Malá mechanizace pro kompostování

1.Úvod

Na základě zcela nových podmínek v odpadovém hospodářství bude nutno v nejbližší době urychleně uvést do provozu nové kapacity kompostáren. Uvažuje se s vybudováním řady nových, velkých kompostáren s individuální roční kapacitou okolo 20 000 tun, které však nepokryjí zpracování veškerého naplánovaného množství zbytkové biomasy kompostováním, proto zbývající potřebnou kapacitu je nutné pokrýt menšími kompostárnami a kompostovišti s roční individuální kapacitou zpracování od 1 - 10 000 t.r^-1, doplněnou domácím a komunálním kompostováním.

A právě do kategorie těchto menších kompostáren patří i kompostárny, ve kterých je možné zpracovávat zbytkovou biomasu pomocí tzv. rychlokompostování (kontrolované mikrobiální kompostování), které umožňuje kompostovat zbytkovou biomasu na volné ploše v místě jejího vzniku a lze využívat mechanizaci, jejíž výkon u energetického prostředku v sestavě s připojitelným nářadím či výkon pohonné jednotky jednoúčelového stroje se pohybuje v hodnotách celkového výkonu okolo 35kW, a tím pádem spadají do kategorie malé mechanizace.

Technologie rychlokompostování je známá a hlavně v zahraničí se využívá v široké míře. V našich podmínkách však naráží tento typ kompostování jako způsob zpracování zbytkové biomasy na několik překážek, které je ještě nutné vyřešit, aby takový postup zpracovávání zbytkové biomasy nabyl většího rozšíření v zemědělské i nezemědělské praxi.

Jednou z těchto překážek je skutečnost, že nabídka dostupné mechanizace vhodné pro kompostování je značně nepřehledná. V současné době se kompostování na farmách většinou provádí technickými prostředky, které si farmář sám vyrábí nebo je přestavuje z jiných strojů. Jenom malá část z nich řeší tuto otázku nákupem nových či repasovaných strojů, ať už tuzemských, či zahraničních.

A právě pro zajištění správného vedení kompostovacího procesu a konečného zpracování zbytkové biomasy na kvalitní kompost lze využívat menší, ale spolehlivé stroje, které jsou sestaveny do vhodných kompostovacích linek, uplatnitelných zejména na kompostovacích a recyklačních jednotkách pro zpracovávání zbytkové biomasy na vlastním pozemku s kapacitou množství zpracovávaných surovin okolo 1000 m³.

Za výhodné řešení je možné považovat linku, jejíž základním článkem je jeden mobilní energetický prostředek, ke kterému je možné jednoduše připojit univerzální adaptér (drapák a shrnovací lopatu) pro vrstvení a urovnání hromad, drtič či štěpkovač, překopávač kompostu, prosévací zařízení, rozmetadlo vyrobeného kompostu, adaptér pro sbalování a rozbalování krycí fólie a eventuelně další potřebné technické prostředky. Výhodou tohoto řešení je potom možnost jedním pracovníkem a jedním energetickým mobilním prostředkem souhrnně obsloužit jednotlivé technologické operace pro přeměnu zbytkové biomasy na kompost vysoké kvality.

2. Kompostovací linka

Při zpracovávání zbytkové biomasy technologií rychlokompostování je nutné pro splnění správných podmínek kompostovacího procesu a následné finální úpravy hotového produktu včetně jeho distribuce mechanizačně zajistit provedení řady operací.

Pro zajištění jednotlivých operací jsou uplatňovány technické prostředky malé mechanizace, které jsou vhodně poskládány do kompostovací linky:

1. s jedním energetickým zdrojem a řadou připojitelného nářadí,
2. složené z jednoúčelových strojů s vlastním pohonem,
3. složené kombinací předcházejících dvou variant.

Do základního vybavení každé kompostovací linky by měly patřit technické prostředky malé mechanizace, které lze rozdělit do následujících skupin strojů:

1. energetický prostředek,
2. drtič nebo štěpkovač,
3. překopávač kompostu,
4. prosévací zařízení,
5. ostatní zařízení.

3. Energetické prostředky

V případě, že je kompostovací linka sestavena z jednoho energetického prostředku a sady připojitelného nářadí, jsou jako energetické zdroje nejčastěji používány - kolový traktor, nosič nářadí nebo nakladač (určený pro manipulaci s naváženými surovinami).

Jestliže je použit traktor nebo nosič nářadí, je nutné, aby k němu bylo možné připojit čelní nakladač a aby byl vybaven superredukční převodovkou, umožňující volbu plazivých pojezdových rychlostí.

V případě použití nakladače jako energetického zdroje je nutné posoudit, zda je možné k němu mechanicky připojit další zařízení a zda nakladač disponuje dostatečným výkonem. Výhodou nakladače je, že bývá vybaven hydraulickým pohonem pojezdu, a tím řeší otázku nízké pojezdové rychlosti pro pohon překopávače.

4. Drtiče a štěpkovače

Při zpracovávání dřevní hmoty nebo vstupních surovin s větší hrubostí je nutno, aby kompostárna byla vybavena vhodným drtičem nebo štěpkovačem pro úpravu velikosti vstupní suroviny.

V těchto strojích se výrazně zmenšuje objem surovin (musí rozdrtit organické zbytky na malé částice o objemu 5 až 50 mm³) a vytváří se zhomogenizovaná hmota, vhodná jako vstupní surovina do zakládky kompostu.

Rozdělení drtičů (strojů pro zpracování drobných větví do průměru 30 až 40 mm, trávy, zbytků zeleniny, květin, listí apod.) a štěpkovačů (strojů pro zpracování dřevních zbytků o větších rozměrech, vytvářející štěpky požadované velikosti) je prováděno podle:

• způsobu pohonu,
• druhu řezného ústrojí,
• druhu podávacího ústrojí
• výkonnosti, velikosti a množství zpracovávaných organických zbytků,
• způsobu přepravy.

Podle způsobu pohonu rozdělujeme stroje pro drcení a štěpkování na stroje:

1. s elektromotorem,
2. spalovacím motorem,
3. připojitelné k energetickému prostředku.

Elektromotory o výkonu 0,8 až 2,2 kW bývají pohonem menších drtičů a štěpkovačů,. Pro drcení komunálního odpadu jsou používány elektromotory o výkonu 3 kW.

Spalovacími motory jsou vybaveny drtiče a štěpkovače pro větší výkony pro oblasti bez elektrického proudu. Jsou osazeny spalovacími motory o výkonu 2,2 až 3,7 kW. Tyto stroje zpracovávají větve až do průměru 50 mm.

Drtiče a štěpkovače připojitelné k vývodovému hřídeli malotraktoru jsou schopné zpracovávat větve do průměru 150 mm a jsou určeny pro těžší práce.

Podle druhu řezného ústrojí lze drtiče a štěpkovače rozdělit na stroje:

1. s řezným ústrojím diskovým,
2. s řezným ústrojím bubnovým.

Diskové řezné ústrojí se vyznačuje tím, že sekací nože jsou uloženy na setrvačníku v rovině kolmé k ose otáčení. Nože jsou uloženy radiálně a jejich počet je v rozmezí od 2 do 7 ks. Průměr setrvačníku je od 720 mm do 2 000 mm.

Bubnové řezné ústrojí je charakterizováno tím, že nože jsou uloženy na povrchu pláště bubnu rovnoběžně s osou otáčení. Způsob uložení nožů umožňuje menší rozměry setrvačníku při relativně větších rozměrech vstupního prostoru.

Podle druhu podávacího ústrojí rozdělujeme štěpkovače:

1. s nuceným podáváním materiálu,
2. se samopodávacím efektem,
3. s gravitačním podáváním materiálu.

Nucené podávání materiálu je řešeno zpravidla soustavou podávacích válců s nuceným pohonem závislým nebo i nezávislým na otáčkách nožového setrvačníku; je nejčastějším vybavením pojízdných štěpkovačů.

Samopodávací efekt je založen na principu vtahování materiálu působením pohybu nožů při ručním podávání.

Gravitační podávání je charakteristické pro průmyslové stacionární stroje.

Podle výkonnosti a velikosti lze drtiče a štěpkovače rozdělit na:

Zahradní (drtiče) - jsou určeny převážně pro zpracování zahradního odpadu (větve, kořeny, listí). Jsou přenosné, resp. lze je přemisťovat naklopením na dvě kola a tažením ručně na určené místo. Pracují se speciálně tvrzenými noži, které se otáčí proti pevným dorazům. Jsou vybaveny násypkou s ochranou proti zpětnému výletu materiálu. Pro pohon slouží motor (elektromotor, malý spalovací motor) do výkonu 3 až 6 kW.

Malé - jsou charakterizovány tím, že nemají vlastní podvozek, jsou neseny na traktoru s výkonem motoru 15 až 40 kW.

Střední štěpkovače jsou konstruovány jako jednonápravové přívěsy tažené zpravidla traktorem nebo poháněny motory s výkonem 30 - 100 kW.

Podle způsobu přepravy se drtiče a štěpkovače rozdělují na:

1. přenosné,
2. převozné - jednoosé a dvouosé,
3. samojízdné.

Přenosné mají většinou elektromotor o výkonu do 1,6 kW. Jejich hmotnost je 25 až 30 kg. Jsou vhodné pro menší nárazové práce.

Jednoosým podvozkem bývají osazeny větší drtiče a štěpkovače pro snazší přepravu k hromadě zbytkové biomasy. Vhodnější jsou podvozky s většími koly.

Na dvouosých podvozcích jsou většinou drtiče a štěpkovače zapojitelné k malotraktoru nebo nosiči nářadí.

5. Překopávače kompostu

Překopávání kompostu je nejdůležitější pracovní operací v celém technologickém postupu rychlokompostování. Jeho účelem je provzdušnit kompost, a tím dosáhnout řízení mikrobiální činnosti. Z hlediska dosahované výkonnosti, celkového využití pracovního času, kvality práce, ale i prostorových nároků na kompostovací stanoviště, jsou nejvýhodnější překopávače pracující kontinuálně. Stroje s přerušovanými pracovním cyklem (nakladače) se používají pouze jako nouzové řešení a nelze je pro překopávání malých hromad v žádném případě doporučit.

Požadavky na překopávače kompostu

Požadavky na konstrukční řešení překopávačů vyplývají zejména z charakteru zpracovávaných surovin a z objemu produkce kompostu, mezi nejdůležitější patří:

• kvalitní promísení a provzdušnění surovin v celé výšce překopávaného profilu,
• nízká pracovní rychlost a možnost její regulace v rozsahu 0 - 1000 m.h^-1,
• případně částečné rozmělnění navezených surovin,
• formování překopávaných surovin do hromady rozměrově určeného profilu,
• dobrá manévrovatelnost a pojezdové vlastnosti pro pohyb po pracovní ploše.

Rozdělení překopávačů kompostu podle energetického zdroje:

• připojitelné
  • k traktoru
    1. nesené
    2. návěsné
    3. přívěsné
  • k víceúčelovému nosiči
    1. nesené
    2. návěsné
• samojízdné
  1. se spalovacím motorem
  2. s elektromotorem

podle výkonnosti:

• malé do 200 t . h^-1 (do 300 m³ . h^-1)
• střední 200 - 400 t . h^-1 (300 - 600 m³ . h^-1)
• velké nad 400 t . h^-1 (nad 600 m³ . h^-1)

podle pracovního ústrojí:

• rotorové
  • s přesunem hmoty dozadu
  • s přesunem hmoty do strany
• dopravníkové

Překopávač kompostu nesený

Nesený překopávač zpracovává hmotu rotorem tak, že ji promíchává a sune do strany, kde vytváří novou hromadu. Umožňuje tak zpracovávat materiál z více řad či z jedné široké řady do jedné řady bez požadavku na místo pro průjezd soupravy.

Nesený překopávač kompostu je možné pro jeho málo stabilní pracovní polohu využívat jen pro lehké materiály a vyžaduje energetický prostředek s plazivou rychlostí do 1 km.h^-1.

Překopávače nesené vzadu a vyžadující jízdu energetického prostředku při překopávání pozpátku, se někdy označují jako tlačené.

Pokud je k nosnému rámu připevněno podpěrné kolo, jsou potom takovéto stroje zařazovány do skupiny překopávačů navěsných.

Překopávač kompostu přívěsný

Přívěsný překopávač bývá zpravidla tažen za energetickým prostředkem a pracovní ústrojí (rotor) překopává kompost na hromadě, podle které energetický prostředek jede plazivou rychlostí do 1 km.h^-1. Přívěsný překopávač má dobrou stabilitu při překopávání. Je vhodný pro středně těžké překopávané suroviny a vyžaduje energetický prostředek s plazivou rychlostí do 1 km.h^-1. Většina přívěsných překopávačů je vybavena nádrží, umístěnou na podvozku, která slouží jednak jako zátěž pro zlepšení pojezdových vlastností, jako protizávaží při sklápění mostu a jako zásobník pro zvlhčovací tekutinu či startovací roztok.

Překopávač kompostu samojízdný

Jde o energetický prostředek mobilní, u kterého lze využívat různé druhy pohonu, a tím i dosahovat různých výkonů. Samojízdný překopávač kompostu je složen z pojezdového ústrojí a překopávacího ústrojí. Pro pohon těchto ústrojí slouží jeden agregát, nebo je pro každé ústrojí agregát samostatný.

Překopávač pro pojezd využívá kola s pneumatikami anebo pásy, a to jak gumovými, tak i ocelovými. Překopávací ústrojí se skládá z tunelu, v jehož spodní části je umístěn pracovní rotor s pravolevou šnekovicí vybavenou pracovními orgány. Rotor bývá výškově nastavitelný. Většina zařízení je vybavena i různými přihrnovacími štíty.

Všechny samojízdné překopávače spadající do kategorie malé mechanizace bývají snadno převozitelné a mají velmi snadnou a pohodlnou obsluhu.

Jejich využití bývá spíše pro lehké a středně těžké suroviny a tomu odpovídá i pojezdová rychlost, která se pohybuje v rozmezí 0 až 3 km.h^-1.

Pozn.: Překopávače kompostu tvoří samostatnou, energeticky zajímavou kapitolu. Tyto stroje by řada odborníků neřadila do malé mechanizace, ale vzhledem k tomu, že celkové výkony při práci samojízdných překopávačů nebo překopávacích souprav nepřesahuje výkonnostní hranici malé mechanizace a pro komplexnost popisu vybavení kompostovacích linek byly do tohoto přehledu zařazeny.

6. Prosévací zařízení

Pro úpravu komppostu při vyšším podílu nerozložitelných částic je vhodné vybavit kompostovací linku prosévacím zařízením s odpovídajícím výkonem, které umožní třídit hotový kompost na dvě a více frakcí určených k expedici nebo dalšímu zpracování v kompostovacím procesu.

Z konstrukčního hlediska dělíme prosévací zařízení na:

1. vibrační prosévací síta (zařízení s rovinným sítem),
2. rotační třídiče (zařízení s válcovým sítem),
3. rotační rošty (tzv. aktivní rošty).

Vibrační prosévací síta

Tato síta pracují na principu šikmo uložených rovinných sít. Výhody:

• konstrukční jednoduchost,
• vysoká životnost,
• malá energetická náročnost.

Výkonnost: 5 - 15 m³.h^-1 (závisí na charakteru prosévané suroviny a na požadované velikosti částic).

Energetické nároky: 0,8 - 1,0 kW.m²

Vibrační síta jsou většinou stacionární, protože potřebují pevné ukotvení rámu stroje, avšak existují i vibrační síta mobilní.

Rotační třídiče

Rotační třídiče pracují na principu mírně šikmo uložených válcových sít, umístěných na otočných rolnách. Průchod materiálu je plynulý. Materiál je do určité výšky unášen po obvodu síta a potom vlivem vlastní gravitace padá a proces se opakuje. U rovně uložených sít je pro pohyb materiálu uvnitř uložená šroubovice.

Z konstrukčního hlediska lze rotační třídiče rozdělit na:

• mobilní
  •  s elektkromotorem (5 - 15 kW),
  •  se spalovacím motorem (20 - 60 kW),
• stacionární.

Malá prosévací síta jsou poháněna přes převodovku elektromotorem, mobilní třídiče mají vlastní spalovací motor a stacionární jsou poháněny pomocí poháněcích kladek s převodovkou s elektromotorem.

Třídiče s rotačními rošty

Tyto rošty jsou tvořeny soustavou hřídelí, na kterých jsou v pravidelných roztečích nasazeny ocelové nebo pryžové elementy kotoučovitého, hvězdicového či jiného tvaru. Při otáčení hřídelí vždy stejným směrem dochází k pohybu materiálu po pracovních plochách elementů a jeho třídění propadem mezi elementy, řazenými za sebou podle roztečí elementů od nejmenší po největší. Hlavní výhodou rotačních roštů jsou v jejich vysoké výkonnosti, která je dána dobrou průchodností materiálu přes samočistící elementy.

Pozn.: Speciálním separačním zařízením, které si prozatím v našich podmínkách hledá uplatnění, je drticí a třídicí lopata, kterou je možné vybavit běžný nakladač a s jejíž pomocí je možno současně promíchávat a drtit zpracovávané suroviny a po ukončení kompostovacího procesu lze tímto zařízením i hotový kompost třídit.

7. Ostatní zařízení

Pro správný chod kompostovací linky je zapotřebí řada dalších strojů a zařízení, patřící do malé mechanizace, avšak jsou to stroje buď běžně používané i při jiné zemědělské činnosti - např. stroje pro manipulaci se surovinami - nakladače (přemisťování a nakládání kompostu nebo objemových surovin) anebo jsou to stroje speciální, které jsou zatím velmi málo používané např. zařízení pro zakrývání hromad (může být v provedení jako jednoúčelový stroj nebo je součástí překopávače kompostu - přídavný adaptér).

8. Závěr

Kompostování biologicky rozložitelných surovin by v blízké budoucnosti mělo být využíváno nejen v zemědělské výrobě, ale mělo by také zajišťovat efektivní zpracování veškeré zbytkové biomasy, vznikající v komunální sféře. Tam patří zejména zbytková biomasa, vznikající při údržbě městské zeleně a sportovišť, živnostenský biologický odpad, zbytková biomasa vznikající při zpracovávání potravin atd.

Při posuzování této technologie je velmi důležité také hledisko požadavku soustavného snižování emisí skleníkových plynů a amoniaku právě v uvedených sférách. Řízeným kompostováním se totiž upevňuje vazba amoniaku na obohacený sorpční komplex v konečném produktu a také produkce skleníkových plynů se snižuje nejméně o 10 - 20 %. Proto je tato technologie navržena jako BAT-technika pro manipulaci a skladování zbytkové biomasy (problematika je popisována v jiném příspěvku).

Aby bylo možné kvalitní rychlokompost vyrobit, a tím využívat všechny uvedené výhody, je nutné, aby byla pro úspěšný průběh celého technologického procesu při kompostování používaná vhodná, spolehlivá a výkonná mechanizace.

V převládající míře je možné ji zajistit technickými prostředky, spadajícími do oblasti malé mechanizace a tak předložený stručný přehled v současné době dostupných technických prostředků malé mechanizace by měl pomoci k orientaci v této problematice.

9. Literatura

1. Jelínek, A. a kolektiv autorů: Faremní kompost vyrobený kontrolovaným mikrobiálním procesem. Realizační pomůcka pro zpracování podnikové normy, Praha 2002, ISBN: 80-238-8539-1
2. Jelínek, A. a kol.: Malá mechanizace. AGROSPOJ, "Zemědělská knižnice Agrospoje - semafor na křižovatce Vašich cest a plánů", r. 2000.
3. Zemánek, P.: Speciální mechanizace mechanizační prostředky pro kompostování - skripta, MZLU v Brně, r. 2001
4. Váňa, J.: Zlatá éra skládkování skončila, Odpady-odborný časopis pro odpadové hospodářství a ekologii, č. 4/02, r. 2002

Příspěvek pro seminář "BIOODPAD 2002 - biologické metody využívání zemědělských odpadů"

Tweet

Bioplynová stanice s kogeneračními jednotkami TEDOM

Olej pro plynové motory – klíčová volba pro kogenerační jednotky

Kam směřuje české odpadové hospodářství z pohledu prevence jejich vzniku?

Jak získat udržitelnou biomasu

Biometan se vyplatí a má budoucnost