Die Bedeutung der Abfallbewirtschaftung hat zugenommen, da die Intensität der landwirtschaftlichen Produktion auf den landwirtschaftlichen Betrieben zugenommen hat. Abfälle aus der Tierproduktion werden von Gülle dominiert, umfassen aber auch Einstreu und Einstreu, Futterabfälle sowie Wasser und Erde. Tabelle 1 listet einige relevante Eigenschaften von Gülle auf; Menschliche Ausscheidungen sind sowohl zum Vergleich als auch, weil sie ebenfalls auf einem landwirtschaftlichen Betrieb behandelt werden müssen, enthalten. Der hohe Gehalt an organischem Dünger ist ein hervorragendes Wachstumsmedium für Bakterien. Die Stoffwechselaktivität von Bakterien wird Sauerstoff verbrauchen und in großen Mengen gelagerten Mist in einem anaeroben Zustand halten. Die anaerobe Stoffwechselaktivität kann eine Reihe bekannter toxischer gasförmiger Nebenprodukte erzeugen, darunter Kohlendioxid, Methan, Schwefelwasserstoff und Ammoniak.
Tabelle 1. Physikalische Eigenschaften von Gülle, ausgeschieden pro Tag pro 1,000 Pfund Tiergewicht, ohne Feuchtigkeit.
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Gewicht (kg) |
Volumen (ft3) |
Flüchtige Stoffe (lb) |
Feuchtigkeit (%) |
||
|
Wie ausgeschieden |
Wie gespeichert |
||||
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Milchkuh |
80-85 |
1.3 |
1.4-1.5 |
85-90 |
> 98 |
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Rinderkuh |
51-63 |
0.8-1.0 |
5.4-6.4 |
87-89 |
45-55 |
|
Schwein (Züchter) |
63 |
1.0 |
5.4 |
90 |
91 |
|
Sau (Trächtigkeit) |
27 |
0.44 |
2.1 |
91 |
97 |
|
Sau und Ferkel |
68 |
1.1 |
6.0 |
90 |
96 |
|
Legehennen |
60 |
0.93 |
10.8 |
75 |
50 |
|
Broilers |
80 |
1.3 |
15 |
75 |
24 |
|
Truthähne |
44 |
0.69 |
9.7 |
75 |
34 |
|
Lamm) |
40 |
0.63 |
8.3 |
75 |
- |
|
Human |
30 |
0.55 |
1.9 |
89 |
99.5 |
Quelle: USDA 1992.
Managementprozesse
Die Bewirtschaftung von Gülle umfasst das Sammeln, einen oder mehrere Umladevorgänge, die Lagerung und/oder die optionale Behandlung und schließlich die Verwertung. Der in Tabelle 1 aufgeführte Feuchtigkeitsgehalt der Gülle bestimmt ihre Konsistenz. Abfälle unterschiedlicher Konsistenz erfordern unterschiedliche Managementtechniken und können daher unterschiedliche Gesundheits- und Sicherheitsrisiken darstellen (USDA 1992). Das verringerte Volumen an festem oder feuchtigkeitsarmem Dünger ermöglicht im Allgemeinen niedrigere Ausrüstungskosten und Energieanforderungen, aber Handhabungssysteme sind nicht leicht zu automatisieren. Das Sammeln, der Transfer und alle optionalen Behandlungen von Flüssigabfällen sind einfacher zu automatisieren und erfordern weniger tägliche Aufmerksamkeit. Die Lagerung von Gülle wird immer obligatorischer, da die saisonale Variabilität der lokalen Kulturen zunimmt; Die Speichermethode muss so bemessen sein, dass sie die Produktionsrate und den Nutzungsplan erfüllt und gleichzeitig Umweltschäden, insbesondere durch Wasserabfluss, verhindert. Zu den Nutzungsmöglichkeiten gehören die Verwendung als Pflanzennährstoff, Mulch, Tierfutter, Einstreu oder als Quelle zur Energiegewinnung.
Gülleproduktion
Milchkühe werden normalerweise auf Weiden aufgezogen, außer in Haltungsbereichen zum Vor- und Nachmelken und während saisonaler Extreme. Der Wasserverbrauch zum Reinigen bei Melkvorgängen kann von 5 bis 10 Gallonen pro Tag und Kuh variieren, wo das Spülen von Abfällen nicht praktiziert wird, bis zu 150 Gallonen pro Tag pro Kuh, wo dies der Fall ist. Daher hat die zur Reinigung verwendete Methode einen starken Einfluss auf die gewählte Methode für den Transport, die Lagerung und die Verwertung der Gülle. Da die Haltung von Rindern weniger Wasser erfordert, wird Rindergülle häufiger als Feststoff oder Halbfeststoff gehandhabt. Die Kompostierung ist ein übliches Verfahren zur Lagerung und Behandlung solcher trockener Abfälle. Das lokale Niederschlagsmuster beeinflusst auch stark das bevorzugte Abfallbewirtschaftungssystem. Übermäßig trockene Feedlots neigen dazu, ein Staub- und Geruchsproblem in Windrichtung zu erzeugen.
Die Hauptprobleme für Schweine, die auf traditionellen Weiden aufgezogen werden, sind die Kontrolle des Abflusses und der Bodenerosion aufgrund der Herdennatur von Schweinen. Eine Alternative ist der Bau von halbgeschlossenen Schweineställen mit befestigten Grundstücken, was auch die Trennung von festen und flüssigen Abfällen erleichtert; Feststoffe erfordern einige manuelle Transfervorgänge, aber Flüssigkeiten können durch Schwerkraftfluss gehandhabt werden. Abfallbehandlungssysteme für vollständig geschlossene Produktionsgebäude sind darauf ausgelegt, Abfälle in weitgehend flüssiger Form automatisch zu sammeln und zu lagern. Vieh, das mit seinen Tränkanlagen spielt, kann die Menge an Schweinekot erhöhen. Die Güllelagerung erfolgt im Allgemeinen in anaeroben Gruben oder Lagunen.
Geflügelbetriebe werden im Allgemeinen in Betriebe für die Fleisch- (Puten und Masthähnchen) und Eierbetriebe (Legehennen) unterteilt. Erstere werden direkt auf vorbereiteter Einstreu aufgezogen, die den Mist in einem relativ trockenen Zustand hält (25 bis 35 % Feuchtigkeit); der einzige Transfervorgang ist die mechanische Entfernung, in der Regel nur einmal pro Jahr, und der Transport direkt zum Feld. Legehennen werden in gestapelten Käfigen ohne Einstreu untergebracht; Ihr Mist kann entweder in tiefen Stapeln gesammelt werden, um selten mechanisch entfernt zu werden, oder er kann automatisch gespült oder in flüssiger Form ähnlich wie Schweinegülle abgekratzt werden.
Die Konsistenz der Abfälle der meisten anderen Tiere, wie Schafe, Ziegen und Pferde, ist weitgehend fest; Die große Ausnahme bilden Kälber aufgrund ihrer flüssigen Ernährung. Pferdeabfälle enthalten einen hohen Anteil an Einstreu und können innere Parasiten enthalten, was ihre Verwendung auf Weideland einschränkt. Abfälle von Kleintieren, Nagetieren und Vögeln können Krankheitserreger enthalten, die auf den Menschen übertragbar sind. Studien haben jedoch gezeigt, dass Fäkalbakterien auf Futter nicht überleben (Bell, Wilson und Dew 1976).
Gefahren bei der Lagerung
Lagereinrichtungen für feste Abfälle müssen weiterhin den Wasserabfluss und die Versickerung in Oberflächen- und Grundwasser kontrollieren. Daher sollten sie gepflasterte Pads oder Gruben (die saisonale Teiche sein können) oder überdachte Gehege sein.
Die Lagerung von Flüssigkeiten und Gülle ist grundsätzlich auf Teiche, Lagunen, Gruben oder Tanks unter- oder oberirdisch beschränkt. Die Langzeitlagerung fällt mit der Behandlung vor Ort zusammen, normalerweise durch anaerobe Faulung. Die anaerobe Faulung reduziert die in Tabelle 1 angegebenen flüchtigen Feststoffe, was auch die Gerüche reduziert, die von der eventuellen Verwendung ausgehen. Unbewachte unterirdische Halteeinrichtungen können durch unbeabsichtigtes Betreten und Stürze zu Verletzungen oder Todesfällen führen (Knoblauch et al. 1996).
Der Umschlag von Gülle stellt eine sehr variable Gefahr durch Mercaptane dar, die durch anaerobe Vergärung entstehen. Mercaptane (schwefelhaltige Gase) tragen nachweislich wesentlich zum Güllegeruch bei und sind alle ziemlich giftig (Banwart und Brenner 1975). Die vielleicht gefährlichste Wirkung von H2Das in Tabelle 2 gezeigte S ist seine heimtückische Fähigkeit, den Geruchssinn im Bereich von 50 bis 100 ppm zu lähmen, wodurch die sensorische Fähigkeit, höhere, schnell toxische Konzentrationen zu erkennen, beseitigt wird. Eine Flüssigkeitslagerung von nur 1 Woche reicht aus, um die anaerobe Produktion von toxischen Mercaptanen zu initiieren. Es wird angenommen, dass große Unterschiede in den langfristigen Raten der Güllegaserzeugung auf unkontrollierte Schwankungen der chemischen und physikalischen Unterschiede innerhalb der gelagerten Gülle zurückzuführen sind, wie Temperatur, pH-Wert, Ammoniak und organische Belastung (Donham, Yeggy und Dauge 1985).
Tabelle 2. Einige wichtige toxikologische Benchmarks für Schwefelwasserstoff (H2S)
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Physiologischer oder regulatorischer Benchmark |
Teile pro Million (ppm) |
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Geruchswahrnehmungsschwelle (Geruch nach faulen Eiern) |
.01 – .1 |
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Anstößiger Geruch |
3-5 |
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TLV-TWA = empfohlener Expositionsgrenzwert |
10 |
|
TLV-STEL = empfohlene Expositionsgrenze von 15 Minuten |
15 |
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Riechlähmung (kann nicht gerochen werden) |
50-100 |
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Bronchitis (trockener Husten) |
100-150 |
|
IDLH (Pneumonitis und Lungenödem) |
100 |
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Rascher Atemstillstand (Tod in 1–3 Atemzügen) |
1,000-2,000 |
TLV-TWA = Schwellenwerte – zeitlich gewichteter Durchschnitt; STEL = Kurzzeitexpositionsniveau; IDLH = Unmittelbar gefährlich für Leben und Gesundheit.
Die normalerweise langsame Freisetzung dieser Gase während der Lagerung wird stark erhöht, wenn die Aufschlämmung gerührt wird, um den Schlamm, der sich am Boden ansammelt, zu resuspendieren. H2Es wurden S-Konzentrationen von 300 ppm berichtet (Panti und Clark 1991), und beim Rühren von Gülle wurden 1,500 ppm gemessen. Die Geschwindigkeiten der Gasfreisetzung während des Rührens sind viel zu groß, um durch Belüftung kontrolliert zu werden. Es ist sehr wichtig zu wissen, dass die natürliche anaerobe Verdauung unkontrolliert und daher sehr variabel ist. Die Häufigkeit schwerwiegender und tödlicher Überexpositionen kann statistisch vorhergesagt werden, jedoch nicht für einen einzelnen Ort oder Zeitpunkt. Eine Umfrage unter Milchbauern in der Schweiz ergab eine Häufigkeit von etwa einem Güllegasunfall pro 1,000 Personenjahre (Knoblauch et al. 1996). Sicherheitsvorkehrungen sind jedes Mal erforderlich, wenn eine Agitation geplant ist, um das ungewöhnlich gefährliche Ereignis zu vermeiden. Wenn der Bediener nicht rührt, sammelt sich Schlamm an, bis er möglicherweise mechanisch entfernt werden muss. Solcher Schlamm sollte trocknen gelassen werden, bevor jemand physisch eine geschlossene Grube betritt. Es sollte ein schriftliches Programm für beengte Räume geben.
Selten verwendete Alternativen zu anaeroben Teichen sind ein aerober Teich, ein fakultativer Teich (einer, der Bakterien verwendet, die sowohl unter aeroben als auch anaeroben Bedingungen wachsen können), Trocknung (Entwässerung), Kompostierung oder ein anaerober Fermenter für Biogas (USDA 1992). Aerobe Bedingungen können entweder dadurch erzeugt werden, dass die Flüssigkeitstiefe nicht mehr als 60 bis 150 cm beträgt, oder durch mechanische Belüftung. Natürliche Belüftung braucht mehr Platz; Eine mechanische Belüftung ist teurer, ebenso wie die Umwälzpumpen eines fakultativen Teiches. Die Kompostierung kann in Schwaden (Mistreihen, die alle 2 bis 10 Tage gewendet werden müssen), einer statischen, aber belüfteten Miete oder einem speziell konstruierten Behälter durchgeführt werden. Der hohe Stickstoffgehalt von Gülle muss reduziert werden, indem ein Zusatzstoff mit hohem Kohlenstoffgehalt beigemischt wird, der das thermophile mikrobielle Wachstum unterstützt, das für die Kompostierung erforderlich ist, um Gerüche zu kontrollieren und Krankheitserreger zu entfernen. Die Kompostierung ist eine wirtschaftliche Methode zur Behandlung kleiner Schlachtkörper, sofern die örtlichen Vorschriften dies zulassen. Siehe auch den Artikel „Entsorgungsbetriebe“ an anderer Stelle in diesem Dokument Enzyklopädie. Wenn keine Verwertungs- oder Entsorgungsanlage verfügbar ist, sind andere Optionen Verbrennung oder Vergrabung. Ihre sofortige Behandlung ist wichtig, um Herden- oder Herdenkrankheiten zu kontrollieren. Schweine- und Geflügelabfälle sind besonders geeignet für die Methanproduktion, aber diese Verwertungstechnik ist nicht weit verbreitet.
Auf Gülle können sich dicke Krusten bilden, die fest erscheinen. Ein Arbeiter kann auf dieser Kruste laufen und durchbrechen und ertrinken. Arbeiter können auch ausrutschen, in die Gülle fallen und ertrinken. Es ist wichtig, Rettungsgeräte in der Nähe des Güllelagers aufzubewahren und nicht alleine zu arbeiten. Einige Güllegase, wie Methan, sind explosiv, und im oder um das Güllelagergebäude sollten „Rauchen verboten“-Schilder angebracht werden (Deere & Co. 1994).
Anwendungsgefahren
Die Übertragung und Nutzung von Trockenmist kann von Hand oder mit mechanischen Hilfsmitteln wie Frontlader, Kompaktlader und Miststreuer erfolgen, die jeweils ein Sicherheitsrisiko darstellen. Gülle wird als Dünger auf das Land ausgebracht. Miststreuer werden im Allgemeinen hinter einem Traktor gezogen und durch eine Zapfwelle (PTO) vom Traktor angetrieben. Sie werden in einen von vier Typen eingeteilt: Kastentyp mit hinteren Schlägern, Schlegel, V-Tank mit Seitenauswurf und geschlossener Tank. Die ersten beiden werden zum Ausbringen von Festmist verwendet; der V-Tank-Streuer wird zum Ausbringen von Gülle, Gülle oder Festmist verwendet; und der geschlossene Behälterstreuer wird zum Ausbringen von Gülle verwendet. Die Streuer werfen den Mist großflächig entweder nach hinten oder zur Seite. Zu den Gefahren zählen Maschinen, herabfallende Gegenstände, Staub und Aerosole. Mehrere Sicherheitsverfahren sind in Tabelle 3 aufgelistet.
Tabelle 3. Einige Sicherheitsverfahren im Zusammenhang mit Miststreuern
1. Die Maschine sollte nur von einer Person bedient werden, um eine unbeabsichtigte Aktivierung durch eine andere Person zu vermeiden.
2. Halten Sie Arbeiter von aktiven Zapfwellen (PTOs), Schlägern, Schnecken und Austreibern fern.
3. Pflegen Sie alle Wachen und Schilde.
4. Halten Sie Personen von der Rückseite und den Seiten des Streuers fern, die schwere Gegenstände, die in die Gülle gemischt werden, bis zu 30 m weit schleudern können.
5. Vermeiden Sie gefährliche Aussteckvorgänge, indem Sie ein Verstopfen des Spreizers verhindern:
- Halten Sie Steine, Bretter und andere Gegenstände vom Streuer fern.
- Stellen Sie bei Frostwetter sicher, dass Schlegel und Ketten an Schlegelstreuern locker und vor dem Betrieb aufgetaut sind.
- Halten Sie Ketten und Schlegel an Streuern mit Schleuderrad in gutem Betriebszustand, indem Sie gedehnte Ketten austauschen und vermeiden, dass Ladungen von gefrorenem Mist auf die Ketten des Streuers fallen.
- Steigen Sie niemals in einen laufenden Streuer, um ihn zu reinigen.
- Warten Sie die Entladeschnecke und den Austragsaustreiber an V-Tank-Streuern, damit sie frei funktionieren.
- Reinigen Sie bei kaltem Wetter das Innere des Streuers, damit die beweglichen Teile nicht durch nasse Gülle gefrieren.
6. Verwenden Sie bewährte Sicherheitspraktiken für Traktor und Zapfwelle.
7. Stellen Sie sicher, dass das Überdruckventil an Spreadern mit geschlossenem Tank funktioniert, um übermäßige Drücke zu vermeiden.
8. Achten Sie beim Abhängen des Streuers vom Schlepper darauf, dass der Wagenheber, der das Gewicht der Streuerzunge trägt, sicher und verriegelt ist, damit der Streuer nicht herunterfallen kann.
9. Wenn der Streuer Staub oder Aerosole in der Luft erzeugt, verwenden Sie einen Atemschutz.
Quelle: Deere & Co. 1994.