnie art. 4 i 5 Ustawy o odpadach z dnia 27 czerwca Dz. U. Nr 132, poz. 592 wskazują na obowiązek zapobiegania powstawaniu odpadów, ich wykorzystaniu i unieszkodliwianiu tej części odpadów, których nie dało się wykorzystać. W nowej Ustawie o odpadach uchwalonej przez Sejm 27 kwietnia 2001 r. obowiązek wykorzystania i recyklingu odpadów został wyraźnie zaakcentowany w rozdziale dotyczącym zasad gospodarowania odpadami.
Pomimo tego, że nowy projekt Ustawy o odpadach nie zawiera wymaganych poziomów odzysku odpadów biodegradowalnych (wzorem Dyrektywy UE 1999/31/EC z dnia 26 kwietnia 1999 r. w sprawie składowania odpadów) następować będą spodziewane poziomy redukcji odpadów biodegradowalnych przewidzianych do składowania.
Tak więc z punktu widzenia ustawodawstwa metoda kompostowania, jako jedna z możliwości unieszkodliwiania odpadów znajduje swoje uzasadnienie. Redukcja ilości odpadów biodegradowalnych kierowanych do składowania to wymierny efekt ekologiczny. Wiadomo, że ta część odpadów wprowadzona do środowiska – składowana – powoduje największą uciążliwość i negatywnie oddziałuje na wszystkie jego elementy.
Ponadto efekt w postaci "oszczędności" pojemności chłonnej składowiska wskutek skierowania części strumienia odpadów do przerobu metodą biologiczną ma również duże znaczenie w kompleksowej gospodarce odpadami.
Zastosowanie kompostowania umożliwia powrót materii organicznej do środowiska. Według J. Siuty – " Kompostowanie nie spożytkowanych zasobów masy roślinnej oraz glebotwórcze i nowoczesne użytkowanie kompostu stanowi najlepszy sposób przeciwdziałania postępującej degradacji i służy ekologicznej odnowie środowiska."
Miasto Zabrze na podstawie podjętej Uchwały od roku 1995 wprowadziło system segregacji odpadów u źródła, i jako jedno z nielicznych w Polsce, stworzyło niezbędną infrastrukturę do odbioru wysegregowanych odpadów, odzysku surowców wtórnych i kompostowania wysegregowanych odpadów organicznych metodą w pryzmach lub w kontenerach.
Przez pierwsze lata prowadzono wiele działań, których celem było uświadomienie społeczności lokalnej konieczności ograniczenia strumienia odpadów kierowanych na składowisko odpadów. Wykorzystując zachodzące zmiany oraz wprowadzone nowe regulacje prawne w zakresie gospodarki odpadami w roku 1999 miasto Zabrze oddało do eksploatacji nowoczesny Zakład Segregacji Surowców Wtórnych i Kompostowni Odpadów Organicznych. Zakład ten był odpowiedzią na rosnącą świadomość społeczeństwa w zakresie segregacji u źródła i rosnące ilości surowców wtórnych znajdujących się w odpadach komunalnych.
Dotychczasowe doświadczenia Zakładu Segregacji i Kompostowni, wspomagane intensywnymi kampaniami edukacyjnymi wśród mieszkańców Zabrza, a szczególnie wśród uczniów zabrzańskich szkół, potwierdzają zasadność rozbudowania systemu segregacji u źródła.
Jakość odpadów organicznych wprowadzonych do procesu kompostowania decyduje o możliwościach dalszego wykorzystania gotowego kompostu. Doświadczenia Kompostowni w Zabrzu jak również innych tego typu zakładów potwierdzają podstawową zasadę: chcąc uzyskać dobrej jakości kompost należy podjąć wszelkie działania zapewniające wysoką jakość surowca wprowadzonego do procesu kompostowania.
Po oddaniu do eksploatacji Zakładu Segregacji i Kompostowni w sierpniu 1999 r. zmieniono "Regulamin utrzymania porządku i czystości w mieście", który bardziej odpowiada potrzebom związanym z intensyfikacją segregacji u źródła. Przede wszystkim zróżnicowano znacznie ceny za przyjmowanie odpadów na składowisku oraz do Zakładu Segregacji i Kompostowni a także wprowadzono zakaz przyjmowania odpadów organicznych zielonych na składowisko.
Niższe ceny za przyjmowanie wysortowanych odpadów komunalnych i organicznych do Zakładu Segregacji i Kompostowni w stosunku do opłat za przyjmowanie odpadów wymieszanych na składowisko nadają sens ekonomiczny rozbudowywaniu "gniazd segregacji" u źródła oraz sprzyjają realizowaniu prac umożliwiających pozyskanie czystych odpadów organicznych kuchennych.
< align=justifyp>Formą uznania dla działań prowadzonych w ostatnich latach jest przyznanie Zabrzu certyfikatu "Gmina Przyjazna Środowisku" w pałacu prezydenta RP 22 marca 2001 r.
1. Źródła, ilość i morfologia odpadów powstających w Zabrzu.
Podstawowymi źródłami powstawania odpadów komunalnych w Zabrzu są:
- gospodarstwa domowe,
- placówki szkolno – wychowawcze,
- instytucje i urzędy,
- obiekty handlowo – usługowe w tym sklepy, stołówki, restauracje itp.,
- parki i tereny rekreacyjno – wypoczynkowe,
- obiekty służby zdrowia,
- obiekty bazy hotelowo – turystycznej,
- kina, teatry,
- ulice i place.
W latach 1996-1998 średnia objętość wytwarzanych w ciągu roku odpadów wynosiła około 320 000 m3, co odpowiada ilościowo około 82 500 Mg odpadu. Według informacji Miejskiego Ośrodka Sportu i Rekreacji - prowadzącego składowisko, w latach 1997 – 1999 ilość przyjętych odpadów wahała się w granicach 50 460 do 53 000 Mg rocznie.
Zgodnie z danymi MPGK w Zabrzu w 1999 r. na składowisko trafiło około 345 000 m3 odpadów, zaś ich masa wynosiła około 53 000 Mg.
>Można przyjąć, że mieszkaniec Zabrza wytwarza około 300 kg odpadów rocznie. Rodzaj odpadów stałych oraz podział ich w zależności od miejsca powstawania przedstawia tabela 1 i 2.
Tabela 1. Odpady stałe wytwarzane przez mieszkańca Zabrza.
| Źródło odpadów | Ilość
[Mg/rok] | Udział wagowy
% |
| Odpady kuchenne | 23 964 | 34,6 |
| Popiół kuchenny | 12 802 | 18,51 |
| Zmiotki uliczne | 0,070 | |
| Odpady z targowisk | 0,228 | |
| Parki | 0,070 | 0,01 |
| Odpady szpitalne i z ośrodków zdrowia | 0,996 | |
| Biura i instytucje | 0,892 | |
| Szkoły | 1 966 | 2,84 |
| Osady | 5 119 | 7,4 |
| Handel i usługi | 12 107 | 17,51 |
| Odpady przemysłowe | 13 197 | 19,14 |
| Razem | 69 157 | 100,00 |
Tabela 2. Odpady wytwarzane przez mieszkańców Zabrza rocznie w zależności od typu zabudowy.
| Rodzaj odpadów | Rodzaj zabudowy |
| Zabudowa wysoka | Centrum | Domy jednorodzinne |
Objętość
[m3] | Ilość
[Mg] | Objętość
[m3] | Ilość
[Mg] | Objętość
[m3] | Ilość
[Mg] |
| Odpady kuchenne | 33500 | 8308 | 58829 | 14590 | 4300 | 1066 |
| Papier i karton | 17500 | 4340 | 35935 | 8912 | 1800 | 446 |
| Tworzywa sztuczne | 9100 | 146 | 16837 | 270 | 1400 | 22 |
| Tekstylia | 4200 | 1042 | 14200 | 3522 | 500 | 124 |
| Szkło | 7000 | 1575 | 12558 | 2826 | 1600 | 360 |
| Metale | 2700 | 135 | 6491 | 325 | 600 | 30 |
| Pozostałe odpady mineralne | 5500 | 1364 | 28636 | 7120 | 2900 | 719 |
| Frakcja < 10 mm | 6500 | 1612 | 36514 | 9055 | 4900 | 1215 |
| Razem | 86000 | 18552 | 210000 | 46602 | 18000 | 3982 |
Przyjmując statystycznie, że odpady organiczne kuchenne stanowią blisko 35% wszystkich odpadów komunalno – bytowych, podjęto starania zmierzające do ograniczenia strumienia tych odpadów kierowanych na składowisko poprzez dostarczenie ich do Zakładu Segregacji i Kompostowni w Zabrzu w sposób komercyjny.
Do chwili obecnej jest wdrażany program integracji systemu odbioru odpadów komunalnych selektywnie zbieranych do pojemników segregacyjnych z Zakładem Segregacji i Kompostowni, a kolejnym zadaniem zmierzającym do stworzenia kompleksowego systemu odbioru odpadów komunalnych zapewniającego minimalizację ilości odpadów kierowanych na składowisko odpadów jest pilotażowy program zbiórki i kompostowania odpadów kuchennych.
Dotychczasowe doświadczenia w zakresie wyselekcjonowanych u źródła odpadów organicznych (odpady z terenów zielonych oraz osady pościekowe) i produkcji kompostu, pozwalają na uzyskanie wysokiej jakości tego produktu, potwierdzoną badaniami przeprowadzonymi w Instytucie Uprawy, Nawożenia i Gleboznawstwa w Puławach. Dlatego, chcąc utrzymać wysokie standardy jakości kompostu wprowadza się do selektywnej zbiórki odpadów kuchennych worki biodegradowalne. Program ten jest jedynym tego rodzaju działaniem w skali kraju.
Zastosowanie worków biodegradowalnych do odbioru organicznych odpadów kuchennych zmniejsza ilość worków z tworzyw sztucznych trafiających na składowisko odpadów, zmniejsza uciążliwość zbiórki i przetwórstwa tych odpadów, poprawia jakość surowca trafiającego do procesu kompostowania i spełnia dyrektywy Unii Europejskiej stanowiącej o ograniczaniu odpadów organicznych kierowanych na składowisko odpadów.
2. Opis technologii kompostowania w Zakładzie Kompostowni w Zabrzu.
2.1. Dostawa odpadów organicznych i przygotowanie wsadu.
Wszystkie pojazdy wjeżdżające i wyjeżdżające z Zakładu Segregacji i Kompostowni przejeżdżają przez wagę gdzie rozpoczyna się procedura zarejestrowania i zważenia pojazdu, a następnie skierowanie na odpowiedni obszar odbioru.
Po zważeniu samochody kierowane są według następującego schematu:
- Odpady organiczne łatwo zagniwające (np. odpadki kuchenne, resztki żywności) są kierowane do Hali Kompostowni gdzie znajduje się obszar przyjmowania i przygotowania wsadu do procesu kompostowania. W hali tej znajdują się 4 boksy na różne rodzaje odpadów organicznych (trawa, osady, rozdrobnione i nierozdrobnione gałęzie, łatwo zagniwające resztki żywności). Boksy zapewniają możliwość składowania odpadów przeznaczonych bezpośrednio jako materiał wsadowy do mieszarki przez okres nie dłuższy niż dwie doby.
- Odpady organiczne płynne są składowane w podziemnym zbiorniku o pojemności 40 m3 znajdującym się na zewnątrz Hali Kompostowni. Za pomocą pompy zatapialnej i przewodu tłocznego odpady płynne są kierowane do mieszarki w celu nawilżenia mieszaniny stałych odpadów organicznych.
- Odpady organiczne stałe (trawa, liście gałęzie) są składowane na placu technologicznym w odpowiednich polach. Na tym samym placu odbywa się rozdrabnianie gałęzi w rębaku.
Po opróżnieniu zawartości samochody są ponownie ważone przed opuszczeniem Zakładu.
Jednym z najważniejszych elementów kompostowania jest przygotowanie właściwego wsadu.
Podstawową zasadą jest zachowanie odpowiednich proporcji na etapie przygotowywania wsadu. Ważne jest zachowanie odpowiedniego stosunku C/N (optimum około30:1), poziomu wilgoci (50-60%) oraz struktury materiału wsadowego a także wielkości części stałych i odpowiedniego pH. W zależności od typu i jakości otrzymywanych odpadów przygotowywane są odpowiednie receptury, które zapewniają utrzymanie wymaganych parametrów procesu kompostowania.
2.2. Mieszanie składników w Hali Kompostowni.
Tworzenie receptury kompostu wymaga doświadczenia i wielu prób. Udana receptura musi uwzględnić aktualny stan odpadów zdeponowanych na terenie Zakładu (zarówno ilość jak i rodzaj), a także wilgotność, strukturę i gęstość każdego ze składników użytych do kompostowania. Do składników tych należą: trawa, liście, rozdrobnione drewno, osady z oczyszczalni ścieków, nadpsute owoce i warzywa, przeterminowane produkty spożywcze i pasze.
Materiał wsadowy jest transportowany za pomocą ładowarki do mieszarki ślimakowej o pojemności 14 m3 gdzie następuje cięcie i mieszanie biomasy.
Odpowiednie formowanie biomasy i dobry program gospodarowania biomasą jest kluczem do minimalizacji powstawania odorów. Bakterie tlenowe żyjące w kompostowanej masie nie przyczyniają się do powstawania odorów. Jeżeli jednak dostęp tlenu do biomasy będzie ograniczony i zawartość tlenu spadnie poniżej 5% rozpoczną się procesy beztlenowe, które są przyczyną powstawania odorów. Problemy z powstawaniem odorów mogą pojawić się też, jeżeli będziemy kompostować odpady o wysokiej zawartości związków azotu, którego nadmiar będzie przechodził w amoniak.
Całe powietrze wychodzące z Hali Kompostowni jest filtrowane w biofiltrze znajdującym się w bezpośrednim sąsiedztwie Hali. Jest to typowy filtr z otwartym złożem, składający się z mieszaniny żwiru, ziemi, torfu, kory, wiórków drewnianych i kompostu.
Przy włączonym systemie wentylacyjnym całe powietrze w Hali jest wymieniane 8 razy na godzinę, a przechodząc przez warstwy biofiltra jest całkowicie pozbawione nieprzyjemnych zapachów.
Hala Kompostowni przygotowana jest do przyjęcia i przetworzenia około 90 Mg odpadów na dobę.
2.3. Kontenerowy system kompostowania.
Kontenerowy system kompostowania składa się z:
- kontenerów roboczych - 8 sztuk,
- kontenera stacji dmuchaw - 1 sztuka,
- kontenera biofiltra - 1 sztuka,
- jednostki sterującej - 1 sztuka.
Po upływie 12 – 21 dni proces wstępnego kompostowania zostaje zakończony, a biomasa przechodzi w stan stabilizacji. Podczas wstępnego kompostowania w biomasie następuje zabicie bakterii chorobotwórczych oraz znaczne obniżenie wydobywających się z niej odorów. Na tym etapie procesu kompostowania kontenery robocze są opróżniane, a biomasa jest transportowana na plac technologiczny gdzie następuje jej dojrzewanie.
2.4. Kompostowanie na naturalnie napowietrzanym podłożu.
Wymieszana w mieszarce masa odpadów organicznych jest transportowana na plac technologiczny, na naturalnie napowietrzane podłoże wykonane z betonowych płyt o wymiarach: 3 x 1,5 m. Na płytach formowane są pryzmy o wysokości 3–3,5 m. Każda płyta jest wyposażona w otwory, dzięki którym następuje napowietrzanie znajdującej się na niej pryzmy, bez konieczności przewracania biomasy. W tak napowietrzanej pryzmie nie dochodzi do rozwoju bakterii beztlenowych, a zatrzymywany azot ogranicza powstawanie odorów. Istotne znaczenie ma też fakt przykrycia pryzmy 150 mm warstwą dojrzałego kompostu, który działa jak bufor i biofiltr.
W krótkim czasie temperatura wewnątrz pryzmy podnosi się, przy czym następuje samonapowietrzanie bez mieszania mechanicznego (tzw. efekt ciągu kominowego).
W momencie spadku przepływu powietrza następuje wzrost temperatury, co powoduje wzmocnienie efektu kominowego i zwiększenie napowietrzania. Przepływ powietrza w podłożu i w całej pryzmie jest stale regulowany aktywnością mikroorganizmów. Nie jest możliwe przegrzanie pryzmy ponieważ napowietrzanie jest spowodowane aktywnością mikroorganizmów, a nie mechanicznym napowietrzaniem. Nie następuje nadmierne wysuszenie pryzmy bo materiał nie jest poddany bezpośredniemu działaniu czynników atmosferycznych, a także jest przykryty dojrzałym kompostem. Na pasywnie napowietrzanym podłożu nie powstają odcieki. Od momentu ułożenia biomasy w pryzmy nie zrasza się jej, tak więc nie następuje przesiąkanie nadmiaru wody do podłoża, a wilgoć zawarta w samej pryzmie jest "podciągana" do góry i absorbowana przez mikroorganizmy. Wewnętrzna część pryzmy nigdy nie jest wystawiona na bezpośrednie działanie śniegu czy deszczu. Zewnętrzna warstwa ma bardzo dużą zdolność absorpcyjną i nie przepuszcza wody do środka pryzmy. Wszystkie powstające wewnątrz gazy i opary przechodzą przez wierzchnią warstwę dojrzałego kompostu, a ta warstwa nie ulega samopodgrzaniu, tak więc przyczynia się do ich ochłodzenia. Gorące gazy zawierające różnego rodzaju odoroczynne związki azotu i siarki są utleniane przez bakterie mezofilne, które rozwijają się doskonale w niższej temperaturze. Kompostowanie na naturalnie napowietrzanym podłożu różni się od innych metod kompostowania tym, że odpady są mieszane ze sobą tylko jeden raz. Podczas trwania procesu kompostowania jest prowadzona kontrola temperatury wewnątrz pryzm. Ponieważ podczas formowania pryzm, jak i podczas trwania procesu odparowuje niewiele wody, częste pomiary wilgoci nie są tak ważne, natomiast temperaturę kontroluje się codziennie przez dwa pierwsze tygodnie aktywnego kompostowania. Po tym okresie kontrola 1 – 2 razy w tygodniu w zupełności wystarczy.
Idealne kompostowanie przebiega w temperaturze 45 – 60(C, natomiast minimalny poziom tlenu potrzebny do zainicjowania procesu powinien wynosić nie mniej niż 5%. W miarę wzrostu aktywności mikroorganizmów poziom ten spada prawie do wartości 0 w ciągu kilku dni ponieważ zostaje przez nie zużyty do produkcji ciepła. Ciepło z kolei powoduje powstanie tzw. efektu kominowego i zasysanie powietrza poprzez otwory w betonowych płytach, i dotlenienie kompostu do 7 – 13%. Do prawidłowego rozwoju mikroorganizmów potrzebne jest tylko 5 -7% tlenu. Kiedy kończy się faza aktywnego kompostowania poziom tlenu podnosi się do około 21%.
Proces kompostowania na naturalnie napowietrzanym podłożu trwa około 3 – 4 miesięcy.
2.5. Dojrzewanie i uzdatnianie kompostu.
Dojrzewanie jest ostatnią fazą procesu kompostowania. Zaczyna się ono w momencie zakończenia aktywnego kompostowania zarówno w kontenerach jak i na naturalnie napowietrzanym podłożu. Dojrzewanie odbywa się na płaskich placach, gdzie stabilny kompost jest przetransportowany z kontenerów lub z podłoża betonowego i formowany w pryzmy o rozmiarach: 18 m szerokości x 3 m wysokości i około 50 m długości. Ponieważ biomasa jest już względnie ustabilizowana wymaga niewielkich prac technologicznych w trakcie 3 – 4 miesięcznego okresu pełnej stabilizacji.
Uzdatnianie kompostu odbywa się na placach technologicznych w pobliżu dojrzewających pryzm. Do uzdatniania stosowane jest bębnowe sito mobilne o wydajności do 100 m3 przesiewanego materiału na godzinę. Sito ma średnicę oczek 2 cm, co pozwala na przesianie ustabilizowanego kompostu i oddzielenie większej frakcji, która wraca jako materiał nie przekompostowany do rozdrobnienia i ponownego procesu kompostowania. Taki proces przygotowania pozwala uzyskać pełnowartościowy kompost wolny od zanieczyszczeń.
2.6. Korzyści płynące z produkcji kompostu.
Korzyści płynące z całego procesu kompostowania jak i z wykorzystania samego kompostu mogą być rozpatrywane na wielu płaszczyznach. Oto niektóre z nich:
- Odpady organiczne nie są kierowane na składowiska, co nie tylko zaoszczędza miejsca do składowania, ale także zmniejsza emisję zanieczyszczeń kierowanych do środowiska oraz wprowadza ideę recyklingu wartościowych składników organicznych.
- W dojrzałym kompoście masa organiczna jest ustabilizowana, co eliminuje powstawanie odcieków, gazów i odorów. Zanieczyszczenia wód są bardzo częste w wyniku tradycyjnego składowania odpadów zielonych. Podobnie jest z zanieczyszczeniem powietrza poprzez metan oraz związki azotu wydzielające się podczas fermentacji beztlenowej masy organicznej. Taki rodzaj fermentacji ma jednak miejsce w wyniku złego napowietrzania składowanej tradycyjnymi metodami biomasy. Metan oraz tlenki azotu powstające podczas fermentacji beztlenowej znacznie bardziej przyczyniają się do powstania efektu cieplarnianego niż dwutlenek węgla.
- Kompostowanie koncentruje znaczne ilości substancji nawozowych i innych minerałów.
- Kompost poprawia uprawy i wzrost roślin ze względu na poprawienie własności gleby, takich jak napowietrzanie i zatrzymywanie wilgoci, a także hamuje procesy erozji gleby i ogranicza jej wyjaławianie.
- Kompost bogaty w związki humusowe stanowi doskonałą warstwę ochronną przed metalami ciężkimi, które łączyć się mogą w humusie w związki nieprzyswajalne przez rośliny w okresie wzrostu.
- Dojrzały kompost dodany jako nawóz lub zmieszany z ziemią przyczynia się do szybkiego wzrostu roślin. Kompostowanie surowca przez wymieszanie z ziemią bezpośrednio na polach daje te same efekty, co kompostowanie w procesie ciągłym lecz wydzielające się gazy mogą być szkodliwe dla ludzi i roślin. Poza tym taki proces kompostowania nigdy nie osiągnie temperatury potrzebnej do przeprowadzenia procesu sanitacji, co może spowodować skażenia bakteriologiczne.
Dodatki:
Zakład segregacji i kopostowni - plan
Schemat technologiczny procesu kompostowania w Zabrzu
Płyta podłoża naturalnie napowietrzanego
Wyniki badań kompostu na zawartość matali ciężkich przy zawartości 50% osadu
Kompostownia kontenerowa
Zdjęcia ekranu programu komputerowego sterującego procesem kompostowania:
Galeria fotograficzna: Zakład Segregacji Surowców Wtórnych i Kompostowni Odpadów Organicznych