Ugrás a tartalomhoz

Komposztálás

Fazekas Bence, Pitás Viktória, Dr. Thury Péter, Dr. Kárpáti Árpád (2011)

3.3 Nyersanyagok kondicionálása

3.3 Nyersanyagok kondicionálása

A komposztáló rendszerek tervezőinek és üzemeltetőinek kevés lehetőség áll rendelkezésre, mellyel jelentősen szabályozhatják a komposztálás folyamatát. Egyik meghatározó lehetőségük az alapanyag megfelelő energetikai előkészítése, kondicionálása. A nyersanyagok mennyiségét úgy kell megválasztani, hogy a biológiai átalakítás során a nyersanyagokból keletkezzen annyi hő, amennyi a komposztálás, a termék fertőtlenítése és megkívánt szárítása érdekében elengedhetetlen. A komposztálás hőmérsékletét, sebességét is ez a hőmennyiség biztosítja. Mint a korábbiak részletezték a kellő nedvességtartalom, valamint a szabad levegőtérfogat-hányad (mechanikai kondicionálás, valamint a bontható szerves C és redukált-N tartalom aránya (kémiai kondicionálás) is alapfeltétel mindezekhez. A komposztáláshoz szükséges mikroorganizmusok a szennyvíziszapban rendelkezésre állnak, de a komposzt, vagy strukturanyag-visszaforgatás tovább javítja az ilyen ellátottságot.

Az alapanyag összekeverése a fentieknek megfelelően fizikai, vagy szerkezeti, kémiai, illetőleg termodinamikai, vagy energetikai kondicionálást jelent.

A fizikai vagy szerkezeti a nedvességtartalom, valamint a szabad levegőtérfogat beállítása.

Kémiai a szén/nitrogén hányad optimális beállítása és a pH esetleges stabilizálása.

A termodinamikai, vagy energetikai az alapanyagok szerves anyag, illetőleg biológiailag bontható részének a helyes beállítása.

3.3.1 Fizikai kondicionálás, vagy szerkezet kialakítás

A széles körben komposztálásként ismeretes eljárás fél-szilárd, jelentős szabad gáztérfogatot tartalmazó anyagokkal dolgozik. Az alapanyagokat akár prizmába, halmokba, vagy reaktorokba rakják, alapvető kérdés a keverékük kiindulási nedvességtartalma. A különböző alapanyagok esetén kimért, alkalmazható tartományok az 3.3. táblázatban láthatók.

3.3. táblázat - Különböző komposztálható anyagok javasolható maximális kiindulási nedvességtartalma.

AnyagtípusNedvességtartalom %
Szalmaa75-85
Fa (fűrészpor, apríték)75-90
Kerti hulladék (fű, falevél)50-55
Rothasztott, vagy nyers szennyvíziszap55-60

a- nedvességkötő és energiahordozó segédanyag.

Felhasználásakor nitrogén tápanyag szükséges a megkívánt C/N arány beállítására

Az egyes tartományok, a különböző anyagok nedvességtartalmai, láthatóan azok mechanikus tulajdonságaiktól is függenek. A szálas, vagy darabos anyagok, mint a szalma, vagy faapríték, nagy mennyiségű víz felvételére képes, miközben megtartja a szerkezeti állagát és porozitását. A szalma és zöldhulladék keverékénél 85 % nedvességtartalmú alapanyagot is tudtak komposztálni. 76 % nedvességtartalom azonban már soknak bizonyult, ha a szalmát papírral helyettesítették.

A kellő porozitás, szabad levegőtérfogat a komposzt-keverékben a jó levegőztetés érdekében alapvető. Feltételezhető, hogy az optimális nedvességtartalom mindenféle alapanyagra annak a szabad levegő-térfogata függvényében változik. Általában igaz, hogy a szálasabb, merevebb, strukturáltabb anyagok nagyobb nedvességtartalom mellett is megfelelő szabad gáztérrel rendelkeznek. Az optimális nedvességtartalom ennek megfelelően egy kompromisszum, amely megfelel a mikrobiális tevékenységnek, és a szükséges oxigénellátás igényének is.

A megfelelő nedvességtartalom és szabad gáztérfogat fenntartása a komposztálás során több tényező kiegyensúlyozása érdekében is elengedhetetlen. A biológiai átalakításon túl ugyanis a komposztálás befejezésére kellően száraz termék előállítása a feladat. Ez a tulajdonképpeni komposztálást követően még további utókezelést, tárolást, csomagolást igényel. A termék szállíthatósága és kihelyezhetősége (kiszórhatósága) is meghatározó szempont. Nem biztos, hogy minden igényt egyszerre sikerül biztosítani. A kiindulási nedvességtartalom és szabad gáztérfogat igénye azonban a komposztálás gyors beindulásához és a szükséges üzemi hőmérséklet eléréséhez mindenképpen elengedhetetlen. Ez a követelmény egyébként a komposzt alapanyagok összekeverésekor manuálisan is jól ellenőrizhető.

Gyakorlatilag 35 % szárazanyag-tartalomtól kezd az elméletileg számított érték jól egyezni a mért értékekkel. Legtöbb komposztálásra kerülő szennyvíziszap keverék 40 % körüli szárazanyag, vagy 60 % nedvességtartalommal kell, rendelkezzen. Ha az iszaphoz fűrészport vagy más strukturáló anyagokat kevernek, a szabad gáztér már ennél nagyobb nedvességtartalomnál is elegendő lehet a folyamat beindításához.

A fűrészpor, faforgács és a kerti hulladék térfogatsúlya jelentősen eltérő és változó is lehet. Néhány fűrészpor esetén alig 0,15 kg/l ez az érték. A keverékek kialakuló térfogatsúlya sem egyezik meg az alapanyagok térfogatsúlyának az átlagával. Ha kevés fűrészport adnak nagyon nedves szennyvíziszaphoz, az utóbbi a teljes fűrészpor mennyiséget fölveszi, mintegy elnyeli, és a keverék térfogatsúlya alig csökken az iszapéhoz képest. A kialakuló térfogatsúlyt a bekeverés módja is jelentősen befolyásolja. A száraz levélzetnek általában nagyon kicsi a térfogatsúlya, ami azok aprításával ugyanakkor jelentősen nőhet.

Többféle megoldás is lehetséges a túlzottan nedves alapanyagok nedvességtartalmának csökkentésére. Legegyszerűbb a kész, kellően kiszáradt komposzttermék részleges visszakeverése a nyersanyagba. Más lehetőség segédanyagok, mint fűrészpor, kerti hulladék adagolása az előzővel kombináltan vagy nélküle. További lehetőség a strukturáló anyagok, mint a faapríték adagolása. Ugyancsak lehetséges a nedves alapanyag előszárítása.

Mindig a keverék megkívánt szárazanyag tartalma határozza meg a szükséges fizikai kondicionálás, a termék egy része recirkulációjának a mértékét. Ha a termék szárazabb, kevesebb anyag visszaforgatása szükséges. A gyakorlatban a visszaforgatott mennyiség minimalizálására törekszenek, hogy a napi feldolgozó kapacitás maximális legyen. Vigyázni kell azonban, hogy a nedvességtartalom ne növekedjen, illetőleg a szabad gáztérfogat ne csökkenjen túlzottan az optimális tartomány alá. A tervező szempontjából biztonságosabb a nagyobb szárazanyag tartalom beállítása, és rábízni az üzemeltetőre, hogy a gyakorlat során csökkenthesse, optimalizálhassa a szükséges visszaforgatást.

3.3.2 Fizikai kondicionálás késztermék részleges visszaforgatásával és segédanyagokkal

Ha a késztermék részleges visszaforgatása nélkül kívánják strukturáló anyagokkal beállítani a komposzt alapanyagot (szerkezeti kondicionálás), túlzott mennyiségű töltőanyag, vagy strukturáló anyag szükséges. Ez általában nagyon drága. Gondot jelent ugyanakkor az utókezelésnél a nagymennyiségű töltőanyag elválasztása és visszaforgatása is. Éppen ezért általában a vegyes megoldás a gyakorlat. Ilyenkor kevesebb töltőanyagra van szükség a nedvességtartalom és szabad gáztérfogat megkívánt értékének a beállításához. Egy ilyen lehetőség anyagmérlegét mutatja be a 3.7. ábra.

A szerkezetjavító segédanyag méreteloszlása fontos paraméter. Csak akkor igazán hatásos, ha a mérete durvább, egyébként szabad gáztérfogat növelő hatása kevéssé érvényesül. Fűrészporral, vagy liszt-szerű anyaggal a kívánt hatás elérése teljesen reménytelen. Talán ezért, a faforgács szárazanyag tartalmát, részecskeméretét is előírásban rögzítették helyenként. Az ilyen anyagok szárazanyag tartalmát 50-75 % között, szemcseméretét 5-12,5 mm (1 inch) között ajánlották. A nagyobb méretű részeket azért nem célszerű strukturáló anyagként felhasználni, mert azok a rostálást nehezítik, illetőleg ronthatják a késztermék küllemét. A komposztot illetően az abban előfordulható részek maximális méretét 10 mm alatt javasolják, ha növénytermesztési, talajréteg fedési célra kívánják hasznosítani.

A 3.7. ábra példájánál 20 % szárazanyag tartalmú iszap komposztálása látható, mely iszapban a szárazanyag 25 %-a (izzítási maradék) hamu. A szerves anyagnak pedig a 0,375/0,75-öd része, azaz átlagosan 50 %-a biológiailag bontható. Ez egy gyengén rothasztott iszapot mutat, mert a nyers és a jól kirothasztott iszapok fajlagos értéke közötti értékkel rendelkezik. A segédanyag 30 % nedvességtartalom körüli faapríték a nyers iszap 40 %-os tömegarányában adagolva, míg a nyers iszap fele tömegének megfelelő mennyiségű kész komposzt (60 % szárazanyag tartalommal) kerül recirkuláltatásra az alapanyag bekeveréshez (fizikai kondicionálás).

3.7. ábra - Komposzt alapanyag kondicionálás a késztermék részleges visszaforgatásával és strukturáló anyag felhasználásával.

3.7. ábra. Komposzt alapanyag kondicionálás a késztermék részleges visszaforgatásával és strukturáló anyag felhasználásával.


  • WAT - vízmennyiség,

  • BVS - biológiailag bontható szerves anyag,

  • NBVS - biológiailag bonthatatlan szilárd anyag,

  • ASH - hamu és inert anyag mennyiség.

A 3.7. ábra példájánál az anyagáramok, vagy keverési arányok térfogatban is kifejezhetők az ábrán megadott tömegeken túl. Látható, hogy az 1,15 t/m3 sűrűséggel számolva az 5 t víztelenített iszap 4,356 köbméter, míg vele szemben a 2 tonna faapríték 8 m3 körüli térfogatú. A faapríték / nyers iszap térfogatarány alig valamivel kevesebb, mint 2. A faaprítékkal szemben (65 % szárazanyag tartalmú) a visszaforgatott kész komposzt és rostamaradék keveréke, amely biológiailag bontható szerves anyagot a feltételezések szerint már nem tartalmaz, csak 60 % szárazanyag tartalommal rendelkezik. Ez a különbség a faapríték nedvességtartalmától persze gyakorlatilag szinte elhanyagolható. Fontos viszont kiemelni, hogy a visszaforgatott anyag fajsúlya inkább a faaprítékéhoz esik közelebb, különösen, ha az gyakorlatilag csak a rostamaradék (döntően maradék faapríték). Ha azt a faaprítékéval azonosnak vesszük, a recirkuláltatott rostamaradék térfogata a nyersiszapénak éppen a kétszerese.

A teljes anyagmérleget illetően tehát egy térfogategységnyi nyersiszaphoz 2 térfogategységnyi nyers faapríték és két térfogategységnyi rostamaradék kerül bekeverésre. A nyers strukturanyag / nyers iszap térfogati keverési-arány tehát 4 ennél a példánál. Nyilvánvalóan ez biztosítja ilyen alapanyagoknál a komposztkeverék megfelelő nedvességtartalmát és szabad gáztérfogatát (porozitás).

A részecskeméret a bontható szerves anyag mennyiség növelése tekintetében is fontos. Az energetikai céllal adagolt segédanyag esetében a finomabb aprózottság, mint a fűrészporé, kedvezőbb. Túl sok ilyen finom anyag hányad ugyanakkor kedvezőtlen a szabad gáztérfogat növelése, strukturáltság érdekében, de nagyon kedvező az energia hasznosítás oldaláról. Mindkét igény gondosan mérlegelendő ezért az ilyen komposzt alapanyag keverés esetén.

A nedves iszapokban szabad gáztérfogat gyakorlatilag nincs. A strukturáló anyagok feladata éppen az anyag vázszerkezetének olyan erősítése, amely szabad gázterek kialakulását eredményezi, biztosítva a jobb levegő, oxigén ellátást. A töltőanyag egy szerkezet-kialakító szilárd vázként hat a rendszerben. A szabad gáztérfogatot, vagy pórustérfogatot a strukturáló anyag alakja és mérete befolyásolja leginkább. Elvileg a nedves komposzt alapanyag keverék úgy tekinthető, mint a szilárd és gázterek valamilyen statisztikus keveréke (3.8. ábra).

3.8. ábra - A strukturáló / töltőanyagok szerepe a víz nedves anyagból történő adszorpciójának érzékeltetésével.

3.8. ábra. A strukturáló / töltőanyagok szerepe a víz nedves anyagból történő adszorpciójának érzékeltetésével.


Számos töltőanyag alkalmazására sor került az eddigi gyakorlatban, közöttük a faapríték, aprított városi zöldhulladék, szalma, fűrészpor a legjellemzőbbek. Ezek többsége cellulóz alapú, és a komposztálás kisebb-nagyobb mértékben elbomlik. A töltőanyag mennyisége így csökken, ami a visszaforgatásakor pótolandó. Természetesen rostálás utáni visszaforgatásról csak a darabosabb strukturanyagoknál beszélhetünk. A töltőanyagok víz-adszorpciója jelentős lehet, faapríték esetén a 250 kg/m3 térfogatsúllyal rendelkező 1 m3-nyi 40 % nedvességtartalmú faapríték 60 % nedvességtartalomig képes telítődni. Ehhez csaknem 125 kg vizet képes felvenni. Az ilyen faapríték porozitása egyébként 40 % körüli, amiből jól látható a vízmegkötő képesség jelentősége. Az iszap szárazanyag-tartalmának növeléséhez szükséges faapríték aránya a 3.9. ábrán látható. A görbe adatai alapján becsült értékek azonban az előző példáénál lényegesen kisebb értékeket adnak.

A cellulóz anyagok jó nedvességmegkötő képességgel rendelkeznek. A nem porózus segédanyagok ilyen funkciót nem teljesítenek. A porózus, de vízzel tele töltőanyagot a visszaforgatás előtt célszerű kiszárítani. A vízmegkötés mértéke rendkívül fontos, mert növekedésével csökken a töltőanyagigény, nő a szabad gáztérfogat.

3.9. ábra - A kondicionáláshoz szükséges faapríték hányad függése a szennyvíziszap nedvesség-tartalmától. (1. adatsor: folytonos vonal, 2. adatsor: szaggatott vonal)

3.9. ábraA kondicionáláshoz szükséges faapríték hányad függése a szennyvíziszap nedvesség-tartalmától. (1. adatsor: folytonos vonal, 2. adatsor: szaggatott vonal)


3.3.3 Kémiai kondicionálás

A C/N arány meghatározása a vízműveknél, vagy a szennyvíztisztítók laboratóriumaiban nem gyakorlat. Ennek oka a széntartalom mérésének hiánya. Új-zélandi kutatók a széntartalom számítására a következő összefüggést javasolták:

C% = 100(100-hamu%)/1,8

A hamutartalmat legtöbb laboratóriumban mérni tudják. A számított érték 2-10 %-os hibán belüli az új-zélandi vizsgálatok alapján, ami legtöbb gyakorlati esetben elégséges.

A különböző anyagok biológiailag bontható hányada azok lignintartalma alapján a következő egyenlettel számítható:

B=0,830-(0,028)X

ahol

B = a szerves hányad (illó rész) biológiailag bontható része,
X = lignintartalom, az illó rész %-ában (lásd később).

A széntartalommal szemben az alapanyagok nitrogéntartalmát viszonylagosan pontosan megadják a kézikönyvek, illetőleg a szennyvíziszapét a komposztáláshoz rendszerint mérik is. A C:N arány beállítás a komposztálás alapvető kérdése, hogy ne lépjen fel jelentősebb nitrogénveszteség a művelet során. Rendszerint 30-35 körüli érték a kedvező, de lassúbb komposztálódásnál a kisebb érték fele tolódhat el az optimum, vagy akár 30 alatti is lehet. A többi talajtápanyagok, elsősorban a kálium adagolása rendszerint a fás anyagok bevitelével történik, de történhet fahamu adagolás is. A pontos káliumigény beállítása rendszerint a kész komposztban történik meg, hiszen a káliumsóval nitrát bevitele is történik, ami a komposztálásnál elveszhet.

Egyéb komposzt segédanyagok adagolása nagyon sok komposztálással foglalkozó kézikönyvszerű összeállításban megtalálható.

3.3.4 Energetikai kondicionálás

A komposztálás "hajtóereje" az az energia-felszabadulás, amely a szerves anyagok oxidációjakor keletkezik. Ez emeli meg a rendszer hőmérsékletét, szárítja a komposztálandó anyagot, valamint biztosítja a mikroorganizmusok számára szükséges magasabb hőmérsékletet. A lebontásnál keletkező energia hasznosítása révén tudják a mikroorganizmusok a szükséges anyag-átalakítási folyamatokat véghezvinni. Ezzel a folyamattal párhuzamosan azonban a komposzthalomban a szerves anyag polimerizációs, polikondenzációs átalakulásai is folynak, éppen a lebonthatatlan frakciónak minősített szerves rész, a lignin származékai segítségével. Az utóbbi átalakulások energiaigényét ma még nem tudják számolni, ezért elhanyagolják. Nyilvánvaló, hogy ez valamekkora hibát is jelent a gyakorlati számításoknál.

Az alapanyag lebontásához, majd a komposzt felépítéséhez, s a kellő fertőtlenítéshez és termékszárításhoz szükséges energia az úgynevezett energetikai kondicionálás feladata.

Két meghatározó eset különböztethető meg a komposztálás energiaigénye tekintetében. Az egyik, amikor az energiaellátás bőséges mind a komposztáláshoz, mind a termék megkívánt szárításához. A másik, amikor az alapanyag energiatartalma csak a komposztálás hőmérsékletének, illetőleg a fertőtlenítésnek a biztosításához elegendő. Ilyenkor a termék szárítása csak korlátozottan lehetséges. Alapvető, hogy az alapanyagban legyen elegendő energia legalább a komposztálás és fertőtlenítés, de inkább mindkét cél teljesítéséhez. A szükséges energetikai számítások a továbbiakban csak érintőlegesen kerülnek bemutatásra, inkább csak a végeredmények ismertetésére kerül sor. A számításnak mindig azt kell bizonyítani, hogy elegendő-e az alapanyag energiatartalma a kívánt cél elérésére.

A komposztálásnál általában késztermék visszaforgatás és töltő, strukturáló anyag adagolása is történik. Ezek nincsenek külön számításba véve a közelítő számításoknál, mert ezek az anyagáramok döntően belső recirkulációt jelentenek a rendszerben, így nem befolyásolják annak az energiamérlegét. Ezek az egyes lépcsők belső anyagmérlege vonatkozásában fontosak lehetnek, de a teljes rendszerre ezektől rendszerint el lehet tekinteni. Kivétel, amikor ezeket az anyagokat a visszaforgatás előtt jelentősebben szárítják. Ez viszont alig gyakorlat a szennyvíziszap komposztálásánál.

3.3.5 Relatív víztartalom, W

A korábban bemutatott víztelenített szennyvíziszapok példái kellőképpen jellemzőek a gyakorlatban a nedves alapanyagok komposztálására. A helyzet megítélésére alkalmas ökölszabály esetükben a W érték meghatározása, ami a korábbi példa alapján a nyersanyag, vagy alapanyag nedvességtartalmának az alapanyag biológiailag bontható szerves anyag tartalmára vonatkoztatott hányada. A W meghatározása fontos gyakorlati jelentőséggel bír, hiszen a párologtatás az összes energiaigény döntő része.

A korábban vizsgált példák anyagmérlegének ellenőrzésénél bebizonyosodott, hogy a komposztálás során keletkező víz mennyisége közelítőleg megegyezik a végtermékbe kerülő víz mennyiségével. Ezért az alapanyaggal bevitt teljes vízmennyiség gyakorlatilag elpárologtatandó. Az adott példában (3.7. ábra) ez 4 kg volt, ami csaknem megegyezett az elpárologtatott víz mennyiségével. Az alapanyag biológiailag bontható szerves anyag mennyisége ugyanakkor 0,48 kg volt. A kettő hányadosa, a W = 4,0/0,48 = 8,3.

A gyakorlatban mintegy 8-10 g víz / g biológiailag bontható szerves anyag az a fajlagos vízmennyiség (W), ami a komposztálás folyamatában elpárologtatható. Mivel a víztartalom elpárologtatása a legnagyobb energiaigény, ez a mutató jól alkalmazható a prizmás komposztálás energiaellátottságának megítélésére.

Ha a W < 8, az alapanyag energiatartalma elegendő a víztartalmának az elpárologtatására. Ha ez az érték tíznél nagyobb (W > 10), az alapanyag energiatartalma önmagában nem elegendő a víztartalmának az elpárologtatására. Ilyenkor a korábbiaknak megfelelően a komposzthalom hőmérséklete csökken, vagy kisebb kiszáradás érhető el a terméknél.

Hangsúlyozni kell, hogy a W, csak mint tájékoztató paraméter javasolható a komposztálás energiaellátottságának a megítélésére. Pontos tervezésnél nem helyettesítheti a komplett anyag és energiamérleget.

3.3.6 Relatív energiatartalom, E

A W számításának egyik hiányossága, hogy feltételezi, hogy mindenféle szerves anyag ugyanolyan égéshővel rendelkezik. Természetesen az anyagok égéshője, fűtőértéke jelentősen függ az összetételüktől. Az előbbi hiba tehát éppen ennek a figyelembe vételével küszöbölhető ki. Ismételten a 3.7. ábra esetére hivatkozva kiszámítható, hogy a 0,48 kg biológiailag bontható szerves anyag 5550 kcal/kg fajlagos égéshő esetén 2664 kcal energiatartalmat jelent. Elosztva ezt a 4 kg elpárologtatandó vízmennyiséggel, a kapott fajlagos érték 666 cal/g H2O. Ezt a fajlagost a párologtatáshoz rendelkezésre álló fajlagos kalóriatartalomnak (E) nevezték el.

Energetikai megfontolások alapján a 700 cal/g fajlagos érték elégséges a komposztálás hőmérsékletének, és a szárítás mértékének az egyidejű biztosításához. Ha az E < 600 cal/g, a kiszáradás mértéke csökkenhet, miközben a kívánt hőmérséklet még fenntartható. Az E a W-hez hasonlóan csak közelítő információt biztosít.

80 % nedvességtartalmú nyers szennyvíziszapnál, melynek a szerves anyag hányada 65 %-ban bomlik le a komposztálás során, 5550 cal/g szerves anyag fajlagos égéshőt feltételezve a szerves anyagra, a W 7,69 értéknek, az E pedig 720 cal/g értéknek adódik. Megállapítható tehát, hogy a nyers szennyvíziszap rendelkezik olyan energiatartalommal, amely a komposztálását energetikai kondicionálás nélkül is lehetővé teszi.

Ezzel szemben egy 55 % szerves anyag tartalmú, és hasonló nedvességű (20 % szárazanyag) rothasztott szennyvíziszap, amelynek a szerves anyag tartalma csak 45 %-ában bomlik csak le a komposztálás során, de a szerves rész fajlagos égéshője a nyers iszapéval megegyező, a számítások alapján W=16,2, és E=343 cal/g mutatóval rendelkezik.

Láthatóan a rothasztott szennyvíziszap segédanyag nélkül nem tudja biztosítani a komposztáláshoz szükséges energiaigényt. Ha a komposzt alapanyag nem rendelkezik kellő energiatartalommal, a termék minőség-rontásával (nedvesebb komposzt) még mindig biztosítható a komposztálás hőmérséklete. További, ténylegesen eredményes lehetőség az energiakondicionálás, segédenergia forrás adagolása (bontható szerves anyag tartalmú segédtápanyag), vagy az iszap előzetes szárítása.

Nedvesebb komposzt-termék előállítása.

A kisebb elpárologtatott vízmennyiség miatt ilyenkor a kisebb fajlagos energiatartalmú anyagok is komposztálhatók. A légfelesleg csökkentése csökkenti ilyenkor az elpárologtatott vízmennyiséget. Ez kisebb hőveszteséget jelent a komposzt-anyagban. A fertőtlenítéshez szükséges hőkezelést azonban a komposztálásnak ilyenkor is biztosítania kell. Gondot jelenthet ezért a hőmérséklet túlzott csökkenésekor, hogy a termék minősége romlik, esetlegesen utólagos szárítására lehet szükség. A túlzottan nedves késztermék nem piacképes.

Más lehetőség ilyenkor mechanikailag stabil szárazabb segéd- vagy töltőanyag (száraz tőzeg) adagolása a komposztáláshoz, vagy akár a végtermékhez. A száraz fűrészpor előzetes adagolása is kedvező lehet, ez szárít is és az energiaellátottságot is javítja, megkönnyítve a szükséges végső nedvességtartalom elérését.

Fokozott mértékű elővíztelenítés

Ez a kommunális szennyvíziszapok esetében a nagyobb szárazanyag tartalmú iszaplepény előállítását jelenti a víztelenítésnél. Az előző rothasztott szennyvíziszapos példa esetében, ha az iszap víztelenítését 35 % szárazanyag tartalomig tudják fokozni, a W értéke 7,5, az E pedig 745 cal/g lesz. Az ilyen alapanyag már megfelelőnek látszik az energetikai kondicionálás komposztálásra. Természetesen a technológia leginkább a késztermék részleges visszaforgatásával történő üzemmódban valósítható meg. Nedves lakossági szennyvíziszapok, hulladékok esetében az alapanyag víztelenítése / szárítása az egyik legjobb lehetőség az energiakondicionálásra.

Késztermék részleges visszaforgatása

Ezt a megoldást egy korábbi fejezet már részletezte. Sikeresen alkalmazzák nedves alapanyagok szerkezeti kondicionálására. Az ilyen recirkuláció azonban nem növeli az alapanyag keverék bontható szerves anyag tartalmát. A recirkuláció egy zárt kör, amely nem befolyásolja az energiamérleget. A fajlagos energiatartalom növelése csakis az alapanyag minőségének változtatásával, vagy segédanyag hozzáadásával lehetséges.

Részlegesen lebomló segédanyag adagolása

A segédanyag egyedüli, vagy a késztermék részleges visszaforgatásával együtt történő adagolását az 3.5. és 3.7. ábrák a szerkezeti kondicionálás tárgyalásánál már részletesen bemutatták. A segédanyag önmagában is jó szerkezeti kondicionálást biztosíthat, de jelentős költségtöbbletet is okoz. Ezt valamelyest csökkenti, hogy azzal kis mennyiségű energiatöbblet is bevihető a komposztálásba a segédanyag biológiai lebonthatósága és kedvező nedvességtartalma esetén. A késztermék egy részének visszaforgatása ezzel szemben a szerkezeti kondicionálást ugyan biztosítja, de nem jelent további energia-bevitelt a rendszerbe.

Kombinációjuk választása csökkentheti a segédanyag igényt, és az azzal jelentkező költségtöbbletet. A segédanyag szükséges mennyiségének közelítő meghatározása azon a tényen alapul, hogy a párologtatás energiaigénye általában az összes energiaigény 70-80 %-a. A párolgás hőigénye igen egyszerűen számítható. Ezt a rendszerben keletkező hőmennyiségnek biztosítania kell. Fajlagosan 700-850 cal rendelkezésre álló égéshő /g elpárologtatandó vízmennyiség biztosíthatja a komposztálás energiaigényét.

Amerikai kutatók vizsgálatai alapján egy fás anyagra jellemző összetétel a 30-60 % cellulóz, 10-30 % hemicellulóz és 10-20 % lignin tartalom. Ezt víztelenített rothasztott iszappal keverve, s laboratóriumi komposztáló berendezésben optimális környezetben és feltételek mellett komposztálva a beindítást követően 10-30 nap után kezdtek lassulni, leállni a lebomlási folyamatok. Ez alatt az idő alatt a keverék szerves anyag tartalma mintegy 45 %-kal csökkent. Azon belül az egyes komponensek lebomlása a következőnek adódott: zsírok 86 %, szénhidrátok 65 %, cellulóz-szálak 30 %, fehérje 22 %. A tipikus hulladék-keverékre így mintegy 45 %-os lebomlást mértek.

Ha cellulóz alapanyagot szennyvíziszappal, vagy szervetlen tápanyagokkal (N és P) feljavították, 40 % fölötti cellulóz lebomlást tapasztaltak. Úgy találták, hogy a komposztálás során a cellulóz lebomlása a sebesség meghatározó tényezője. Megállapították, hogy a cukor és keményítő és a zsírok a mikroorganizmusoknak a legjobban hasznosítható tápanyag. A cellulóz és hemicellulóz a bomlásnak közepesen ellenálló, míg a lignin a legellenállóbb. A fa, mechanikus faőrlemények esetében éppen azok nagy cellulóz és lignin tartalma okozza a lassú lebomlásukat.

A kemény fák és azok kéreganyagai sokkal jobban és gyorsabban elbomlottak a komposztálási vizsgálatok során. Ezek átlagosan 45,1 és 25,4 % lebomlást szenvedtek. A puhafák anyagának a lebomlása ennek fele értékűnek sem adódott. Nyilvánvaló ezért, hogy jelentős különbség van a puha és kemény fák, sőt még azokon belül a különböző fajok lebonthatósága között is. A vizsgálatok során a különböző puhafák lebonthatóságában is mintegy ötszörös különbség volt mérhető.

A komposztálásnál sokhelyütt fűrészport vagy fakérget kevernek a komposzt alapanyagába. A segédanyag megválasztása gyakran annak a fizikai jellegétől, mint a nedvességtartalom, és a részecskeméret függ. A gyakorlatban azonban éppen a fentiek miatt a tervezésnél nagy figyelmet kell fordítani a faanyag gondos megválasztására is, hiszen láthatóan a különböző faanyagok és fakéreg anyagok lebonthatósága között, s így a lebontásuknál keletkező hőmennyiségben is mintegy tízszeres különbség is jelentkezhetnek.

A biológiailag jól bontható szerves anyagok maximális lebonthatóságát egyébként a keletkező melléktermékek mennyisége és lebonthatósága limitálja. A maximális lebonthatóság valahol 80-90 % között várható, ha nincs lignin a rendszerben. Ha van, a %-os lignin tartalom 1,8-szerese lesz a csökkenés a biológiai lebonthatóságban. Ez is mutatja, hogy a lignin átalakulása humuszvegyületekké olyan szerves anyag átalakulás, amelynek a kihozatala tömegében a ligninre nézve csaknem kétszeres.

A magyarországi tapasztalatok alapján lakossági szennyvizek iszapja esetén a szerves rész (izzítási veszteség) csökkenése 50-55 %- ról 35-40 %-ra adódott a rothasztott iszap egyéb segédanyagok nélküli, nyitott térben, prizmákban történő komposztálása során. Másként kifejezve ez azt jelenti, hogy a rothasztott primer iszap lebomlása az azt követő komposztálásnál mintegy 33-56 %-ra várható, 45 %-os átlagértékkel. Természetesen ez a hányad mind a rothasztás, mind az azt követő komposztálás körülményeitől is számottevően függ.

A nyers lakossági szennyvíziszapnak rendszerint 70-80 % a szerves anyag hányada (izzítási veszteség). A rothasztott lakossági szennyvíziszapoké 60 % körüli. Biztonsággal feltételezhetjük, hogy a komposztálás után ez a szerves anyag tartalom mintegy 35-40 % körüli értékre várható. Egy jól stabilizált, rothasztott, majd komposztált mintát 60 % nedvességtartalomra újólag beállítva, és ellenőrzött aerob körülmények között 49 oC-on inkubálva azonban további lebomlás volt mérhető. 18 nap után a komposzt szerves anyag hányada (izzítási veszteség) 32,5 %-ról 29 %-ra csökkent, ami az előzőre vonatkoztatva mintegy további 15 %-os lebomlásnak felel meg. A 30 % körüli szerves anyag tartalom (izzítási veszteség) valószínűleg az elérhető legkisebb érték a lakossági szennyvíziszap megfelelő komposztálása esetén.

A komposzt alapanyag mintának egyidejűleg meghatározták a KOI értékét is, ami 1,65 g O2/gVS értéknek adódott. A VS jelölés a száraz minta izzítási veszteségét jelöli, amit a szennyvíztisztítás és komposztálás gyakorlatában a szerves anyag tartalom jó közelítésének tekintenek. Részletes vizsgálatok során 20-30 nap alatt ennél a mintánál csak 0,5-0,6 g O2/g VS érték oxigénfelvétel volt mérhető, tehát a lebomlás csak 30 %-os lehetett. A faforgács bomlása tehát még lassúbb volt, mint az iszapé, hogy annak a 45-50 % körüli lebomlását a keveréknél ilyen mértékben csökkentette.