Компост

<час />

Компост - это мелкодисперсный рыхлый материал, состоящий из разложившегося органического вещества. Он в основном используется в качестве питательного вещества для растений и кондиционера почвы для стимулирования роста сельскохозяйственных культур. Хотя многие люди связывают производство компоста с небольшими кучами компоста в саду, за которыми ухаживают лопатой, большая часть компоста производится на крупных муниципальных, промышленных или сельскохозяйственных объектах с использованием механизированного оборудования.

Фон

Выражение «старше грязи» определенно применимо к компосту. Природа производит компост миллионы лет как часть цикла жизни и смерти на Земле. Человек впервые использовал навоз в виде сырого компоста примерно в 3000 г. до н. Э. в Египте, когда его вносили прямо на поля в качестве удобрения. Позже навоз смешивали с грязной стабильной соломой и другим мусором и оставляли в кучах до тех пор, пока он не понадобился. Дождь сохранял кучи влажными и помогал процессу разложения, производя густой компост.

Греки и римляне знали о ценности компоста для повышения урожайности сельскохозяйственных культур и даже использовали тепло разлагающегося компоста для выращивания летних овощей зимой. Христианские монастыри сохранили искусство компостирования в Европе после падения Римской империи, и примерно к 1200 году компост снова стал использоваться многими фермерами. Шекспир упоминает об этом в нескольких своих пьесах, написанных в начале 1600-х годов.

В Соединенных Штатах президенты Джордж Вашингтон и Томас Джефферсон были видными землевладельцами в конце 1700-х - начале 1800-х годов. Когда они не были вовлечены в государственные дела, они оба проводили большую часть своего времени, пробуя инновационные методы ведения сельского хозяйства, включая эксперименты с различными методами и материалами для компостирования. Поскольку годы последовательных культур истощили питательные вещества в почве на Восточном побережье, практика компостирования стала широко распространенной. Эта тенденция продолжалась до начала 1900-х годов, когда было подсчитано, что 90% удобрений, используемых в Соединенных Штатах, поступало из компоста.

Все изменилось в 1913 году, когда немецкая компания начала производить синтетические азотные соединения, в том числе удобрения. Эти новые химические удобрения можно было производить дешевле, чем компост из беспорядочного навоза, а компостная куча на ферме быстро ушла в прошлое. К 1950 году было подсчитано, что только 1% удобрений, используемых в Соединенных Штатах, был получен из компоста.

Заметным исключением из этой тенденции была работа, начатая в 1942 году Дж. Родэйл, известный пионер в разработке органических методов земледелия. Родейл был одним из первых, кто осознал опасность использования синтетических удобрений и преимущества использования компоста, полученного из природных источников. Компостирование получило кратковременный импульс в эпоху заботы об окружающей среде 1960-х годов, но только в 1980-х годах он стал крупным бизнесом. Этот всплеск не был результатом нового осознания положительных сторон компоста, а, скорее, растущей озабоченности по поводу отрицательных сторон мусора. Короче говоря, пытаясь избавиться от мусора, мы загрязняли воздух, отравляли реки и буквально зарывались в него вместе с нашими свалками.

Чтобы вывести часть муниципального мусора со свалок, в начале 1970-х годов в нескольких городах были созданы центры переработки, где люди могли приносить банки, бутылки и газеты, а не выбрасывать их в мусорное ведро. За этим последовала переработка на обочине, когда люди могли поместить эти перерабатываемые материалы в отдельные контейнеры для самовывоза перед своими домами. Наконец, многие города добавили дополнительные контейнеры у тротуаров для компостирования дворовых отходов. К 1992 году почти в 1500 городах были предприятия по компостированию дворовых отходов.

В то же время, новые жесткие экологические законы предписывают, что предприятия больше не могут просто сбрасывать свои отходы на прилегающие земли или сбрасывать их в близлежащие реки. Чтобы соответствовать этим законам, многие отрасли промышленности начали свои собственные программы переработки и компостирования. Проблемы окружающей среды также затронули фермеров, которых обвиняли в негативном воздействии химических удобрений и пестицидов на здоровье людей и диких животных. В результате многие фермеры решили сократить количество химикатов или отказаться от них в пользу использования компоста.

Сегодня большая часть компоста перерабатывается на крупных предприятиях, предназначенных для обработки определенного типа сырья. Сельскохозяйственный компост обычно производится и используется на той же ферме, которая производила сырье. Промышленный компост можно расфасовывать в мешки и продавать отдельным покупателям, или сырье можно продавать оптом другим предприятиям по компостированию. Компост из городских дворовых отходов обычно производится на объектах, находящихся в ведении города или мусороуборочной компании, и продается местным ландшафтным компаниям и садовым центрам.

Сырье

Технически компост может быть сделан из любого органического материала. То есть он может быть получен из любой части организма, растения или животного, которая содержит углерод. Для компоста также требуется источник азота, кислорода и воды, а также небольшое количество различных элементов, обычно содержащихся в органических материалах, включая фосфор, медь, калий, кальций и другие.

Чтобы органические материалы соединялись с другими материалами и разлагались в компост, необходимо несколько живых организмов и микроорганизмов. К ним относятся свиноматки, которые помогают переваривать материалы и переносить бактерии; дождевые черви, которые проветривают материалы своими туннелями; разнообразные грибки, способствующие перевариванию устойчивой к гниению целлюлозы; плесневые бактерии, называемые актиномицетами, поражающие необработанные ткани растений; и много других.

Наиболее распространенным сырьем, используемым для изготовления компоста, являются дворовые отходы, такие как обрезки травы, листья, сорняки и небольшие обрезки кустарников и деревьев. Большинство компостных кучек для домашних садов и муниципальных предприятий по производству компоста используют отходы дворовых дворов исключительно из-за большого количества доступных материалов.

Промышленные предприятия по производству компоста, как правило, используют отходы, образующиеся на конкретном предприятии или в регионе. Например, жом сахарной свеклы смешивают с другими материалами для производства компоста на территории, где работают сахарные заводы. Израсходованный хмель и зерно пивоварен также являются отличными материалами для компоста. Другие материалы включают опилки и древесную стружку с лесопильных заводов, рыбные отходы с консервных заводов, а также засохшую кровь и измельченные кости животных с боен.

На предприятиях по производству компоста для сельского хозяйства используются материалы, доступные на близлежащих фермах. К ним относятся навоз, использованная стабильная солома, испорченные фрукты и овощи, полевые отходы, обрезки виноградников и садов, перепревшее сено и другие сельскохозяйственные отходы.

Некоторые из наиболее необычных сырьевых материалов, используемых для изготовления компоста, включают морские водоросли, куриные перья, скорлупу арахиса и обрезки волос.

Производственный
процесс

Производство компоста - это механический и биологический процесс. Сырье необходимо сначала отделить, собрать и измельчить механическими средствами, прежде чем может начаться процесс биологического разложения. В некоторых случаях самому процессу разложения способствует механическое перемешивание или аэрация материалов. После разложения готовый компост механически просеивается и упаковывается в мешки для распределения.

Есть несколько методов производства компоста в больших масштабах. При использовании метанового варочного котла сырье помещается в большой герметичный контейнер, чтобы исключить доступ кислорода. В результате разложения с недостатком кислорода образуется не только компост, но и метан, который можно использовать для приготовления пищи или обогрева. При использовании метода сваи с пеной сырье помещается в сваи или траншеи, содержащие перфорированные трубы, по которым циркулирует воздух. В результате разложения, богатого кислородом, выделяется большое количество тепла, которое убивает большинство вредных бактерий. При использовании метода валков сырье укладывается в длинные штабели, называемые валками, где они естественным образом разлагаются в течение нескольких недель или месяцев. Это самый дешевый метод из всех. Вот типичная последовательность операций, используемых для преобразования городских дворовых отходов в компост с использованием метода валков.

Разделение

• 1 Отходы со двора размещаются домовладельцами в отдельных контейнерах, а контейнеры размещаются у тротуара для вывоза в обычный день сбора мусора. Домовладельцев проинструктировали, что для сбора приемлемы только определенные дворовые отходы. К ним относятся обрезки травы, листья, сорняки и небольшие обрезки кустарников и деревьев. Также допустимы короткие куски веток деревьев диаметром до 6 дюймов (15 см). Домовладельцев также проинструктировали, что некоторые другие дворовые отходы неприемлемы. К ним относятся камни, дерн, экскременты животных и чрезмерное количество грязи. Пальмовые листья запрещены, потому что колючки не разлагаются и не содержат ядовитых веществ. Пищевые отходы, фрукты и овощи также запрещены, потому что они могут привлекать грызунов, нести нежелательные семена и способствовать возникновению запахов.
• 2 Отходы дворовых площадок собираются отдельными мусоровозами и вывозятся в перерабатывающий центр, где они складываются в штабеля. Сваи осматриваются визуально, и любые негабаритные или неприемлемые материалы удаляются вручную.

Шлифовка

• 3 Большая колесная машина, называемая фронтальным погрузчиком, забирает материал из кучи и сбрасывает его в измельчитель. Бак-измельчитель имеет стационарную вертикальную цилиндрическую внешнюю оболочку с вращающейся цилиндрической внутренней оболочкой. По мере того, как материал проходит между двумя оболочками, он измельчается на более мелкие кусочки и тщательно перемешивается. Измельченный материал падает снизу и проходит через сито, через которое отсеиваются более крупные куски. Оставшийся материал транспортируется конвейерной лентой в стопку.
• 4 Более крупные куски продаются ландшафтным компаниям для использования в качестве мульчи или почвенного покрова без дальнейшей обработки. Остаток загружается в большие самосвалы и транспортируется в зону компостирования, где сбрасывается длинными рядами, называемыми валками. Каждый ряд имеет высоту около 6-10 футов (2-3 м) и длину несколько сотен футов (м) с треугольным поперечным сечением. Между каждым рядом оставлено ровное пространство шириной около 10 футов (3 м), позволяющее транспортным средствам двигаться по всей длине.

Компостирование

• 5 Площадь компостирования может составлять несколько акров (гектаров). После того, как валок уложен на место, материал увлажняется цистерной, которая движется вдоль ряда, распыляя воду. Вода помогает в процессе компостирования и помогает минимизировать количество переносимой ветром пыли.
• 6 Каждые несколько недель специальная машина захватывает каждый валок и перемещается по его длине, переворачивая и взбалтывая материал. Это разбивает материал на еще более мелкие кусочки и подвергает его воздействию кислорода, который помогает в процессе разложения. После того, как валок перевернут, его снова обрызгивают водой. Этот процесс продолжается два-три месяца. В жаркую и сухую погоду валки, возможно, придется поливать чаще. Во время разложения внутренняя температура кучи может достигать 130 ° F (54 ° C), что помогает убить многие семена сорняков, которые могут присутствовать.

Лечение

• 7 Сырой компост зачерпывается фронтальным погрузчиком и перемещается в большую коническую кучу, где ему позволяют завершить процесс разложения в течение нескольких недель. Этот процесс называется отверждением, и он позволяет углю и азоту в компосте довести их до конечного уровня.

Проверка

• 8 После затвердевания компоста его выгребают фронтальным погрузчиком и сбрасывают в бункер вращающегося грохота. Это устройство состоит из большого цилиндрического экрана, вращающегося на оси, слегка наклоненной над горизонталью. Открытия в Диаграмма, изображающая промышленную переработку дворовых отходов в компост. экран имеет диаметр около 0,5 дюйма (1 см). Компост по конвейерной ленте подается из бункера в приподнятый конец вращающегося сита. По мере того как компост катится по длине вращающегося сита, более мелкий материал проваливается через сито и транспортером перемещается в кучу для хранения. Более крупный материал, который не может пройти через сетку, выпадает из нижнего конца цилиндра и либо возвращается в компостные кучи для дальнейшего разложения, либо продается в виде древесной стружки.

Распространение

• 9 Большая часть готового компоста загружается в большие самосвалы и продается оптом ландшафтным компаниям, муниципалитетам, питомникам и другим коммерческим клиентам. Некоторые из них запечатаны в пластиковые мешки по 40 фунтов (18 кг) для розничной продажи домовладельцам. Используя метод валков, типичный завод по переработке мусора на пригородном дворе может производить до 100 000 тонн (91 000 метрических тонн) компоста в год.

Контроль качества

Компании, занимающиеся компостированием, регулярно проверяют готовый компост, чтобы убедиться, что он не содержит вредных веществ и содержит необходимое количество питательных веществ для растений. Тесты измеряют размер частиц, уровень влажности, минеральное содержание, отношение углерода к азоту, кислотность, содержание питательных веществ, скорость прорастания семян сорняков и многие другие факторы. Например, частицы отходов должны быть от 0,5 до 2 дюймов (1,2-5 см) в диаметре, чтобы стимулировать поток кислорода внутри компоста. Точно так же уровень влажности должен быть выше 40%, чтобы облегчить процесс компоста. Уровень влажности ниже 40% замедляет процесс и представляет риск самовозгорания. Кроме того, идеальное соотношение углерода к азоту должно составлять в среднем 30 частей углерода на одну часть азота по весу. Идеальный баланс поддерживает здоровую микробную популяцию, ускоряет разложение и сводит к минимуму запах.

Вредные материалы

Компост из дворовых отходов, таких как листья и обрезки травы, редко содержит вредные вещества. Однако проблемы могут возникнуть, когда компост производится из частично отсортированных городских отходов, определенных промышленных отходов или осадка сточных вод. В таких случаях могут присутствовать недопустимые уровни токсичных металлов, химикатов или вредных бактерий.

Чтобы защитить население, Федеральное агентство по охране окружающей среды (EPA) устанавливает приемлемые уровни для тысяч материалов, которые могут присутствовать в компосте. В каждом штате также могут быть свои стандарты. Что касается муниципальных отходов, разделение источников - то есть, когда домовладельцы сортируют отходы со своих дворовых участков в отдельные контейнеры, а не выбрасывают их вместе с остальным мусором, - считается одним из наиболее эффективных способов производства чистого и безопасного компоста.

Будущее

По оценкам муниципалитетов, отделяя отходы домашнего двора и превращая их в компост, они могут сократить количество мусора, отправляемого на свалки, примерно на 20%. Хотя это значительное сокращение, ожидается, что в будущем со свалок придется вывозить еще больше мусора. Такие материалы, как загрязненная пищевая упаковка, одноразовые прокладки для пеленок, пищевые отходы, тряпки из натуральных волокон, куски дерева и другие органические материалы, могут быть компостированы. Для этого муниципалитетам, возможно, придется создать очистные сооружения для твердых бытовых отходов (ТБО), чтобы отделить композиционные материалы от вредных, таких как выброшенные батареи, моторное масло, асбест и многие бытовые химикаты.

В конце концов, компостирование может также предоставить средства для обработки и нейтрализации даже вредных материалов. Например, на нескольких старых заводах по производству боеприпасов и хранилищах окружающая почва загрязнена взрывчатым материалом тринитротолуолом, также известным как тротил. Исследователи используют специально разработанную смесь компоста из растительных отходов и навоза буйвола, чтобы нейтрализовать почву с помощью простого процесса биологического компостирования, который превращает взрывоопасные органические компоненты TNT в менее вредные соединения.