Главная страница
Сведения об авторах

МЕТОДОЛОГІЯ ГОТУВАННЯ ЗБАЛАНСОВАНИХ СУМІШЕЙ ОРГАНІЧНИХ ВІДХОДІВ ПЕРЕД КОМПОСТУВАННЯМ

Ляшенко О. О., Інститут механізації тваринництва Української академії аграрних наук, Запоріжжя, Україна

Одним із реальних шляхів збільшення виробництва органічних добрив є створення і впровадження технологій компостування різноманітних органічних відходів. Компостування — це керований процес зі створенням і підтримкою оптимальних умов для мікробіологічних процесів (вологості, температури, структури, складу і наявності поживних речовин) та мінімізацією терміну переробки відходів. Першим кроком керування процесом є раціональне готування вихідних компостних сумішей з урахуванням параметрів зазначених впливових чинників.
Вологість. Під час компостування потрібна вода для розчинення поживних речовин перед тим, як вони будуть використані наявними в суміші мікроорганізмами. На практиці рекомендується вести компостування сумішей з вологістю від 65 до 80%, але остаточне значення технологічної вологості визначається енергетичним потенціалом компостних сумішей.
Поживні речовини. Процес компостування залежить від активності мікроорганізмів, які, у свою чергу, повинні отримувати з суміші необхідну (принаймні мінімальну) та збалансовану кількість біогенних речовин. Основними елементами насамперед є органічний вуглець та азот. Відношення вуглецю і азоту (C : N) в перероблених відходах (компостах) повинно наближатись до показників гумусу. Раціональним може бути початкове відношення C : N = 25—30 : 1. Високе значення співвідношення C : N > 30 : 1 призводить до досить тривалого окислення надлишкового вуглецю. Якщо C : N < 20 : 1, що характерно, наприклад, для гною, азот буде втрачатись у вигляді аміаку.
Температура. У результаті окислювання відходів вивільняється теплова енергія, яка підтримує життєдіяльність мікроорганізмів, та надлишкове тепло, яке підвищує їхню температуру. За температурними режимами процес компостування поділяємо на декілька фаз: фаза саморозігрівання (мезофільна); фаза стабільно високих температур (термофільна); фаза поступового охолодження (термофільно-мезофільна). Найкращими умовами для компостування є мезофільний і термофільний температурні режими.
Дисперсність та структура сумішей. Для механізованих систем з примусовою аерацією органічні компоненти повинні подрібнюватись до часток розміром 12—15 мм. При штабелюванні з природною аерацією найкращим може бути подрібнення до 50 мм. Структуральна підготовка повинна запобігати високій щільності закладання суміші та можливості утворення анаеробних процесів.
Аерація суміші. Під час компостування кисень відіграє важливу роль не тільки у процесах аеробного метаболізму й диханні мікроорганізмів, а також при окисленні різноманітних органічних сполук, що містяться у відходах. Споживання кисню прямо пропорційно залежить від мікробної активності і, звичайно, функціонально залежить від температури суміші. Раціональна концентрація кисню повинна бути в межах 10—15%.
Технологічні підходи. З виробничої точки зору можуть бути використані декілька технологічних підходів щодо підготовки вихідних компостних сумішей:
— уведення вологопоглинальних компонентів для зниження вологості, наприклад для зниження вологості безпідстилкового гною (мулових осадів);
— зволоження базового компонента або суміші з органічних компонентів у разі недостатньої вологості;
— уведення органічних компонентів для підвищення масової кількості речовин, що легко розпадаються, та підвищення «енергетичного» потенціалу суміші ще на початку ведення біотермічного процесу компостування;
— застосування рециркуляційного компосту або інших наповнювачів для структурального покращання вихідної компостної суміші.
Готування вихідних компостних сумішей. В основу покладено такий методологічний підхід до готування вихідних компостних сумішей, за якого суміш балансують одночасно за поживними речовинами та за вологістю, а після змішування компонентів виконують розпушення суміші до моменту здобуття належної поруватості її структури. Блок-схема готування сумішей у сукупності з процесом компостування представлена на рисунку.
На першому етапі виконується фізико-хімічний аналіз вихідних компонентів. Потому одночасно з балансуванням суміші за поживними речовинами (як приклад для тваринних та рослинних відходів) проводять балансування суміші за вологістю з відносною оцінкою s відповідних масових кількостей органічного матеріалу за формулою:

s = M_ow / M_оCN,

деM_ow — масова кількість органічного матеріалу (як вологопоглинача) для збалансування вологості суміші, т; M_оCN — масова кількість органічного матеріалу (як енергетичного компонента) для збалансування суміші за поживними речовинами, т.
При цьому M_ow визначається так:

M_ow =M_г(W_г - W_см)/(W_см - W_о),

де W_г, W_о — відповідно вологість гною і органічного матеріалу, %; W_см — технологічно задана вологість компостної суміші, %; Mг — масова кількість гною, т.

Блок-схема готування збалансованих сумішей перед компостуванням

У свою чергу, M_оCN визначається за формулою:

M_оCN = kM_г (100 - W_г )/(100 - W_о),

де k — поправочний коефіцієнт, який враховує вміст поживних біогенних речовин у гної і органічному матеріалі і розраховується за формулою:

k = (N_гk_CN– C_г)/(C_o - N_o k_CN),

де N_г, N_o — відповідно вміст азоту в сухій речовині гною і в органічному матеріалі, %; C_г, C_o — відповідно вміст вуглецю в сухій речовині гною і в органічному матеріалі, %; k_CN — оптимальне відношення вуглецю і азоту для ефективної життєдіяльності мікроорганізмів.
Причому у разі, якщо s < 0,9, балансування суміші за вологістю проводять шляхом зволоження суміші під час змішування компонентів з уведенням води за масовою кількістю:

M_в = {M_оCN(W_см - W_о) -M_г(W_г- W_см)}/(100 - W_см),

де M_в — масова кількість води для зволоження суміші, т.
У разі, якщо s > 1,1, балансування суміші за вологістю проводять перед змішуванням компонентів шляхом уведення підсушеного рециркуляційного компосту з попереднім визначенням його вологості, масова кількість якого визначається за формулою:

M_рк = {M_г (W_г - W_см) - M_оCN(W_см - W_о)}/(W_см - W_рк),

де M_рк — масова кількість підсушеного рециркуляційного компосту, т; W_рк — вологість підсушеного рециркуляційного компосту, %.
У діапазоні значень 0,9 < s < 1,1 ніяких додаткових компонентів можна не уводити, бо суміш вважається збалансованою.
Маса компостної суміші визначиться відповідно до параметра s та з урахуванням таких положень:

Перевірку технологічно заданої вологості підготовленої суміші з урахуванням визначених масових пропорцій компонентів можна зробити:
— у випадку зволоження компостної суміші:

W_см = (M_г W_г + M_оCN W_о + M_в •100)/ M_см;

— у випадку введення рециркуляційного компосту або структурального компонента:

W_см = (M_г W_г + M_оCN W_о + M_рк W_рк)/M_см.

Після визначення пропорцій компонентів проводять їх змішування до утворення об'ємної структури з поруватістю у межах 0,3 < e< 0,6 та подальшим закладанням суміші на компостування. Біотермічний процес ведуть за підтримки термофільних температур у межах від 50 до 55 °С; інтенсивність аерації з 17—45-кратним добовим повітрообміном об'єму пористої структури суміші та тиском до 1,5 кПа на 1,0 м товщини шару; тривалість термофільної фази контролюється за досягненням середньодобових температур суміші у діапазоні принаймні 275—325 град•доба.
Запропонований методологічний підхід дозволяє виконувати вибір оптимального складу вихідних сумішей перед компостуванням з урахуванням фізико-хімічних властивостей будь-яких наявних компонентів відходів, що передбачаються до перероблення. Комп'ютерне оброблення вихідних даних з використанням цієї моделі дає можливість одноразово балансувати суміші за вологістю та наявністю поживних речовин і тим самим інтенсифікувати біотермічні процеси та оперативно керувати технологічним процесом прискореного компостування різноманітних відходів.

THE METHODOLOGY FOR PREPARATION OF BALANCED ORGANIC WASTE MIX PRIOR TO COMPOSTING

Lyashenko O. O., Institute for Mechanization of Animal Husbandry, Ukrainian Academy of Agrarian Sciences, Zaporizhzhya, Ukraine

The paper describes a new methodological approach to the quantification and preparation of balanced mixtures as an efficient process control means during the composting of organic waste.

Главная страница

Сведения об авторах

Ляшенко Олександр Олександрович, зав. лабораторією агроекології, Інститут механізації тваринництва Української академії аграрних наук, острів Хортиця, Запоріжжя, 69017, Україна. Тел./факс (061) 286-53-23, тел. моб. (097) 342-31-79. E-mail

© Независимое агентство экологической информации

Последние изменения внесены 10.07.07