ازدادت أهمية إدارة النفايات مع زيادة كثافة الإنتاج الزراعي في المزارع. يهيمن الروث على نفايات الإنتاج الحيواني ، ولكنها تشمل أيضًا الفراش والقمامة والأعلاف الضائعة والمياه والتربة. يسرد الجدول 1 بعض الخصائص ذات الصلة للسماد الطبيعي ؛ يتم تضمين النفايات البشرية للمقارنة ولأنها أيضًا يجب معالجتها في مزرعة. يوفر المحتوى العضوي العالي للسماد وسيلة نمو ممتازة للبكتيريا. سيستهلك النشاط الأيضي للبكتيريا الأكسجين ويحافظ على السماد المخزن بكميات كبيرة في حالة لاهوائية. يمكن أن ينتج عن النشاط الأيضي اللاهوائي عددًا من المنتجات الثانوية الغازية السامة المعروفة ، بما في ذلك ثاني أكسيد الكربون والميثان وكبريتيد الهيدروجين والأمونيا.
الجدول 1. الخصائص الفيزيائية للسماد الطبيعي كما يفرز في اليوم لكل 1,000 رطل من وزن الحيوان ، باستثناء الرطوبة.
|
الوزن (رطل) |
الحجم (قدم3) |
المواد المتطايرة (رطل) |
رُطُوبَة (٪) |
||
|
كما تفرز |
كما تم تخزينها |
||||
|
بقرة حلوب |
80-85 |
1.3 |
1.4-1.5 |
85-90 |
> 98 |
|
بقرة بقري |
51-63 |
0.8-1.0 |
5.4-6.4 |
87-89 |
45-55 |
|
خنزير (مزارع) |
63 |
1.0 |
5.4 |
90 |
91 |
|
صو (الحمل) |
27 |
0.44 |
2.1 |
91 |
97 |
|
زرع والخنازير |
68 |
1.1 |
6.0 |
90 |
96 |
|
الدجاج البياض |
60 |
0.93 |
10.8 |
75 |
50 |
|
الفراريج |
80 |
1.3 |
15 |
75 |
24 |
|
تركيا |
44 |
0.69 |
9.7 |
75 |
34 |
|
خروف الغنم) |
40 |
0.63 |
8.3 |
75 |
- |
|
الانسان |
30 |
0.55 |
1.9 |
89 |
99.5 |
المصدر: وزارة الزراعة الأمريكية ، 1992.
عمليات إدارية
تتضمن إدارة الروث جمعه ، وعملية نقل واحدة أو أكثر ، وتخزينه و / أو معالجته الاختيارية والاستخدام في نهاية المطاف. يحدد محتوى الرطوبة في السماد كما هو مدرج في الجدول 1 مدى اتساقها. تتطلب النفايات ذات الاتساق المختلف تقنيات إدارة مختلفة وبالتالي يمكن أن تمثل مخاطر مختلفة على الصحة والسلامة (وزارة الزراعة الأمريكية ، 1992). يسمح الحجم المنخفض للسماد الصلب أو منخفض الرطوبة عمومًا بتخفيض تكاليف المعدات ومتطلبات الطاقة ، ولكن أنظمة المناولة ليست سهلة التشغيل الآلي. تتم عملية جمع النفايات السائلة ونقلها وأي معالجات اختيارية بسهولة أكبر وتتطلب قدرًا أقل من الاهتمام اليومي. أصبح تخزين الروث إلزامياً بشكل متزايد مع زيادة التباين الموسمي للمحاصيل المحلية ؛ يجب أن تكون طريقة التخزين في حجم يلبي معدل الإنتاج وجدول الاستخدام مع منع الأضرار البيئية ، وخاصة من جريان المياه. تشمل خيارات الاستخدام الاستخدام كمغذيات نباتية ، أو نشارة ، أو علف حيواني ، أو فراش ، أو كمصدر لإنتاج الطاقة.
إنتاج السماد الطبيعي
عادةً ما تُربى أبقار الألبان في المراعي ، إلا عندما تكون في مناطق التخزين قبل الحلب وبعده وخلال الظروف الموسمية المتطرفة. يمكن أن يختلف استخدام المياه للتنظيف في عمليات الحلب من 5 إلى 10 جالونات يوميًا لكل بقرة ، حيث لا يتم التخلص من النفايات ، إلى 150 جالونًا في اليوم لكل بقرة أينما كانت. لذلك ، فإن الطريقة المستخدمة في التنظيف لها تأثير قوي على الطريقة المختارة لنقل السماد وتخزينه واستخدامه. نظرًا لأن إدارة أبقار الأبقار تتطلب كميات أقل من المياه ، فغالبًا ما يتم التعامل مع روث الأبقار على أنه مادة صلبة أو شبه صلبة. يعتبر التسميد طريقة تخزين ومعالجة شائعة لمثل هذه النفايات الجافة. يؤثر نمط الهطول المحلي أيضًا بقوة على مخطط إدارة النفايات المفضل. إن حقول التسمين الجافة بشكل مفرط عرضة للتسبب في مشكلة الغبار والرائحة في اتجاه الريح.
المشاكل الرئيسية للخنازير التي تربى في المراعي التقليدية هي السيطرة على الجريان السطحي وتآكل التربة بسبب الطبيعة الاجتماعية للخنازير. يتمثل أحد البدائل في تشييد مباني الخنازير شبه المغلقة مع قطع مرصوفة ، مما يسهل أيضًا فصل النفايات الصلبة والسائلة ؛ تتطلب المواد الصلبة بعض عمليات النقل اليدوي ولكن يمكن التعامل مع السوائل عن طريق تدفق الجاذبية. تم تصميم أنظمة معالجة النفايات لمباني الإنتاج المغلقة بالكامل لجمع النفايات وتخزينها تلقائيًا في صورة سائلة إلى حد كبير. يمكن أن تؤدي الماشية التي تلعب بمرافق الري الخاصة بها إلى زيادة حجم نفايات الخنازير. يتم تخزين الروث بشكل عام في حفر أو بحيرات لاهوائية.
تنقسم منشآت الدواجن عمومًا إلى منشآت إنتاج اللحوم (الديوك الرومية والفروج) والبيض (البياض). تربى الأولى مباشرة على القمامة المحضرة ، مما يحافظ على السماد في حالة جافة نسبيًا (25 إلى 35٪ رطوبة) ؛ عملية النقل الوحيدة هي الإزالة الميكانيكية ، بشكل عام مرة واحدة فقط في السنة ، والنقل مباشرة إلى الحقل. توضع الطبقات في أقفاص مكدسة بدون فضلات ؛ يمكن السماح لروثهم إما بالتجمع في أكوام عميقة لإزالة ميكانيكي نادر أو يتم تنظيفه أو كشطه تلقائيًا في شكل سائل يشبه إلى حد كبير روث الخنازير.
قوام النفايات من معظم الحيوانات الأخرى ، مثل الأغنام والماعز والخيول ، صلبة إلى حد كبير ؛ الاستثناء الرئيسي هو العجول ، بسبب نظامها الغذائي السائل. تحتوي نفايات الخيول على نسبة عالية من الفراش وقد تحتوي على طفيليات داخلية ، مما يحد من استخدامها في أراضي المراعي. قد تحتوي نفايات الحيوانات الصغيرة والقوارض والطيور على كائنات مرضية يمكن أن تنتقل إلى الإنسان. ومع ذلك ، فقد أظهرت الدراسات أن البكتيريا البرازية لا تعيش على العلف (بيل ، ويلسون وديو 1976).
مخاطر التخزين
يجب أن تظل مرافق تخزين النفايات الصلبة تتحكم في جريان المياه وترشيحها في المياه السطحية والجوفية. وبالتالي ، يجب أن تكون منصات أو حفر (قد تكون أحواضًا موسمية) أو حاويات مغطاة.
يقتصر تخزين السوائل والملاط بشكل أساسي على البرك والبحيرات والحفر أو الخزانات إما تحت الأرض أو فوقها. يتزامن التخزين طويل الأمد مع العلاج في الموقع ، وعادةً ما يتم عن طريق الهضم اللاهوائي. سيقلل الهضم اللاهوائي المواد الصلبة المتطايرة الموضحة في الجدول 1 ، مما يقلل أيضًا من الروائح المنبعثة من الاستخدام النهائي. يمكن أن تؤدي مرافق الحفظ تحت السطح غير الخاضعة للحراسة إلى إصابات أو وفيات من الدخول العرضي والسقوط (Knoblauch et al.1996).
يمثل نقل السماد السائل خطرًا شديد التباين من الميركابتان الناتج عن الهضم اللاهوائي. لقد ثبت أن الميركابتان (الغازات المحتوية على الكبريت) مساهم رئيسي في رائحة السماد وجميعها سامة جدًا (Banwart and Brenner 1975). ولعل أخطر تأثيرات ح2S الموضح في الجدول 2 هو قدرته الخبيثة على شل حاسة الشم في نطاق 50- إلى 100 جزء في المليون ، مما يزيل القدرة الحسية على اكتشاف المستويات العالية السامة بسرعة. يكفي تخزين السوائل لمدة أقصر من أسبوع واحد لبدء الإنتاج اللاهوائي للمركابتانات السامة. يُعتقد أن الاختلافات الرئيسية في معدلات توليد غاز الروث طويل الأجل ترجع إلى الاختلافات غير المنضبطة في الاختلافات الكيميائية والفيزيائية داخل السماد المخزن ، مثل درجة الحرارة ودرجة الحموضة والأمونيا والتحميل العضوي (Donham و Yeggy و Dauge 1).
الجدول 2. بعض المعايير السمية الهامة لكبريتيد الهيدروجين (H2S)
|
المعيار الفسيولوجي أو التنظيمي |
جزء في المليون (جزء في المليون) |
|
حد الكشف عن الرائحة (رائحة البيض الفاسد) |
.01-.1 |
|
رائحة كريهة |
3-5 |
|
TLV-TWA = حد التعرض الموصى به |
10 |
|
TLV-STEL = حد التعرض الموصى به لمدة 15 دقيقة |
15 |
|
الشلل الشمي (لا يمكن شمه) |
50-100 |
|
التهاب الشعب الهوائية (سعال جاف) |
100-150 |
|
IDLH (التهاب رئوي وذمة رئوية) |
100 |
|
توقف التنفس السريع (الموت في 1–3 أنفاس) |
1,000-2,000 |
TLV-TWA = قيم حد العتبة –متوسط الوقت المرجح ؛ STEL = مستوى التعرض قصير المدى ؛ IDLH = يشكل خطرًا مباشرًا على الحياة والصحة.
يتم زيادة الإطلاق البطيء عادةً لهذه الغازات أثناء التخزين بشكل كبير إذا تم تحريك الملاط لإعادة تعليق الحمأة التي تتراكم في القاع. ح2تم الإبلاغ عن تركيزات S تبلغ 300 جزء في المليون (Panti and Clark 1991) ، وتم قياس 1,500 جزء في المليون أثناء تقليب السماد السائل. معدلات إطلاق الغاز أثناء التحريض كبيرة جدًا بحيث لا يمكن التحكم فيها عن طريق التهوية. من المهم أن ندرك أن الهضم اللاهوائي الطبيعي غير خاضع للسيطرة وبالتالي متغير بدرجة كبيرة. يمكن توقع تكرار التعرضات المفرطة الخطيرة والمميتة إحصائيًا ولكن ليس في أي موقع أو وقت فردي. أفادت دراسة استقصائية لمزارعي الألبان في سويسرا عن تكرار وقوع حادث غاز روث واحد لكل 1,000 شخص - سنة (Knoblauch وآخرون 1996). تعتبر احتياطات السلامة ضرورية في كل مرة يتم فيها التحريض لتجنب الحدث الخطير بشكل غير عادي. إذا لم يحرك عامل التشغيل ، فسوف تتراكم الحمأة حتى يمكن إزالتها ميكانيكيًا. يجب ترك هذه الحمأة لتجف قبل أن يدخل شخص ما فعليًا حفرة مغلقة. يجب أن يكون هناك برنامج مكتوب للأماكن الضيقة.
نادرًا ما تستخدم بدائل الأحواض اللاهوائية مثل البركة الهوائية ، البركة الاختيارية (التي تستخدم البكتيريا التي يمكن أن تنمو في كل من الظروف الهوائية واللاهوائية) ، والتجفيف (نزح المياه) ، والتسميد أو الهاضم اللاهوائي للغاز الحيوي (وزارة الزراعة الأمريكية ، 1992). يمكن إنشاء الظروف الهوائية إما بالحفاظ على عمق السائل لا يزيد عن 60 إلى 150 سم أو عن طريق التهوية الميكانيكية. تأخذ التهوية الطبيعية مساحة أكبر ؛ تعتبر التهوية الميكانيكية أكثر تكلفة ، مثلها مثل المضخات الدورانية في البركة الاختيارية. يمكن إجراء عملية التسميد في صفوف من السماد العضوي (صفوف من الروث يجب قلبها كل يومين إلى 2 أيام) ، أو كومة ثابتة ولكن بها تهوية أو وعاء مصنوع خصيصًا. يجب تقليل المحتوى العالي من النيتروجين في السماد الطبيعي عن طريق خلط معدل مرتفع من الكربون يدعم نمو الميكروبات المحبة للحرارة اللازمة للتسميد للتحكم في الروائح وإزالة مسببات الأمراض. يعتبر التسميد طريقة اقتصادية لمعالجة الجثث الصغيرة ، إذا سمحت القوانين المحلية بذلك. راجع أيضًا مقالة "عمليات التخلص من النفايات" في مكان آخر من هذا موسوعة. في حالة عدم توفر معمل تصريف أو التخلص ، تتضمن الخيارات الأخرى الترميد أو الدفن. علاجهم الفوري مهم للسيطرة على مرض القطيع أو القطيع. نفايات الخنازير والدواجن قابلة بشكل خاص لإنتاج غاز الميثان ، لكن تقنية الاستخدام هذه لا يتم تبنيها على نطاق واسع.
يمكن أن تتكون قشور سميكة فوق السماد السائل وتظهر صلبة. يمكن للعامل أن يمشي على هذه القشرة ويخترقها ويغرق. يمكن للعمال أيضًا الانزلاق والسقوط في السماد السائل والغرق. من المهم الاحتفاظ بمعدات الإنقاذ بالقرب من موقع تخزين السماد السائل وتجنب العمل بمفرده. بعض غازات الروث ، مثل الميثان ، قابلة للانفجار ، ويجب وضع علامات "ممنوع التدخين" في مبنى تخزين الروث أو حوله (Deere & Co. 1994).
مخاطر التطبيق
يمكن أن يتم نقل السماد الجاف واستخدامه يدويًا أو بمساعدة ميكانيكية مثل اللودر الأمامي ، وجرافة انزلاقية التوجيه ، وموزع السماد ، وكل منها يمثل خطرًا على السلامة. ينتشر السماد الطبيعي على الأرض كسماد. عادة ما يتم سحب موزعات السماد خلف الجرار ويتم تشغيلها بواسطة مأخذ الطاقة (PTO) من الجرار. يتم تصنيفها إلى واحد من أربعة أنواع: نوع الصندوق مع مضارب خلفية ، سائب ، خزان V مع تفريغ جانبي وخزان مغلق. يتم استخدام الأولين لتطبيق السماد الصلب ؛ يتم استخدام الموزعة ذات الخزان V لتطبيق السماد السائل أو الملاط أو السماد الصلب ؛ ويتم استخدام الموزعة ذات الخزان المغلق لتطبيق السماد السائل. تقوم الموزعات برمي الروث على مساحات كبيرة إما في الخلف أو على الجانبين. تشمل المخاطر الآلات والأجسام المتساقطة والغبار والهباء الجوي. يتم سرد العديد من إجراءات السلامة في الجدول 3.
الجدول 3. بعض إجراءات السلامة المتعلقة بناثر السماد الطبيعي
1. يجب أن يقوم شخص واحد فقط بتشغيل الجهاز لتجنب التنشيط غير المقصود من قبل شخص آخر.
.2 إﺑﻘﺎء اﻟﻌﻣﺎل ﺧﺎﻟﯾًﺎ ﻣن ﻣﻘﺎطﻌﺎت اﻟﻘوة اﻟﻔﻌﺎﻟﺔ (PTOs) ، واﻟﻣﺿﺎرب ، واﻟﻣﺛﺎﻗﺎت ، واﻟﻣﺑرد.
3. حافظ على جميع الحراس والدروع.
4. حافظ على الأشخاص بعيدًا عن المؤخرة والجوانب من الموزعة ، والتي يمكن أن تقذف أشياء ثقيلة مختلطة في السماد حتى 30 مترًا.
5. تجنب عمليات الفصل الخطيرة عن طريق منع انسداد الموزعة:
- احتفظ بالحجارة والألواح والأشياء الأخرى بعيدًا عن الموزعة.
- في الطقس المتجمد ، تأكد من أن السلاسل والسلاسل الموجودة في الموزعات من النوع السائب فضفاضة وغير مجمدة قبل التشغيل.
- حافظ على السلاسل والمضارب على الناشرات من نوع الخافق في حالة تشغيل جيدة عن طريق استبدال السلاسل الممتدة وتجنب إسقاط أحمال السماد المجمد على سلاسل الموزعة.
- لا تدخل مطلقًا في مفرشة التشغيل لتنظيفها.
- حافظ على مثقب التفريغ وطارد التفريغ على موزعات V-tank حتى تعمل بحرية.
- في الطقس البارد ، نظف دواخل الموزعة حتى لا يجمد السماد الرطب الأجزاء المتحركة.
6. استخدام ممارسات السلامة الجيدة للجرار و PTO.
7. تأكد من تشغيل صمام التنفيس الموجود على موزعات الخزان المغلق لتجنب الضغوط المفرطة.
8. عند فك الموزعة من الجرار ، تأكد من أن الرافعة التي تحمل وزن لسان الموزعة مؤمنة ومغلقة لمنع الموزعة من السقوط.
9. عندما تقوم الموزعة بإنشاء غبار أو رذاذ محمول في الهواء ، استخدم حماية الجهاز التنفسي.
المصدر: Deere & Co. 1994.