0001sos sosShmeiwseis_kompostopoihsh

0001sos sosShmeiwseis_kompostopoihsh - Σηµειώσεις

Info iconThis preview shows page 1. Sign up to view the full content.

View Full Document Right Arrow Icon
This is the end of the preview. Sign up to access the rest of the document.

Unformatted text preview: Σηµειώσεις ΚΟΜΠΟΣΤΟΠΟΙΗΣΗ (ΛΙΠΑΣΜΑΤΟΠΟΙΗΣΗ) του µαθήµατος «∆ΙΑΧΕΙΡΙΣΗ & ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΑΣΤΙΚΩΝ ΑΠΟΡΡΙΜΜΑΤΩΝ» ∆Ι∆ΑΣΚΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: ΕΥΑΓΓΕΛΟΣ ΓΙ∆ΑΡΑΚΟΣ ΑΠΡΙΛΙΟΣ 2007 ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ 1 Εισαγωγή.....................................................................................................................2 2 Είδη λιπασµατοποίησης ..............................................................................................4 2.1 Μέθοδος των αναδευόµενων σωρών ...................................................................4 2.2 Μέθοδος δυναµικά αεριζόµενων σωρών .............................................................5 2.3 Μέθοδος βιοαντιδραστήρων (κλειστά συστήµατα).............................................6 3 Προϊόν λιπασµατοποίησης .........................................................................................6 4 Πλεονεκτήµατα και Μειονεκτήµατα της Μεθόδου ....................................................8 5 ∆ιαδικασία της λιπασµατοποίησης ΑΣΑ ....................................................................8 6 Στάδια της λιπασµατοποίησης ....................................................................................9 7 Χηµικοί παράγοντες επιρροής της διαδικασίας της κοµποστοποίησης ...................11 7.1 Υγρασία .............................................................................................................11 7.2 Λόγος C/Ν..........................................................................................................12 7.3 pΗ .......................................................................................................................14 7.4 Οξυγόνο .............................................................................................................14 8 Φυσικοί παράγοντες επιρροής της διαδικασίας ........................................................15 9 Απαιτήσεις ποιότητας ...............................................................................................17 10 Ισοζύγιο µάζας λιπασµατοποίησης .........................................................................19 10.1 Κριτήρια σχεδιασµού ........................................................................................20 10.2 Λιπασµατοποίηση χωρίς χρήση πρόσθετου υλικού .........................................22 10.3 Λιπασµατοποίηση µε χρήση πρόσθετου υλικού ...............................................23 11 Βιβλιογραφία .........................................................................................................24 1 1 Εισαγωγή Η λιπασµατοποίηση είναι µία µέθοδος διαχείρισης στερεών απορριµµάτων, που το οργανικό (ζυµώσιµο) κλάσµα αποικοδοµείται βιολογικά υπό ελεγχόµενες συνθήκες µε αποτέλεσµα τη σταδιακή µετατροπή του σε ένα υλικό βιολογικά σταθερό (compost), το οποίο µπορεί να χρησιµεύσει π.χ. σαν εδαφοβελτιωτικό. Οι φράσεις κλειδιά που χρησιµοποιούνται στον ορισµό και διαφοροποιούν τη λιπασµατοποίηση από άλλες µεθόδους, είναι οι εξής: • Βιολογική αποδόµηση • Οργανικό κλάσµα • Ελεγχόµενες συνθήκες. Η φράση «αποικοδοµείται βιολογικά» διαφοροποιεί την εν λόγω µέθοδο από άλλες µεθόδους διαχείρισης στερεών απορριµµάτων, όπως είναι η καύση, η πυρόλυση, η υγειονοµική ταφή κ.λ.π. Ο όρος «οργανικό κλάσµα» έχει να κάνει µε τη βιολογική αποικοδόµηση. Γενικά, µόνο τα βιολογικής προέλευσης υλικά (π.χ. ξύλο, χαρτί, υπολείµµατα κηπουρικής κ.λ.π.) µπορούν να ανοικοδοµηθούν βιολογικά. Η φράση «ελεγχόµενες συνθήκες» είναι ίσως η πιο σηµαντική από τις φράσεις – κλειδιά, γιατί διαφοροποιεί τη λιπασµατοποίηση από τη βιολογική αποικοδόµηση που λαµβάνει χώρα στη φύση και είναι υπεύθυνη για την ανακύκλωση των θρεπτικών στοιχείων. Ένας πολύ πρακτικός λόγος που η φράση περιέχει τη λέξη «ελεγχόµενες» είναι ότι, χωρίς τον έλεγχο, ακόµα και η πιο απλή περίπτωση βιολογικής ανοικοδόµησης θα χαρακτηριζόταν σαν λιπασµατοποίηση. 2 Πολυτεχνείο Κρήτης Η τελευταία φράση του ορισµού, «ένα υλικό βιολογικά σταθερό (compost), το οποίο µπορεί να χρησιµεύσει σαν εδαφοβελτιωτικό», αν και δεν αποτελεί κάποια φράση – κλειδί, εν τούτοις υποδηλώνει ότι το υλικό έχει βιολογικά σταθεροποιηθεί. Αποτελεί επίσης µία ένδειξη του σκοπού της όλης διαδικασίας και ένα µέτρο που υποδηλώνει την ολοκλήρωση της διαδικασίας. Ακόµα και εάν παραλείψουµε τη φράση αυτή, ο ορισµός παραµένει δόκιµος. Στο επόµενο διάγραµµα (διάγραµµα 1) δίνεται το διάγραµµα ροής µαζί µε ένα ενδεικτικό ισοζύγιο µάζας µιας εγκατάστασης λιπασµατοποίησης [1]. ∆ιάγραµµα 1: ∆ιάγραµµα ροής και ενδεικτικό ισοζύγιο µάζας εγκατάστασης λιπασµατοποίησης (αριθµοί σε tn/d) Εργαστήριο ∆ιαχείρισης Τοξικών & Επικινδύνων Αποβλήτων 3 Πολυτεχνείο Κρήτης Όπως προαναφέρθηκε, το οργανικό (ζυµώσιµο) κλάσµα των στερεών απορριµµάτων είναι υλικό που µπορεί να αποικοδοµηθεί βιολογικά και να παράγει ποσότητες compost. Το οργανικό κλάσµα των στερεών αστικών απορριµµάτων περιλαµβάνει: Τα οργανικά υπολείµµατα της κουζίνας, όπως φλούδες, φύλλα, χαλασµένους καρπούς, υπολείµµατα από σαλάτες, κρέατα, κόκαλα και ψάρια. Επίσης, τα κατακάθια του καφέ και τα υπολείµµατα από κάθε είδος αφεψήµατα, εκχυλίσµατα κ.λ.π. Τα φυτικά υπολείµµατα από πάρκα, δέντρα, κήπους, βεράντες(φύλλα, κλαριά, φλούδες, ρίζες, κλαδέµατα από δένδρα, θάµνους, κ.λ.π.). 2 Είδη λιπασµατοποίησης Η αερόβια βιολογική επεξεργασία του οργανικού κάσµατος των ΑΣΑ έχει εφαρµοστεί µε διάφορες µορφές όπως: Μέθοδος αναδευόµενων σωρών Μέθοδος δυναµικά αεριζόµενων σωρών Μέθοδος βιοαντιδραστήρων (κλειστά συστήµατα). 2.1 Μέθοδος των αναδευόµενων σωρών Απαιτεί τη χρήση µεγάλου µήκους σωρών του οργανικού κλάσµατος των ΑΣΑ. Οι σωροί αυτοί είναι συνήθως τριγωνικής διατοµής µε λόγο (πλάτος βάσης)/ύψος τουλάχιστον 2. Ο λόγος απαίτησης του σχήµατος αυτού είναι από τη µια πλευρά η ύπαρξη ενός επαρκούς µεγέθους σωρού ώστε να υπάρχει παραγωγή αρκετής θερµότητας η οποία να διατηρείται στο εσωτερικό του και από την άλλη ο σωρός να είναι αρκετά µικρός ώστε το οξυγόνο να µπορεί να διαχέεται ελεύθερα στο εσωτερικό του. Οι σωροί τοποθετούνται σε σταθερό έδαφος ώστε να µπορούν να αναδεύονται περιοδικά (εικόνα 1). Ο αερισµός του σωρού γίνεται στατικά, δηλαδή µε την περιοδική ανάδευση του σωρού. Ένας τυπικός σχηµατισµός είναι τα σειράδια (ελεύθερα ή σε κανάλια) µήκους µέχρι 100m και πλάτους µέχρι 5m. Τα συστήµατα αυτά είναι ανοικτά και λειτουργούν συνήθως κάτω από υπόστεγο [2]. Εργαστήριο ∆ιαχείρισης Τοξικών & Επικινδύνων Αποβλήτων 4 Πολυτεχνείο Κρήτης Εικόνα 1: Αναστροφέας σειραδίων [2] 2.2 Μέθοδος δυναµικά αεριζόµενων σωρών Η µέθοδος αυτή (εικόνα 2) απαιτεί οµοίως την τοποθέτηση των υλικών προς λιπασµατοποίηση σε σωρούς. Στη συγκεκριµένη περίπτωση όµως οι σωροί αερίζονται µηχανικά και τα συστήµατα αυτά ονοµάζονται και δυναµικά. Οι σωροί τοποθετούνται πάνω σε ένα δίκτυο αεριστήρων οι οποίοι παρέχουν τον απαραίτητο αέρα για τη λιπασµατοποίηση. Ο αέρας είτε παρέχεται µε θετική πίεση (τροφοδοσία αέρα στο σωρό) είτε µε αρνητική πίεση (αναρρόφηση αέρα από το σωρό). Μέσω σωστού προγραµµατισµού της συχνότητας και της ποσότητας του αερισµού µπορεί να ελεγχθεί και η θερµοκρασία που αναπτύσσει ο σωρός, ενώ τα απαέρια µπορούν εύκολα να καθαριστούν από οσµές. Επειδή όµως οι σωροί δεν αναδεύονται υπάρχει το ενδεχόµενο η εξωτερική επιφάνεια του σωρού να µην αποκτήσει την επιθυµητή θερµοκρασία (550οC) για την καταστροφή των παθογόνων µικροοργανισµών. Για το λόγο αυτό τοποθετείται ένα κάλυµµα από έτοιµο compost, το οποίο δρα ως θερµοµονωτικό. Οι απαιτήσεις χώρου για τη µέθοδο αυτή είναι αρκετά µικρότερες από τη µέθοδο των αναδευόµενων σωρών. Η περίοδος ωρίµανσης είναι από έξι έως δώδεκα (6 – 12) εδοµάδες. Εργαστήριο ∆ιαχείρισης Τοξικών & Επικινδύνων Αποβλήτων 5 Πολυτεχνείο Κρήτης Εικόνα 2: Μέθοδος δυναµικά αεριζόµενων σωρών [2] 2.3 Μέθοδος βιοαντιδραστήρων (κλειστά συστήµατα) Στα συστήµατα αυτά το προς λιπασµατοποίηση µίγµα των ΑΣΑ τοποθετείται µέσα σε βιοαντιδραστήρα όπου και βιοαποικοδοµείται κάτω από ελεγχόµενες συνθήκες αερισµού, υγρασίας και συνεχούς ανάδευσης. Οι αντιδραστήρες µπορούν να περιλαµβάνουν περισσότερα του ενός διαµερίσµατα (π.χ. πολυώροφα σιλό), να περιστρέφονται ή να περιλαµβάνουν µηχανισµούς περιστροφής και ανάδευσης των υλικών και µπορούν να τοποθετηθούν ακόµα και µέσα σε κτίρια. Συνήθως είναι συστήµατα συνεχούς ροής αλλά έχουν παρουσιαστεί και συστήµατα batch. Σηµαντικό πλεονέκτηµα των συστηµάτων αυτών είναι ότι η διαδικασία λαµβάνει χώρα κάτω από ελεγχόµενες συνθήκες ώστε να επιταχύνεται η λιπασµατοποίηση. Η µέθοδος αυτή αν και πιο πολύπλοκη από τις µεθόδους των σωρών παράγει ελάχιστες οσµές και ελάχιστα ή καθόλου στραγγίσµατα. Επίσης η παροχή αέρα µπορεί να ελεγχθεί πλήρως, αφού µε τη χρήση αισθητήρων οξυγόνου ο αέρας µπορεί να κατευθυνθεί ακριβώς στην περιοχή που παρουσιάζεται έλλειµµα οξυγόνου. Ο χρόνος ωρίµανσης ποικίλει από µία έως τέσσερις εβδοµάδες. 3 Προϊόν λιπασµατοποίησης Τα τελικά προϊόντα που προκύπτουν από τη διαδικασία της λιπασµατοποίησης είναι (διάγραµµα 2): ∆ιοξείδιο του άνθρακα (CO2) Εργαστήριο ∆ιαχείρισης Τοξικών & Επικινδύνων Αποβλήτων 6 Πολυτεχνείο Κρήτης Νερό Ένα χουµοειδές υλικό που δεν µπορεί να περιγραφεί µε ακρίβεια. Η διεθνής βιβλιογραφία το ονοµάζει γενικά compost, χωρίς σαφή αναφορά σε συγκεκριµένο στάδιο λιπασµατοποίησης. ∆ιάγραµµα 2: Προϊόντα της λιπασµατοποίησης [2] Η λιπασµατοποίηση αποσκοπεί και στα παρακάτω: Την καταστροφή παθογόνων και άλλων ανεπιθύµητων οργανισµών, τα οποία είναι πιθανό να βρίσκονται στα στερεά απορρίµµατα Τη διατήρηση του θρεπτικού επιπέδου του οργανικού υλικού σε υψηλά επίπεδα (περιεκτικότητα σε Ν, Ρ και Κ), ώστε το προϊόν (compost) που θα προκύψει να µπορεί να χρησιµοποιηθεί για τη βελτίωση της γονιµότητας του εδάφους. Γενικά, τα φυσικά και χηµικά χαρακτηριστικά του compost ποικίλουν ανάλογα µε την αρχική ύλη που διατέθηκε για λιπασµατοποίηση, τις συνθήκες οι οποίες επικράτησαν κατά τη διαδικασία και την έκταση της αποικοδόµησης. Το compost έχει σκούρο χρώµα, εύθραυστη, χωµάτινη υφή και οσµή που µοιάζουν µε αυτές του εδάφους. Το τελικό προϊόν δεν έχει καµία σχέση, όσον αφορά τη φυσική µορφή, µε αυτή του αρχικού οργανικού υλικού από το οποίο παράχθηκε. Το καλής ποιότητας compost έχει απαλλαγεί από ζιζάνια και παθογόνα. Εργαστήριο ∆ιαχείρισης Τοξικών & Επικινδύνων Αποβλήτων 7 Πολυτεχνείο Κρήτης Μερικά από τα χαρακτηριστικά που διαφοροποιούν το compost από άλλα οργανικά υλικά είναι: Το χρώµα του, το οποίο ποικίλλει από σκούρο καφέ έως µαύρο Ο χαµηλός λόγος C/Ν σε σχέση µε άλλα οργανικά υλικά Η συνεχώς µεταβαλλόµενη σύνθεσή του, εξαιτίας της δράσης των µικροοργανισµών, ακόµα και µετά το στάδιο της ωρίµανσης Η υψηλή ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων και προσρόφησης νερού 4 Πλεονεκτήµατα και Μειονεκτήµατα της Μεθόδου Στον επόµενο πίνακα (πίνακας 1) καταγράφονται τα βασικά πλεονεκτήµατα και µειονεκτήµατα της λιπασµατοποίησης ως µέθοδο επεξεργασίας των στερεών απορριµµάτων. Πίνακας 1: Πλεονεκτήµατα και µειονεκτήµατα της [1] 5 ∆ιαδικασία της λιπασµατοποίησης ΑΣΑ Για µία αποτελεσµατική και επιτυχηµένη διαδικασία λιπασµατοποίησης ιδιαίτερη προσοχή πρέπει να δοθεί στους εξής παράγοντες: α) στην προεπεξεργασία, β) στον έλεγχο της θερµοκρασίας και γ) στις απαιτήσεις, όσον αφορά τον αερισµό και το ανακάτεµα των σωρών. Εργαστήριο ∆ιαχείρισης Τοξικών & Επικινδύνων Αποβλήτων 8 Πολυτεχνείο Κρήτης 6 Στάδια της λιπασµατοποίησης Η διαδικασία της λιπασµατοποίησης περιλαµβάνει τη δράση µικροοργανισµών σε βιοαποικοδοµήσιµο οργανικό υλικό, το οποίο έχει σχηµατιστεί σε σωρούς µε αρκετά µεγάλο µήκος. Συγκεκριµένα, οι µικροοργανισµοί αποσυνθέτουν το προς λιπασµατοποίηση υλικό, καθώς τρέφονται από αυτό (θρεπτικό υπόστρωµα). Οι µικροοργανισµοί σπάζουν τους χηµικούς δεσµούς µε τους οποίους συνδέονται τα άτοµα του άνθρακα µεταξύ τους. Στη συνέχεια, σχηµατίζουν πρωτεΐνες, συνδυάζοντας τη χηµική ενέργεια που εκλύεται, µε τα άτοµα άνθρακα και αζώτου, που βρίσκονται προσωρινά σε διάσπαση. Επειδή οι πρωτεΐνες αποτελούν το κύριο συστατικό των µικροοργανισµών, έχουµε αύξηση του πληθυσµού αυτών. Η παραπάνω διαδικασία επαναλαµβάνεται όσο οι συνθήκες το επιτρέπουν και για την πραγµατοποίησή της είναι απαραίτητο να υπάρχει µία κατάλληλη, για να αφοµοιωθεί από τους µικροοργανισµούς, πρώτη ύλη, ένας κατάλληλος µικροβιακός πληθυσµός και φυσικά οι συνθήκες εκείνες που θα επιτρέψουν την αποικοδόµηση. Το οργανικό κλάσµα των στερεών απορριµµάτων, όπως όλες οι οργανικές ενώσεις, θεωρείται ότι αποτελείται από πρωτεΐνες, αµινοξέα, λιπίδια, υδρογονάνθρακες, κυτταρίνη, λιγνίνη και τέφρα. Έτσι, η παραπάνω διαδικασία, µπορεί να παραστεί σε µορφή εξίσωσης ως εξής: ∆ιάγραµµα 3: Η διαδικασία της λιπασµατοποίησης [2] Τα νέα κύτταρα που παράγονται, αποτελούν µέρος της ενεργού βιοµάζας που είναι υπεύθυνη για τη µετατροπή του οργανικού υλικού. Τελικά, µε το θάνατό τους, Εργαστήριο ∆ιαχείρισης Τοξικών & Επικινδύνων Αποβλήτων 9 Πολυτεχνείο Κρήτης αποτελούν µέρος του τελικού προϊόντος (compost). Τα στάδια της λιπασµατοποίησης είναι τέσσερα και σχηµατικά αποδίδονται στη συνέχεια (διάγραµµα 4): 1ο Στάδιο Στο στάδιο αυτό επικρατούν οι µεσόφιλοι οργανισµοί που αρχίζουν την αποσύνθεση των οργανικών ουσιών. Απαιτείται αρκετός αερισµός, υγρασία και θερµότητα. Το pΗ µειώνεται εξαιτίας του σχηµατισµού των οργανικών οξέων. Τρία είναι τα είδη που εµπλέκονται στην αποσύνθεση του οργανικού υλικού: βακτήρια, µύκητες και ακτινοµύκητες. Τα δύο πρώτα πρωτοστατούν στη φάση αυτή. 2°Στάδιο Το pΗ της µάζας µετατρέπεται σε αλκαλικό και είναι δυνατό να ελευθερωθεί NH3, αν υπάρχει περίσσεια Ν. Στο τέλος αυτού του σταδίου, η µεταβολική δράση αυτών των µικροοργανισµών είναι τέτοια, ώστε η θερµοκρασία φτάνει τους 60-70°C. Έτσι, µόνο θερµοφιλικά βακτήρια και ακτινοµύκητες µπορούν να συνεχίσουν την αποικοδόµηση του υλικού. 3oΣτάδιο Με τη συνεχή κατανάλωση του υποστρώµατος, ο ρυθµός αποικοδόµησης µειώνεται, όπως και η θερµοκρασία. Έτσι, τα µη θερµοφιλικά βακτήρια και οι µύκητες ξαναγίνονται ενεργά. ∆ιάγραµµα 4: Στάδια της διαδικασίας λιπασµατοποίησης [2] Εργαστήριο ∆ιαχείρισης Τοξικών & Επικινδύνων Αποβλήτων 10 Πολυτεχνείο Κρήτης 4° Στάδιο Στο τελικό αυτό στάδιο συµβαίνουν περίπλοκες αντιδράσεις πύκνωσης και πολυµερισµού. Το τελικό προϊόν αποτελείται από ένα σταθεροποιηµένο οργανικό υπόλειµµα, παρόµοιο µε τα χουµικά υλικά του εδάφους, που σχηµατίζονται στη φύση από ζωικά και φυτικά υπολείµµατα µε ανάλογη βιολογική διαδικασία. Στον επόµενο πίνακα (πίνακας 2) αναφέρονται οι χηµικοί και υσικοί παράγοντες που επηρεάζουν τη διαδικασία της λιπασµατοποίησης. Οι χηµικοί παράγοντες είναι η υγρασία, ο λόγος C/Ν, το pΗ, και το οξυγόνο που υπάρχει κατά τη διάρκεια της διαδικασίας, µέσω του αερισµού. Οι φυσικοί παράγοντες που επηρεάζουν τη διαδικασία της λιπασµατοποίησης είναι το µέγεθος των τεµαχίων και η θερµοκρασία. Πίνακας 2: Χηµικοί και φυσικοί παράγοντες επιρροής λιπασµατοποίησης [1] 7 Χηµικοί παράγοντες επιρροής της διαδικασίας της κοµποστοποίησης 7.1 Υγρασία Το νερό είναι µία απαραίτητη παράµετρος για όλες τις µορφές της ζωής. Οι µικροοργανισµοί που αποικοδοµούν το οργανικό υλικό σε ένα σωρό λιπασµατοποίησης δεν αποτελούν εξαίρεση. Τα περισσότερα οργανικά υλικά έχουν πολύ χαµηλά ποσοστά υγρασίας που έχουν σαν αποτέλεσµα τη µείωση της απόδοσης της λιπασµατοποίησης. Η δράση των µικροοργανισµών µειώνεται σηµαντικά αν το ποσοστό υγρασίας στο σωρό πέσει κάτω από 40%. Αν αντίθετα το ποσοστό αυξηθεί πάρα πολύ (> 60%), οι πόροι αέρος που βρίσκονται µέσα στο υλικό γεµίζουν µε νερό δηµιουργώντας αναερόβιες Εργαστήριο ∆ιαχείρισης Τοξικών & Επικινδύνων Αποβλήτων 11 Πολυτεχνείο Κρήτης συνθήκες, που προκαλούν δυσάρεστες οσµές και τη δηµιουργία διασταλλαγµάτων. Αυτό συµβαίνει εξαιτίας της αποσύνθεσης πολύπλοκων οργανικών ενώσεων, που οδηγούν στη δηµιουργία CH4 και CO2. Λόγω της εξάτµισης υπάρχει συνήθως ένα έλλειµµα υγρασίας στο σωρό, παρόλο που η µικροβιακή δράση αυξάνει την υγρασία σε αυτόν κατά τη διάρκεια της ανοικοδόµησης. Σε µία τέτοια περίπτωση, η προσθήκη νερού στο σωρό είναι απαραίτητη για τη σωστή πορεία της διαδικασίας. Βέβαια, υπάρχει η δυνατότητα µείωσης της εξάτµισης ελέγχοντας το µέγεθος των σωρών (σωροί µεγάλου όγκου έχουν µικρότερη επιφάνεια εξάτµισης ανά µονάδα όγκου από σωρούς µικρότερου όγκου). Το προστιθέµενο νερό πρέπει να ανακατεύεται µε όλο το σωρό, ώστε κάθε σηµείο του προς λιπασµατοποίηση υλικού να λαµβάνει µέρος στη διαδικασία κάτω από ίδιες συνθήκες [1]. 7.2 Λόγος C/Ν Ο λόγος άνθρακα προς άζωτο χρησιµοποιείται για την εκτίµηση της καταλληλότητας ενός είδους απορρίµµατος, ως υπόστρωµα για τη λιπασµατοποίηση. Εµπειρικά αποτελέσµατα της εµπειρίας των ερευνητών στον τοµέα της λιπασµατοποίησης τις δύο τελευταίες δεκαετίες, οδήγησαν στο συµπέρασµα πως µία τιµή του λόγυ C/Ν µεταξύ 25 και 35 είναι «βέλτιστη» για τους περισσότερους τύπους απορριµµάτων και ειδικά για ΑΣΑ. Εάν ο λόγος διαφοροποιηθεί από αυτές τις τιµές, το όλο σύστηµα θα χάσει σε απόδοση. Για παράδειγµα, εάν τα απορρίµµατα περιέχουν ένα µεγάλο ποσοστό ξυλώδους υλικού ή εφηµερίδων, ο λόγος που προκύπτει είναι από 35/1 έως 40/1. Αντίθετα, τα λεγόµενα πράσινα απόβλητα, όπως τα φρέσκα αγριόχορτα, τα κλαδέµατα, η κοπριά και αποµεινάρια από την κουζίνα, περιέχουν σχετικά µεγάλα ποσοστά αζώτου. Η ανάµειξη των δύο παραπάνω ειδών απορριµµάτων θα επιφέρει τις επιθυµητές αλλαγές στην τιµή του λόγου C/Ν και θα επιταχύνει τη διαδικασία αποικοδόµησης. Στον επόµενο πίνακα (πίνακας 3) δίνονται ενδεικτικά οι τιµές των λόγων C/Ν για διάφορα είδη απορριµµάτων. Αν είναι γνωστή η περιεκτικότητα του αζώτου σε ένα µίγµα µπορεί να υπολογιστεί η περιεκτικότητά του σε άνθρακα, βάσει του ποσοστού των πτητικών στερεών (Volatile Solids - VS), από την ακόλουθη σχέση: %C = %VS 1.8 (1) Εργαστήριο ∆ιαχείρισης Τοξικών & Επικινδύνων Αποβλήτων 12 Πολυτεχνείο Κρήτης Αντίστροφα, αν είναι γνωστή η περιεκτικότητα των επιµέρους συστατικών ενός µίγµατος σε άνθρακα και άζωτο, µπορεί να υπολογιστεί ο λόγος C/N από την ακόλουθη εξίσωση [4]: ∑ Q [C ⋅ (100 − M ] ∑ Q [ N ⋅ (100 − M ] i i i i C/N = i i (2) Όπου: Qi = η υγρή µάζα του συστατικού i [Μ (µονάδες µάζας)] Ci = η περιεκτικότητα του συστατικού i σε άνθρακα [%] Ni = η περιεκτικότητα του συστατικού i σε άζωτο [%] Μi = η υγρασία του συστατικού i [%] Τέλος, αν είναι γνωστός ο επιθυµητός λόγος C/N ενός µίγµατος που αποτελείται από δύο συστατικά µε γνωστό λόγο C/N (π.χ. ρυπασµένο έδαφος και πριονίδια), µπορεί να υπολογιστεί η απαιτούµενη µάζα του δεύτερου συστατικού, από την ακόλουθη σχέση: C C1 − )(100 − M 1 ) N N1 Q2 = C C N 2 ( 2 − )(100 − M 2 ) N2 N Q1 ⋅ N1 ( (3) Στον πίνακα 3 αναφέρονται ενδεικτικές τιµές λόγο C/N για διαφορά υλικά. Πίνακας 3: Ενδεικτικές τιµές λόγου C/Ν διάφορων ειδών [1] Εργαστήριο ∆ιαχείρισης Τοξικών & Επικινδύνων Αποβλήτων 13 Πολυτεχνείο Κρήτης 7.3 pΗ Άλλος ένας παράγοντας, ο οποίος είναι πολύ χρήσιµος στη διάγνωση και επίλυση ορισµένων λειτουργικών προβληµάτων κατά τη διαδικασία της λιπασµατοποίησης, είναι το pΗ του σωρού. Με την έναρξη της διαδικασίας, η τιµή του pH αρχίζει να µειώνεται. Αυτό το γεγονός είναι συνέπεια της δράσης των µικροοργανισµών, που δηµιουργούν ξέα µε τη διάσπαση των σύνθετων οργανικών ενώσεων. Η βέλτιστη τιµή του pH εξαρτάται άµεσα από τα χαρακτηριστικά των υπαρχόντων µικροοργανισµών. Όπως έχει αποδειχθεί, οι βέλτιστες τιµές του pH για την ανάπτυξη και τη δράση βακτηριδίων κυµαίνονται από 6 ως 7.5, ενώ για µύκητες από 5.5 ως 8. Όταν η τιµή του pΗ πέσει για παράδειγµα κάτω από 6 η διαδικασία λιπασµατοποίησης επιβραδύνεται. Ο επιπλέον αερισµός µπορεί να αποτελέσει λύση αυτού του προβλήµατος, αλλά σε ειδικές περιπτώσεις µπορεί να είναι χρήσιµη η πρόσθεση ασβεστίου ή άλλου ουδέτερου χηµικού παράγοντα για την επαναφορά του pΗ στην προηγούµενη τιµή του. Από την άλλη µεριά, καλό είναι να αποφεύγονται τιµές άνω του 8, που µπορούν να προκαλέσουν εκποµπή ανεπιθύµητης αέριας αµµωνίας. 7.4 Οξυγόνο Κατά τη διάρκεια της λιπασµατοποίησης, κατά κανόνα, λαµβάνουν χώρα αερόβιες συνθήκες. Όµως, οι αναερόβιες συνθήκες που ίσως προκύψουν κατά τη διάρκεια της αποικοδόµησης είναι δυνατό να προκαλέσουν τη δηµιουργία ανεπιθύµητων οσµών. Συνεπώς, ο σωρός θα πρέπει να επιτρέπει τη ροή του απαραίτητου για τη διαδικασία αέρα, αλλά και την έξοδο του CO2 και άλλων παραγόµενων αερίων. Η ροή του αέρα µπορεί να επιτευχθεί είτε µηχανικά, µε την τοποθέτηση σωλήνων αερισµού που ελέγχουν το επίπεδο του οξυγόνου στο σωρό, ή µε ανάδευση του σωρού, µε τη βοήθεια ειδικών µηχανηµάτων, που εκθέτουν τα µικρόβια στον ατµοσφαιρικό αέρα και δηµιουργούν περισσότερα κενά στο σωρό, τα οποία βοηθούν τη ροή του αέρα. Μία συγκέντρωση οξυγόνου της τάξης του 10-15% θεωρείται επαρκής. Μεγαλύτερες τιµές καλό είναι να αποφεύγονται γιατί υπάρχει η πιθανότητα µείωσης της απαιτούµενης, για τη διαδικασία, θερµοκρασίας. Επίσης, µία µεγαλύτερη ροή αέρα µπορεί να προκαλέσει επιπλέον εξάτµιση, που επιβραδύνει το ρυθµό αποικοδόµησης και αυξάνει το κόστος λειτουργίας της εγκατάστασης λιπασµατοποίησης. Εργαστήριο ∆ιαχείρισης Τοξικών & Επικινδύνων Αποβλήτων 14 Πολυτεχνείο Κρήτης 8 Φυσικοί παράγοντες επιρροής της διαδικασίας Μέγεθος Τεµαχίων Η µικροβιακή δράση λαµβάνει χώρα στην επιφάνεια κάθε µικρού τεµαχίου του προς λιπασµατοποίηση υλικού. Τεµάχια µε µεγαλύτερο εµβαδόν επιφανείας ανά µονάδα όγκου, επιτρέπουν στους µικροοργανισµούς την αποικοδόµηση περισσότερου υλικού, τη γρηγορότερή τους ανάπτυξη και την παραγωγή περισσότερης θερµότητας. Το «βέλτιστο µέγεθος» τεµαχίου είναι αυτό που έχει αρκετή επιφάνεια για µικροβιακή δράση, αλλά και αρκετό χώρο (κενά) για την απαιτούµενη ροή αέρα. Θερµοκρασία Κατά τη λιπασµατοποίηση, η πλήρης αποικοδόµηση επιταχύνεται όταν επικρατούν θερµοκρασίες µεταξύ 32 – 60 οC. Σε θερµοκρασίες κάτω των 32 οC, η διαδικασία επιβραδύνεται σηµαντικά, αφού επηρεάζεται αρνητικά ο µεταβολισµός των µικροοργανισµών. Αντίθετα, σε θερµοκρασίες άνω των 60 οC, οι περισσότεροι µικροοργανισµοί δεν µπορούν να επιζήσουν (πίνακας 4). Πίνακας 4: Τυπικές θερµοκρασίες διαφόρων βακτηρίων [1] Παρόλο που η λιπασµατοποίηση λαµβάνει χώρα όταν επικρατούν θερµοκρασίες από 32 – 60 ο C, στην πράξη προτιµούνται θερµοκρασίες που βελτιστοποιούν τη δράση των θερµοφιλικών µικροοργανισµών για δύο λόγους: (1) Για την επίτευξη ταχύτερης αποικοδόµησης (2) Για την καταστροφή παθογόνων και ζιζανίων. Η θερµοκρασία των σωρών εξαρτάται από τη θερµότητα που παράγεται µε τη δράση των µικροοργανισµών, από τον αερισµό του σωρού και από τη νύξη της επιφάνειας του σωρού λόγω των καιρικών συνθηκών. Σε πολύ ψυχρές περιόδους, οι σωροί ίσως χρειαστεί να είναι µεγαλύτεροι από ότι συνήθως, για τη µείωση των απωλειών από την επιφάνεια. Εργαστήριο ∆ιαχείρισης Τοξικών & Επικινδύνων Αποβλήτων 15 Πολυτεχνείο Κρήτης Σε κλειστά συστήµατα (in vessel), η καταστροφή των παθογόνων και των ζιζανίων επιτυγχάνεται όταν η θερµοκρασία της µάζας του υλικού διατηρηθεί στους 55 οC, για τουλάχιστον τρεις ηµέρες. Σε συστήµατα αναδευόµενων σωρών, η καταστροφή των παραπάνω ανεπιθύµητων οργανισµών επιτυγχάνεται όταν η θερµοκρασία διατηρηθεί στο επίπεδο των 53 οC, σε όλο τον όγκο του σωρού, για τουλάχιστον 15 ηµέρες. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, οι σωροί πρέπει να αναδευτούν τουλάχιστον πέντε φορές. Στη συνέχεια, και για τα δύο συστήµατα, η θερµοκρασία µπορεί να πέσει σε ελάχιστα κατώτερα επίπεδα (51 – 55 οC). Προσοχή θα πρέπει να δοθεί, ώστε να αποφευχθεί επαφή µεταξύ µαζών του υλικού που έχουν τις παραπάνω ελάχιστες θερµοκρασίες και µαζών που δεν τις έχουν. Μία τέτοια επαφή θα είχε σαν αποτέλεσµα τη µόλυνση όλου του υλικού µε παθογόνα και ζιζάνια. Στο παρακάτω διάγραµµα (διάγραµµα 5) φαίνεται η µεταβολή της θερµοκρασίας του σωρού, σε συνάρτηση µε το χρόνο. Ενώ τις πρώτε 5 – 6 ηµέρες η θερµοκρασία αυξάνεται µε ταχείς ρυθµούς, στη συνέχεια έχουµε µία σταδιακή µείωσή της. Το µηχανικό ανακάτεµα του σωρού ανανεώνει την παροχή οξυγόνου και εκθέτει νέες επιφάνειες υλικού για αποικοδόµηση, γεγονός που οδηγεί στην εκ νέου αύξηση της θερµοκρασίας. Όταν η θερµοκρασία πέσει κάτω από τους 20 οC (68°F), η διαδικασία της λιπασµατοποίησης έχει σχεδόν ολοκληρωθεί [1]. ∆ιάγραµµα 5: Τυπικές θερµοκρασίες λιπασµατοποίησης [1] Εργαστήριο ∆ιαχείρισης Τοξικών & Επικινδύνων Αποβλήτων 16 Πολυτεχνείο Κρήτης 9 Απαιτήσεις ποιότητας Όπως αναφέραµε και προηγουµένως το compost είναι ένα προϊόν που πρέπει να βρει τη θέση του στην αγορά, εποµένως οφείλει να πληρεί κάποιες βασικές ποιοτικές προδιαγραφές (πίνακας 5 και 6) οι οποίες ορίζονται από τη νοµοθεσία. Η επιτυχηµένη εκτροπή των βιοαποδοµήσιµων απορριµµάτων από την υγειονοµική ταφή εξαρτάται από τη σωστή διαλογή στην πηγή των απορριµµάτων αυτών. Παρόλο που το βιοαποικοδοµήσιµο κλάσµα µπορεί να εξαχθεί από µεικτά απορρίµµατα, ο τρόπος αυτός είναι επίπονος και παράγει µολυσµένα προϊόντα. Η διαλογή στην πηγή προσφέρει τη δυνατότητα µιας υψηλής ποιότητας πρώτης ύλης για κοµποστοποίηση και τη δυνατότητα παραγωγής ενός µη µολυσµατικού προϊόντος. Πίνακας 5: Απαιτούµενα ποιοτικά χαρακτηριστικά compost, σύµφωνα µε την ΚΥΑ 114218/1997 Πίνακας 6: Οριακές τιµές για τις ποσότητες βαρέων µετάλλων που µπορούν να εισάγονται κατ’ έτος στα καλλιεργήσιµα εδάφη (kg / εκτάριο * έτος), σύµφωνα µε την ΚΥΑ 114218/1997 Η καθαρή πρώτη ύλη που συλλέγεται µέσω της διαλογής στην πηγή είναι πιο πιθανό να ικανοποιήσει τις προδιαγραφές για το κοµπόστ ώστε να είναι κατάλληλο για πώληση ή χρήση, επιφέροντας και περιβαλλοντικά οφέλη. Η χρήση του κοµπόστ Εργαστήριο ∆ιαχείρισης Τοξικών & Επικινδύνων Αποβλήτων 17 Πολυτεχνείο Κρήτης µειώνει τις απαιτήσεις για χρήση άλλων βελτιωτικών εδάφους, όπως η τύρφη, για αγροτικές ή κηπευτικές δραστηριότητες. Η σωστή διαλογή στην πηγή των βιοαποδοµήσιµων απορριµµάτων καθιστά δυνατή την προώθηση – ενίσχυση της κοµποστοποίησης σε οικιακό επίπεδο ή στο επίπεδο µικρών τοπικών κοινοτήτων. Αυτός ο τρόπος διαχείρισης των βιοαποδοµήσιµων απορριµµάτων έχει δύο µεγάλα πλεονεκτήµατα: Οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις από τη µεταφορά και διαχείριση των απορριµµάτων αποφεύγονται Το «κλείσιµο» της αλυσίδας της ανακύκλωσης, σε επίπεδο νοικοκυριού, το οποίο έχει ως αποτέλεσµα περιβαλλοντικά οφέλη από τη µη χρησιµοποίηση άλλων προϊόντων (σε αντίθεση µε τα προβλήµατα που ανακύπτουν µερικές φορές από την εξεύρεση αγοράς για κόµποστ που παράγεται από κεντρικές µονάδες). Επιπλέον, η διαλογή των απορριµµάτων από τα ίδια τα νοικοκυριά θα αυξήσει την ενηµέρωση και το ενδιαφέρον τους σχετικά µε την παραγωγή των απορριµµάτων και θα βοηθήσει στην ανάπτυξη ενός αισθήµατος υπευθυνότητας. Γενικότερα, η κοµποστοποίηση είναι µια τεχνολογία προσαρµόσιµη και κατάλληλη για την επεξεργασία των απορριµµάτων σε ποικίλες κοινωνικοοικονοµικές και γεωγραφικές περιοχές. Παρόλο το εύρος των τεχνολογιών επεξεργασίας από απλή οικιακή κοµποστοποίηση (backyard composting) έως υψηλής τεχνολογίας κεντρικά συστήµατα, τόσο η τεχνολογία όσο και το σχετιζόµενο µε αυτή σύστηµα συλλογής µπορούν να εφαρµοστούν σχετικά απλά και χωρίς ιδιαίτερα έξοδα. Στην επόµενη εικόνα (εικόνα 3), διακρίνονται απλές κατασκευές που µπορούν να χρησιµοποιηθούν για εφαρµογές λιπασµατοποίησης στο σπίτι, ιδιαίτερα σε περιοχές όπου υπάρχει αυξηµένη παραγωγή οργανικών απορριµµάτων π.χ. όπως υπολείµµατα κήπου. Εργαστήριο ∆ιαχείρισης Τοξικών & Επικινδύνων Αποβλήτων 18 Πολυτεχνείο Κρήτης Εικόνα 3: Κατασκευές για οικιακή λιπασµατοποίηση: (α) καλωδιωτή, (β) συνδυασµός ξύλου και καλωδίου και (γ) ξύλινη Επιπλέον, το κοµποστοποιήσιµο κλάσµα των απορριµµάτων είναι συχνά ένα από τα πιο µολυσµατικά, οπότε η εφαρµογή ενός τέτοιου προγράµµατος εκτρέπει τα απορρίµµατα από παραδοσιακές οδούς διάθεσης όπως η καύση και η υγειονοµική ταφή σε ένα από τα µεγαλύτερα κλάσµατα των οικιακών απορριµµάτων. Η εκτροπή των οργανικών απορριµµάτων από την υγειονοµική ταφή µπορεί να συνεισφέρει σηµαντικά στην επίτευξη των τοπικών στόχων για την ανακύκλωση. 10 Ισοζύγιο µάζας λιπασµατοποίησης Στο διάγραµµα 6 περιγράφεται το Ισοζύγιο Μάζας Λιπασµατοποίησης στη διεργασία συνκοµποστοποίησης ιλύος και απορριµµάτων. Στην αφυδατωµένη ιλύ προστίθεται το βελτιωτικό υλικό και το προσθετικό υλικό και δηµιουργείται ένα µίγµα σε θερµοκρασία 55-60 o C. Στη συνέχεια ξεκινά η διαδικασία της λιπασµατοποίησης, κατά την οποία ελευθερώνονται νερό, διοξείδιο του άνθρκα και αµµωνία. Εφόσον απαιτείται, ακολουθεί η διαδικασία της εσχάρωσης, σε συνδυασµό µε επανακυκλοφορία του µίγµατος, ώστε να εξαχθεί το τελικό προϊόν. Εργαστήριο ∆ιαχείρισης Τοξικών & Επικινδύνων Αποβλήτων 19 Πολυτεχνείο Κρήτης ∆ιάγραµµα 6: ∆ιαδικασία της λιπασµατοποίησης [4] Όπου: Αφυδατοµένη ιλύς XC= ολική µάζα ιλύος/ ηµέρα SC= VC= kC= περιεκτικότητα στερεών στην ιλύ (0.20-0.55) περιεκτικότητα οργανικών στερεών στη λάσπη (0.40-0.60) – χωνεµένη, (0.600.80) - ανεπεξέργαστη ποσοστό των οργανικών στερεών της ιλύος που αποδοµούνται κατά τη λιπασµατοποίηση (0.33-0.56) Βελτιωτικό υλικό XA= ολική µάζα του βελτιωτικού υλικού/ ηµέρα SA= περιεκτικότητα στερεών στο προστιθέµενο βελτιωτικό υλικό VA= περιεκτικότητα οργανικών στερεών στο προστιθέµενο βελτιωτικό υλικό (0.800.95) kA= ποσοστό των οργανικών στερεών του βελτιωτικού υλικού που αποδοµούνται κατά τη λιπασµατοποίηση (0.400.60) Πρόσθετο υλικό ΧΒ= ολική µάζα προσθετικού υλικού που ανακυκλώνεται/ ηµέρα SB= περιεκτικότητα στερεών στο προστιθέµενο υλικό (0.50-0.85) VB= περιεκτικότητα οργανικών στερεών στο εξωτερικά πρόσθετο υλικό (0.55-0.90) kB= ποσοστό των οργανικών στερεών του εξωτερικού πρόσθετου υλικού που αποδοµούνται κατά τη λιπασµατοποίηση (0.000.40) Στη συνέχεια γίνεται περιγραφή των κριτηρίων σχεδιασµού µιας εγκατάστασης λιπασµατοποίησης µε ή χωρίς χρήση κάποιων εξωτερικών πρόσθετων υλικών. 10.1 Κριτήρια σχεδιασµού Η επανακυκλοφορία περιλαµβάνει είτε µόνο το τελικό προϊόν, είτε κάποιο προσθετικό υλικό, είτε ένα µίγµα των δύο προηγουµένων. Οι ακριβείς ποσότητες ΧR της ολικής µάζας και η αναλογία W του υλικού που ανακυκλώνεται προς το στερεό κλάσµα των υλικών στο ισοζύγιο δίνονται από τις ακόλουθες εξισώσεις (4). Η βιοαποικοδοµησιµότητα του µίγµατος µπορεί να βελτιωθεί µε την προσθήκη κάποιου Εργαστήριο ∆ιαχείρισης Τοξικών & Επικινδύνων Αποβλήτων 20 Πολυτεχνείο Κρήτης άλλου υλικού πλούσιου σε βιοαποδοµήσηµα οργανικά συστατικά. Τα υλικά όµως αυτά είναι αρκετά ξηρά, µε αποτέλεσµα να µειώνεται ο λόγος W στο µίγµα [4]. XR = X c ( S M − SC ) + X A ( S M − S A ) + X B ( S M − S B ) (SR − SM ) X (1 − SC ) + X A (1 − S A ) + X B (1 − S B ) + X R (1 − S R ) W= C X C SCVC kC + X A S AVA k A + X B S BVB k B + X R S RVR k R (4) Όπου: XC= ολική µάζα ιλύος/ ηµέρα XA= ολική µάζα του βελτιωτικού υλικού/ ηµέρα ΧR= ολική µάζα του υλικού που ανακυκλώνεται/ ηµέρα ΧΒ= ολική µάζα προσθετικού υλικού που ανακυκλώνεται/ ηµέρα ΧΜ= ολική µάζα του υλικού που προστίθεται/ ηµέρα SC= περιεκτικότητα στερεών στην ιλύ (0.20-0.55) SA= περιεκτικότητα στερεών στο προστιθέµενο βελτιωτικό υλικό SR= περιεκτικότητα στερεών στο ανακυκλούµενο υλικό (0.60-0.75) SB= περιεκτικότητα στερεών στο προστιθέµενο υλικό (0.50-0.85) SM= περιεκτικότητα στερεών στο µίγµα (0.40-0.50) VC= περιεκτικότητα οργανικών στερεών στη λάσπη (0.40-0.60) – χωνεµένη, (0.600.80) - ανεπεξέργαστη VA= περιεκτικότητα οργανικών στερεών στο προστιθέµενο βελτιωτικό υλικό (0.800.95) VR= περιεκτικότητα οργανικών στερεών στο ανακυκλούµενο υλικό (0-0.90) VB= περιεκτικότητα οργανικών στερεών στο εξωτερικά πρόσθετο υλικό (0.55-0.90) VM= περιεκτικότητα οργανικών στερεών στο µίγµα (0.40-0.80) kC= ποσοστό των οργανικών στερεών της ιλύος που αποδοµούνται κατά τη λιπασµατοποίηση (0.33-0.56) kA= ποσοστό των οργανικών στερεών του βελτιωτικού υλικού που αποδοµούνται κατά τη λιπασµατοποίηση (0.40-0.60) kR= ποσοστό των οργανικών στερεών του ανακυκλούµενου υλικού που αποδοµούνται κατά τη λιπασµατοποίηση (0.00-0.20) kB= ποσοστό των οργανικών στερεών του εξωτερικού πρόσθετου υλικού που αποδοµούνται κατά τη λιπασµατοποίηση (0.00-0.40) Εργαστήριο ∆ιαχείρισης Τοξικών & Επικινδύνων Αποβλήτων 21 Πολυτεχνείο Κρήτης kM= ποσοστό των οργανικών στερεών του µίγµατος που αποδοµούνται κατά τη λιπασµατοποίηση (0.20-0.60) W= ο λόγος του υλικού που ανακυκλώνεται προς το στερεό κλάσµα του υλικού. 10.2 Λιπασµατοποίηση χωρίς χρήση πρόσθετου υλικού Για να σχεδιαστεί µια εγκατάσταση λιπασµατοποίησης που να λειτουργεί χωρίς τη χρήση κάποιου εξωτερικού πρόσθετου υλικού, πρέπει να υπολογιστούν αναλυτικά οι παράµετροι XC, SC, VC, kC, SR, VR, kR και SM της εξίσωσης 4. Η µάζα του ανακυκλούµενου τελικού προϊόντος XR υπολογίζεται θεωρώντας ΧΑ=ΧΒ=0 (κανένα εξωτερικό πρόσθετο υλικό), ώστε η περιεκτικότητα στερεών στο µίγµα (SM) να κυµαίνεται από 0.40-0.50. XR = X C ( S M − SC ) (SR − SM ) (5) Αφού έχει υπολογιστεί το XR µπορεί να υπολογιστεί και ο λόγος W: W= X C (1 − SC ) + X R (1 − S R ) X C SCVC k C + X R S RVR k R (6) Αν ο λόγος W είναι µικρότερος από 10, τότε το µίγµα έχει την απιτούµενη, για την αύξηση της θερµοκρασίας και την εξάτµιση ενέργεια. Η απαιτούµενη µέγιστη τιµή του λόγου W δεν είναι πάντα 10, αφού το κλίµα επηρεάζει τις απαιτήσεις ενέργειας. Έτσι, σε ζεστά, ξηρά κλίµατα, το W µπορεί να λάβει τιµή µεγαλύτερη από 10 επειδή η εξάτµιση αυξάνεται λόγω και της εξωτερικής αυξηµένης θερµοκρασίας, αλλά και λόγω της αρχικής σχετικά υψηλής θερµοκρασίας του µίγµατος. Αντίθετα, σε κρύα κλίµατα απαιτείται περισσότερη βιολογική ενέργεια, εποµένως ο λόγος W κυµαίνεται σε τιµές < 7-10. Σε περίπτωση που ο λόγος W είναι µεγαλύτερος από 10 µπορεί να διορθωθεί µε την προσθήκη ενός βελτιωτικού υλικού, οπότε η ποσότητα του τελικού προϊόντος που πρέπει να ανακυκλωθεί υπολογίζεται από τη σχέση: XR = X C ( S M − SC ) + X A ( S M − S A ) (SR − SM ) Εργαστήριο ∆ιαχείρισης Τοξικών & Επικινδύνων Αποβλήτων (7) 22 Πολυτεχνείο Κρήτης Ο λόγος W υπολογίζεται τότε από την ακόλουθη σχέση: W= X C (1 − SC ) + X A (1 − S A ) + X R (1 − S B ) X C SCVC kC + X A S AVA k A + X R S RVR k R (8) 10.3 Λιπασµατοποίηση µε χρήση πρόσθετου υλικού Τα κριτήρια σχεδιασµού είναι παρόµοια µε αυτά που περιγράφηκαν µε τη διαφορά ότι η παροχή ανακύκλωσης υπολογίζεται µε διαφορετικό τρόπο. Στην περίπτωση αυτή ο λόγος της µάζας του εξωτερικού πρόσθετου υλικού προς τη µάζα της ιλύος καθορίζεται ανεξάρτητα από την υγρασία του µίγµατος µια και πιο σηµαντική στην περίπτωση αυτή είναι η σταθερότητα της δοµής της σωρού. Ο βαθµός ανακύκλωσης υπολογίζεται από: XR = (1-f1) XC (9) XB = f1XC - XR (10) Όπου f1 ορίζεται ως ο λόγος του πρόσθετου υλικού προς την ιλύ: XR + XB XC f1 = (11) Ενώ το f2 παριστά το τµήµα του πρόσθετου υλικού που χάνεται µε εξαέρωση ή που παραµένει στο τελικό προϊόν: f2 = XB XC + X R (12) Οι τιµές των f1 και f2 εκτιµούνται βάσει εµπειρίας από λειτουργία παρόµοιων εγκαταστάσεων και κυµαίνονται από 0.7-1.2 και 0.20-0.40, αντίστοιχα. Όταν επιλεγούν οι τιµές αυτών των παραµέτρων, τότε ο βαθµός επανακυκλοφορίας του πρόσθετου υλικού, όπως και η µάζα του, που προστίθεται για να καλύψει τις απώλειες, υπολογίζονται από τις παραπάνω εξισώσεις. Κατόπιν υπολογίζεταυι ο λόγος W. Στην περίπτωση που είναι µεγαλύτερος από 10, είτε προστίθεται µεγαλύτερη ποσότητα πρόσθετου υλικού, είτε χρησιµοποιείται ένα πρόσθετο υλικό περισσότερο πτητικό από την ιλύ. Ο λόγος W ξαναυπολογίζεται αυξάνοντας την ποσότητα του τροποποιητικού υλικού ως ότου γίνει µικρότερο από 10. Ο καλύτερος τρόπος για να αποφασιστούν οι ποσότητες του πρόσθετου και του τροποποιητικού υλικού που θα χρησιµοποιηθούν είναι να γίνει αρχικά οικονοµοτεχνική ανάλυση της όλης διαδικασίας. Εργαστήριο ∆ιαχείρισης Τοξικών & Επικινδύνων Αποβλήτων 23 Πολυτεχνείο Κρήτης 11 Βιβλιογραφία 1. Ντζαµίλης Π. & Χάβας Γ. (2004): Ποιοτική και Ποσοτική Ανάλυση αστικών Απορριµµάτων της Περιφέρειας Κρήτης, Μεταπτυχιακή ∆ιατριβή. Τµήµα Μηχανικών Περιβάλλοντος. Πολυτεχνείο Κρήτης. 2. Tchobanoglous, Theissen, and Vigil (1993): Integrated Solid Waste Management, McGraw Hill International. 3. Γιδαράκος Ε., Αϊβαλιώτη Μ. (2005): Τεχνολογίες Αποκατάστασης Εδαφών και Υπογείων Υδάτων από Επικίνδυνους Ρύπους. Εκδόσεις Ζυγός. Θεσσαλονίκη. 4. Κατσίρη Α. (2000): ∆ιαχείριση Στερεών Αποβλήτων και Ιλύος. ∆ιεπιστηµονικό – ∆ιατµηµατικό Πρόγραµµα Μεταπτυχιακών Σπουδών Ε.Μ.Π. Εργαστήριο ∆ιαχείρισης Τοξικών & Επικινδύνων Αποβλήτων 24 ...
View Full Document

Ask a homework question - tutors are online