Előzmények



Az elmúlt évtizedek során és a feldolgozott anyagok palettáját is figyelembe véve számos technológia mutatkozott be, illetve terjedt el, melyek jelentősen megnőtt gépesítettség iránti igényével is számolnunk kell. A komposztálás, mint eljárás rehabilitációját a ‘80-as években a mezőgazdaságban kialakuló iparszerû termelésnek, a természetes környezetre kifejtett káros hatása, a szervestrágya-visszapótlás helyett a mértéktelen és ésszerûtlen mûtrágyázás, a talajok szervesanyag-tartalmának oktalan felélése újra előtérbe helyezte. A talajok degradációja melletti további igen komoly probléma ezen anyagok feldolgozásának és megsemmisítésének kérdése is.



A komposztok ezen túl igen fontos talajjavító és trágyázó szerek, de felhasználásuk alkalmával jelentkező kedvező tulajdonságaikat csak akkor tudjuk tökéletesen kihasználni, ha optimálisan illesztjük azokat a levegő–talaj–növényzet rendszerhez. Az eljárás a nehezen oldódó ásványi anyagok felvételének megkönnyítését, stabil talajszerkezetet, jobb levegő-, hő- és vízgazdálkodást, lassabb tápanyag-felszívódást és nagyobb tápanyag-tároló képességet befolyásoló kedvező hatásával, a termés mennyiségét és minőségét is kimutathatóan javítja. Mivel a mûtrágyázásnak és az állattartó telepek szennyező hatásának köszönhetően a talajok nitráttartalma jelentősen megemelkedett, igen lényeges szempont a környezet nitrátterhelésének csökkentése is. Ezzel szemben kísérletileg bizonyított a komposztálás nitrátcsökkentő hatása.



A szilárd állati trágyák kezelése alkalmával nemcsak azok felhasználását oldjuk meg, hanem tökéletesen eleget teszünk az igen szigorú hazai és nemzetközi környezetvédelmi előírásoknak is. Hasonlóan nagy gondot jelentenek a hígtrágyás rendszerû telepek tetemes mennyiségû és összetételüknél fogva szintén veszélyes hulladékai. Ezek szétválasztás utáni szilárd fázisának lebontását ugyancsak előtérbe kell helyeznünk.



Emellett további reflektált feladat a kommunális hulladékok kezelése is. Az EU országokban a feldolgozás legpraktikusabb módját a lerakóba történő tárolást és megsemmisítést ma már törvények szigorítják. Sőt 5%-nál nagyobb szervesanyag-tartalom esetén – előzetes szelektív begyûjtésüket követően – azok komposztálás útján történő feldolgozását kötelező érvénnyel írják elő (Alexa-Dér, 1998).



A gyakorlatban alkalmazott különböző európai és tengeren túli komposztálási módszereket a kialakításra kerülő technológiai szintek alapján osztályozzák. Ezen különböző komposztálási technológiák és módszerek eltérő mértékben, de mindenképp terhelik a talaj–víz–levegő környezeti rendszert nitrát- és nehézfémtartalmukkal, csurgaléklé és kondenzációs víztartalmukkal, valamint szag- és porhatásukkal. Az emissziós értékeket szigorú előírások korlátozzák.



A következőkben bemutatásra kerülő és fóliatömlőre alapozott komposztkészítési eljárások kialakításuknál fogva mérséklik, vagy szüntetik meg  az említett káros és környezetterhelő tényezőket. Ennek köszönhetően növelhető a visszanyerhető és hasznosítható anyagmennyiség is.



Mindezek figyelembe vételével célunkként olyan univerzális és nem csak a mezőgazdaságban, hanem a kommunális szférában is használható eljárások kifejlesztését céloztuk meg, melyek a szükséges lebomlási folyamatokat magas mûszaki színvonalon és minimális veszteségek mellett, definiált módon tudják végrehajtani. A komposztkészítési mûveletekhez egyrészt a biomasszának, illetve a mezőgazdaság egyéb szemes, szálas- és tömegtakarmányainak tartósítására és tárolására kialakított gépeket adaptáltunk, másrészt pedig speciálisan erre a feladatra kifejlesztett berendezést alkalmaztunk.



A különböző konstrukciójú vezérgépekre alapozott és alacsonyabb fajlagos beruházási költséggel rendelkező, fóliatömlőbe történő préselési és töltési technológiák amellett, hogy minimális élőmunka-felhasználással rendelkeznek, részben kiküszöbölik, vagy lényegesen csökkentik a konzervatív komposztálási eljárások veszteséginek nagyságát. Alkalmazásuk talán legnagyobb erénye az, hogy rugalmasan illeszthetők a különböző méretû vállalkozási konstrukciókhoz és egyedülálló módon tesznek eleget a szigorú környezetvédelmi előírásoknak is.



Gépkiválasztás és vizsgálatok



A témakörben végzett kutatási és fejlesztési feladatok keretében a komposztfóliák töltését két különböző csigás (Apiesse Roto Press TCR 300 K (1. ábra) és Europe olasz konstrukciók), illetve dugattyús (Bagger CT 5 német konstrukció) préselési és töltési módszerrel hajtottuk végre. Ehhez komposztálandó anyagként almos istállótrágyát és ülepített szennyvíziszapot, valamint vegyes kommunális hulladékot használtunk.

Mindezek mellett feladatunkként a tartósítás és tárolás gyakorlatában jól ismert csigás rendszerû silófólia-töltő berendezés, komposztkészítéshez szükséges átalakítását, valamint az említett további gépkonstrukciók alapvető mûszaki és energetikai jellemzőinek meghatározásán keresztül, azok technológiai alkalmasságának megállapítását jelöltük meg.



Az olasz berendezések közül az Europe (2. ábra) konstrukciós kialakításánál fogva alkalmas komposztfólia töltésére is, a TCR 300 K típus esetében viszont a szellőztető csövek bevezetéséhez szükséges átalakításokat a préselés mûvelete előtt kellett elvégezni. Az átmérőjükben azonos, de perforációjukban, hosszukban és darabszámukban a fóliatömlőkhöz igazodó szellőztetőcsövek táplálásához alacsony nyomású és légszállítású, időre programozott radiálventilátorokat használtunk.

Az FVM Mezőgazdasági Gépesítési Intézet vizsgálataiban az olasz gépekre alapozott technológiáknál az Ø 3 m × 45 m × 0,24 mm méretû speciális anyagú tömlőkbe a TCR 300 K gép esetén a 32,6 t keményfa-aprítékból és a 34,8 t almos szarvasmarhatrágyából készült, 48/52%-os tömegarányú, átlagosan 53,3% nedvességtartalmú, illetve 353,4 kgm–3 térfogattömegû alapanyag betöltés előtti összekeverését egy négycsigás Luclar Arizona takarmánykeverő berendezés, majd ezt követő betárolását pedig egy Case 1840 rakodógép végezte el. Az Europe gép esetén egy Backhus 545 átforgató berendezéssel 6390 kg 16,1%-os gabonaszalma, 10 000 kg 25,6% nedvességtartalmú kukoricaszár és 40 000 kg 30% szárazanyag-tartalmú ülepített szennyvíziszap keverése történt meg. Ezt követően a 43,7% szárazanyag-tartalmú és 56 930 kg tömegû szennyvíziszap-kukoricaszár-szalma keverék beadagolását egy Stoll Robust F 50 HDP homlokrakodóval szerelt Doppstadt Trac 160 traktor hajtotta végre.



A Bagger CT 5 gépnél (3. ábra) alkalmazott Ø 1,65 m × 60 m × 0,16 mm méretû fóliatömlőbe egy Fiat-Hitachi FB 110-4PS/E rakodógéppel, a tömegarányokat figyelembe véve 45%-ban 59,6% nedvességtartalmú falomb, 20%-ban 42,3% nedvességtartalmú fûrészpor alapú lovardai alom, 20%-ban 34,7% nedvességtartalmú fa- és 10%-ban 68,1% nedvességtartalmú fûnyesedék, illetve 5%-ban 15,6% nedvességtartalmú szalma került betárolásra.

A vizsgálatok alkalmával a mûveleti- és időkihasználási mutatók, a fajlagos energiafelhasználási jellemzők, valamint a töltési folyamatok anyagteljesítményének meghatározása az alapanyagok és keverékek fizikai (szárazanyag-tartalom, a hézagtérfogatot biztosító legfontosabb alkotórészek mérete, illetve eloszlása, térfogattömeg), illetve a folyamatok mûszaki és technológiai (betárolt tömegek, a kiszolgáló gépek és berendezések anyagteljesítménye, az MGISZ 003:2001 számú házi szabvány szerinti, egyszerûsített szorosüzemi vizsgálatok mûvelet- és időelemei, a töltési mûveletek nyomás- és sebességviszonyai, a kiszolgáló gépek teljesítménye, a meghajtást végző erőgépek hajtóanyag-fogyasztása) jellemzőinek mérésével, valamint ezen mérési eredmények felhasználásával valósult meg.

A berendezések tesztelése és használhatóságuk



A különböző konstrukciós kialakítású berendezések mûszaki összehasonlítását azok technológiai és energetikai vizsgálatai alapján végeztük, használhatóságuk pedig az üzemelési és üzemeltetési mutatók alapján került meghatározásra.



A komposztfólia-töltő berendezések vizsgálata során a fent részletesen kifejtett anyagjellemzők melletti töltési mûveletek alap- és produktív időre vonatkoztatott teljesítményértékeit az 1. táblázatban foglaltuk össze.

A vizsgálatok szerint a 68,7 th–1 értékû legnagyobb töltési teljesítményt almos istállótrágya esetén az átalakított TCR 300 K berendezéssel értük el, míg a legkisebbet 43,8 th–1-t, a hasonló konstrukciójú biomassza-töltő gép esetében mértük. Meg kell azonban jegyeznünk, hogy ezt az értéket a felhasznált anyagok között a legnehezebben betárolható és komposztálható, ülepített szennyvíziszap idézte elő. Ennek megfelően a teljesítmények közötti lényeges különbségek a konstrukciós kialakításokon túl, egyértelmûen a betárolásra került anyagféleségek okozta terhelésállapot-viszonyokkal magyarázhatók. Ezért hatásukat a térfogattömeg-egységre vonatkoztatott anyagteljesítmények alapján célszerû kiértékelni.



Mindezek figyelembe vételével a dugattyús rendszer a csigással megközelítőleg hasonló (mintegy 5%-kal nagyobb, 104 th-1/kgm-3 értékû) fajlagos teljesítményt produkált. A csigás gépeknél a produktív teljesítmények nagyságát azok kiszolgálása, a dugattyús gép esetén pedig az, valamint a konstrukció mûködési elve, együttesen határozta meg.



A STEYR 9190 traktorral 1000/1980 fordmin-1 TLT/motor-fordulatszámmal meghajtott Apiesse Roto Press TCR 300 K, a SAME SILVER 180 traktorral 540/1760 TLT/motor-fordulatszámmal meghajtott Apiesse Roto Press Europe és a HONDA GX 390 egyhengeres benzinüzemû motorral üzemeltetett Bagger CT 5 komposztkészítő berendezések alap-, valamint produktív időre vonatkoztatott energetikai jellemzőit a 2. táblázatban mutatjuk be.

A táblázat adatai alapján látható, hogy a végtermékek tömegegységére vonatkoztatva az átalakított univerzális TCR 300 K berendezés az almos szarvasmarhatrágya töltését 6,0 MJt-1, az Europe biomassza-töltő gép 15,7 MJt-1, míg a CT 5 komposztfólia-töltő gép 1,0 MJt-1 energiafelhasználás mellett hajtotta végre. Míg a fajlagos teljesítményjellemzők esetében a két különböző rendszer megközelítőleg hasonló eredményeket mutatott, addig a fajlagos energiafelhasználás egyértelmûen bizonyította a dugattyús konstrukció meggyőző, egy helyiértékkel alacsonyabb szintjét. A fajlagos teljesítmények alapján számított energiafelhasználás ugyanitt további, megközelítőleg 46%-os javulást is eredményez.



Megállapítások és a berendezések alkalmazási területei



A mezőgazdasági és kommunális hulladékok, valamint az állattartótelepi szilárd trágyák komposztálási technológiáinak fejlesztése céljából a mezőgazdasági termények tartósítására és tárolására már eredményesen alkalmazott silófólia-töltési eljárások adaptálása sikeresen befejeződött. Ezzel párhuzamosan megindult a speciális dugattyús komposztkészítő gép vizsgálata és az azt követő gyakorlati bevezetése is. Megállapítható volt, hogy az Apiesse Roto Press csigás rendszerû gépcsalád TCR 300 K és Europe típusai mind a mezőgazdasági szemes, illetve szálas és tömegtakarmányok, valamint melléktermékek tartósítására és tárolására, mind pedig az állattartó telepi trágyák, illetve a mezőgazdasági és kommunális hulladékok komposztálására (TCR 300 K átalakítással, Europe típus közvetlenül) alkalmasak. Komposztkészítéskor a silózáshoz alkalmazott fóliatömlők azzal a megkötéssel használhatók, hogy ekkor nem a takarmánypréselési folyamatokhoz hasonló nyomásviszonyok és magas térfogattömeg, hanem a szellőztetéshez szükséges hézagtérfogat megvalósítása a cél.



Teljesítményük megfelelőnek ítélhető, viszont univerzalitásukból adódóan annak nagyságát egyrészt az anyagfogadási és betárolási, másrészt pedig a csigás préselési rendszerük behatárolja. Így heterogén és nagyméretû, illetve ragacsos konzisztenciájú anyagok a présházba beágyazódva, illetve a csiga mûködését akadályozva csökkentik a teljesítményt, míg a mûveletek alacsony időkihasználási mutatói pedig, rontják a folyamatok üzembiztosságát.



A Bagger CT 5 típusjelû dugattyús rendszerû berendezés speciális komposztkészítő gép, ennek köszönhetően az általa megvalósított eljárás is optimalizált. Az alkalmazott fóliatömlők geometriai méretüket és vastagságukat, illetve anyagösszetételüket és színüket tekintve a konkrét mûveletekhez lettek kialakítva, melynek következtében áruk is kedvezőbben alakul.



A gépet nagyméretû garatos kialakítású anyagfogadó részegysége mindennemû anyag betárolására alkalmassá teszi. A komposztálandó anyagok fóliatömlőbe történő betárolását a dugattyús rendszer nem préseléssel, hanem löketszerû adagtovábbítással végzi. Ennek köszönhetően a széles méretskálájú és konzisztenciájú hulladékok töltésére is alkalmas. Teljesítménye a dugattyús rendszer mûködéséből adódó üresjárat ellenére is a nagykapacitású csigás rendszerekével vetekszik. Magasabb teljesítmények biztosításához a gépcsalád nagyobb kapacitású egyedei szükségesek. Kisebb tömegének, csőbevezetési technikájának és meghajtását biztosító belsőégésû motorjának köszönhetően nem csak minimális fogyasztásával, hanem egyszerû üzemeltetésével, illetve a szállításából és mozgásviszonyaiból adódó praktikumainak köszönhetően, a komposztkészítés meghatározó konstrukciójává vált.

A berendezések optimális üzemeltetéséhez az alábbiak figyelembevétele szükséges:

• a csigás és dugattyús rendszerû gépekkel éves szinten minimum 3500–5000 t anyagmennyiség préselése, vagy töltése,

• a csigás présrendszerû berendezések meghajtásához megfelelő mûszaki állapotú, minimum 80 kW motorteljesítményû traktor alkalmazása,

• a dugattyús töltőrendszerû berendezések meghajtásához megfelelő mûszaki állapotú, minimum 9 kW motorteljesítményû belsőégésû motor használata,

• a fogadás és kiszolgálás, valamint töltés mûveleteinek pontos összehangolása,

• a csigás és dugattyús prés-, illetve töltőegységek terhelésvédelme érdekében egyenletes és folyamatos kiszolgálás,

• az üzemeltető traktor és a csigás rendszer mechanikus, illetve hidrosztatikus, valamint az üzemeletető belsőégésû motor és a dugattyús rendszer hidrosztatikus meghajtásának tökéletes összhangja,

• a fóliatömlők lefektetéséhez sima, egyenletes és maximum 3°-os lejtésû terület kialakítása,

• az optimális töltési viszonyok létrehozásához a szellőztetőcsövek megfelelő előkészítése és illesztése,

• az optimális levegőztetési viszonyok biztosításához, megfelelő légtechnikai jellemzőkkel rendelkező ventilátor és szellőztetési forgatókönyv alkalmazása,

• az adott fóliatömlőknél a szellőztető levegő szabályozott körülmények közötti eltávolítása érdekében minimum 6–8 m-enként speciális szelepek beépítése,

• a fóliatömlők hossztengelyének a helyes nyomás- és mozgásviszonyok beállításával történő stabilizálása,

• a fóliatömlők alaktartásához a komposztálandó anyagok függvényében megfelelő szárazanyag-tartalom, szecska-, nyesedék- és aprítékméret, valamint térfogattömeg biztosítása,

• a különböző komposztálandó anyagokhoz és azok fizikai jellemzőihez megfelelő nyomásviszonyok megválasztása,

• a lebomlási folyamatok elősegítése érdekében a nehezen komposztálható anyagféleségekhez folyadék halmazállapotú adalékanyagok kijuttatása.

Mindezek figyelembevételével a berendezések mezőgazdasági állattartó-telepi szilárd trágyák, illetve kommunális hulladékok kezelése esetén, a mezőgazdasági kis-, közép- és nagyvállalkozások, valamint a kis létszámú települések és a bérvállalkozások számára javasolhatók.

A cikk szerzője: Bellus Zoltán