Organizovaná a zabezpečená prevádzka zariadenia kompostárne predstavuje riešenie a realizáciu nasledovných činností:
Príjem, evidencia a zhromažďovanie vhodného biologicky rozložiteľných odpadov
Bioodpad je vysypaný na betónovú plochu do priestoru skladovania predúpravy kompostu. Tu je odpad kontrolovaný a manuálne odstránené prípadné nežiaduce prímesi. Tu je drvená a rozvlákňovaná drevná hmota drvičom.
Úprava a spracovanie zhromaždených odpadov
Aby humifikačný proces počas kompostovania prebehol úspešne, je potrebné dodržať niektoré podmienky, ktoré umožnia rozvoj a činnosť prítomnej mikroflóry, ako aj priebeh potrebných chemických reakcií. Pre úspešný priebeh kompostovacieho procesu je dôležité, aby materiál mal optimálnu vlhkosť, ktorá sa dosiahne s miešaním materiálov s rozdielnou sušinou. Okrem úpravy vlhkosti je dôležitá aj mechanická úprava kompostovacieho materiálu. Keďže materiál pozostáva z viacerých zložiek, základným predpokladom je jeho homogenizácia. Nadrozmerné zložky, napr. kusy dreva, dlhovláknité rastlinné materiály a pod. je potrebné pred kompostovaním rozdrviť, t.j. upraviť na takú veľkosť, aby humifikačné pochody mohli prebehnúť v celom objeme jednotlivých častíc. Veľmi jemné zložky vo veľkom množstve tiež nie sú vhodné, pretože vytvoria kompaktnú, ťažko prevzdušniteľnú masu. Kompost je potrebné prevzdušňovať. Prevzdušňovanie je zabezpečené obracaním – prekopaním. Pre úspešný priebeh kompostovacieho procesu je potrebné aj určité chemické zloženie spracovaného materiálu. Ide o pomer medzi organickými a anorganickými látkami. Pri veľkom prebytku organického podielu prebieha humifikačný proces organického podielu pomaly a s nedostatočnou intenzitou. Mikroflóra zúčastňujúca sa na humifikačnom procese potrebuje pre svoj život okrem zdroja uhlíkatých látok taktiež zdroj dusíka. Pri nedostatku dusíkatých látok sa priebeh humifikácie výrazne spomaľuje, stráca na intenzite. Teplota systému nedosiahne hodnoty ako pri optimálnom zložení zmesi. Pri nadbytku dusíkatých látok, resp. pri nedostatku uhlíka, sa v systéme môže uvoľňovať amoniak, ktorý prchá do atmosféry a zaťažuje okolie nepríjemnými exhalátmi. Pre priebeh procesu je však dôležitá skutočnosť, že čpavok prítomný v systéme zvyšuje jeho pH do oblasti nepriaznivej pre život mikroorganizmov. V dôsledku toho sa môže úplne zastaviť prebiehajúce biochemické reakcie. Optimálny pomer medzi obsahom uhlíka a dusíka (pomer C:N) sa pohybuje spravidla v rozmedzí 25:1 až 40:1. V prípade, že sa premiešajú tri diely látok bohatých na obsah dusíka s jedným dielom látok bohatých na obsah uhlíka sa získa kompost s optimálnym pomerom C/N cca 30:1.
Samotné kompostovanie a súvisiaca manipulácia, sledovanie priebehu kompostovania, následné úpravy – „prekopávanie“, postrek – zvlhčovanie, iná manipulácia a úpravy suroviny
Materiál na kompostovanie bude pomocou čelného nakladača zakladaný do paralelných základiek na kompostovacej ploche, kde bude prebiehať vlastný proces kompostovania. Šírka základky bude cca 3 m, výška 1,6 m. Obracačom kompostu sa dosiahne aj požadovaný tvar kompostovacej základky. Udržiavaním optimálnej vlhkosti v rozmedzí 50 – 60 % (bude zabezpečené postrekom), sledovaním teploty a zabezpečením prívodu vzduchu sa dosiahneme optimálny humifikačný proces. Obracanie a prevzdušnenie kompostu (prívod vzduchu) bude zabezpečené obracačom – prekopávačom. Na zlepšenie podmienok kompostovania, na udržiavanie optimálnej vlhkosti a na obmedzenie vonkajšieho vplyvu – vysušovanie kompostu, ako aj na obmedzenie zaťaženia okolia zápachom, je možné základky zakrývať špeciálnou textíliou. Táto zabraňuje vnikaniu vody do základky pri dažďoch, pričom zabezpečuje udržiavanie vlhkosti. Potrebná vlhkosť bude doplňovaná postrekom priesakových vôd zachytávaných do zbernej šachty.
Spracovanie kompostu po ukončení procesu preosiatie, zistenie kvality a konečná manipulácia (príprava na odvoz, balenie)
Vyzretý kompost sa bude čelným nakladačom prevážaný na plochu finalizácie kompostu, kde bude podávaný do preosievacieho zariadenia. Podľa použitia kompostu je možné preosievať na rôzne frakcie. Hrubá preosiata frakcia sa vracia späť do procesu kompostovania.
Skladovanie, dočasné uloženie, alebo odovzdanie na odber, predaj
V rámci navrhovanej prevádzky sa počíta s využitím fermentora ako urýchľovača procesu kompostovania. Podľa technických údajov fermentor spĺňa podmienky pre hygienizáciu kuchynských odpadov podľa platných predpisov. Fermentor je možné využívať ako súčasť vybavenia prevádzky, pričom aj pri jeho použití sú potrebné ďalšie zariadenia pre spracovanie suroviny – drvič, štiepkovač, homogenizátor, preosievač, drvič kuchynského odpadu, nakladač a pod.
Aeróbny fermentor
Aeróbny fermentor EWA (Ecological Waste Apparatus) predstavuje zariadenie pre ekologické spracovanie biologicky rozložiteľných odpadov, vrátane splaškových kalov a živočíšnych vedľajších produktov podľa Nariadenia 1774/2002 Európskeho parlamentu a Rady. Fermentor EWA tvorí tepelne izolovaný pracovný priestor v bezodtokovom prevedení, v ktorom je integrovaný systém pre prekopávaní zakládky. Ten pozostáva zo segmentovej podlahy a korčekového dopravníka umiestneného po vnútornom obvode fermentora a deleného medzistropu. K naskladňovaniu a vyskladňovaniu sa používa pásový dopravník, ktorý je integrovaný do pracovného priestoru. Pohony, ventilátor a elektrovýzbroj sa nachádzajú v strojovni. Vonkajší plášť fermentora tvorí 12 m kontajner ISO (lodný kontajner).
Pracovný cyklus aeróbneho fermentora je možné rozdeliť do niekoľkých fáz:
- naskladňovanie
- fermetácia
- biologické dosušovanie
- vyskladňovanie
Najdôležitejšou fázou je vlastná fermentácia. Riadenie procesu môže prebiehať ručne alebo automaticky, pomocou počítača. K riadeniu sa využívajú merané hodnoty teploty zakládky v celom profile a obsah kyslíka.
Riadenie je založené na znalosti hodnôt pri optimálnom priebehu fermentácie. Princípom riadenia je ovládanie silových obvodov na základe aktuálnych hodnôt meraných veličín. Teplota zakládky sa meria niekoľkými teplomermi, ktoré svojím prevedením zodpovedajú špecifickému prostrediu fermentora. Skupiny teplomerov sú umiestnené na niekoľkých meracích tyčiach, čím je monitorovaný celý objem zakládky. Vedľa teploty zakládky sa meria teplota odsírenia a teplota vonkajšieho prostredia.
Cez injektory umiestnené vo vnútri pracovného priestoru fermentora prebieha nútená ventilácia zakládky (prevzdušňovanie). Do zakládky sa vháňa čerstvý vzduch, ktorý vytláča teplý vzduch s obsahom oxidu uhličitého a vodnej pary. Optimálny režim prevzdušňovanie zakládky je predpokladom pre priebeh fermentácie v aeróbnych podmienkach. Ak intenzívna aerácia neprináša očakávanú úpravu koncentrácie sledovaných plynov, je to signál pre nástup ďalšej akcie. Príčinou je nepriepustnosť zakládky pre vzduch. To môže mať niekoľko príčin. Môže sa ísť o zhutnenie (zľahnutie) zakládky alebo došlo k nežiaducemu zbahneniu, ku ktorému majú niektoré zakládky sklon. V prípade, že aerácia nezabezpečí dostatočný prísun vzdušného kyslíka, nastane spustenie prekopania zakládky. Tým dôjde k žiaducemu prevrstveniu zakládky a výmene plynov v pracovnom priestore fermentora. Po prekopaní je zakládka opäť dostatočne porézna a kompostovanie prebieha v aeróbnom prostredí.
Jednotlivé odpady sa podľa vopred stanoveného miešacieho pomeru zamiešajú v kompostárenskom vozidle. Pri miešaní zmesi dochádza súčasne k rezaniu pevných zložiek na požadovanú veľkosť. Podiel jednotlivých zložiek do zmesi je definovaný ako receptúra. K presnému stanoveniu požadovanej zmesi sa využívajú tenzometrické váhy integrované na vozidle. Vizualizácia aktuálnej hmotnosti sa zobrazuje na monitore, ktorý je čitateľný i z kabíny kolesového nakladača. Objem jedného vozidla sa podľa typu pohybuje od 11 – 20 m3. Fáza miešania trvá 15 – 30 minút v závislosti od zloženia zmesi budúcej zakládky.
Keď dosiahne zmes požadovanú štruktúru, je z kompostárenského vozidla vysypaná cez vynášací dopravník, ktorý je súčasťou tohto vozidla. Cez systém pásových dopravníkov je privedená do fermentora. Keď je celý objem pracovného priestoru naplnený zakládkou, obsluha uzavrie vstup do fermentora. Pracovný priestor je vystavený fermentačným teplotám, ktoré sú dôležité, aby prebehla jeho dezinfekcia. To má význam najmä pri spracovaní tzv. podmienečne patogénnych odpadov, ktoré môžu predstavovať určité hygienicko-epidemiologické riziko. Len čo je pracovný priestor uzavretý, vyberie obsluha jeden z možných spôsobov spracovania a spustí automatický chod, ktorý riadi priemyselný počítač. Po celú dobu procesu počítač ukladá dáta o priebehu teplôt a zmenách v obsahu kyslíka. Súčasne je možné tieto dáta sledovať on-line na monitore, rovnako ako niektoré stavové hlásenia.
Optimálne zvolená zakládka sa začne samovoľne zahrievať. Počítač sleduje obsah kyslíka v pracovnom priestore a pri jeho poklese pod definovanú úroveň sa spustí prevzdušňovanie zakládky. Intenzitu, čas trvania a nástup riadenej ventilácie je automatické. Cieľom riadeného procesu je stabilizácia zakládky, ktorú obstarajú prítomné mikroorganizmy. Tie pre svoje životné prejavy potrebujú živiny a energiu, ktoré získavajú z dostupných zložiek zakládky. Vedľa stabilizácie zakládky je dôležitá jej hygienizácia. Pri nej dochádza k postupnému úbytku mikroorganizmov a semená burín strácajú svoju klíčivosť. Pri ďalšom zvyšovaní teplôt dochádza k devitalizácii patogénnych mikroorganizmov. Okrem prevzdušňovania je možné zakládku vnútri fermentora prevrstviť, túto operáciu označujeme ako prekopávanie.
Ak sa zmes spracováva s cieľom energetického využitia produktu, je nutné znížiť obsah vody v základke na hodnotu 25 – 30 %. Túto fázu označujeme ako dosúšanie paliva. Pri ňom sa zakládka intenzívne prevzdušňuje, čo vedie k vytlačeniu vlhkého vzduchu zo zakládky, čím sa zakládka vysušuje. Hneď ako je proces spracovania ukončený, výsledný produkt dosiahje požadované vlastnosti, môže dôjsť k vyskladneniu. Pri tejto fáze sa hotový produkt vynáša z fermentora integrovaným dopravníkom, ktorý pracuje v opačnom chode. Fermentor umožňuje spracovať každú zakládku na iný produkt, podľa aktuálnej požiadavky.
Drvič, štiepkovač
Väčšina surovín ukladaných do kompostovaných zakládok vyžaduje pre ľahkú a kvalitnú homogenizáciu oslabenie či rozdrvenie (jemnú dezintegráciu) vstupných surovín. Z veľkej časti ide o drvenie alebo štiepkovanie biomasy, ktorá má vlhkosť pohybujúce sa okolo hodnoty 50 %. Sem možno zaradiť suroviny ako drevný odpad, hrubú zelenú hmotu, kôru, lístie, ale aj organický podiel vytriedený z komunálnych odpadov.
Drvič slúži na drvenie surovín. Drví materiál na častice, ktoré by mali mať vyrovnanú veľkosť pre dosiahnutie veľkého styčného povrchu. U drviča vybaveného roštom (košom) je dosiahnutá vyrovnanejšia veľkosti častíc. Drviče sa používajú tam, kde je potrebné spracovať nesúrodý zmiešaný odpad.
Štiepkovač predstavuje stroj pre beztrieskové delenie dreva a jeho činnosť je zabezpečovaná pevne uchytenými nožmi na rotujúcich častiach (kotúč, bubon, slimák). Používajú sa výhradne pre spracovanie drevných odpadov.
Pre obe kategórie strojov platí, že sú nevyhnutné pre úpravu surovín s prevažujúcim podielom odpadového dreva a do základného vybavenia každej kompostovacej linky patrí vždy aspoň jeden z nich. Spoločnou požiadavkou je výrazné zmenšenie objemu surovín, ktoré je dosiahnuté delením materiálu na malé častice. To umožňuje dosiahnuť homogenity kompostovej zakládky a rýchly štart
kompostovacieho procesu. Drviče i štiepkovače sa konštruujú ako nesené alebo návesné stroje, väčšinou poháňané vlastným motorom. Špeciálnou kategóriou sú tzv. drviče – miešače, ktoré podrvenú hmotu
v drviacom priestore prepravujú na kompostáreň. Ich konštrukcia umožňuje dokonalé vrstvenie podrveného materiálu do pásových hromád.
Prekopávač kompostu
Prekopávanie kompostu je najdôležitejšia pracovná operácia v celom technologickom postupe rýchlokompostovania. Jeho účelom je prevzdušniť kompost a tým dosiahnuť optimálny priebeh mikrobiálnej činnosti.
Pre voľbu vhodného prekopávača kompostu je obmedzujúcim kritériom najmä požadovaná hodinová výkonnosť a manévrovacie vlastnosti (konštrukčné parametre). Významnou skutočnosťou je ale najmä organizácia pásových hromád v kompostárni, ktorá určuje potrebu prekopávania s presunom hmoty dozadu alebo do strán.
Preosievač kompostu
Spôsob ďalšieho spracovania kompostu značne závisí od účelu jeho použitia. Preosievaním kompostu sa oddeľujú prímesi a látky, ktoré sa len ťažko alebo vôbec neodbúravajú. Takto sa získava z hotového kompostu homogénny produkt s požadovanou zrnitosťou. Častice pod 40 mm slúžia hlavne ako materiál na nastielanie. Najväčší podiel majú častice pod 25 mm a 15 mm, ktoré majú veľké využitie v záhradníctve a v krajinotvorbe. Častice zostávajúce v site (nadsitné častice) sa po odstránení cudzorodých nerozložiteľných častíc a po ďalšom podrvení dávajú ako “očkovací” základ do nových kompostov. Kompost pri preosievaní by mal mať obsah vody 35 až 40 %. Vyšší obsah vody je príčinou upchávania ôk. Naopak príliš suchý kompost spôsobuje zvýšený vznik prachu pri preosievaní.
Pri kompostovaní sa predpokladá minimálna prítomnosť cudzorodých látok, preto budú využívané najmä preosievacie sitá. Len tam, kde pri kompostovaní bude nutné podľa povahy odpadov riešiť tiež separáciu cudzorodých látok, sa budú používať prídavné zariadenia. Dnešné praktické skúsenosti potvrdzujú, že ide prevažne o problematiku separácie kameňa, skla, papiera a zvyškov plastových fólií. Pred drvičom je najčastejšie nutné oddeliť niektoré nežiadúce prímesi (kovové časti, kamene, fólie atď.)