Επίδραση του λόγου C/N και πρόσθετων στην κομποστοποίηση οργανικών αποβλήτων

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως κύριο αντικείμενο τη μελέτη των ποιοτικών χαρακτηριστικών του προϊόντος που προκύπτει από τα βιοαποδομήσιμα οικιακά απορρίμματα με τη χρήση ειδικά σχεδιασμένου κάδου κομποστοποίησης, καθώς και την παρακολούθηση της εξέλιξης της διαδικασίας της κομποστοποίησης κατά τη λειτουργία του κάδου. Μελετάται η συμεριφορά των φυσικοχημικών ιδιοτήτων του παραγόμενου προϊόντος κατά τη διάρκεια λειτουργίας του κάδου και μετά τη διακοπή λειτουργίας του, ενώ δίνεται ιδιαίτερη έμφαση στην επίδραση του λόγου C/N και των προσθέτων που χρησιμοποιήθηκαν κατά τη διάρκεια της διαδικασίας της κομποστοποίησης.

Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται περιγραφή της περιβαλλοντικής νομοθεσίας που προβλέπεται από την Ευρωπαϊκή Ένωση και αφορά το βιοαποδομήσιμο οργανικό κλάσμα των στερεών αποβλήτων και περιγράφονται οι διατάξεις που ισχύουν στην Ελλάδα. Επίσης γίνεται σύγκριση των προδιαγραφών του κόμποστ στις χώρες της Ευρωπαϊκής Ένωσης και διεθνώς.

Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται αρχικά μια σύντομη ιστορική ανασκόπηση στην κομποστοποίηση, και στη συνέχεια παρατίθεται η θεωρία που τη διέπει και οι παράγοντες που την επηρεάζουν. Επίσης περιγράφεται η μικροβιολογία του κόμποστ, οι φυσικοχημικές επιδράσεις του κόμποστ στο έδαφος και άλλα χαρακτηριστικά του (μέταλλα και οργανικές ουσίες). Παρουσιάζονται τέλος τα οφέλη από τη διαδικασία της κομποστοποίησης και οι δυνατότητες διάθεσής του.

Στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται μια προσπάθεια προσέγγισης της διεργασίας της κομποστοποίησης από δύο διαφορετικές, και διακριτές μεταξύ τους, κατηγορίες. Αρχικά, γίνεται μία παρουσίαση συστημάτων κομποστοποίησης σε βιομηχανική κλίμακα. Αναλύονται τα διάφορα στάδια επεξεργασίας και δίνονται παραδείγματα τέτοιων εργοστασίων στην Ελλάδα. Στη συνέχεια εξετάζονται συστήματα οικιακής κομποστοποίησης. Παρουσιάζονται τα κυριότερα είδη που διατίθενται στην αγορά και γίνεται αναλυτικότερη αναφορά σε επιλεγμένα αντιπροσωπευτικά συστήματα.

Στο τέταρτο κεφάλαιο περιγράφονται τα τέσσερα διαφορετικά είδη προσθέτων που χρησιμοποιήθηκαν. Γίνεται λεπτομερής αναφορά στο καθένα, στις φυσικοχημικές τους ιδιότητες και στον τρόπο με τον οποίο συμβάλλει στην διαδικασία της βιοαποδόμησης.

Στο πέμπτο κεφάλαιο περιγράφεται η πειραματική διαδικασία που ακολουθήθηκε και η μεθοδολογία που χρησιμοποιήθηκε για τη διεξαγωγή των πειραμάτων. Αναφέρονται αναλυτικά όλες οι μέθοδοι που χρησιμοποιήθηκαν, τα όργανα με τα οποία έγιναν οι μετρήσεις και οι μαθηματικές σχέσεις που οδήγησαν στη συλλογή των αριθμητικών αποτελεσμάτων.

Στο έκτο και έβδομο κεφάλαιο γίνεται μια εκτενής παρουσίαση των αποτελεσμάτων των δύο κύκλων πειραμάτων που διεξήχθησαν. Στο έκτο κεφάλαιο παρουσιάζονται συγκριτικά διαγράμματα των μετρήσεων για κάθε κύκλο πειραμάτων. Στο έβδομο κεφάλαιο παρουσιάζονται συγκριτικά διαγράμματα των μετρήσεων των δύο κύκλων πειραμάτων για κάθε αντιδραστήρα, με κριτήριο το πρόσθετο που χρησιμοποιήθηκε. Τέλος γίνεται μια αξιολόγηση του παραγόμενου προϊόντος με βάση τα πειραματικά δεδομένα.

Στο όγδοο και τελευταίο κεφάλαιο γίνεται μία αξιολόγηση του παραγόμενου κόμποστ και παρουσιάζονται δεδομένα που καθορίζουν τον βαθμό ωρίμανσης του τελικού προϊόντος.

The main focus of the following thesis is to study the properties of the product derived from the composting of household waste which took place inside a specifically designed compost reactor, as well as the results obtained from a vast number of measurements. Four of the reactors were used in two different batches. Measurements were taken from all four reactors. The physical and chemical properties of the product were scrutinized during the composting process and after its removal from the reactor. Detailed analysis has been made on the effect of the C/N ratio and the minerals or sawdust used, identified as major components of the process.

Environmental law for both the European Union and Greece regarding the biodegradable organic waste is being discussed in the first chapter. A comparison is being made for the standards set by many countries worldwide regarding compost specifications.

The third chapter focuses on the history of the composting process and the factors that delineate and regulate it. The chapter also focuses on the microbiology of the process and the physical and chemical influence of mature compost when laid on existing soil. Study is also made on the heavy metal elements, the trace elements and the persistent organic pollutants. Finally there is also a discussion on the benefits of composting and the means of distribution of the mature compost.

The fourth chapter emphasizes two distinct composting procedures. The first is the large-scale composting systems (compost factories). Each stage of the procedure is analyzed and examples of factories practicing this procedure in Greece are provided. The second one is the small-scale composting systems (small compost reactors for household use). Different types of compost reactors are being presented along with specific models drawn from the market.

In the fifth chapter, all of the methods of analysis used in the lab are cited and thoroughly explained. The function of the instruments used for the different types of analysis is explained along with the mathematical equations that yield the resulting data.

The data which is derived from the methods, described in chapter five, is used in the sixth and seventh chapters. In the sixth chapter, a comparison of data based on the C/N ratio in the four reactors of the first and second batch is provided in table and chart form. In the seventh chapter tables and charts are presented that compare, based on the mineral or sawdust content, data from the same reactor through both batches of compost.

In the final chapter of the thesis an evaluation of the compost product takes place, along with a presentation of major factors that play an important role for determining the maturity of the final product.