Pachové látky v ovzduší z pohledu provozování kompostárny

Úvod

Majitelé a provozovatelé kompostáren se do nového roku 2010 probudili s vědomím, že na ně čekají nové požadavky na zabezpečení kompostáren. Tentokráte z hlediska ochrany ovzduší. Postaralo se o to nařízení vlády č. 615/2006 Sb., o stanovení emisních limitů a dalších podmínek provozování ostatních stacionárních zdrojů znečišťování ovzduší, kdy v příloze č. 1 Kategorie, emisní limity a technické podmínky provozu zdrojů platné od 1. ledna 2010, části III, bod 5.2 Průmyslové kompostárny a zařízení na biologickou úpravu odpadů, kategorie: střední zdroj, k již dříve požadovanému bodu d) vznášení TZL do ovzduší je třeba snižovat a vyloučit v maximální míře, která je prakticky dosažitelná, tj. na všech místech a při operacích, kde dochází k emisím TZL do ovzduší a s ohledem na technické možnosti používat dle povahy procesu vodní clony, skrápění, odprašovací nebo mlžící zařízení.

Přibyly další technické podmínky provozu:

1. násypné bunkry musí mít uzavřené provedení s komorou pro vozidla, u otevřených hal a při vykládce svozových vozidel s odpady musí být plyny z bunkrů odsávány a odváděny do zařízení na čištění odpadních plynů
2. zkondenzované výpary a voda vznikající při kompostovacím procesu (zrání kompostů ) smí být u stavebně neuzavřených a nezakrytých kompostáren používána k vlhčení kompostu pouze tehdy, je-li zamezeno obtěžování okolí zápachem
3. odpadní plyny z dozrávání kompostů v uzavřených halách kompostárny musí být odváděny k biologickému filtru nebo do některého jiného rovnocenného zařízení na čištění odpadních plynů

Měření emisí

Kompostárna je zařízení pro nakládání s odpadem a jeho provozování schvaluje krajský úřad na základě Rozhodnutí ve věci udělení souhlasu k provozování zařízení k využívání odpadů. Požadavky na ochranu ovzduší jsou zpracovány v souboru technickoprovozních parametrech a technicko- organizačních opatřeních zpracovaných ve smyslu § 11 odst. 2 zákona č. 86/2002 Sb., o ochraně ovzduší. V těchto dokumentech jsou popsány zásady a technologické postupy kompostování.

Vyhláška č. 362/2006 Sb., o způsobu stanovení koncentrace pachových látek, přípustné míry obtěžování zápachem a způsobu jejího zjišťování, určila termíny stanovení koncentrace pachových látek. V příloze k vyhlášce je stanoveno, že průmyslové kompostárny a zařízení na biologickou úpravu odpadů patří do skupiny C (zařízení, u kterých je povinnost stanovovat koncentrace pachových látek). Měření u těchto stacionárních zdrojů se mělo provést nejpozději do 1. srpna 2009.

Samotné měření emisí pachových látek na kompostárně bylo provedeno ve smyslu vyhlášky č. 356/2002 Sb. Limity dle této vyhlášky byly uvedeny v příloze č. 2: „V případě, že zdroj nemá vlastní komín, výduch nebo výpust nesmí překročit koncentrace fugitivních pachových látek na hranici pozemku stacionárního zdroje 5 OUER . m^-3, pokud je zdroj umístěn v obydlených částech intravilánů obcí nebo jeho ochranných pásem. Je-li fungitivní zdroj emisí umístěn vně ochranných pásem přilehlých obcí, nesmí překročit koncentrace fugitivních pachových látek na hranici pozemku stacionárního zdroje 20 OUER . m^-3.“

Dnem 1. srpna 2006 nabyla platnost vyhláška č. 363/2006 Sb., která zmíněné limity zrušila. Nezrušila však povinnost měření emisí pachových látek. Toto měření na předmětné kompostárně bylo provedeno v červenci roku 2008 a vyšlo provozovatele řádově na desítky tisíc Kč.

Další ustanovení týkající se provozovatelů kompostáren jsou obsaženy v § 1 vyhlášky 362/2006 Sb., v bodě (2) Překročení přípustné míry obtěžování zápachem se posuzuje na základě písemné stížnosti osob bydlících nebo pracujících v oblasti, ve které k obtěžování zápachem dochází. A v bodě (3) Přípustná míra obtěžování zápachem je překročena vždy, pokud si na obtěžování zápachem stěžuje více než 20 osob podle odstavce 2 a pokud alespoň u jednoho z provozovatelů stacionárních zdrojů bylo prokázáno porušení povinnosti podle zákona, které překročení přípustné míry obtěžování zápachem způsobilo. Není smyslem tohoto příspěvku popisovat a hodnotit oprávněnost případných stížností na provozování stávající kompostárny podaných například osadním výborem novousedlíků, kteří si vybudovali své domy v blízkosti kompostárny a nyní žádají její uzavření bez ohledu na skutečné (naměřené) emise pachových látek nebo převládající směr větru. Takovéto případy však mají i své pozitivní dopady na provozovatele kompostárny. Nutí ho k neustálému zlepšování provozu kompostárny a doplňování svých vědomostí v rámci vyjednávání s úředníky nucenými řešit tyto stížností občanů.

Emise pachových látek

Pach je smyslová vlastnost, kterou vnímáme čichovým orgánem při vdechnutí určitého objemu látky. Pachy a vůně mají velký vliv na člověka a mohou i bezprostředně ovlivnit náš psychický stav. Pach může ve vysokých koncentracích vyvolávat až zdravotní potíže jako zvracení, nevolnosti, bolení hlavy apod. Při pobytu v určitých provozech (chemická výroba, lakovny, kafilérie) už i nízké koncentrace zapáchajících látek mohou vyvolat subjektivní zdravotní potíže.

Nejvýznamnější emise při provozování kompostáren jsou emise pachových látek, tyto však nesmí způsobovat obtěžování obyvatelstva. Emise amoniaku nebo methanu na kompostárně svědčí o špatné technologii kompostování. Intenzita zápachu při kompostování je závislá na aeraci zrajícího kompostu. Pachovými emisemi se vyznačují komposty s nedostatečnou výměnou plynů, komposty s nízkou pórovitostí a převlhčené komposty, což podporuje vytváření anaerobních podmínek. Takové komposty jsou charakteristické nakyslým zápachem, který později přechází v zápach hnilobný. Možné způsoby předcházení a odstraňování tohoto nepříznivého stavu jsou popsány v následujícím odstavci.

Způsoby omezování emisí

Kompostování je přirozený biochemický proces, kde za aerobních podmínek dochází k rozkladu organických látek a jejich přeměně na látky humusové. Výsledkem kompostování je především převedení nestabilních organických surovin na stabilní produkt - kompost, což doprovází snížení objemu a hmotnosti, snížení obsahu vody a potlačení nežádoucích druhů mikroorganismů. Významnou funkcí kompostování je tzv. sekvestrace uhlíku, spočívající v dočasném vyřazení uhlíku obsaženého ve stabilizovaném kompostu z přírodního koloběhu. Uhlík obsažený v humusových látkách vzniklých kompostováním se mikrobiologicky obtížně rozkládá a není tak zdrojem oxidu uhličitého.

Průběh kompostování je, až na malé odchylky, podobný u všech technologií kompostování. Z hlediska probíhajících dějů je téměř lhostejné, zda je kompostování realizováno zcela volně na hromadách bez jakéhokoliv řízení nebo na urovnávaných hromadách s ovlivňováním kompostovacích podmínek, či v některých speciálních kompostovacích zařízeních. Co se významně liší je pouze intenzita probíhajících dějů.

Průmyslová kompostárna v Třinci, kterou provozujeme, používá při biodegradaci odpadů technologii kompostování v pásových hromadách kontrolovaným mikrobiálním procesem. V rámci tohoto systému kompostování provádíme úpravy technologie tak, abychom snížili emise pachových látek do ovzduší.

Omezení doby překopávání a manipulace

V rámci souboru technickoprovozních parametrů a technickoorganizačních opatření kompostárny bylo přijato opatření, že při teplotách vzduchu nad 30 °C, o nedělích a o svátcích nebude probíhat žádná manipulace s kompostovanou hmotou (vyjma odstraňování havarijních a nebezpečných stavů). Po několika oprávněných stížnostech (zvláště o prázdninách) bylo rozhodnuto, že nebude probíhat žádná manipulace s kompostovanou hmotou také o sobotách a v pracovní dny po 17:00 hod.

Zakrytí zakládky - kompostovací krycí textilie

Kompostárna v Třinci je zastřešena, proto důvodem zakrývání krechtů není omezení nepříznivých vlivů klimatických podmínek (dešťové srážky), ale docílení optimálního průběhu kompostování z ohledem na možnost šíření pachových látek a zamezení vznášení tuhých znečišťujících látek. Zakrytí zakládky však neřeší emise pachových látek při překopávkách.

Úprava receptury

Největší zdroj emisí pachových látek je při první, homogenizační překopávce (s každou další překopávkou emise pachových látek znatelně klesají). Důvodem je doba mezi navážkou do zakládky a homogenizační překopávkou. Kompostárna v Třinci zpracovává převážně odpad kat. č. 20 02 01 Biologicky rozložitelný odpad (tráva, listí štěpky) a odpady ze skladu a ze zpracování ovoce a zeleniny kat. č. 02 03 04 Suroviny nevhodné ke spotřebě nebo zpracování. A právě tyto odpady dužnatých zelenin jako jsou např. zelí, květák, kapusta, kedlubny se rozkládají poměrně rychle a poté páchnou velmi nepříjemně sirnými pachy (emise sirouhlíku CS₂).

V hromadě trávy, která je navezena do zakládky a není smíchána se štěpkou nebo listím, dochází v důsledku činnosti mikroorganizmů k samovolnému zahřívání, kvašení a fermentaci kompostovaných materiálů a tím ke ztrátě objemu a tvorbě nepříjemných pachových emisí. Oproti tomu dřevní štěpka obsahuje většinou jen malá množství síry a dusíku a není ani po fermentaci zdrojem žádných pachů. Spolehlivým omezením emisí pachu je proto včasná homogenizace bezprostředně po navážce do zakládky a tím i optimalizace poměru uhlíku a dusíku (u čerstvého kompostu cca 30 : 1).

Aplikace biotechnologických přípravků do kompostu

Dalším způsobem omezení tvorby pachových látek je používání biotechnologických přípravků. Vedle této schopnosti biotechnologické přípravky stimulují a urychlují kompostovací proces, a dochází tak k snížení četnosti překopávek. Dostupné výsledky výzkumu a reference dodavatelů dokazují, že biotechnologické přípravky je možno využít na snížení emisí plynů NH₃, CO₂, CH₄, H₂S.

Tyto přípravky se v současné době na kompostárně aplikují a zkušenosti s nimi ukazují na snížení emisí zátěžových plynů, zkrácení kompostovacího procesu v závislosti na skladbě vstupní suroviny a docílení lepší homogenity výsledného kompostu. Důležitým faktorem úspěšného kompostování při používaní biotechnologických přípravků je zálivka hromady (krechtu) jak vrcholu i boků, tak aby došlo k rovnoměrnému zvlhčení celého objemu hromady. U kompostovaného materiálu je nutné pravidelně sledovat vlhkost a teplotu. Při nebezpečí přehřátí nad 70 °C je potřeba materiál chladit vodou popřípadě překopávat.

Protizápachové bariéry

Jak již bylo zmíněno, největším zdrojem zápachu, dle našich zkušeností, je první homogenizační překopávka zakládky. Abychom omezili i tento zdroj zápachu používáme protizápachové bariéry. Pořídili jsme mobilní zařízení rozprašující protizápachovou bariéru a první zkušenosti s ní jsou uspokojivé. Ztížená aplikace těchto bariér je za větného počasí, kdy vítr „strhává“ pachové látky i mikroskopické kapičky protizápachové bariéry a neumožňuje tak dokonalejší reakci. Tento problém minimalizujeme vhodnou volbou termínu překopávání (bezvětří, popř. slabý vítr).

Samotná protizápachová bariéra vzniká v důsledku uvolňování do atmosféry mlhy z mikroskopických kapiček vody, z nichž každá obsahuje miliardy agregátu. Mikrokapičky zavěšené ve vzduchu a obsahující agregáty protizápachové sloučeniny (sestávající obvykle z dlouhých řetězců částic (proúhelněných) a díky svým fyzikálně-chemickým vlastnostem jsou schopny vytvářet ve vodě různorodé agregáty molekul, tzv. micely), zachycují pachové molekuly a blokují je, což způsobuje neutralizaci funkce vyvolávající jejich osmotickou aktivitu. Díky tomu jsou zápachové molekuly eliminovány ze vzduchu rychle a bez rizika pro životní prostředí. Jak uvádí výrobce přípravky používané v protizápachových bariérách nejsou chemické sloučeniny, které by se zápachovými molekulami mohly tvořit deriváty, často mnohem škodlivější než samotné pachové částice.

Provzdušňování kompostu

Jedná se o technologii, kdy středovým drenážním kanálem zakrytým ocelovým roštěm s podílem štěrbin 25 %, je vedené perforované potrubí, do kterého se vhání vzduch z dmychadel umístěných na kompostárně. Tento vzduch prostupuje roštem a provzdušňuje zakládku umístěnou v daném poli. Technicky lze provzdušňovat každé pole samostatně. Z hlediska emisí pachu do ovzduší lze konstatovat, že provzdušňováním zakládky dochází k rozložení emisí pachu v čase, nezatěžují tedy znatelně okolí a provzdušňování urychluje kompostovací proces, a tím snižuje počet překopávek při výrobě jednotlivé šarže kompostu. Na emise zápachu při překopávkách nemá významný vliv.

Stavební úpravy kompostáren

Jedna z možností jak efektivně eliminovat emise nežádoucích pachových látek do ovzduší je realizovat opláštění kompostárny. Variant řešení úprav tak i rozsahu opláštění je několik. Žádná varianta není ideální a všechny stavební úpravy jsou spojeny s nutností instalace vzduchotechniky.

První varianta spočívá v opláštění celé kompostárny (3 500 m²). Nevýhodou jsou velké investiční náklady, nutné stavební úpravy ocelové konstrukce haly, která není dimenzována na normovou sílu větru a z důvodu nutnosti odsávání haly, velké požadavky na objem čištěného vzduchu a tím spojené elektrické výkony ventilátorů.

Druhou variantou je opláštění pouze zakládek, kde probíhá samotné kompostování (1 000 m²). Investiční náklady poklesnou, problémy se statikou stavby a objemem čištěného vzduchu přetrvávají.

Třetí varianta řeší zakrytí jednotlivých kompostovacích zakládek a odsávání každé zvlášť dle potřeby. Finančně přijatelná varianta. Není nutné řešit boční zatížení větrem a požadavky na vzduchotechniku jsou v řádech menší než u předchozích variant. Nevýhodou této varianty je nemožnost odsávat odpadní plyny při překopávce kompostu, kdy zakrytí zakládek bude zvednuto.

Čtvrtá varianta je minimalistická. Vyčlenit příjmové místo určené pro vykládku bioodpadu (násypné bunkry), toto místo opláštit, vybavit vzduchotechnikou a odsávat z něj odpadní plyny. Legislativně správně, neřeší však emise pachových látek uvolňovaných do ovzduší při samotném překopávání kompostu, tak i snižování emisí v průběhu celého kompostovacího procesu.

Odsávání odpadních plynů do biofiltrů

Nařízení vlády č. 615/2006 Sb., v příloze č. 1 požaduje, za určitých podmínek, odsávání odpadních plynů do biologického filtru nebo do některého jiného rovnocenného zařízení na čištění odpadních plynů. Pro aplikace na kompostárnách lze využít dvě základní metody odstraňování zápachu: adsorpce a biodegradace.

Jako příklad adsorpčního čištění lze uvést filtry s aktivním uhlím nebo jinou chemicky aktivní látkou (chemické filtry). Tyto filtry vynikají rychlou a výkonnou sorpcí, pro provoz kompostáren však mají určité nevýhody. Je to vysoká cena konstrukce filtru, tak i sorbetů, rychlé snižování sorpční kapacity při vlhnutí sorbetu a vzhledem k vysoké ceně nových sorbentů potřeba regenerace náplní.

Mezi nejvíce rozšířené způsoby biodegradace nositelů zápachu patří neutralizace na biofiltrech, což jsou filtry vyplněné porézním materiálem uměle anebo přirozeně inokulovaným methylotrofními bakteriálními kulturami. Jako náplň filtru se používá koks, dřevní štěpka, kompost, hobliny apod. Systém filtrace spočívá v přeměně nežádoucích škodlivých látek obsažených ve vzduchu v nezávadné produkty pomocí mikroorganismů. Toto lze vyjádřit vztahem:

Nežádoucí částice ve znečištěném vzduchu + O₂ >> bakterie >> buněčná substance + CO₂ + H₂O

Mezi hlavní přednosti biofiltrů patří zejména nízké investiční i provozní náklady, možnost provozu při běžné teplotě a tlaku a charakter biologické degradace kontaminantů, tj. kontaminanty jsou rozkládány na neškodné produkty. Vrstva materiálu v biofiltru je vysoká obyčejně 1 až 1,5 m. Biofiltry mohou být konstruovány jako otevřené (svrchní část filtračního lože je otevřená do atmosféry a vystavena povětrnostním vlivům, střídání teploty apod.) nebo jako uzavřené. Uzavřené biofiltry obvykle umožňují lépe řídit filtrační proces, a bývají proto spolehlivější. Správně provozovaný biofiltr je téměř bezobslužné zařízení.

Má však také některé nevýhody:

• citlivost na přetížení průtokem (biologické procesy potřebují mnohem více času než fyzikální a chemické sorpce, při příliš krátkých dobách zdržení se odoranty v odplynu nestačí podrobit plnému rozkladu). Možná tvorba vzduchových komínů (nehomogenní lože).

citlivost na teplotu (i když jsou dostupné informace o tom, že biofiltr může být účinný i při +10 °C, obecně lze předpokládat, že čím je teplota vyšší, tím jsou rozkladné procesy hlubší a rychlejší, přírodním methylotrofům nevadí ani teploty v rozmezí 50 až 60 °C. Při nízkých teplotách však biofiltr pracovat nemůže. Prochází-li odpadní plyn přes biofiltr, který je při teplotě -2 °C kompletně zamrzlý, je velmi pravděpodobné, že žádný zápach nebude odstraňován. - citlivost na vlhkost substrátu. Biologické procesy se nemohou odehrávat s potřebnou rychlostí na suchém substrátu. - citlivost na zanesení pórů substrátu jemnými částicemi prachu obsaženými v odpadním plynu. Před vlastním čištěním v biofiltru je proto obvykle nutné, aby byl vzduch zbaven jemných částic prachu např. ve vodní pračce. Tím se také upravuje relativní vlhkost plynu a případně i jeho teplota.

Závěr

Vzduch je pro člověka životní nutnost a ovzduší jednou z nejdůležitějších složek životního prostředí. Vdechovaný vzduch a vše, co obsahuje, se dostává až do nitra lidského těla a přímo tak ovlivňuje zdraví člověka. Proto je snad kvalitě ovzduší věnována taková pozornost jak na národní, tak na mezinárodní úrovni zvláště v posledních letech v souvislosti se vznikem ozonové díry, skleníkového efektu a globálního oteplování. Jsou vydávána nová nařízení jako např. Nařízení Evropského parlamentu a Rady (ES) č. 166/2006, kterým se zřizuje evropský registr úniků a přenosů znečišťujících látek (nařízení o E-PRTR), a navazující česká legislativa (zákon č. 25/2008 Sb., a nařízení vlády č. 145/2008 Sb.), která se vztahuje k plnění ohlašovacích povinností do integrovaného registru znečišťování nebo připravována jako např. návrh nového zákona o ovzduší, který představuje zásadní a komplexní revizi dosavadních právních úprav ochrany ovzduší v České republice, ale též přichází s novými přístupy a významným rozšířením záběru ochrany ovzduší o další skupiny zdrojů a celkovou změnou strategie ochrany ovzduší v ČR. Návrh nového zákona vyvolal vzrušenou diskuzi. Stávávající platné právní normy týkající se emisí do ovzduší jsou popsány v tomto článku.

Velkou výzvou pro naší společnost je zpracovávání vedlejších živočišných produktů, které mohou být přijímány pouze s povolením (doklad o schválení a registraci) a za podmínek stanovených Krajskou veterinární správou Moravskoslezského kraje (v souladu s nařízením EP a Rady ES č. 1774/2002). V současné době připravujeme zprovoznění hygienizační jednotky. Po jejím zprovoznění a validaci hodláme rozšířit poskytované služby. Primárně budeme likvidovat odpad kat. č. 20 01 08 Biologicky rozložitelný odpad z kuchyní a stravoven. Uvědomujeme si, že teprve po zahájení hygienizace budou na nás kladeny vysoké nároky na technologickou kázeň hygienizace a kompostování neboť pach z rozkladu bílkovinových tkání je snad nejodpudivější ze všech myslitelných pachů.

Článek vyšel ve sborniku ODPADOVÉ FÓRUM 2010 (21. - 23. dubna 2010, Kouty nad Desnou).

Tweet

Odpadové hospodářství: Pozitivní trendy a výzvy do budoucna

Novinky z Prodevalu: zkapalňování CO2, Valopur DFM a nová výrobní linka na jihu Francie

Regulace teploty plynových motorů

Bioplynová stanice s kogeneračními jednotkami TEDOM

Olej pro plynové motory – klíčová volba pro kogenerační jednotky