Obsah sborníku | Časopis BIOM, články a sborníky | Domovská stránka     

Kompostování zaolejovaných odpadů

Ing. Antonín Slejška

Ing. Jaroslav Váňa, CSc.

Výzkumný ústav rostlinné výroby Praha-Ruzyně

Úvod :

Problém zaolejovanosti je obvykle spojován s remediací znečištěných půd. Dekontaminaci zaolejovaných půd je možno podpořit přídavkem organo-minerálních hnojiv např. kompostů (Joergensen et al. 1997), Bamilu (Archipčenko et al. 1997) a pod. Téměř žádné údaje však není možno nalézt o biodegradaci zaolejovaných odpadů přímo kompostováním. Váňa (1993) dosáhl v kompostu z kůry a kejdy 72-80 %-ního rozkladu motorové nafty. Index klíčivosti však po celou dobu zůstával oproti kontrole relativně nízký pravděpodobně důsledkem průběžného uvolňování meziproduktů rozkladu ropných uhlovodíků.

V tomto sdělení se zabýváme možnostmi detoxikace zaolejovaných kalů vermikompostováním a kompostováním. Prověřit schopnost žížal stimulovat rozklad zaolejovanosti jsme se rozhodli poté, co jsme získali informaci o pozorování, že dešťovky s oblibou vyhledávají místa s ropným znečištěním. V našich screening testech jsme zjistili, že dešťovky poté, co se ze substrátu odpaří prchavé složky zaolejovanosti, skutečně sami vyhledávají tyto substráty v přibližně stejné míře jako jiné organické substráty. Týká se to zejména větších žížal. Když jsme však testovali technologickou proveditelnost vermikompostování substrátů s přidanými ropnými uhlovodíky, zjistili jsme, že přídavek zaolejovaného kalu inhibuje růst žížal, zpomaluje rozklad organické hmoty a zvyšuje úmrtnost dešťovek.

Při kompostování dochází k úbytku NEL (nepolárních extrahovatelných látek) zejména v termofilní fázi. Poměrně rychle roste index klíčivosti. Samotný proces kompostování je však přídavkem ropných uhlovodíků inhibován. Pro úspěšnou biodegradaci zaolejovanosti je tedy zapotřebí udržet co nejdéle termofilní fázi, po poklesu teplot zaočkovat kompost specifickými mikroorganismy a popřípadě po ukončení kompostování nechat substrát ještě zvermikompostovat.

Metodika :

Vermikompostování

SCREENING TEST VERMIATRAKTIVITY

Do petriho misek jsme dali po 10 g vermikompostu (sušina S=25,8%), 30 g substrátu složeného z kůry, biokalu a rašeliny v poměru 1:1:1 (S=28,8%), celkem tedy 10,9 g sušiny. K tomu jsme přidali 0, 5, 10 a 15 ml zaolejovaného kalu z čištění cisteren benzinových čerpadel (NEL=3,164 g/kg(l); S=5,31%). Petriho misky jsme umístili do vermikompostu tak, aby dešťovky měly volný přístup dovnitř i ven, a zároveň aby umístění paralelních misek v jedné sérii minimalizovalo vliv případného rozdílu koncentrace dešťovek v různých místech vermikompostu. Po 1, 3 a 7 dnech jsme žížaly v jednotlivých miskách spočetli a zvážili. Výsledky jsme zanesli do grafu v procentech kontroly.

VERMIKOMPOSTOVATELNOST

Úbytky na hmotnostech substrátů

Do kelímků jsme nasypali po 250 g substrátu z kůry, biokalu a rašeliny v poměru 1:1:1 (vlhkosti V=66,36) a přidali 0, 30 a 60 ml zaolejovaného kalu (viz kap. 2.1.1.). Po 24 hodinách jsme do každého kelímku vložili 5 dospělých dešťovek druhu Eisenia foetida. Dále jsme po určitých časových intervalech kelímky vážili, a na konci pokusu jsme stanovili vlhkost a přepočetli úbytky na hmotnostech i dle změn vlhkosti, které však byly minimální.

Přírůstky dešťovek

Do menších kelímků jsme vsypali 50 g substrátu (viz kap. 2.1.2.1.) a přidali 0, 6 a 12 ml zaolejovaného kalu (viz kap. 2.1.1.). Do každého kelímku jsme vložili 5 drobných žížalek (čerstvě narozených). Po třech měsících jsme je zvážili na analytických vahách a spočetli přírůstky a úmrtnost oproti kontrole.

KOMPOSTOVÁNÍ

K experimentu jsme použili tyto substráty :

Z těchto substrátů jsme založili tyto komposty :

Všechny substráty jsme dovlhčili na 75% a vložili do 50 l aerovaných bioreaktorů.

V průběhu kompostování jsme měřili teplotu v bioreaktorech, spalitelné látky (ČSN 46 5735), vlhkost (ČSN 46 5735), index klíčivosti (REICHLOVÁ et al. 1996; REICHLOVÁ 1991; ZUCCONI et al. 1981 a,b) a NEL (ČSN 83 0550; KOLLER 1995)

Index klíčivosti udává poměr mezi klíčivostí semen řeřichy seté (Lepidum sativum) ve vodném výluhu kompostu oproti kontrole (destilovaná voda). Čím je index klíčivosti větší, tím je kompost zralejší, respektive méně fytotoxický. Index klíčivosti vyšší než 60% signalizuje aplikovatelnost kompostu, a když přesáhne 80%, znamená to, že kompost je již zralý.

(Metodika a soubor pro vyhodnocení biozkoušky se nalézají na www stránce BIOMu.)

VÝSLEDKY A DISKUSE

VERMIKOMPOSTOVÁNÍ

Z grafu č.1. můžeme vidět, jak se zvyšovala průběhem času vermiatraktivita substrátů s obsahem ropných uhlovodíků. Z výsledků můžeme usuzovat, že dešťovky takovéto substráty vyhledávají až poté, co vyprchají nižší ropné uhlovodíky. Zajímavé jsou zejména hodnoty vermiatraktivit ze třetího a sedmého dne pro substráty s 5 a 10 ml zaolejovaného kalu. Ty nám naznačují, že zaolejovanými kaly jsou přitahovány spíše větší žížaly, a že optimální koncentrace je přibližně 10 ml zaolejovaného kalu na 40 g substrátu, což je po přepočtu 2,89 mg NEL na 1 g sušiny substrátu.

Maličko nižší koncentrace (2,26 a 1,13 mg NEL na g sušiny substrátu), než by odpovídaly prvním dvěma sériím z testu vermiatraktivity, jsme použili pro stanovení vermikompostovatelnosti. Graf č.2. nám ukazuje, že zvyšující se koncentrace ropných uhlovodíků zpomaluje proces vermikompostování. Graf č.3. znázorňuje zpomalování přírůstků dešťovek a zvyšování jejich úmrtnosti se zvyšováním ropného znečištění.

Ze získaných výsledků vyplývá tak trochu absurdní závěr, že dospělé dešťovky druhu Eisenia foetida jsou ropným znečištěním o určité koncentraci mírně přitahovány, a to i přes to, že jim toto prostředí ne zcela vyhovuje. Nabízí se zde analogie s některými omamnými látkami, které mají na mnohé lidské jedince obdobný vliv. Abychom však mohli něco podobného konstatovat s naprostou jistotou u žížal, museli bychom provést mnohem detailnější výzkum.

KOMPOSTOVÁNÍ

Průběh kompostování můžeme pozorovat v grafu č.4. Kompostování bylo silně ovlivněno simulovanými překopávkami v sedmém a čtrnáctém dni a výpadkem regulátoru teploty v termostatu ve dnech 23-33. S ohledem na ne zcela vyvedený kompostovací proces nelze dosažené výsledky posuzovat v absolutních měřítcích, ale pouze v relativních, pro porovnání mezi sebou. Jelikož zamýšlíme v pokusech pokračovat, předpokládáme, že se nám tyto nedostatky podaří odstranit, čímž bychom měli dosáhnout intenzivnější degradace NEL.

V grafu č. 5. jsou zaznamenány obsahy ploch mezi křivkami teplot v jednotlivých bioreaktorech a křivkou teploty okolí. Z grafu můžeme usoudit, že zvyšující se koncentrace zaolejovanosti v substrátu inhibuje proces vermikompostování.

Množství NEL jsme měřili pouze v bioreaktoru č. 1., kde bylo největší množství zaolejovaného kalu. Obsah NEL klesal takto:

Více než poloviční množství odstraněných NEL bylo rozloženo během prvních sedmi dní, což znamená, že rozklad NEL je nejintenzivnější v termofilní fázi kompostování. Svůj podíl však na tom bude asi také mít úlet prchavých složek do vzduchu.

Index klíčivosti jednotlivých složek kompostů (graf č. 6.) byl nejnižší u zaolejovaného kalu, z čehož lze usoudit, že nejvyšší vliv na fytotoxicitu surových kompostů (bezprostředně po smíchání jednotlivých složek) měla zaolejovanost.

Graf č. 7. nám ukazuje vývoj indexů klíčivosti v průběhu kompostování. Zarážející je průběh indexů klíčivosti u kompostu s nejvyšším obsahem zaolejovanosti. Překvapivě rychlý počáteční nárůst indexu klíčivosti snad můžeme vysvětlit rychlým vyprcháním nižších ropných uhlovodíků. Následný pokles bychom mohli přičíst snižování teplot a uvolňování meziproduktů rozkladu ropných uhlovodíků. Z toho můžeme vyvodit důležitost co možná nejdelší termofilní fáze kompostování.

V grafu č. 8. je vidět úbytek organických látek v průběhu kompostování. I zde je celkem jasně rozeznatelná inhibice procesu kompostování ropnými uhlovodíky, i když pouze v kompostu s větším přídavkem zaolejovaného kalu. Z toho vyplývá nutnost najít maximální vhodnou koncentraci zaolejovanosti pro zdárný průběh kompostovacího procesu, a tím i biodegradaci NEL.

ZÁVĚR :

Abychom neopakovali výsledky a vývody popsané v úvodu a diskusi, pokusili bychom se načrtnout svou představu o zpracování zaolejovaných odpadů pomocí komplexní technologie kompostování. V první fázi této technologie by mělo proběhnout intenzivní kompostování v aerovaných fermentorech s biofiltry. Tato fáze by mohla trvat 7-14 dní. Po ní by následovala inokulace specifickými mikroorganismy rozkládajícími ropné uhlovodíky. Po určité předem stanovené době by přišlo na řadu vermikompostování, které by zabezpečilo vysoký index klíčivosti a zintenzivnění mikrobiální činnosti na maximum. Celý proces by prostupoval recykl inokula (vracení matky mikroorganismů). Kompost takto vyrobený by měl, pokud by neobsahoval těžké kovy, splňovat všechny požadavky pro komposty I. třídy dle ČSN 46 5735. Jestli je tato vize uskutečnitelná nám prozradí další výzkum, a možná i následné praktické nasazení této technologie. Přibližný náčrt možného technologického uspořádání kompostárny zaolejovaných odpadů můžete vidět na následujícím obrázku:

LITERATURA :

ARCHIPČENKO, I.; BARBOLINA, I.; ZOLNIKOVA, N.: Využití biohnojiv při bioremediaci zemědělské půdy. Cizorodé látky v zemědělských půdách, seminář CZ Biom Praha (16.10.1997).

ČSN 46 5735. Průmyslové komposty. 1984.

ČSN 83 0550; část 19: Stanovení ropných látek.

JOERGENSEN, R.G.; FIGGE, R.M.; KUPSCH, L.: Microbial decomposition of fuel oil after compost addition to soil. Zeitschrift Fur Pflanzenernahrung und Bodenkunde 160: 1 (únor 1997), s. 21-24

KOLLER, J.: Stanovení NEL a AOX v kalech a odpadech. Kaly a odpady, sborník České vědeckotechnické vodohospodářské společnosti, Brno, říjen 1995, s.99-103.

REICHLOVÁ, E.:Biologická metoda stanovení zralosti kompostu. Úroda, 235, 1991 (10), s. 45-46.

REICHLOVÁ, E.;VÁŇA, J.; JANOVSKÝ, J.: Hodnocení testů zralosti kompostu. Rostlinná výroba, 42, 1996 (2), s. 79-82.

VÁŇA, J.; REICHLOVÁ, E.; PROCHÁZKOVÁ, J.; JANOVSKÝ, J.; PÍCHA, P.: Aplikace biopreparátů při kompostování kůry s kejdou při biodegradaci cizorodých látek v kůrovém substrátu. Hodnotící zpráva VÚRV, březen 1993, 17 s.

ZUCCONI, F.; FORTE, M.; MONACO, A.: Biological evaluation of compost maturity. BioCycle, July, August, 1981a:27-29. ZUCCONI, F.; PERA, A.; FORTE, M.: Evaluating toxicity of immature compost. BioCycle, March, April, 1981b, s. 54-57.

Résumé :

Composting of Oily Wastes

In our experiments with composting and vermicomposting of oily sludge we have arrived at these conclusions:

After evaporation of short chain oil carbohydrates earthworms are attracted by substrates with low concentrations of oil, but these substrates slow down their growth, increase their mortality and retard the process of vermicomposting.

The highest decrease of NEL (unpolar extractable matter) was observed during thermophilic phase of composting. High concentration of oil carbohydrates inhibit the process of composting. Index of germination of water extracts from composts with oil carbohydrates increase quickly with the time of composting.