Effect of the composting process on physical and energetic changes in compost

• Autorzy: Kopec M. , Gondek K. , Mierzwa-Hersztek M. , Zaleski T.

Warianty tytułu

PL

Wpływ przebiegu procesu kompostowania na zmiany fizyczne i energetyczne kompostu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Composting is one of the most common methods of treating biodegradable waste, and application of the process’ final product into the soil is, due to the high carbon content, one of the most rational ways of its management. If the compost is not in line with legal requirements, it is necessary to search for alternative ways of its use, such as application for energy purposes. The aim of this study was to estimate differences in the physical, including energetic, properties of composts prepared from plant feedstock with additions of such materials as biochar, sewage sludge, coffee grounds and yeast effluent. The composting process was carried out for 140 days. The basic chemical and physical properties as well as heat of combustion were determined in the analysed feedstocks and mixtures derived from them. It was found that 10% addition of biochar had no significant effect on the composting process rate; however, biochar-amended treatments showed a smaller loss of dry matter and higher C:N ratio compared to other combinations. The use of biochar or coffee grounds as additives in the composting process reduced volumetric density of the composted biomass. Maize straw amended with sewage sludge and coffee grounds reduced air-filled porosity of composts. The share of biochar in the compost limited this tendency. The heat of combustion determined in composts was lower than the parameter determined in material mixtures before the composting process. The results show that sewage sludge reduced the heat of combustion of composts, which was closely related to ash content.

PL

Kompostowanie jest jedną z najpopularniejszych metod przetwarzania odpadów biodegradowalnych, a jego aplikacja do gleby ze względu na dużą zawartość węgla stanowi jeden z najracjonalniejszych sposób jego zagospodarowania. W przypadku, gdy kompost nie spełnia wymogów prawnych konieczne jest poszukiwanie alternatywnych sposobów jego wykorzystania, takich jak zastosowanie do celów energetycznych. Celem przeprowadzonych badań było wyjaśnienie zróżnicowania właściwości fizycznych, w tym energetycznych kompostów przygotowanych na bazie surowca roślinnego z dodatkami materiałów takich jak biowęgiel, osad ściekowy, fusy z kawy lub odciek z drożdży. Proces kompostowania prowadzono 140 dni. W analizowanych substratach i otrzymanych z nich mieszaninach oznaczono podstawowe właściwości chemiczne i fizyczne oraz ciepło spalania. Stwierdzono, że 10% dodatek biowęgla nie wpływał znacząco na tempo procesu kompostowania, jednak w obiektach z jego dodatkiem straty suchej masy były mniejsze, a stosunek C:N większy w porównaniu do pozostałych kombinacji. Zastosowanie biowęgla lub fusów z kawy jako dodatków w procesie kompostowania przyczyniło się do zmniejszenia gęstości objętościowej kompostowanej biomasy. Dodatek osadu ściekowego oraz fusów z kawy do słomy z kukurydzy zmniejszał porowatość powietrzną kompostów. Udział biowęgla w kompoście ograniczał tę tendencję. Oznaczone w kompostach ciepło spalania było mniejsze w stosunku do wartości tego parametru oznaczonego w mieszaninach przed rozpoczęciem procesu kompostowania. Stwierdzono, że osady ściekowe wpływały na zmniejszenie wartości ciepła spalania kompostów, które pozostawało w ścisłej zależności z zawartością popiołu.

Słowa kluczowe

EN

composting process; physical change; energetic change; compost; biochar; porosity; density; combustion heat

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Agrophysica
• Rocznik: 2016
• Tom: 23
• Numer: 4
• Opis fizyczny: p.607-619,fig.,ref.

Twórcy

autor

Kopec M.

• Department of Agricultural and Environmental Chemistry, University of Agriculture, Al.Mickiewicza 21, 31-120 Krakow, Poland

autor

Gondek K.

• Department of Agricultural and Environmental Chemistry, University of Agriculture, Al.Mickiewicza 21, 31-120 Krakow, Poland

autor

Mierzwa-Hersztek M.

• Department of Agricultural and Environmental Chemistry, University of Agriculture, Al.Mickiewicza 21, 31-120 Krakow, Poland

autor

Zaleski T.

• Department of Soil Science and Soil Protection, Agriculture University in Krakow, Al.Mickiewicza 21, 31-120 Krakow, Poland

Bibliografia

• Baran A., Zaleski T., Kulikowski E., Wieczorek J., 2015. Hydrophysical and Biological Properties of Sandy Substrata Enriched with Hydrogel. Pol. J. Environ. Stud., 24(6), 2355-2362.
• Boruszko D., Dąbrowski W., Grygorczuk-Petersons E., Magrel L., Wiater J., 2014. Low-cost methods of wastewater treatment and sewage sludge utilization. Civil and Environmental Engineering, 5(4), 135-142.
• Dominczyk-Kuderko A., Krzystek L., Ledakowicz S., Pogoda M., 2015. Biologiczne suszenie mieszaniny masy pofermentacyjnej z biogazowni i organicznej frakcji stałych odpadów komunalnych. Inż. Ap. Chem., 54, 4, 150-151.
• Elementar Analysensysteme GmbH., 2013. Operating instructions vario MAX cube pp. 407.
• Głąb T., Gondek K., 2008. Effect of organic amendments on morphometric properties of macropores in stagnic gleysol soil. Polish J. of Environ. Stud., 17, 2, 209-214.
• Iżewska A., Wołoszyk C., Sienkiewicz S., 2013. Assessment of physical, chemical and energetic properties of sludge in industrial and municipal sewage treatment plant. Scientific Papers of the University of Zielona Góra, ser. Environ. Eng., 152(32), 94-104.
• Jakubek A., Piotr Boniecki P., Jacek Dach J., 2011. Research methodology and preparation of learning datasets for neural networks identifying compost quality. Agric. Eng., 1(126), 85-90.
• Jindo K., Suto K., Matsumoto K., Garcia C., Sonoki T., Sanchez-Monedero M.A., 2012. Chemical and biochemical characterisation of biochar-blended composts prepared from poultry manure. Biores. Technol., 110, 396-404.
• Karcz H., Kantorek M., 2014. Fluidized bed pyrolysis in thermal treatment of wastes. Industrial Furances & Boilers, 1, 26-37.
• Khan N., Clark I., Sánchez-Monedero M.A., Shea S., Meier S., Qi F., Kookana R.S., Bolan N., 2016. Physical and chemical properties of biochars co-composted with biowastes and incubated with a chicken litter compost. Chemosphere, 142, 14-23.
• Lim T.J., Spokas K.A., Feyereisen G., Novak J.M., 2016. Predicting the impact of biochar additions on soil hydraulic properties. Chemosphere, 142, 136-144.
• Malińska K., 2013. Changes in Physical Properties of Materials During Laboratory Composting. Eng. Environ. Prot., 16(4), 523-536.
• Meier S., Curaqueo G., Khan N., Bolan N., Rilling J., Vidal C., Fernández N., Acuna J., González M.E., Cornejo P., Borie F., 2015. Effect of biochar on copper immobilization and soil microbial communities in a metal-contaminated soil. J. Soils Sediments, 1-14.
• Ozimek A., Kopeć M., 2012. Assessment of biological activity of biomass at different stages of composting process with use of the oxitop control measurement system. Acta Agroph., 19(2), 379-390.
• Skonecki S., Potręć M., Laskowski J. 2011. Physical and chemical properties of agricultural wastes. Acta Agroph., 18(2), 443-455.
• Zajonc O., Frydrych J., Jezerska L. 2014. Pelletization of Compost for Energy Utilization. IERI Procedia, 8, 2-10.
• Zajonc O., Raclavská H., Juchelková D.,Volfová M. 2011. Energetyczne właściwości kompostu. Energetic properties of Compost. Journal of the Polish Mineral Engineering Society, 77-88.