CZ342091A3 - Způsob komplexního zpracování odpadů organického původu - Google Patents

Abstract

Způsob, při nímž je pomocí řízené fermentace zpracováván odpad rostlinného i živočišného původu. Tento proces využívá mikrobiálních kmenů střevní mikroflory hospodářských zvířat, jejichž aktivita je stimulována přídavky živin v případě přebytku lignocelulozových hmot jsou to látky sacharidického složení, které vzniknou rozkladem celulózy a v případě bílkovinných odpadů jsou mikroorganismy aktivovány hydrolyzáty glutinu a keratinu. Produktem procesu je hnojivový substrát.

Description

Vynález se týká zpAsobu zpracování odpadů organického původu zejména ze zemědělských, potravinářských, papírenských, koželužských, textilních a dřevařských výrob a organických odpadů na veřejných skládkách.

Životní prostředí je ve velkém rozsahu zatěžováno produkty, které odpadají z primárních výrob. Tyto produkty se zpravidla koncentruji v blízkém okolí jednotlivých výroben a jsou značnou ekologickou zátěží. K největším producentům odpadů patří zemědělské velkovýroby, průmyslové podniky, vyrábějící potraviny, papír a celulózu, zpracovávající textilní materiály nebo kůže a podniky dřevařského průmyslu. Přestože jsou odpadající látky organického původu, které se v malém koncentračním rozsahu v přírodě běžně rozkládají a rozkladné produkty jsou nedílnou a nepostradatelnou součástí půdy, jsou—li tyto látky ve vysokých koncentracích jeví se pro přirozené procesy odbourávání nepřekonatelnou bariérou.

Značné úsilí a prostředky, které jsou v současnosti na řešení této problematiky vynakládány přinesly řadu podnětných a cenných dílčích výsledků způsobů účelného využití odpadních látek, avšak jejich masové rozšíření je zpravidla limitováno nedostatkem přídavných substancí, které jsou nezbytnou součástí pro optimální průběh mikrobiálních procesů. Jako například známý způsob výroby organického 1 ignocelulóžového hnojivá CS-AO 264824, který popisuje zpracování papírenských kalů s obsahem celulózy, které jsou smíchány s kúrou a nebo dřevnými pilinami, s močovinou nebo jinou dusíkatou látkou a ke kterým je přidán popel a uhlík, poměry jednotlivých látek směsi uvedených v tomto spise jsou specifické pro určitou mikrobiální kulturu, jejíž kmeny jsou do substance očkovány. K vlastnímu rozběhnutí biologického procesu je však nutný bioreaktor, jehož kapacita a cena limituje rozšíření výroby.

Jiné známé způsoby jako například CS-AO 153979 a CS—AO

196657 urychlují rozklad lignocelulozových hmot alkalickým prostředím, které vede ke sníženi hustoty vazeb ve struktuře hmoty a současně využívají vysoké sorpční schopnosti 1ignocelulózových materiálů pro fyzikální vázáni čpavku. Následná ferroentace popsaných směsi vede sice ke vzniku kompostu s vhodným chemickým složením pro výživu rostlin, ale celý proces je velmi pomalý, cenově velmi nákladný, neboť je nutné přidávat značné množství přídavných látek a alkalické prostředí v kompostech působí do značné míry jako desinfekce. Proto nelze pro tyto způsoby použit jiné 1ignocelulozové hmoty než kúru. Ta jediná je schopna přímého chemického rozkladu prost-ředím. Vlastní efektivní fermentačni proces nastává až při aplikaci do půdy, vlivem přirozené půdní mikroflory, avšak se zřejmou nevýhodou, kterou je průběh reakce za nižších teplot.

Vývoj v oblasti zpracování odpadů organického původu dospél v současnosti k poznání, že nejúčinnější přirozené způsoby likvidace uvedených hmot probíhají za zvýšených teplot. Současné technologie jsou proto prováděny v teplotně—izolovaných komorách o objemech až několik desítek m*⁷, _Ve kterých vytvoří mikroorganismy teplotu až 80°C. Reaktory je proto nutné chladit, což se zpravidla provádí vodou a také je nutné zavádět do nich vzduch, za účelem podpory aerofilních mikroorganismů, které provádějí rozklad hmot bez jejich ochuzování o uhlík. Do této skupiny postupů lze také zařadit známé způsoby likvidace kejdy z velkochovů hospodářských zvířat PV 727-90 a PV 3763-90. Poslední z uvedených postupů jsou prováděny tak, že přídavkem 1ignosulfonanů k odpadním kejdám z velkochovů hospodářských zvířat je ve vodném prostředí kejdy posunuta biologická rovnováha soupeřících mikrobiálních kmenů směrem celulozolýzním odrůdám, jejichž přemnožení přispívá také přímý kontakt s kyslíkem při vlastním nanášení kejdy na sorpční, 1ignocelulózový materiál. Po promísení a vytvoření vysoké vrstvy dojde ke zvýšení teploty,která je vlivem přirozených podmínek udržována na optimální hodnotě. Přes zřejmou značnou výhodnost termofilních procesů se objevily v současnosti nedostatky, plynoucí z nedostatku vhodné přídavné látky pro aktivaci výše popsaného výhodného procesu. Nově používané látky na bázi amylopektinů tento způsob likvidace značně prodražují a způsob likvidace tím postupně ztrácí svou výhodnost.

Zpracování nevratných odpadá z různých odvětví potravinářského, textilního, obuvnického a dřevařského průmyslu se dosud komplexně neprovádí. Jsou sice známy některé dílčí postupy jako například alkalická hydrolýza usní na glutiny a keratiny. Nebo přídavky 1ihovarnických výpalků ke kompostovaným hmotám, či pro výrobu krmného droždí, avšak tyto postupy nejsou ekonomické a proto se od nich upustilo. Ani univerzálně použitelné řešení likvidace odpadů spalováním ve většině případů se nejeví vhodnou, neboť energetický efekt je zanedbatelný ve srovnání s náklady, spojenými s nezbytnou úpravou hmot.

Výše uvedené nedostatky známých způsobů využití odpadů organického původu jsou odstraněny způsobem komplexního zpracování odpadů organického původu zejména ze zemědělských, potravinářských, papírenských, koželužských, textilních a dřevařských výrob a organických odpadů na veřejných skládkách podle vynálezu, který spočívá v tom, že provede materiálová a druhová bilance odpadů lokality, v níž se nachází alespoů jeden z producentů odpadních hmot organického původu, která je zdrojem ekologické zátěže životního prostředí a stanoví se směr vedení fermentačního procesu zpracováni odpadů lokality. Podle poměrného zastoupení se provede chemický rozklad alespoů části hmoty, která je v majoritním zastoupení v dané lokalitě. Rozkladné produkty z chemické reakce dále slouží k posunutí mikrobiální rovnováhy ve prospěch těch kmenů, které přednostně konzumují ty hmoty, které mají nejvyšší koncentrační zastoupení ve zpracovávaných odpadech, přičemž základní mikrobiální kultury se získají z výkalA hospodářských zvířat, které zde přežívají jako zbytky střevní mikro-flory. V případech, kdy převládají odpady roslinného pAvodu jsou hmoty na bázi celulózy nebo 1ignocelulózové hmoty podrobeny hydrolýze, zejména při výhodném provedení zpAsobu podle vynálezu kyselé hydrolýze, která je energeticky nenáročná a reakční splodiny jsou upraveny na vhodné neutrální pH. K vlastní neutralizaci se výhodně používají odpadni látky, jejichž pH je vyšší než 7. Jako neutralizační činidla lze použit alespoň jednu látku, vybranou ze skupiny látek, obsahujících lihovarnické výpalky, saturační kaly, hydrolyzáty glutinu nebo keratinu a/nebo mletý vápenec nebo dolomitický vápenec. Produkty z hydrolýzy se poté přidávají k odpadAm ze živočišné výroby v množství 1 až 75 hmotnostních % vztažených na sušinu živočišných odpadů. Po dokonalém rozmíchání směsi je provedeno její nanesení na povrch odpadního zvláště lignocelulózového materiálu, který je v prAběhu nanášení několikrát provzdušněn jeho promícháním. Po nanesení tekutého podílu směsi v množství 10 až 90 hmotnostních % je vzniklá směs navrstvena na hromady o výšce nejméně 1 m na ploše nejméně 2 x 2 m. Za několik hodin nastává prudké zvýšení teploty, která se přirozeně udržuje na hodnotách 45 až 70-“c podle složení směsi. Vnějí teploty příliš teplotu uvnitř hromad neovlivňují. Vnější teplota má vliv pouze na rychlost náběhu -fermentace.

Převládaji—1 i v bilančním schématu lokality bílkovinné — živočišné odpady, provede se jejich převedení do neutrálního prostředí a směsi po neutralizaci jsou postupně přidávány v několika dávkách k čerstvým výkalům hospodářských zvířat, zejména vepřů a drůbeže v množství 1 až 80 hmotnostních %, vztažených na sušinu výkalů, přičemž mezi jednotlivými dávkami je nutné dodržet časový odstup alespoň 5 hodin. Poté je vzniklá kapalná směs nanášena na povrch tuhých organických odpadů, přičemž je tento materiál v průběhu nanášení provzdušňován promícháváním. Po nanesení tekutého podílu v množství 30 až 80 hmotnostních X je materiál navrstven do hromad o minimální výšce 1 m a na minimální ploše 2 x 2 m. Po několika hodinách nastává prudké zvýšení teploty, vlivem bouřlivé -fermentace.

Produktem procesu kompostování obou výše uvedených procesů je hnojivý substrát, který lze aplikovat k hnojení. Obsah živin v něm je závislý na složení vstupních odpadních látek. Dlouhodobým výzkumem těchto procesů bylo zjištěno, že stupeň rozložení 1ignocelulózových hmot činí po šestiměsíčním kompostováním 70 až 90% a rozklad peptidických látek je prakticky 100% ní.

Příklady

Příklad 1

V lokalitě Českého Krumlova byla v roce 1987 provedena modelová materiálová bilance odpadních hmot. V této lokalitě se v té době nacházely odpady převážně rostlinného původu z produkce papíren ve Větřní. Převážně kúra, dřevné štěpky, sulfitový výluh, papírenské kaly. V modelovém pokusu byla smrková kúra smíchána s odpadními štěpky a v množství 5 m® nasypána na hromadu. V kontejneru o objemu 200 litrů byla umístěna rozemletá směs kúry v množství 50 kg. K této směsi byla přilita 30% ní kyselina sírová s obsahem 3% kyseliny -fosforeCné. Tato směs byla za obCasného míchání ponechána v kontejneru po dobu dvou týdnů. Potom byl ke směsi přidán kal z usazovacích nádrží v množství asi 20 kg. Po dalším týdnu byl postupně do vzniklé pasty vmíchán asi 1 kg vápence a jeho extrakt vykazoval neutrální reakci. Tato směs byla přidána do -Fekální cisterny naplněné vepřovou kejdou v množství asi 2 m®. Asi po dvou hodinách byla upravená kejda nastříkána do hromady kúry a štěpkú. Hromada byla poté převrstvena a v dalších dnech byla na ni nastříkána již neupravená kejda v množství asi 2 m®- Hromada byla převrstvena do homole o průměru kolem 2 m do výšky 2,2 m. Druhého dne byla uvnitř hromady stanovena teplota 45·=^ , která v dalších dnech vystoupila na 60—C. Po osmi měsících byla směs složená z drobivé hmoty použita ke sledování hnojivých účinků vzniklého substrátu. Při běžném dávkování na zkušebních pozemcích bylo dosaženo až o 80% vyšších výnosů než při běžném hnojení minerálními NPK hnojivý.

Příklad 2

K 20 m® čerstvé vepřové kejdy byl přidán roztok glutinu vápenatého, který vznikl alkalickou hydrolýzou kůží a byl předem neutralizován kyselinou -fosforečnou. Blutin byl přidáván po 1OO litrech každých 6 hodin, až jeho celková dávka činila 500 1.

Vzniklá tekutina byla nanášena na rozvrstvenou hromadu odpadů, obsahující směs pilin, papíru, kůží, chlupů, peří a suchého důbežího trusu. Po naneseni byla pevná část promíchána převrstvením a byla dále skrápěna neupravenými tekutými výkaly vepřů. Po několikerém převrstvením a několika nánosech byla vzniklá hmota shrnuta do hromady o výšce 1,5 m. Po odležení 5 měsíců byla hromada rozebrána a vzniklý substrát byl použit ke sledování jeho hnojivých účinků. Hnojivost substrátu byla velmi dobrá.

Claims (6)

1. PATENTOVÉ N 4 R O K Y

   1. ZpAsob komplexního zpracování odpadů organického prtvnrty^, , zejména ze zemědělských, potravinářských, papírenských, koželužských, textilních a dřevařských výrob a organických odpadů na veřejných skládkách vyznačující se tim,že se stanoví materiálové a druhové zastoupení odpadů lokality, v níž se nachází alespoů jeden z producentů odpadních hmot organického původu, která je zdrojem ekologické zátěže životního prostředí a stanoví se směr vedení -fer ment ačního procesu zpracování odpadů lokality tak, že se provede chemický rozklad alespoů části hmoty, která je v majoritním zastoupeni v dané lokalitě a rozkladné produkty z chemické reakce jsou poté přidávány k mikrobiálním kulturám k posunutí mikrobiální rovnováhy ve prospěch těch kmenů, které přednostně konzumují hmoty, které mají nejvyšší koncentrační zastoupení ve zpracovávaných odpadech.
2. 2. ZpAsob podle bodu 1 vyznačující se tím, že mikrobiálními kulturami jsou zbytky střevní mikroflory, získané z výkalů hospodářských zvířat.
3. 3.

   Způsob podle bodů 1 a 2 vyznačující se tím, že převládají—li odpady roslinného původu je posunutí mikrobiální rovnováhy provedeno přídavky produktů hydrolýzy celulózy nebo

   1ignocelulózových hmot, zejména při výhodném provedení zpAsobu podle vynálezu kyselé hydrolýzy, jejíž reakční splodiny jsou upraveny na vhodné neutrální pH.
4. 4. Způsob podle bodů 1 a 3 vyznačující se tím, žek neutralizaci produktů kyselé hydrolýzy se výhodně použit alespoů jednu látku, vybranou ze skupiny látek, obsahujících lihovamické výpalky, saturační kaly, hydrolyzáty glutinu nebo keratinu, mletý vápenec nebo dolomitický vápenec.
5. 5. Způsob podle bodů 1 až 4 vyznačující se tím, že produkty z hydrolýzy se přidávají k výkalům hospodářských zvířat v množství

   1 až 75 hmotnostních X vztažených na sušinu živočišných odpadů a po dokonalém rozmíchání směsi je provedeno její nanesení na povrch odpadního, výhodně 1 ignocelulóžového materiálu, který je v průběhu nanášení několikrát provzdušněn a promíchán, po nanesení tekutého podílu směsi v množství 10 až 90 hmotnostních

   X je vzniklá směs navršena na hromady o výšce nejméně 1 m na ploše nejméně 2 κ 2 m a je kompostována po dobu 1 týden až 1 rok.
6. 6. Způsob podle bodů 1 a 2 vyznačujíc! se tím, že převládají li v bilančním schématu lokality bílkovinné — živočišné odpady, alesport část z nich je podrobena alkalické hydrolýze, provede se jejich převedení do neutrálního prostředí a směsi po neutralizaci jsou postupně přidávány v několika dávkách k čerstvým výkalům hospodářských zvířat, zejména vepřů a drůbeže v množství 1 až 80 hmotnostních X, vztažených na sušinu výkalů, poté je vzniklá kapalná směs nanášena na povrch tuhých organických odpadů, přičemž je tento materiál v průběhu nanášeni provzdušůován promíchávání a po nanesení tekutého podílu v množství 30 až 80 hmotnostních X je materiál navršen do hromad o minimální výšce

   1 m a na minimální ploše 2x2 m, kde se ponechá po dobu 2 týdnů až dvou let -feroentovat.