Ugrás a tartalomhoz

Environmental management

Prof. Tamás János, Prof. Blaskó Lajos (2008)

Debreceni Egyetem a TÁMOP 4.1.2 pályázat keretein belül

11.2. A szennyvizek hasznosításának lehetőségei

11.2. A szennyvizek hasznosításának lehetőségei

Világviszonylatban előtérbe került a szennyvizek elhelyezésének, hasznosításának kérdése, amelyet olyan módszerekkel igyekeznek megoldani, hogy azokkal a felszíni és felszínalatti vizek tisztaságára a lehető legkisebb veszélyt jelentsék.

11.2.1.Szennyvizek öntözése

A szennyvizek mezőgazdasági hasznosításával – öntözésével – értékes tápanyagokat juttatunk a talajba, bocsátunk a növények rendelkezésére. Alkalmazásakor azonban figyelembe kell venni azt is, hogy melyek annak káros következményei, hatásai.

Többek között:

  • kiöntözése erőteljes szaghatással járhat

  • helytelen végrehajtása esetén kedvezőtlen irányba tereli a talaj termőképességét

  • fertőző betegségek terjesztője lehet.

A talaj és szennyvíz kölcsönhatását számos tényező befolyásolja, így a szennyvíz eredete és minősége, a talaj, a termesztett növény és a mikroklimatikus viszonyok. A szennyvízöntözéshez legmegfelelőbbek a középkötött és a könnyebb vályogtalajok. Ezek viszonylag nagy vízmennyiségek befogadására képesek és adszorbeáló képességük is megfelelő. A jobb minőségű homoktalajok is alkalmasak szennyvízöntözésre, nagy tömegű szennyvíz szűrődhet át rajtuk, de adszorpciós képességük kicsi, ezért tisztítóképességük nem a legjobb. Az öntözést követő periódusban emberi fogyasztásra közvetlenül alkalmas zöldségfélék termelése tilos. A szennyvizeknek a talajban történő elhelyezésére a talaj öntisztuló képessége ad lehetőséget. Az öntisztulási folyamat végtermékei különböző szervetlen sók és a humusz.

A csatornázatlan településeken keletkező háztartási szennyvizeket jelenleg is – előtisztítás után, vagy tisztítás nélkül – a talajban helyezik el.

Ahhoz, hogy az öntisztulás végbemenjen meghatározott talajrétegre és időre van szükség, ennek hiányában a talajvíz korokozó mikroorganizmusokkal és elbomlatlan szerves anyaggal szennyeződik. Mivel a talajvízben az öntisztulási folyamat lassabban megy végbe, a talajvízzel áramolva a szennyezések nagy területen szétterjedve az ivóvizet adó kutak vizébe is bekerülhetnek. A talajok egyaránt képesek fizikai szűrésre, biológiai átalakításra és kémiai folyamatokra, természetesen egy bizonyos terhelési szintig. A terhelés mértékét befolyásoló talajkörülményeket a hátralévő fejezetekben bőven tárgyaljuk.

A szennyvizek öntözésre való alkalmasságát toxikus anyagtartalma és összes oldott só koncentrációja határozza meg. Utóbbi azért fontos, mert a talaj sótartalmának növekedése szikesedéshez vezethet. Az éves vízadagok megállapításához figyelembe kell venni az öntözés során használt vízminőségi előírásokon kívül szennyvíz káros sótartalmát. Ezt úgy számítható, hogy az oldott ásványi anyagtartalomból (mg/l) levonjuk a növényi tápanyagok és a talajra kedvező hatású összetevők (N, P, K, K, Ca) adott szennyvízben előforduló mg/l értékeit.

Az élelmiszeripari szennyvizeket a magas tápanyagtartalom jellemzi, mérgező anyag általában nem található bennük, ezért gyakran közvetlenül, esetenként előtisztítás után öntözésre használhatóak. A szennyvizek talajban való elhelyezése nemcsak az élővizek tehermentesítése szempontjából kedvező, hanem az egyéb szennyvíztisztítási és elhelyezési eljárásoknál veszendőbe menő tápanyagok hasznosítása miatt is. A szennyvíz hordalékanyagai a talaj pórusait eltömítik, ezért a szennyvizeket előzetesen ülepítik.

A biokémiai oxidációhoz szükséges levegőztetést öntözésnél a talaj időnkénti pihentetésével oldható meg. A szennyvízelhelyezés csőszerű öntözéssel, a altalajöntözéssel, szikkasztó árokba vezetéssel vagy időszakos elárasztással valósítható meg. Alkalmazáskor gondot kell fordítani arra, hogy ne károsítsák a talaj öntisztuló képességét, ne szennyezzék a talajvizet és ne veszélyeztessék a külső környezetet. A szennyvizeknek csak tisztított állapotban szabad eljutnia a talajvízhez. Ennek feltétele, hogy a talajvízszint legalább 1-1,5 m mélységben legyen a szennyvízelhelyezés síkjától, illetve nem lehet fokozottan érzékeny terület.

A tervezés során figyelembe kell venni, hogy a szennyvizet milyen hasznosítási célra akarjuk felhasználni. Ha mezőgazdasági területet öntözünk vele (időszakos elhelyezés) a 170 kg/ha N terhelés a mértékadó tervezési paraméter, és az 50/2001-es kormányrendelet vonatkozik rá.

Abban az esetben, ha szennyvizet talajon tisztítjuk és helyezzük el, már jóval nagyobb terhelés éri a talajt, és ki kell vonni a mezőgazdasági művelésből. Így már nem vonatkozik rá az 50/2001-es kormányrendelet, és a talaj lebontó képességére, illetve a növényzet felvevő képességére kell méretezni.

A szennyvízelhelyező területnek egy biztonsági területet és szennyvíz tározását is meg kell oldania az elhelyezés mellett. Ennek oka, hogy az öntözéses hasznosítás a vegetáció és az alkalmazott vetésváltás függvénye. Emellett tartósan fagyott földbe nem lehet szennyvizet kijutatni. Vermes (1987) a fajlagos vízmennyiség értékének meghatározásakor az alábbiakat javasolja:

  • A területre jutó és onnan távozó vízmennyiségnek egyensúlyban kell maradni.

  • A szennyvízzel a területre juttatott só mennyiségből ne maradjon a felső talajrétegben a talajminőségét károsan befolyásoló hányad

  • A szennyvíz természetes biológiai tisztítása során a szervesanyag terhelés ne haladja meg a talaj biológiai lebontó képességét.

  • A szennyvíz elhelyezéstől a biológiai tisztításon túl a lebontási végtermékek (harmadik fokozatú) tisztítást is megkívánjuk

  • A területre kijuttatott toxikus anyagok mennyisége ne haladja meg a talajra megengedhető mértéket.

Az elhelyező területre az alábbi vízháztartási egyenletet állíthatjuk fel:

ahol:

P= a csapadékmennyiség
I= öntözővíz mennyiség (szennyvíz +esetleges hígítóvíz)
E= tényleges evapotranspiráció
Rs= felszíni lefolyás
Rg= felszín alatti lefolyás
W= a talajnedvesség és a talajvízkészlet változása a vizsgált időszakban.

A vizsgált vízháztartási elemeket mm/év mértékegységben fejezzük ki. Ebből a vízháztartási egyenletből a megengedhető szennyvízmennyiség:

Amennyiben a természetes vízgazdálkodási viszonyok mellett a talajvíz elszennyezésének kockázata nagy, akkor drénezésre van szükség. A drénezés műszaki, talajvédelmi szempontjairól bővebbet többek között Thyll et. al., (1983) írt részletesen.

A szennyvízelhelyezést végző területen szükség van a szántóföldi hasznosítás mellett arra, hogy a terület egy részén állandó vegetáció, azaz faültetvény is legyen azokra az időszakokra, mikor a vetésváltás nem teszi lehetővé a szántóföldi elhelyezést (11.17. ábra).

11.17. ábra. Nyárfás szennyvízelhelyező telep

A kifejezett erdő területeken végzett elhelyezésnek több korlátja van. A korosabb állomány nehezen tud alkalmazkodni a terhelésre. Ezzel szemben a speciálisan ilyen célra telepített ültetvények kiválóan alkalmasak szennyvizek és híg iszapok fogadására. A fiatal állományok jobban alkalmazkodnak, és esetenként kifejezetten meghálálják az ilyen módon kijutatott vízmennyiséget. Különösen a gyors fejlődésű, nagy tápanyag- és vízigényű nyárfák alkalmasak ilyen kezelésre.

Az Erdészeti és Faipari Egyetem által végzett kísérletekben az I-214 olasznyár, óriásnyár mutatta a legnagyobb növekedési erélyt. Javasolható még a bédai egyenes fehérfűz kevésbé az akác, míg az erdei fenyő viszont rosszul bírta a kezelést.

A faültetvényes technológia elemei:

  • előtisztító (ülepítő medence, esetleg anaerob tó)

  • szennyvízelhelyező terület, például nyárfával telepítve (drénhálózattal, vagy anélkül).

Amennyiben a természetes vízgazdálkodási viszonyok mellett a talajvíz elszennyezésének kockázata nagy, akkor drénezésre van szükség. (Nagy hidraulikai terhelés – Q>) 2000 mm/a – és magas talajvízállás – 1,5 m – esetén)

A talajban történő szennyvíztisztítás és elhelyezés határértékét a 10/2000. (VI. 2.) KöM-EüM-FVM-KHVM együttes rendelet szabályozza, mely szerint a „B” szennyezettségi határértékre, nitrát tekintetében a 25 mg/l az előírás. Ennél ugyan lehet magasabb az „Ab” bizonyított háttér koncentráció, de a cél, ezt az értéket, vagy ennél kisebb értéket teljesíteni, a jó állapot fenntartása érdekében. (Ez a nitrát tartalom megfelel 5,65 mg/l NO3-N (nitrát-nitrogén) koncentrációnak.) A szennyezőanyag eltávolítás hatásfokát hazánkban a . táblázat részletezi.

A méretezés alapja a hidraulikai felületi terhelés mellett a szerves anyag (BOI5) és az összes Kjeldahl-nitrogén (TKN) terhelés is.

Tervezési paraméterek:

  • Felületi BOI5 terhelés: 2000-4000kg/ha/a = 200-400 g/m2/év = 8-16 g/m2/öntözés

  • Felületi TKN terhelés: 300-500kgTKN/ha/a

  • Felületi hidraulikai terhelés: 600-1200 mm/a

Tervezéskor, méretezéskor a nitrogénterhelés a döntő, ez a tervezés alapja, amelyet a tervezőnek méreteznie kell.

11.6. táblázat. Faültetvényes rendszerek szennyezőanyag eltávolítási hatásfoka az eddigi hazai tapasztalatok alapján

11.2.2.A szennyvíziszapok komposztálása

11.2.2.1.A komposztálás során lejátszódó folyamatok

A mikroorganizmusok hő tűrésük alapján különböző hőmérsékleti tartományba sorolhatók, a pszichrofilek 0-25 OC, a mezofilek 25-45 OC, a termofilek 45 OC -nál magasabb hőmérsékleten tevékenykednek (Kocsis, 2005). De van egy megfelelő hő tartomány, amely a legkedvezőbb az életműködésük szempontjából: a pszichrofileknek 15-25 OC, a mezofileknek 25-30 OC, a termofileknek 50-55 OC az megfelelő a hőmérsékleti tartomány (Hammer, 2007). A komposztálás az érés folyamán bekövetkező hőmérséklet-változás alapján négy szakaszra különíthető el. Az első egy rövid bevezető szakasz, ahol az optimális körülmények közé kerülő mikroorganizmusoknak gyors szaporodása következik be, így a hőmérséklet az intenzív anyagcsere hatására termofil tartományba emelkedik. A mikroorganizmusok felszaporodása az alapanyagban levő könnyen bontható vegyületeknek (egyszerű cukrok, szerves savak, zsírok, fehérjék) köszönhető. Hossza néhány óra, 1-2 nap.

A következő termofil vagy lebomlási szakasz, amely kezdetén a szerves anyag lebontását a mezofil mikroszervezetek végzik, intenzív anyagcseréjük következtében a hőmérséklet folyamatosan emelkedik, amely a könnyen bontható vegyületek oxidációjának az eredménye. A mezofil mikroszervezetek száma 45 OC-ig nő, majd amikor a hőmérséklet meghaladja az 50 OC-ot nagy számban pusztulnak el, csak a rezisztens tartós formáik maradnak fenn 55 OC felett is. A mezofil mikroorganizmusok pusztulásával egy időben felszaporodnak a termofil szervezetek, amelyek számára kedvező feltételt jelent a mezofil szervezetek anyagcseréje által termelt hő, valamint a tápanyagok jobb hozzáférhetőségének biztosítása. A mezofilek pusztulásával könnyen oldható szerves anyag szabadul fel. A két mikroorganizmus csoport között metabiózis áll fenn. A termofil fajok hőmérsékleti optimuma 50-55 OC, de bizonyos fajok 75 OC felett is aktívak, de e hőmérsékleti tartományban már kémiai folyamatok jellemzőek (autooxidáció, pirolízis). A termofil szervezetek a könnyen bomló vegyületeket fogyasztják el (cukrok, keményítő, zsírok, fehérjék). Jól látható, hogy e szakasz kezdete tulajdonképpen magába foglalja a bevezető szakaszt is. A nehezebben bontható anyagok (lignin, keratin stb.) és a keletkező humuszvegyületek felszaporodnak ennek a komposztálási szakasznak a végére (Kreith és Tchobanoglous, 2002).

Az átalakulási szakasz több hét, akkor veszi kezdetét, amikor a könnyen hozzáférhető vegyületek elfogynak, a reakciók sebessége csökken, valamint ennek következtében a hőmérséklet is csökken. Ebben a szakaszban történik meg a nehezen bontható vegyületek bontása, a humuszanyagok kialakulása (Alexa és Dér, 1998)..

Az utolsó szakasz a felépülési vagy érési szakasz, amikor bekövetkezik a szerves anyag humifikálódása. Az előző szakaszokban képződött ammónia ebben a szakaszban felemésztődik, illetve elillan. A humin anyagokból, az érési fázisban stabil humin frakciók és huminsavak keletkeznek. A komposztprizmában a hőmérséklet tovább csökken, kialakul a sötét színű, földszerű komposzt. A hőmérséklet csökkenésével pszichrofil baktériumok és penészgombák jelennek meg, amely szervezetek működnek elsősorban közre az érésben (Nakasaki és Othaki, 2002).

A szén/nitrogén arány az alapanyagok összeállításánál az egyik legfontosabb tényező. A baktériumok az általuk feldolgozott szerves anyag széntartalmának 20%-át használják fel bioszintézisükhöz, 80%-át energianyerés céljából eloxidálják. A mikroszervezetek testükbe fehérjéket építenek be, energianyerés céljából pedig szénvegyületeket használnak fel. Az optimális C/N 25-35:1, de ez a kiindulási anyagoktól függően változhat. Pontosan nem ismerünk megállapított és elfogadott értéket, mert a különböző kiindulási alapanyagok szén/nitrogén aránya jelentősen befolyásolja a helyes arány kialakítását, de általánosságban elmondható, hogy ha a szén/nitrogén arány túl szűk, azaz a nitrogén relatíve feleslegben van, a nitrogén az optimális arány eléréséig ammónia formájában távozik a rendszerből, ez nitrogén veszteséget eredményez. Ha a C/N arány túl tág, a folyamat csak lassan indul meg, amikor már a felesleges szén CO2 formájában eltávozott (Simándi, 2007). Aerob folyamatként a hatékony oxidáció érdekében fontos, hogy az oxigén a komposztprizma magzónájába is eljusson, ezért a prizma anyagának, morzsásnak, laza szerkezetűnek kell lennie. Az oxigénnel való megfelelő ellátást időszakonkénti keveréssel vagy levegőztető berendezéssel érhetjük el. A termofil mikroorganizmusok életműködésének feltétele, hogy az oxigén parciális nyomása a teljes nyomás 15%-a felett legyen, az optimum 14-17%, mert az aerob mikrobiológiai folyamatok 10% alatt leállnak (Benedek, 1990). Ha nem megfelelő az oxigénellátás anaerob folyamatok, rothadás következik be, amely eredményeként a mikroszervezetek az oxigénigényüket a szerves vegyületek redukciójából fedezik. Az egyik következmény a szaghatás, amely a keletkező ammónia, kénhidrogén, metántermelődés miatt jelentkezik, a másik következmény, hogy a növények számára káros anyagok keletkeznek, a növényi tápanyagok redukálódnak, így a növény számára felvehetetlenné válnak. A túlzott oxigén ellátás a prizma lehűlését eredményezheti. Az aerob heterotróf mikroorganizmusok általában a felvett szerves tápanyagok széntartalmának mintegy 50%-át bioszintetikus folyamataikban hasznosítják. A szén-vegyületek maradó hányadát az anyagcsere folyamán teljesen eloxidálják, ami azt jelenti, hogy az energiaszerzésben hasznosuló szén-vegyületek szén-atomjai az energiatermelő anyagcsere végtermékeként, a szén legoxidáltabb formájában, CO2-ként távoznak (Kocsis, 2005).

11.2.2.2.Komposztálás technológiai megvalósítása

A komposztálás a szennyvíziszap biológiai úton történő feldolgozása melynek fő célja:

  • stabilizálás

  • vízleadás

  • fertőtlenítés

Ezen beavatkozások elősegítik:

  • az anyag térfogatának és tömegének csökkentését,

  • a légszennyezés csökkentését,

  • talajvízszennyezés (kioldódás) megakadályozását,

  • az iszapban lévő N, P, K, C, stb. tartalom hasznosítását,

  • a tápelem kimosódás kockázatának csökkentését.

A jó komposzt higiénikus és kifogásolható szagoktól mentes. Olyan mértékig stabilizált, hogy a szagképződés valószínűsége nagymértékben lecsökken, tárolható és szállítható.

A komposztálás első mezofil időszakában, a mezofil baktériumok (élesztőgombák és egyéb gombák) zsírokat, proteineket és szénhidrátokat bontják le.

Az ezt követő termofil időszakban a hőmérséklet 40-50 °C-ot is eléri, és az első folyamatban a mezofil szakaszban résztvevő baktériumok legtöbbje ezen a hőmérsékleten elpusztul. Helyüket korlátozott számú termofil baktériumok foglalják el, melyek 70 °C-ig életképesek. 60-70 oC körül azonban már minden patogén mikroorganizmus néhány spóraképző kivételével néhány órán belül elpusztul.

A komposztkészítés harmadik időszakában a hőtermelés lelassul, mivel a termofil baktériumok a rendelkezésre álló tápanyagot már lebontották, és a komposzt fokozatosan lehűl. A lehűlő komposztban zömmel gombák, és actinomicetesek szaporodnak el a maradék tápanyagon.

A fentieknek megfelelően a komposztálás kezdetén a biológiai aktivitás beindulásával erős hőmérséklet-növekedés indul be, amely a hetedik nap körüli időszakban éri el a csúcsát, ezután a hőmérséklet folyamatosan lassan csökken, mely időszakban az illékony szerves anyagok mennyisége lassan elfogy. A komposztálás megkezdése után a tizedik - huszadik nap után a hőmérséklet gyakorlatilag stabilizálódik, és a komposztálás folyamata lelassul.

A komposztálás során folyamatosan kell mérni az oxigéntartalmat, a nedvességtartalmat, és a szerves anyagban levő nitrogénhányadot, amelyet általában a C/N aránnyal fejeznek ki. A legtöbb szakirodalom a 20:1 – 30:1 arányt találja megfelelőnek a komposztálás szempontjából. Előfordul, hogy a C/N arány javításához nitrogénforrás adagolása szükséges. A komposztálás induló nedvességének alsó határa 30-40 súlyszázalék, még a felső határszerkezettől függően kb. 60 súlyszázalék. A komposzt belső levegőztetéséhez a hőmérséklet különbségétől kiválasztott légáramlás általában nem elegendő, ezért a prizmát időszakonként át kell forgatni, és esetleg az oxigénellátást ventillátoros levegőztetéssel is intenzívebbé lehet tenni. A levegőztető kapacitást kb. 15 m3 levegő/tonna szárazanyagra lehet beállítani. Ugyanakkor téli időszakban vigyázni kell, hogy a túl intenzív levegőztetéskor a komposzttér ne hűljön ki. Ha a komposztprizma tömörödött, vagy a nedvességtartalom túl nagy, az oxigén gyorsabban használódhat el mint pótlódik, és ilyenkor anaerob viszonyok uralkodnak el, melyet jellemző lebontás jóval lassúbb folyamat, szaghatással bír, és a komposzt és a gyom magvak fertőtlenítéséhez nem képződik elegendő hő. Az ilyen anaerob körülmények között lebontott komposztott a növények is kevésbé tolerálják.

Levegőztetés nélkül a komposzt pH-ja kezdetben semleges, majd később 4-5-ös értékre süllyedhet le, a képződő szerves savaknak megfelelően. Ezt követően azonban a pH 8,5-ig emelkedhet, annak függvényében, hogy a szerves savak a termofil időszakban milyen gyorsan használódnak fel.

Az iszapból való komposztkészítéshez legalább 40% feletti szárazanyag tartalom szükséges. Ennek kialakításához esetenként a szennyvíziszapot ki kell egészíteni.

Az iszap komposztálására elterjedt a különböző töltőanyagok adagolása.

Ez lehet:

  • mezőgazdasági hulladék (tőzeg, szalma, forgács, aprított nád, stb.)

  • települési szilárd hulladék (szemét)

  • ipari hulladék (szerves, nem mérgező anyagok).

Az igényelt iszaplepény/adalékanyag arány 1:2-1:3 térfogatarány. Iszapkomposztálás során adalékanyagot két célból alkalmazhatnak:

  • szerkezetjavítás céljából

  • energiapótlás céljából.

Energiapótlásra lehet szükség, ha a végtermék előállításához szükséges felesleges víz elpárologna Ilyenkor alacsony víztartalmú degradálható anyagot adagolunk (szalma, fűrészpor, stb.) A komposztálás leggyakoribb problémáját foglalja össze a táblázat.

11.7. táblázat. A komposztprizma üzemeltetés-zavarai, kiküszöbölésük módjai

Az adalékanyagot megfelelő keverőgépek segítségével előzetesen össze kell keverni az iszappal, tehát az iszapkészítés első folyamata az iszap és az adalékanyag összekeverése mechanikai úton. Az összekeverés során a megfelelő porozitást, széntartalmat és nedvességszintet kell kialakítani.

Az előkészítés után következik a komposzt készítésének intenzív szakasza, amely 3-4 hétig tart. Ezen időtartam során a keveréket természetes úton átkeveréssel, vagy mesterséges levegőztetéssel levegőztetik.

A komposztkészítés utolsó fázisa, amely kb. 30 napig tart, az utóérlelési folyamat, melynek során a végleges stabilizálódás mellett a patogén szervezetek elhalása következik be. Esetenként egyes rendszerekben még egy szárítást is beiktatnak, amely néhány naptól több hónapig eltarthat.

A komposztrendszerek kialakítása történhet:

  • prizmás, nyílt rendszerként,

  • komposzt depóniákban,

  • tartályos, zárt komposzt készítési technológiák segítségével.

A prizmás rendszerben kezdetben az első héten több kis prizmát alakítanak ki, amely mintegy 240-250 m hosszú, és kb. 300 tonna mennyiséget tartalmaz, melyet első és a második héten átforgatnak. A kiindulási hat prizmából második hét végén a két-két prizmát szétosztják. A prizma fele anyagát a szomszédos prizmákba keverik, így a prizmák mennyisége mintegy 1/3-ával csökken. A harmadik és a hatodik héten a négy prizmát hetente háromszor keverik át, s ez biztosítja tulajdonképpen a komposztképződést, ekkor a hőmérséklet egy prizmán belül 50 °C körüli. A hatodik hét végén a középső szakaszban összerakott közepes nagyságú prizmákat egy nagy prizmába keverik, és ezt követően két héten keresztül legalább ötször átkeverik. Ennek a jelentősége, hogy folyamatosan egyensúly van a prizma felülete és térfogata között, illetve megfelelő nedvességtartalom és hőmérséklet szabályzást tudnak elérni. Tehát ebben a technológiában folyamatos átkeverés mellett kis prizmákból alakítanak át három fázison keresztül egy nagyobb prizmát. Kiindulásként általában hat kisprizmát alakítanak ki, amelyből a középső fázisban négy közepes, majd a hetedik-nyolcadik hét végén egy nagy prizma keletkezik.

A komposzt depóniában nem átkeverést végeznek, hanem a levegőztetés a komposzt alatt levő perforált csőrendszeren keresztül végzik ventillátorok segítségével, amely ventilátor a levegőt a komposzt halomba nyomja, vagy keresztül átszívja (11.18. ábra). A csőrendszert közvetlenül faforgács vagy egyéb adalék anyag borítja, amely az egyenletes levegőelosztást végzi.

11.18. Ábra. A komposzt depónia levegőztetése levegőcsatorna(a,) illetve perforált szellőztető cső segítségével(b)

A depóniát rostált vagy rostálatlan kész komposzttal borítják be szigetelés céljából, így a depóniában a hőmérséklet és a levegő eloszlása egyenletessé válik. A rostált komposzt a kedvezőbb hatású, mert kevésbé porózus.

A tartályos zárt komposztkészítési rendszer a legkisebb területigényű, mert a komposztréteg benne vastag lehet. A tartályreaktor kialakítás többféle lehet kör, négyszög, torony vagy alagútszerű. A tartályos komposztrendszer beruházási költsége viszonylag nagy és hazánkban az üzemelési tapasztalatok hiányoznak, habár a közeljövőben különösen nagy telepek esetén egyre perspektivikusabb eljárás lesz, mivel a biotechnológiai folyamatok és ez által a komposzt minősége legjobban ellenőrizhető.

Függőleges elrendezésű reaktorok

A függőleges elrendezésű reaktorokban az anyag felülről lefelé vagy fordítva is haladhat. Néhány típusnál az anyag lefelé történő haladása közben keverés is lejátszódik. Egyéb típusoknál egyszerre töltik be az anyagot és forgatás nélkül valahogy levegőztetik.

Silók

Függőleges tartály, a mezőgazdasági terménytárolókhoz hasonlít. A kész komposztot csigás szerkezet távolítja el. A levegőztető rendszer a siló alján nyom be levegőt, ami a tartály tetején távozik. Jellemző komposztálási idő 2-3 hét. A komposzt egy további silóba kerülhet kiegészítő kezelésre. E módszer minimalizálja a helyigényt a függőleges elrendezésből adódóan.

Kemence felépítésű reaktorok

Többszintű aktívan levegőztetett tartályok, melyekbe az alapanyagot felülről töltik be, majd valamilyen forgatószerkezettel keverik. A kikerülő anyag utókezelése szükséges.

11.2.2.3.Iszapkomposzt értékelése

A stabilitás meghatározására több módszer terjedt el:

  • szervesanyag-tartalom meghatározása,

  • C/N arány, növényi növekedési (fitotoxicitás) tesztek,

  • Ökotoxicitás meghatározása (Daphnia-, hal-, algateszt), huminsav és fulvosav arány, sókoncentráció,

  • NH4/NO3 arány, poliszacharid-tartalom, mikroba aktivitás, (ATP mérés),

  • redoxpotenciál, kationcsere kapacitás, oxigénfogyasztás és szén-dioxid termelés,

  • respirometria, érettségi fok (Marthur et al., 1993)

A Dewar teszt alapvetően standardizált az önhevülés meghatározásához:

  • A képződő hőt a komposztban széles körben a komposzt éretlenség jelének tartják (Gallenkamper et al., 1993). A hőszigetelt tartályban 72 óra alatt elért legmagasabb hőmérséklet alapján adják meg az érettségi fokot.

  • A 60–70 °C-ot elérő szubsztrátot I., az 50–60 °C -ot elérőt II., a 40–50 °C-os tartományút III., a 30–40 °C-ot mutatót IV., a 20–30 °C közé esőt V. érettségi fokúnak minősítik

  • Alexa és Dér, 2001 a vizsgálat alapján a II. és III. érettségi fokú anyagot friss komposztnak, a IV. és V. érettségi fokút érett komposztnak nevezzük.

A respiráció a komposzt mikrobiológiai aktivitási mérőszáma (Kovács et al., 2007)

  • A respirációs indexek meghatározhatók az oxigénfogyás, illetve a CO2-képződés maximum értéke alapján vagy a 24 órás mérés átlagértékéből és megadható a szárazanyag- vagy a szervesanyag-tartalomra vetítve.

  • Hue és Liu (1995) szerint 120 mg CO2•kg-1•h-1 tekinthető határértékként 2–3 napos inkubációs idő átlagát alapul véve.

  • Európában a 4 napos respirációs aktivitást (AT4) és a közvetlen respirációs indexet (DRI) javasolják a biohulladékok biológiai érlelése esetén paraméterként a komposzt stabilitás meghatározására (Europion Union, 2001

  • A javasolt határérték 20 mg O2•g sza-1•96 h-1 Európában.

11.2.2.4.Iszapkomposzt minőségének üzemi gyorsmérése

A gáztartalom mérésére gyakorlatban alkalmazható az OLDHAM MX 21 típusú hordozható multigáz érzékelő műszer (11.19. ábra). Egyidejűleg maximum 4 különböző gázt képes érzékelni speciális érzékelő cellák segítségével, melyek egy-egy csatornának felelnek meg. A mérhető gázok: éghető gázok (metán, propán, bután, stb.), toxikus gázok (szénmonoxid, hidrogén-szulfid, klór, ammónia, stb.) és oxigén. Bármilyen cellatípushoz rendelhető csatorna, az 1. számú azonban csak éghető gázokat érzékelő cellák számára van fenntartva. A 2. 3. és 4. csatorna az oxigén és a toxikus gázérzékelők számára fenntartott. A műszer szivattyú rendszerrel, egy gáz-befecskendező fedéllel van felszerelve, így a nehezen hozzáférhető helyeken is képes a gázmennyiséget érzékelni. A kapott eredményt alfanumerikus kijelző jelzi ki, toxikus gázok esetén ppm-ben (cm3/m3), éghető gáz esetén pedig térfogatszázalékban.

11.19. Ábra. MX 21 típusú hordozható multigáz érzékelő műszer (Fotó: Hunyadi Gergely)

A komposzt prizma elemtartalmának mérésére alkalmas a röntgen fluoreszcenciás spektrometria elvén működő FPXRF NITON XLt 700 műszer sorozat, amely szintén alkalmas száraz talajok és üledékek elemtartalmának meghatározására (11.20. ábra).

11.20.Ábra. Niton XLt 700 (Forrás: JBS, 1998)

A méréskor törekedni kell az azonos frakcióméret és alacsony víztartalmú minta alkalmazására. A hőmérséklet és a nedvességtartalom mérésére olyan mérőszondákat alkalmazzunk, amely alkalmas a prizma maghőmérsékletének 1,5- 2 m-nyi mélységű mérésére. A gyakorlatban a 0,5 m-nél rövidebb szondák a felszín esetleges kiszáradása vagy kihűlése miatt nem alkalmas megbízható mérésre. A folyamatos prizma hőmérséklet mérésére ipari méretekben már előnyös a legalább 0,1 °C pontosságú hő kamerák alkalmazása, amely a kritikus kiszáradási vagy túlhevülési prizmarészek lehatárolását és a gyors beavatkozást teszik lehetővé.