Odborné články

Biologická stabilita, dynamický respirační index a jeho uplatnění v odpadové hospodářství

Úvod

Při hospodaření s tuhými odpady se využívá procesů jako je kompostování, biologická stabilizace a biologické vysoušení k upravení odpadů, aby mohly být použitelné v zemědělství (Chen and Inbar, 1993), bezpečně uloženy na skládku (Wiemer and Kern, 1996, Adani et al., 2000) nebo aby mohly být použity jako palivo (Calcaterra et al., 2000). Všechny tyto procesy využívají aerobních metod k dosažení vysokého stupně biologické stability organických látek. Je tedy nutné, abychom mohli přesně definovat a stanovit biologickou stabilitu. Ta oceňuje stupeň degradace organické hmoty. (Lasaridi and Stentiford, 1996). Stanovuje aktuální míru, které bylo dosaženo během dekompozičních procesů a reprezentuje hodnotu známé stupnice, což umožňuje tyto dekompoziční procesy srovnávat (Lasaridi and Stentiford, 1996). Je důležité znát stupeň stability organických látek nejen během aerobních biologických procesů, ale také u finálních výrobků, aby bylo možné kontrolovat efektivitu těchto procesů, ohodnotit použitelnost finálních výrobků a také optimalizovat technologii jednotlivých zařízení. (Lasaridi and Stentiford, 1998). Stupeň stability do jisté míry předurčuje také tvorbu zápachu, samozahřívání biomasy, tvorbu zbytkového bioplynu. Dále také opětovné množení mikrobů, fytotoxicitu a technické parametry jako je optimální průtok vzduchu či doba kompostování různých materiálů. Dosažením dobré stability lze také potlačit výskyt chorob rostlin (Iannotti et al., 1993; Müller et al., 1998). V minulosti bylo vyvinuto mnoho metod k určení biologické stability (Chanyasak and Kubota 1982; Iannotti et al. 1992; Adani et al. 1995; Avnimelech et al. 1996).Velká většina těchto metod se používala pouze ve výzkumu. Některé metody se dnes běžně používají v praxi (Anderson 1982; The U.S. Composting Counsil 1997a).

Respirometrické testy hodnotí jak produkci CO2 (Naganawa et al. 1990; Willson and Dalmat 1986), tak spotřebu O2 (Iannotti et al. 1992; Ciccotti et al. 1989; Palestky and Young 1995). Metody hodnotící vývin CO2 jsou nenákladné, ale víceméně nedokáží rozlišit mezi CO2 produkovaným aerobně nebo anaerobně (Lasaridi and Stentiford 1996) ačkoli oxidace organických látek spotřebuje stejné množství O2 jako vyprodukuje CO2. (Haug, 1986). Proto jsou metody hodnotící spotřebu O2 více využívány (APHA, AWWA, WPCF, 1985; ASTM, 1992; ASTM, 1996; The U.S. Composting Council, 1997). Respirometrická měření mohou být rozdělena do dynamických a statických metod (Adani and Tambone, 1998). Základní rozdíl je, že měření dynamickými metodami se provádí s kontinuální aerací biomasy, zatímco statické metody jsou bez aerace. Statické metody zahrnují metody pracující za stálého objemu (Nicolardo et al. 1982) nebo za stálého tlaku (Van Der Werf et al. 1987) dále metody měřící substrát v pevné fázi (Iannotti et al., 1993) nebo kapalné (Lasaridi and Stentiford, 1998). Nevýhodou statických metod je, že biomasa je provzdušňována pouze pasivní difúzí (Palastky and Young, 1995). Difúze se stává hlavním limitujícím faktorem mikrobiálních společenstev tenkých filmů jaké se vyskytují na odpadních materiálech, neboť kyslík může jen s obtížemi pronikat přes vrstvy biomasy a buněčné stěny mikrobů. A protože nedochází k odvádění produktů metabolismu, dochází k poklesu mikrobiální činnosti zapříčiněné poklesem pH (Palestky and Young 1995) a toxickými koncentracemi CO2. Proto mohou být výsledky spotřeby kyslíku u statických metod podhodnocené, zejména při měření čerstvých materiálů. Z toho důvodu bylo navrženo několik dynamických metod, oceňujících spotřebu kyslíku na měření biologické stability (Scaglia et al., 2000; Adani et al., 2001). Platnost a praktické využití těchto metod je diskutována v tomto článku.

Materiál a metody

Tento článek obsahuje výsledky měření z laboratoře DiProVe (Katedra pěstování zeleniny, Univerzita Miláno, Itálie). Další informace lze nalézt v našich předešlých publikacích (Scaglia et al., 2000; Adani et al., 2002; Adani et al., 2002; Adani et al., 2000; Adani et al., 2002; Cossu et al., 2002; Adani et al., 2002, Adani et al., 2003).

Princip dynamického respiračního indexu

Dynamidký respirační index (DRI) odráží provozní podmínky reálných zařízení na využívání bioodpadů jak bylo dokázáno v práci Adani et al., (2001). Aerobní proces tuhých látek má dle spotřeby kyslíku čtyři fáze(Hamelers, 2001):

  1. mezofilní (zahřívací) fáze,
  2. termofilní (stabilní) fáze,
  3. ochlazovací (klesající) fáze a
  4. zrací fáze.

V první fázi nelimituje množství rozpustných složek aerobní procesy. Ani vlhkost a koncentrace O2 nejsou limitujícími faktory (např. koncentrace O2 ve volném vzduchu biomasy je > 140 mL L-1). Spotřeba kyslíku vzrůstá s nárůstem množství mikroorganismů. Maximální spotřeba O2 bude udržována, dokud koncentrace rozpustných látek neklesne pod prahovou hodnotu potřebnou k mikrobiálnímu rozvoji. Jakmile jsou rozpustné látky vyčerpány spotřeba kyslíku dramaticky klesne a mikrobiální společenstvo začne hydrolyzovat nerozpustné částice substrátu.

Lze tedy předpokládat, že v první fázi DRI závisí pouze na rychlosti růstu mikroorganizmů. Na konci této fáze jsou všechny menší rozpustné částice spotřebovány. Odhadujeme, že ve druhé fázi proces pokračuje vyčerpáváním větších rozpustných částic. V této fázi začíná být substrát limitujícím faktorem a DRI funkcí velikostí částic. Jelikož jsou již všechny rozpustné částice substrátu vyčerpány, mikrobní společenstva hydrolyzují složitější látky na rozpustné sloučeniny, které jsou potom oxidovány. Protože je rychlost hydrolýzy mnohem pomalejší než rychlost, kterou probíhá mikrobiální oxidace, může být pomocí DRI sledována také přímo rychlost kterou tato hydrolýza probíhá.

Způsob měření

Měřený materiál se vloží do tepelně izolované a vzduchotěsné nádoby. Tam leží na sítě, které je umístěno několik centimetrů nade dnem. Pomocí hadice je do nádoby vháněn známý objem vzduchu, který prochází skrze síto a měřený materiál. U vzduchu, který vystupuje ven z nádoby se měří koncentrace O2. Z rozdílných koncentrací O2, objemu vzduchu a množství materiálu se pak vypočítá spotřeba O2, která se vyjadřuje v miligramech na kilogram spalitelných látek měřeného materiálu za hodinu (mgO2*kg VS-1*h-1) (viz obr. 1).

DRI: výsledky a jejich vyjádření

Jednotlivé respirometrické metody jsou rozdílné nejen ve způsobu měření, ale také v interpretaci výsledků. Například DRI dle naší metodiky (Di.Pro.Ve) vyjadřuje průměr 12-ti hodnot naměřených v intervalech dvou hodin a reprezentuje nejvyšší mikrobiální aktivitu zaznamenanou v intervalu 24 hodin. Naopak SRI (Statický respirační index) a SOUR - specific oxygen uptake rate (specifická spotřeba kyslíku) reprezentuje nejvyšší naměřenou hodnotu. Sapromat a metoda ASTM reprezentují kumulativní výsledky naměřené během 96 hodin. Proto jsme iniciovali projekt (Tambone and Adani, 2002), který měl objasnit, jaká je nejlepší exprese výsledků. Výzkum byl proveden na 17-ti různých organických materiálech.

Všechny vyjádřené výsledky jsou použitelné k ohodnocení biologické stability (obr. 2). Přesto se zdá, že použití průměru 12-ti nejvyšších hodnot zaznamenaných během 24 hodin je vhodnější, jak zjistil Tambone and Adani (2002). Lze se tak vyhnout používání jednoho údaje i zdlouhavému měření, které vyžaduje pozorování 96 hodin.

Dalším důležitým poznatkem je, že hodnota DRI, která odpovídá 1000 mg O2 kg VS-1 h-1, zjištěná za 96 hodin je 55.000 mg O2 kg VS-1 h-1, což je v souladu s ASTM (1996), která hodnotí jako biologicky stabilní materiál s hodnotou DRI (35.000- 55.000 mg O2 kg VS-1 96 h-1).

Statistické ověřování DRI

V roce 2002 jsme začali spolupracovat s italským Národním zdravotním institutem, abychom ověřili platnost DRI certifikátem přesnosti (ISO 5725-1; 1994). První výsledky jsou uvedeny níže. Opakovatelnost a reprodukovatelnost výsledků byla velmi dobrá, což napovídalo přesnosti této metody.

Tabulka 1: Variace koeficientů opakovatelnost a reprodukovatelnost

  *reprodukovatelnost (R): variační koeficient **opakovatelnost (r): variační koeficient
Pokus 1
Vlhkost 6.44 7.30
Spalitelné látky 4.23 2.00
pH 2.24 1.08
Hustota 7.57 1.50
Maximální hydraulická retenční kapacita 2.50 2.16
DRI 9.64 11.80
Pokus 2
Vlhkost 2.14 1.99
Spalitelné látky 7.04 4.93
pH 1.30 1.37
Hustota 9.70 3.22
Maximální hydraulická retenční kapacita 3.82 2.48
DRI 4.33 3.63

Srovnání jednotlivých metod

Pro praktické použití je velmi důležité porovnání dynamického respiračního indexu se statickým respiračním indexem (SRI) (Cossu et al., 2001), metodou Sapromat (Cossu et al., 2001), specifickou spotřebou kyslíku (SOUR) (Adani et al., 2002) a metodou SOLVITA (Adani et al., 2002).

Všechny experimentálně získané výsledky byly provedeny v provozních podmínkách. Zařízení, na kterých se měření prováděla měla různou technologii a zpracovávala různé druhy materiálů. To bylo mimo jiné důležité proto, abychom ověřili použitelnost DRI v rozličných plnoprovozních podmínkách. Byli studovány vzorky z mechanicko-biologické úpravy odpadů (BT), biologického vysoušení (BS a BT) a z kompostárny (C). Dále jsme vzali v úvahu odpad získaný různými způsoby odděleného sběru (RW).

Tabulka 2 shrnuje výsledky různých materiálů získanými různými metodami. Výsledky mezi sebou navzájem dobře korelují (tabulka 3), což nasvědčuje tomu, že všechny metody jsou schopny ohodnotit biologickou stabilitu.

Za předpokladu, že hranice bilogické stability DRI je 1000 mg O2 kg SV-1 (Scaglia et al., 2000; EU 2001) jsme byli schopni pomocí regrese vypočítat hraniční hodnotu pro každou metodu (tabulka 4).

Z porovnávání získaných výsledků zjišťujeme, že všechny zaznamenané výsledky DRI a SRI poskytují dobré a srovnatelné indikátory stability. Naproti tomu výsledky zjištěné metodou Sapromat byly někdy dost kontroverzní. Statické metody (SRI a Sapromat) vykazovali vždy nižší výsledky než odpovídající hodnoty DRI. To je způsobeno tím, že ve statických metodách je limitujícím faktorem difůze O2 skrze biomasu. (Palestky and Young, 1995, Scaglia et al., 2000; Adani et al., 2001).

Tabulka 2. Obsah spalitelných látek (VS), respirometrické indexy, obsah vodorozpustného O2 (DOC), hydrofilní DOC a hydrofóbní DOC, stanoveny pro stadium stability organické matrice (Adani et al., 2002 and Cossu et al., 2001)

Vzorek

VS
(g kg-1)

Respirační indexy (mg O2 × kg SV-1 × h-1)

frakce vodorozpustného organického C

DRI

SRI

SOUR

*SAPROMAT

hydrofilní DOC
(g kg VS-1)

hydrofóbní DOC
(g kgVS-1)

DOC
(g kgVS-1)

BT-1-I

510 ±11.3

4,126

1,182

16,446

98,300

33.3

8.8

4.21

BT-1-m

397± 1.5

2,529

532

10,850

52,700

13.9

25.5

3.94

BT-1-f

400±19.4

780

366

7,117

50,100

10

5

1.50

BT-2-I

687±4.4

5,148

1,326

14,997

104,500

38.6

17.3

5.59

BT-2-m

628±6.7

1,300

654

12,413

84,300

29.9

55.5

8.54

BT-2-f

625±15.9

985

502

8,308

72,200

25.4

36.1

6.15

BT-3-I

781±10.3

3,255

529

18,980

78,800

134.9

39.1

17.40

BT-3-m

612±16

2,349

595

n.d.

55,600

51.2

35.1

8.63

BT-3-f

637±22.3

918

n.d.

13,225

57,000

34.3

23.5

5.78

BS-1-I

875±22.7

1,808

913

5,570

85,500

18.2

54.8

7.30

BS-1-f

863±18.9

692

205

2,935

58,500

11.7

10.3

2.20

BS-2-I

905±34.3

1,746

790

5,698

73,100

40.8

45.3

8.61

BS-2-f

756±41

595

178

2,940

19,400

7.8

10.7

1.85

BS-3-I

732±45.6

1,971

485

4,725

32,200

13.6

4.9

1.85

BS-3-f

779±2.4

582

99

n.d.

15,500

5.1

2.5

0.76

ST-1

449± 11.3

2,272

487

10,215

35,100

n.d.

n.d.

n.d.

ST-2

466± 24.9

889

294

6,338

27,900

n.d.

n.d.

n.d.

ST-3

445± 17.5

1,447

944

8,870

27,900

n.d.

n.d.

n.d.

* sapromat = (mg O2 × kg SV-1 × 96 h-1)

Tabulka 3. Korelační matice respirometrických měření (DRI, SRI, SOUR a Sapromat) a vodo -rozpustného organického C ( Adani et al., 2002 and Cossu et al., 2001)

 

DRI

SRI

SOUR

SAPROMAT

DOC

DOC hydrofilní

DOC hydrofóbní

DRI

1

 

 

 

 

 

 

SRI

0.78*

1

 

 

 

 

 

SOUR

0.70*

0.55*

1

 

 

 

 

SAPROMAT

0.65

0.72

0.57

1

 

 

 

DOC

0.36

0.31

0.60*

0.53

1

 

 

DOC hydrofilní

0.46

0.05

0.69*

0.42

0.91**

1

 

†DOC hydrofóbní

0.14

0.30

0.14

0.52

0.72**

n.s.

1

† DOC hydrofóbní = (DOC - DOC hydrofóbní)

Použitím metody SOUR bychom se mohli vyhnout problémům s difúzí O2 (Lasaridi et Stentiford, 1998), neboť měří spotřebu O2 ve vodném roztoku. Podobně je difúze jako limitující faktor eliminována použití DRI, ale z porovnání tabulek 2 a 4 se zdají některé výsledky podezřelé. Především všechny vzorky měřené metodou SOUR, které prošly celou mechanicko biologickou úpravou (BTf), se jevily jako nestabilní a vzorky z biologického vysoušení (BS) se na začátku procesu (i) jevily jako stabilní. To bylo v naprosté neshodě s jinými respirometrickými metodami (DRI, SRI a Sapromat) a také s hodnotami teplot zaznamenanými během měření DRI. (25-27 °C pro BTf a 50 °C pro BSi). Adani et al. (2002) vysvětlil tyto kontroverzní hodnoty tím, že hodnoty SOUR hodnotili pouze vodorozpustnou frakci (viz tabulka 2). SOUR je tedy funkcí biologické stability a hydrofilní frakce, kde byla zjištěna úzká regrese (R2 = 0.68), jiné regrese nebyly nalezeny.

Tabulka 4: Limitní hodnoty biologické stability stanovené různými hodnotami odvozené od hodnoty pro DRI = 1000 mg O2 kg VS-1h-1.

DRI
(mg O2 kg VS-1h-1)

SRI
(mg O2 kg VS-1h-1)

Sapromat
(mg O2 kg VS-1 96 h-1)

SOUR
(mg O2 kg VS-1h-1)

1000

395

45,393

7,038

Výsledkem této studie je zjištění, že DRI může lépe určit biologickou stabilitu než jiné metody. Může simulovat podmínky plného provozu, bez problémů s limity, jako je koncentrace O2 ve sledované biomase a minimalizuje zkreslení, které způsobuje přítomnost vodorozpustné frakce, jak je tomu při metodě SOUR.

SOLVITA se jevila jako jednoduchá a použitelná metoda pro polní použití. Porovnali jsme tuto metodu s DRI v roce 2001 a výsledky jsou znázorněny v obr. 3. Napovídají, že metodou SOLVITA je možno ocenit pouze materiály, které vykazují hodnotu DRI < 300 mg O2 kg SV-1, což použitelnost této metody omezuje pouze na ohodnocení velmi stabilních materiálů.

Praktické použití Dynamického respiračního indexu

DRI a charakteristiky odpadních materiálů

DRI je používán k hodnocení materiálů různých původů a/nebo k ohodnocení různě upravených produktů. Tabulka 5 shrnuje typické hodnoty některých běžných odpadních materiálů.

Tabulka 5: Hodnoty DRI pro některé typické odpadní materiály Materiál;DRI (mg O2 kg VS-1 h-1)

Bioodpad z mechanické separace KO (O < 50-60 mm)

2000-2800

Bioodpad z odděleného sběru

4000-5000

Biologicky vysušený/stabilizovaný KO (10-12 dní)

500-700

Stabilizovaná organická hmota z mechanické separace (15-30 dní)

800-1200

Bioodpad z odděleného sběru/lignocelulóza (2:1 p/p)

2500-3500

zralý kompost

200-500

Skládkovaný KO (stáří: 20 let)

70-150

Zbytkový odpad z kontejnerů (suchá + mokrá frakce = MSW)

1000-1300

Suchá frakce KO získaná sběrem do kontejnerů (donášková sběr)

800-1000

Suchá frakce KO získaná sběrem do pytlů (směre na prahu)

300-400

Odpad a tvorba zápachu

Biologická stabilita je spojená s mikrobiální aktivitou a ta závisí na množství biodegradabilní organické hmoty obsažené v odpadech. Je jednoznačné, že čerstvý materiál, hlavně když je v něm nedostatečné množství O2, může být díky fermentačním pochodům zdrojem nepříjemného zápachu. V důsledku toho může být biologickou stabilitou nepřímo měřena také míra tvorby zápachu z odpadů. Praktické uplatnění našlo toto zjištění v provincii Lombardia (severní Itálie). Tam je v legislativě zakotveno pravidlo, že v otevřených prostorách je povoleno skladovat pouze materiál, který má DRI < 1000 mg O2 kg-1 h-1. Jak je znázorněno v Obr. 4 a 5, dosažení biologické stability dramaticky snižuje tvorbu zápachu z odpadů.

DRI a obsah organické hmoty obsažené ve zbytkovém KO z odděleného sběru

DRI je také možno použít jako nepřímou metodu k určování organické hmoty obsažené v odpadech získaných odděleným sběrem (ANPA, 1999). To potvrzuje silná korelace mezi DRI a obsahem organické hmoty v odpadu (R2 = 0.96; p<0.01) (Obr. 6) To je velmi důležité při hodnocení jednotlivých systémů a strategií odděleného sběru odpadů (např. donáškový sběr, sběr na prahu). Stanovením hranice biodegradability (např. na DRI = 1000 mg O2 kg VS-1 h-1) můžeme rozhodovat, má-li být zbytkový odpad před uložením na skládku upraven či nikoli, dle smyslu článku 2 (m) směrnice 99/31 o snižování množství biodegradabilních odpadů ukládaných na skládky. Obr. 6 znázorňuje, že hodnota DRI = 1000 mg O2 kg VS-1h-1 odpovídá odpadu, kde je obsaženo 20% organické frakce. To je obvykle přítomno ve zbytkovém odpadu (Adani a Genevini, 2001). Alternativou k DRI je merceologická analýza, která je dražší a laboratorně náročnější.

DRI a míra provzdušnění

Častou biologickou úpravou odpadů je aerobní oxidace fermentovatelné organické hmoty. Oxidace - to znamená, že musíme dodávat do systému kyslík, což se obvykle děje pomocí nucené aerace, nebo překopáváním kompostovací kupy. Požadovaná míra aerace je funkcí matrice organické hmoty. Dá se říci, že biodegradabilitu lze vyjádřit vzorcem: biodegradabilita = k (1-ß) (Genevini et al., 1997). Kde ß = frakce po degradaci (kvantitativní parametr degradability) a k = (d-1) konstantní míra degradability (kvalitativní parametr degradability) (Obr. 7). Když uvážíme, že je biodegradabilita funkcí DRI, zjistíme velmi silnou korelaci. K tomu má analogicky DRI silnou regresní závislost na potřebě aerace, především když potřebu aerace vztáhneme k obsahu organické hmoty, respektive obsahu spalitelných látek (VS) (Obr. 8). Proto lze DRI použít jako indikátor potřeby provzdušnění v provozních podmínkách.

DRI a bioplyn

V literatuře jsme našli doporučení používat respirační testy také ke stanovení měrné produkce bioplynu z čerstvého i předupraveného materiálu (Muller et al., 1998) místo testů hodnotících přímo produkci bioplynu, protože tyto testy jsou zdlouhavější a laboratorně náročnější (Binner et Zach, 1998; Adani et al, 1999; Adani et al, 2001; Cossu et al., 2001). Z tohoto důvodu byl DRI použit ke zjištění chování skládek. Odhadovaná produkce bioplynu pomocí DRI vykazovala dobrou korelaci s produkcí bioplynu pouze u stabilních materiálů. Proto lze doporučit použití DRI pro odhad produkce bioplynu z odpadů ukládaných na skládky. To je důležité pro nové skládky, které budou přijímat pouze předupravený odpad.

DRI a BSK5/CHSK

Další použitelnou aplikací DRI je odhad kvality výluhu z KO. Tabulka 6 shrnuje některá data z provozních podmínek.

Tabulka 6 - DRI, CHSK, BSK5 a BSK5/CHSK hodnoty čerstvého a upraveného KO
A: biologické vysoušení/biostabilizace - (netříděný KO);
B: mechanicko biologická úprava (organická frakce) n. číslo vzorku, i = start, m = během procesu, f = po úpravě.

 

 

DRI (mgO2/kgVS*h)

BSK5 (mg O2/L)

CHSK (mg O2/L)

BSK5 /CHSK

Adani et al. 1998

A1 i

-

1650

2182

0.76

A1 f (37 d)

-

270

655

0.41

A2 i

-

2400

3075

0.78

A2 f (37 d)

-

280

635

0.44

Cossu et al. 2001

B1 i 

4126

3875

4998

0.78

B1 m

2529

500

1297

0.39

B1 f (15 d)

780

650

1710

0.38

B2 i

5148

3900

4864

0.80

B2 m (15 d)

1300

1450

3094

0.47

B2 f

985

1100

2296

0.48

B3i

3255

2000

4470

0.57

B3m

2394

2150

3269

0.58

B3f (15 d)

918

1750

3798

0.46

Cossu et al. 2001

A3i 

1808

2600

3783

0.69

A3f (12 d)

692

1675

2935

0.57

A4i 

1746

3400

4305

0.79

A4f (12 d)

595

750

1904

0.39

A5i 

1971

950

1730

0.55

A5f (12 d)

582

640

1557

0.41

A3f (12 d)

692

1675

2935

0.57

Adani et al., 2002

A6i

1838

1638

2255

0.72

A6f (7 d)

955

958

2350

0.41

A7i

2646

1034

1424

0.73

A7f (17 d)

157

817

1733

0.47

A8i

n.d.

3913

4082

0.96

A8f (7 d)

414

989

2774

0.36

A9i

2972

1641

2190

0.75

A9f (14 d)

296

1053

1816

0.58

Z obr. 10 vyplývá, že hranici biologické stability na DRI = 1000 mg O2 kg VS-1 h-1 odpovídá poměr BSK5/CHSK poměr okolo hodnoty 0.5.

Biologická stabilita a limity DRI

Naše laboratorní studie, stejně tak jako plnoprovozní zkoušky vedly k doporučení limitů, shrnutých v tabulce 7. Ty jsou nyní běžně používány v mnoha regionech Itálie, například v Lombardii (2003) a doporučeny EU (European Community, 2001). Doporučené limity byly porovnány s metodou ASTM (USA) (ASTM, 1996), která také používá dynamický přístup

Tabulka 7: Biologická stabilita kategorie ASTM a italské doporučení

†Třída stability kompostu

†DRI ASTM
(mg O2* kg SV-1*96 h-1)

DRI cum
(mg O2* kg SV-1*96 h-1)

DRI DiProVe
(mg O2* kg SV-1*h-1)

† Samozahřevný test biologické stability

Kompost 1

258,000

 

 

II

Kompost 2

109,000

57,190

1,000

III

Kompost 3

35,000

 

 

IV

Kompost 4

23,000

28,950

500

IV

Kompost 5

20,000

 

 

IV

Kompost 6

8,000

 

 

IV

† from ASTM, 1996

Literatura

  • Adani F. and Genevini P.L. 2001. Studio per individuare i criteri di ammissibilita dei rifiuti pretrattati da depositare in discarica ed in particolare quelli che hanno subito un pretrattamento biologico. Lavoro commissionato dall'ANPA, 8 Agosto 2000, Prot. 20221.
  • Adani F., Gigliotti G. and Valentini F.. 2002. Respiration Index determination a comparative study. Compost Sci & Utiliz., submitted.
  • Adani F., Scatigna L. and Genevini P.L. 2000. Biostabilization of mechanically separated municipal solid waste fraction. Waste Management & Research. 18, 1-9.
  • Adani F., Ubbiali C., Tambone F. 2002. Comparison between DRI and SOLVITA. Paper in preparation.
  • Adani F. and Tambone F. 1998. Evoluzione della componente organica. In : P.L. Genevini (eds.). Compost e agricoltura, Fondazione Lombardia per l'Ambiente, pp. 75-119.
  • Adani F., Tambone F., Genevini P.L. and Calcaterra E. 1998. Stabilization of municipal solid waste fractions: a laboratory approach. Technology & Environment, 4: 2-8.
  • Adani F., Lozzi P. and Genevini P.L. 2001b. Determination of biological stability by oxygen uptake on municipal solid waste and derived products. Compost Science & Utilization, 9 (29), 163-178.
  • Adani F., Genevini P. L., Gasperi F., and Zorzi G. 1997. Organic Matter Evolution Index (OMEI) as a measure of composting efficiency. Compost Science & Utilization, 5: 53-62.
  • Adani F., Genevini P.L. and Tambone F. 1995. A new index of organic matter stability. Compost Science & Utilization, 3: 25-37.
  • Adani F., Tambone F., Scaglia B. and Genevini P.L. 2001c. Biostabilization of municipal solid waste. In: Christen T.H, R. Cossu and R. Stegman (Eds), The sustainable landfill. Proceedings Sardinia 2001, Eight International Waste Management and Landfill Symposium S. Margherita di Pula, Cagliari, CISA, vol.1, 555-562.
  • Adani F., Gugliotti G., Valentini F. and Laraia R. 2003. Respiration index determination: a comparative study of different methods. Compost Science & Utilization, 11 (2), 144-151.
  • Anderson J.P.E. 1982. Soil respiration. In: A.L. Page (eds.) Methods of Soil Analysis, part 2, 2nd ed., Am Soc. Agron./Soil Sci. Soc. Am., Madison, Wisconsin, pp. 831-871.
  • ANPA, Osservatorio Nazionale sui Rifiuti (1999). Secondo rapporto sui rifiuti urbani e sugli imballaggi e rifiuti di imballaggio. Febbraio, Roma.
  • APHA, AWWA, WPCF. 1985. Test on sludges: oxygen-consumption rate. In: APHA, AWWA, WPCF (eds.). Standard methods for the examination of water and wastewater, APHA, AWWA, WPCF, 16th edition pp. 127-129.
  • ASTM. 1992. Standard test method for determining aerobic biodegradation of plastic materials under controlled composting conditions. American Society for Testing and Materials , D 5338 - 92.
  • ASTM. 1996. Standard test method for determining the stability of compost by measuring oxygen consumption. American Society for Testing and Materials , D 5975 - 96 .
  • Avnimelech, Y., Bruner M., Ezrony I., Sela R., and Kochba M. 1996. Stability indexes for municipal solid waste compost. Compost Science & Utilization, 4 (2): 13-20.
  • Binner E. & Zach A. (1998). Biological Reactivity of Residual Wastes in Dependence on the Duration of Pretreatment. In 3rd Swedish Landfill Symposia -Lulea (Sweden) 1998.
  • Chanyasak, V. and C. Kubota. 1981. Carbon/organic nitrogen ratio in water extracts as measure of composting degradation. J. of Ferment. Technol., 59 (3): 215-219.
  • Ciccotti, A.M., and Toller G.B. 1989. Respirometro elettrolitico per materiali organici compostati. Esperienze e Ricerche - Nuova serie, 19: 179-193.
  • Cossu, R., Laraia, R., Adani, F. and Raga, R. 2001. Test methods for the characterization of biological stability of pre-treated municipal solid waste in compliance with EU directives. In: Christen T.H, R. Cossu and R. Stegman (Eds), The sustainable landfill. Proceedings Sardinia 2001, Eight International Waste Management and Landfill Symposium S. Margherita di Pula, Cagliari, CISA, vol 1, 545-554.
  • European Community 2001. Working Document - Biological Treatment of Biowaste 2nd draft, 12 february.
  • Eweis J.B., Ergas S.J., Chang D.P.Y. and Shcroeder E.D. 1998. Bioremediation Principles, Mc.Graw-Hill Companies: 80-83.
  • Genevini P.L., Adani F. and Villa C. 1997. Rice hull degradation by co-composting with dairy cattle slurry. Soil Science and Plant Nutrition, 43 (19): 135-147.
  • Hamelers, H.V.M. 1993. A theoretical Model of Composting Kinetics, In: Hoitink H.A.J., and H.M. Keener (Eds.). Science and Engineering of Composting: design, Environmental, Microbiology and Utilization Aspects. The Ohio State University, Wooster, pp. 36-39.
  • Hamelers B.V.M. 2002. Modeling composting kinetics: a deductive approach. p. 45-58. In F.C. Michel, R.F. Rynk and H.A.J. Hoitink (eds). Proceedings of 2002 International Symposium Composting and Compost Utilization - Process kinetics and Modeling. The J.G Press. Inc. Emmaus, PA.
  • Hamelers H.V.M.. 2001. A mathematical model for composting kinetics. Ph.D thesis Wageningen University, Wageningen, the Netherlands, p. 295.
  • Haug R.T. (1986). Composting process design criteria, part 1: feed conditioning. Biocycle, 27 (8): 36-43.
  • Iannotti, D. F., L. Toth and H.A.J. Hoitink. 1992. Compost stability. BioCycle, November 62-66.
  • Iannotti, D.A., T Pang, B.L. Toth, D.L. Elwell, H.M. Keener and, H.A.J. Hoitink. 1993. A quantitative respirometric method for monitoring compost stability. Compost Science & Utilization, 1 (3): 52-65.
  • Inbar, Y. Y. Chen and H.A.J. Hoitink. 1993. Properties for establishing standard for utilization of compost in container media. In: Hoitink H.A.J. and H.M. Keener (eds.). Science and Engineering of Composting: Design, Environmental, Microbiological and Utilization Aspects. Renaissance Publ., Worthington, Ohio, pp. 668-694.
  • ISO 5725-2. 1994. Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results - part 2: basic method for determination of repeatability and reproducibility of a standard measurement method, p.42.
  • Lasaridi K.E. and Stentiford E.D. 1998. A simple respirometric technique for assessing compost stability. Water Research, 32: 3717-3723
  • Lasaridi K.E. and Stentiford E.I. 1996. Respirometric techniques in the context of compost stability assessment: principles and practice. In: de Bertoldi, P. Sequi, B. Lemmes and T. Papi (eds). The Science of Composting, Blackie Academic & Professional, London, pp. 567-576.
  • Lasaridi K.E., Papadimitriou E.K, and Balis C. 1996. Development and demonstration of a thermogradient respirometer. Compost Science & Utilization, 4 (3): 53-61.
  • Lynch, J.M. (1993). Substrate availability in the production of composts, In: Hoitink H.A.J., and H.M. Keener (Eds.). Science and Engeneering of Composting: design, Environmental, Microbiology and Utilization Aspects. The Ohio State University, Wooster, pp. 24-35.
  • Müller W., K. Fricke and, H. Vogtmann. 1998. Biodegradation of organic matter during mechanical biological treatment of MSW. Compost Science & Utilization, 6 (3): 42-52.
  • Naganawa, T., Kyuma K., H. Yamamoto and, K. Tatsuyama. 1990. Automatic measurement of CO2 evolution in multiple samples in small chambers. Soil Sci. Plant Nutr. 36 (1): 141-143.
  • Nicolardot, B., J. C. Germon, R. Chaussod and G. Catroux. 1982. Une technique simple pour determiner la maturite des compost urbains. Compost Information, 10: 2-4.
  • Paletski, W.T. and, J.C. Young. 1995. Stability measurement of biosolids compost by aerobic respirometry. Compost Science & Utilization, 3 (2): 16-24.
  • Scaglia B., Tambone F., Genevini P.L., Adani F. 2000. Respiration Index determination: a dynamic and static approach. Compost Science & Utilization, 8 (2), 90-98.
  • Seccafieno D. 2001. L'Indice di respirazione dinamico quale misura della stabilita biologica di rifiuti urbani. MSc Thesis, Universita degli Studi di Milano, Milano, Italy, pp. 137.
  • Tambone F. and Adani F. 2002. Dynamic reaspiration index: a study for results expression. Paper in preparation.
  • The U.S. Composting Council. 1997. Respirometry. In : P.B. Leege and W.H.Thompson (eds.) Test methods for the examination of composting and compost, The U.S. Composting Council, Bethesda, Maryland USA, pp. 9-165/9-194.
  • The U.S. Composting Council. 1997b. Self-heating. In: P.B. Leege and W.H.Thompson (eds.) Test methods for the examination of composting and compost, The U.S. Composting Council, Bethesda, Maryland USA, pp.9-201/9-217.
  • Van Der Werf, H. and W. Verstraete. 1987. Estimation of active soil microbial biomass by mathematical analysis of respiration curves: development and verification of the model. Soil Biol. Biochem., 19 (3): 253-260.
  • Wiemer, K. and M. Kern. 1996. Mechanical-Biological Treatment of residual waste based on the dry stabilate method. In: Abfall-Wirtshaft (eds), M.I.C. Baeza-Verlag publisher Witzenhausen, Germany.
  • Willson, G.B., and D. Dalmat. 1986. Measuring compost stability. BioCycle, August: 34-37.
Obrázek 2
Obr. 2: regrese mezi DRI, které byly naměřeny různými metodami:
  1. průměr 12 nejvyšších naměřených hodnot v intervalu 24 hodin (mgO2*kg VS-1*h-1) (Metoda Di.Pro.Ve.)
  2. nejvyšší zaznamenaná hodnota DRI (mgO2*kg VS-1*h-1)
  3. kumulativní hodnoty DRI naměřené za 96 hodin (mgO2*kg VS-1*96 h-1)
  4. kumulativní hodnoty DRI naměřené za 96 hodin bez počáteční lag fáze (mgO2*kg VS-1* n.h-1)
  5. kumulativní hodnoty DRI naměřené za 96 hodin vztažené k jednotce času (1 hod) (mgO2*kg VS-1*h-1)
Obrázek 3
Obr. 3: Srovnání výsledků metody SOLVITA a DRI Obrázek 4
Obr. 4: Regrese mezi Limonenem vznikajícím z odpadu během biologické úpravy a DRI Obrázek 5
Obr. 5: Regrese mezi produkcí terpenů vznikajících z odpadu při biologické úpravě a DRI Obrázek 6
Obr. 6: Regrese mezi množstvím organické hmoty obsažené v odpadu a DRI Obrázek 7
Obr. 7: Regrese mezi mírou provzdušnění a kvalitativním parametrem biodegradability (koncentrace O2 udržována na 14%) Obrázek 8
Obr. 8: Regrese mezi potřebou aerace a DRI Obrázek 9
Obr. 9: Regrese mezi zbytkovou produkcí bioplynu a DRI Obrázek 10
Obr. 10: Regrese mezi BSK5/CHSK a DRI

Článek: Tisknout s obrázky | Tisknout bez obrázků | Poslat e-mailem

Související články:

Výzkum snížení emisí zátěžových plynů procesem řízeného mikrobiálního kompostování
Optimalizace aerace kompostu a návštěva kompostárny firmy Costech
Integrovaný systém nakládání s odpady, mechanicko biologická úprava a dynamický respirační index jako ukazatel biologické stability
Analytické přístroje firmy Costech

Zobrazit ostatní články v kategorii Bioodpady a kompostování

Datum uveřejnění: 1.9.2003
Poslední změna: 31.8.2003
Počet shlédnutí: 8938

Citace tohoto článku:
ADANI, Fabrizio, HABART, Jan: Biologická stabilita, dynamický respirační index a jeho uplatnění v odpadové hospodářství. Biom.cz [online]. 2003-09-01 [cit. 2019-10-18]. Dostupné z WWW: <https://biom.cz/cz/odborne-clanky/biologicka-stabilita-dynamicky-respiracni-index-a-jeho-uplatneni-v-odpadove-hospodarstvi>. ISSN: 1801-2655.

Komentáře:
ilustrační foto ilustrační foto ilustrační foto ilustrační foto ilustrační foto