Výpočet velikostních parametrů kompostáren na zpevněných plochách

Výpočet velikostních parametrů kompostáren na zpevněných plochách

S
W 1 X
Trendy vo výskume a vývoji poľnohospodárskych strojov a technológií
v ekosystéme kultúrnej krajiny
Dudince, 2.-3. júna 2005
VÝPOČET VELIKOSTNÍCH PARAMETRŮ KOMPOSTÁREN
NA ZPEVNĚNÝCH PLOCHÁCH
THE SIZE PARAMETER CALCULATION OF COMPOST PLANTS LOCALIZED ON
COMPACTED AREAS
ALTMANN VLASTIMIL1), PLÍVA PETR2)
1)
2)
Česká zemědělská univerzita v Praze
Výzkumný ústav zemědělské techniky v Praze
Summary
The article solves the calculation of technological parameters ofcompost plant that can be taken as a very
suitable component of separatewaste collecting within villages. By the legislation way the total amount
ofbiological waste placed in urban waste landfills is gradually reduced. Thisprocess causes new duty to ensure a
collection and processing of separatedbiological waste by the most suitable way. The obtained raw material can
beused as suitable recycling material within works linked with villagemaintenance as well.
Key words: capacity of compost plant, area used for composting, reservoir
Úvod
Kompostování odpadů ze zeleně a bioodpadů organizují obce, jejich technické služby, případně jiné
podnikatelské subjekty. Tato činnost musí splňovat řadu předpisů (legislativní, hygienické, vodohospodářské).
Kompostování lze provádět na kompostovišti s roční produkcí kompostu 50-500 t, nebo na průmyslové
kompostárně s roční produkcí větší než 500 t. Oba typy musí být zabezpečeny nepropustnou úpravou povrchu,
k čemuž se používají různé druhy materiálů, od lehkých živičných povrchů až po betonové.
Zpevněné plochy pro kompostování mají význam zejména z následujících důvodů:
-
zajištění volného přístupu pracovní techniky k hromadám kompostu,
-
odizolávání zpracovávaných surovin od okolní půdy a podzemních vod.
Jelikož vodohospodářsky zabezpečené plochy jsou investičně velmi nákladné (1m2 až 3 000 Kč),
lze využívat pro kompostování zařízení, která jsou již zabezpečena (silážní žlaby, hnojiště a zemědělská
složiště, areály uhelných skladů a skladů hnojiv apod.). Rekonstrukce těchto zařízení na kompostárnu
probíhají s minimálními úpravami a náklady.
S
W 2 X
Trendy vo výskume a vývoji poľnohospodárskych strojov a technológií
v ekosystéme kultúrnej krajiny
Dudince, 2.-3. júna 2005
Mezi největší nedostatky kompostovací plochy, kterým je nutné se vyhnout patří:
-
rozmoklý povrch kompostárny - možnost omezeného pojíždění s těžkými kolovými nakladači,
překopávači kompostu a dopravními prostředky,
-
spád menší než 2 % pro odtok dešťové vody. Pokud není dodržen, je důsledkem vznik kaluží u
paty hromady kompostu. Tím vzniká na patě kompostu nebezpečí anaerobních hnilobných
procesů,
-
vícenásobné přejezdy - na těchto místech vzniká zhutnění půdy, což rovněž vede k tvorbě
hniloby,
-
obtížné čištění kompostovací plochy - následkem velkého znečištění plochy vzniká nebezpečí
zvýšení obsahu nežádoucích příměsí v kompostu.
Materiál a metody
Výpočet velikosti plochy potřebné pro kompostování
Při výpočtu údajů potřebných pro návrh kompostárny lze při řešení kompostovací plochy a množství
zpracovávaných surovin narazit na dvě varianty postupu řešení:
1)
je známo množství zpracovávaných surovin a je nutné určit velikost kompostovací plochy,
2)
je známa plocha, která je pro kompostování k dispozici a je nutné určit kapacitu kompostárny.
ad1) Výpočet velikosti kompostovací plochy pro dané množství surovin
a)
Podle složení zakládky v daném kompostovacím cyklu, kdy je dané zastoupení jednotlivých surovin a
jejich objemová hmotnost (M1, M2,... Mi) je stanoveno celkové množství kompostovaných surovin Mc (t)
za rok:
Mc=M 1 + M2 +. . . Mi
(t)
b) Objemová hmotnost ρs (t.m-3) výsledného kompostu (při zanedbání změn vlhkosti) se stanoví ze vztahu:
ρs =
M 1.ρ1 + M 2 .ρ 2 + ...M i .ρ i
Mc
(t.m-3)
c) Používaná kompostovací technologie a využívané technické prostředky (překopávač kompostu) určují
rozměry průřezu trojúhelníkové nebo lichoběžníkové pásové hromady, z nichž lze potom stanovit plochu
průřezu A (m2):
trojúhelníkový průřez . . . . .
A=
B.h
2
(m2)
S
W 3 X
Trendy vo výskume a vývoji poľnohospodárskych strojov a technológií
v ekosystéme kultúrnej krajiny
lichoběžníkový průřez . . . .
kde:
( B + B1 )
A=
.h
2
Dudince, 2.-3. júna 2005
(m2)
h - výška pásové hromady (m)
B - šířka základny pásové hromady - pracovní záběr překopávače (m)
B1 - horní šířka pásové hromady - lichoběžníkový průřez (m)
d)
2
3
-2
Objem kompostu připadající na 1m kompostovací plochy P(m .m ) je dán poměrem:
P=
A. L A
=
B. L B
3
-2
(m .m )
2
kde: A - plocha průřezu pásové hromady (m )
B - šířka základny pásové hromady - pracovní záběr překopávače (m)
L - délka hromady (m)
2
e) Potřebnou velikost kompostovací plochy S (m ) lze potom vypočítat ze vztahu:
S=
Mc T 1
. .
2
ρ s 52 P (m )
kde: T - doba trvání 1 kompostovacího cyklu v týdnech (od navezení surovin po vyskladnění kompostu)
číslo 52 - počet týdnů v roce (nekompostuje-li se celoročně, je třeba toto číslo upravit podle počtu
týdnů, kdy se skutečně kompostuje)
Vypočtená kompostovací plocha se u technologie bez pracovních mezer zvětšuje pouze o 10-15 %
s ohledem na otáčení překopávačů popř. na pohyb navážecích souprav apod.
Skutečně potřebná kompostovací plocha je nakonec určena pomocí koeficientu k (-), který koriguje
2
vypočtenou plochu S (m ) podle zvoleného způsobu překopávání a lze ji stanovit ze vztahu:
2
SC = k . S (m )
kde:
k - koeficient zvoleného způsobu překopávání
k = 1,1 . . . šnekovým překopávačem
k = 1,4 . . . bubnovým překopáva taženým traktorem
2
S - vypočtená plocha (m )
S
W 4 X
Trendy vo výskume a vývoji poľnohospodárskych strojov a technológií
v ekosystéme kultúrnej krajiny
Dudince, 2.-3. júna 2005
ad 2) Výpočet kapacity kompostárny při známé velikosti kompostovací plochy
Pokud je k dispozici plocha o velikosti Sc (m2), musí rozvaha o jejím využití začínat volbou technologie,
která bude na dané ploše využívána, což představuje určit:
šířku pásové hromady B (m),
velikost plochy průřezu A (m2),
počet pracovních mezer jejich šířku B2 (m).
Potom bude výpočet kapacity kompostárny postupovat v následujících krocích :
2
a) Plocha potřebná pro uložení hromad S (m ) se stanoví :
S = n. L. B =
kde:
1
.S c
k
(m2)
n - počet pásových hromad ( - )
L - délka pásové hromady (m)
B -šířka základny pásové hromady (m)
Sc - skutečná kompostovací plocha (m2)
k - koeficient zvoleného způsobu překopávání
2
b) Pro výpočet kapacity kompostárny je třeba uvažovat s celkovou pracovní plochou Sp (m ), která zahrnuje
i plochu pro pracovní mezery. Ta je stanovena ze vztahu:
S p = S.
kde:
B
B + B2
(m2)
S - plocha potřebná pro uložení hromad (m2)
B - šířka základny pásové hromady – pracovní záběr překopávače (m)
B2 - šířka pracovní mezery (m)
c) Podle složení zakládky kompostu v daném kompostovacím cyklu, kde jsou založeny jednotlivé suroviny
o hmotnosti (M1, M2, ... Mi) lze stanovit celkové množství surovin Mc (t) zakládaných v jednom
kompostovacím cyklu podle vztahu:
Mc = M1 + M2 + ... Mi
(t)
S
W 5 X
Trendy vo výskume a vývoji poľnohospodárskych strojov a technológií
v ekosystéme kultúrnej krajiny
Dudince, 2.-3. júna 2005
3
d) Objemová hmotnost výsledného kompostu (při zanedbání změn vlhkosti) ρs (t.m- ) se stanoví ze vztahu:
ρs =
M 1.ρ1 + M 2 .ρ 2 + ...M i .ρ i
Mc
3
( t.m- )
1
e) Kapacita kompostárny M (t.rok- ) se pak vypočte ze vztahu:
M =
S p .ρ s .52.P
T
(t.rok-1)
2
kde:
Sp – pracovní plocha (m ) - pásové hromady včetně pracovních mezer
-3
ρs –
předpokládaná objemová hmotnost výsledného kompostu (t.m )
P –
objem kompostu připadající na 1 m2 kompostovací plochy (m .m )
T –
doba trvání jednoho kompostovacího cyklu (týdny)
3
-2
Závěr
V případě technologie kontrolovaného mikrobiálního kompostování v pásových hromadách se potřeba
velikosti kompostovací plochy řídí následujícími faktory:
- tvar a velikost hromady,
- rozmístění hromad na ploše,
- četnost překopávání,
- stupeň zrání kompostu, určeného pro expedici.
V případě tvaru a velikosti hromady jsou nejvýhodnější hromady pásové lichoběžníkové a plošné, které
vykazují nejmenší potřebu plochy na objem kompostu (asi 0,3 m2 plochy na 1m3 nasypaných surovin). Při
využití kompostovací techniky (překopávačů kompostu) je rozmístění hromad na ploše přímo závislé na
parametrech používaných strojů a na způsobu jejich agregace s energetickým prostředkem (bočně nesený, čelní).
Vícenásobné překopávání zajišťuje vždy optimální podmínky, takže organická přeměna na kompost
nastává v krátké době. Požadovaný stupeň zrání kompostu určuje průběh kompostovacího procesu a tím i velikost
potřebné plochy. Čím je nižší stupeň zrání, tím je zapotřebí menší plocha (při určování plochy je nutné brát v
úvahu i objemovou redukci zpracovávaných surovin, která umožňuje sloučení dvou hromad stejného stáří do
jedné hromady potřebných rozměrů).
S
W 6 X
Trendy vo výskume a vývoji poľnohospodárskych strojov a technológií
v ekosystéme kultúrnej krajiny
Dudince, 2.-3. júna 2005
Dále je třeba uvažovat plochy pro skladování surovin zakládaných do kompostů, skladovací kryté
prostory, provozní cesty a další plochy pro případné rozšíření komposto-vacích ploch při neočekávaném přísunu
surovin ke zpracování.
Poznatky uvedené v tomto článku byly získány při řešení projektu QF 3148 "Přeměna zbytkové
biomasy zejména z oblasti zemědělství na naturální bezzátěžové produkty, využitelné v přírodním prostředí ve
smyslu programu harmonizace legislativy ČR a EU “, který je podporovaný Národní agenturou pro zemědělský
výzkum.
Abstrakt
Příspěvek řeší výpočet technologických parametrů kompostáren, které jsou vhodným doplňkem pro sběr
separovaných odpadů z obcí. Legislativně je postupně omezováno množství ukládaných biologických odpadů
do skládek komunálních odpadů, což má ve svém důsledku novou povinnost, zajistit vhodným způsobem sběr a
zpracování vytříděného biologického odpadu. Získaná surovina může být zároveň vhodným recyklačním
materiálem pro práce spojené s údržbou samotných obcí.
Klíčová slova: kapacita kompostárny, plocha ke kompostování, jímka
Literatura
Plíva, P., et.al.: Technika pro kompostování v pásových hromadách. Výzkumný ústav zemědělské techniky,
Praha 2005, 72 s.
Váňa,J.,Balík,J.,Tlustoš,P.: Pevné odpady. Skripta, ČZU Praha 2004,178 s.
Kontaktní adresa:
Ing.Vlastimil Altmann1), Ing. Petr PlívaCSc.2)
1)
Česká zemědělská univerzita v Praze, Technická fakulta, katedra využití strojů, Kamýcká ul. 165 21 Praha 6
Suchdol
2)
Výzkumnýá ústav zemědělské techniky v Praze, Drnovská 507 161 01 Praha 6 Ruzyně
[email protected], [email protected]