Vermikompostování čistírenského kalu a odpadního papíru

Bc. Václav Lancinger

Master's thesis

Vermicomposting of sewage sludge and waste paper

Abstract:

Cílem diplomové práce bylo zhodnocení vermikompostování čistírenského kalu a odpadního papíru. Poloprovozní pokus byl proveden v Recyklačním centru v Kutné Hoře, ve společnosti ZERS a trval přibližně šest měsíců. Pokus byl založen na předkompostování dvou čistírenských kalů a materiálu nasávané kartonáže. Kal č. 1 pocházel z čistírny odpadních vod, která měla velikostní zatížení nad 100 tisíc ekvivalentních obyvatel a druhý čistírenský kal byl dovezen z ČOV, která měla kapacitu mezi 10 tisíc až 100 tisíc ekvivalentních obyvatel. Byly vytvořeny dvě směsi a každá obsahovala jeden kal a nasávanou kartonáž. Dále se založily dvě vermikompostovací zakládky a dvě kontrolní zakládky bez žížal. Vermikompostování probíhalo na způsob průběžného krmení. Pro vermikompostovací zakládky byly použity žížaly rodu Eisenia andrei. Statistické vyhodnocení potvrdilo významné rozdíly ve stáří vrstev zkoumaných zakládek. Nejvyšší rozdíly ve fyzikálně-chemických parametrech byly nalezeny nejčastěji mezi nejmladší (VI) a nejstarší (I) vrstvou. Dále byl zaznamenán významný počet žížal a biomasy v nejmladší vrstvě. V nejmladší vrstvě vermikompostovací zakládky č. 1 byl vyšší počet žížal o 541 % a ve druhé o 406 % v porovnání s nejstarší vrstvou. Biomasa byla vyšší o 1786 % mezi nejmladší a nejstarší vrstvou v první vermikompostovací zakládce. Druhá zakládka měla zvýšení biomasy o 978 % mezi nemladší a nejstarší vrstvou. Dále byly nalezeny rozdíly u dvou sledovaných čistírenských kalů v různých parametrech. Hodnoty se porovnávaly mezi namíchanou směsí před vermikompostováním a nejstarší vrstvou zakládky. Vermikompostovací zakládka s první směsí měla výsledné pH 7,49 ve druhé směsi bylo naměřeno pH s hodnotou 7,52. Elektrická vodivost se snížila o 48 % v první směsi. Druhá směs měla pokles pouze o 6 %. Vlhkost první zakládky klesla o 11 % a ve druhé o 7 %. Naopak sušina se zvýšila o 27 % a ve druhé vermikompostovací zakládce byla vyšší o 18 %. Poměr C:N se výrazně snížil u obou vermikompostovacích zakládek. V první došlo ke snížení o 77 % a ve druhé o 39 %. Celkový obsah fosforu se zvýšil o 25 % ve vermikompostovací zakládce č.1 a v zakládce č. 2 pak o 19 %. Přístupný obsah fosforu se snížil ve všech zakládkách. Celkového draslíku bylo více o 24 % než na začátku vermikompostování směsi č.1 a v zakládce č. 2 bylo na konci o 38 % draslíku více. Nejvyšší hodnota přístupného draslíku byla zaznamenána ve druhé zakládce, a to 1983,62 mg/kg, první měla 1147,85 mg/kg. Vermikompostovací zakládka č.1 měla vyšší množství celkového hořčíku o 20 % a zakládka č. 2 dokonce o 30 %. Přístupné množství hořčíku se také zvýšilo u obou zakládek. Hodnoty celkového vápníku byly u zakládky č.1 85316 mg/kg a č.2 71051 mg/kg. Pro budoucí výzkumy bylo doporučeno provádět pokusy v laboratorních podmínkách vždy s novou směsí, aby nedocházelo k biologickému rozkladu před přidáním všech vrstev. Dále se doporučuje zvýšit počet opakování pro přesnější výsledky.

Abstract:

The aim of the thesis was to evaluate the vermicomposting of sewage sludge and waste paper. The semi-operational trial was carried out at the Recycling Center in Kutná Hora, at the ZERS company, and lasted approximately six months. The experiment was based on the pre-composting of two sewage sludges and the material of sucked cardboard. Sludge No. 1 came from a sewage treatment plant, which had a size load of more than 100 thousand equivalent inhabitants, and the second sewage sludge was imported from a sewage treatment plant, which had a capacity of between 10 thousand and 100 thousand equivalent inhabitants. Two mixes were created and each contained one sludge and aspirated carton. In addition, two vermicomposting sites and two control sites without earthworms were established. Vermicomposting was carried out using continuous feeding. Earthworms of the genus Eisenia andrei were used for vermicomposting. The statistical evaluation confirmed significant differences in the age of the layers of the investigated foundations. The highest differences in physico-chemical parameters were found most often between the youngest (VI) and oldest (I) layers. Furthermore, a significant number of earthworms and biomass was recorded in the youngest layer. In the youngest layer of vermicomposting site No. 1, the number of earthworms was higher by 541 % and in the second layer by 406 % compared to the oldest layer. Biomass was higher by 1786 % between the youngest and oldest layers in the first vermicomposting pad. The second deposit had a biomass increase of 978 % between the youngest and oldest layers. Furthermore, differences were found in the two monitored sewage sludges in various parameters. Values were compared between the mixed mixture before vermicomposting and the oldest layer of the stock. The vermicomposting loading with the first mixture had a resulting pH of 7.49, in the second mixture a pH of 7.52 was measured. The electrical conductivity decreased by 48 % in the first mixture. The second mixture had a decrease of only 6 %. The humidity of the first loading decreased by 11 % and in the second by 7 %. On the contrary, dry matter increased by 27 % and in the second vermicomposting plant it was higher by 18 %. The C:N ratio decreased significantly in both vermicomposting bases. In the former there was a reduction of 77 % and in the latter of 39 %. The total phosphorus content increased by 25 % in vermicomposting plant No. 1 and by 19 % in plant No. 2. Available phosphorus content decreased in all landfills. Total potassium was 24 % more than at the beginning of vermicomposting of mixture No. 1, and in compost No. 2 there was 38 % more potassium at the end. The highest value of accessible potassium was recorded in the second base, namely 1983.62 mg/kg, the first had 1147.85 mg/kg. Vermicomposting site No. 1 had a higher amount of total magnesium by 20 % and site No. 2 even by 30 %. The available amount of magnesium also increased for both bases. The values of total calcium were 85,316 mg/kg and 71,051 mg/kg at site No. 1 and No. 2, respectively. For future research, it was recommended to conduct experiments in laboratory conditions always with a new mixture to avoid biodegradation before adding all the layers. It is also recommended to increase the number of repetitions for more accurate results.

Keywords

čistírenský kal, nasávaná kartonáž, průběžné krmení, vermikompostování

Keywords

sewage sludge, molded pulp, continuous feeding, vermicomposting

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 10. 5. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 16. 5. 2023
• Supervisor: doc. Ing. Aleš Hanč, Ph.D.
• Reader: Petr Filip, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme:
Waste Technology