隨著農場農業生產強度的增加，廢物管理的重要性也隨之增加。 畜牧業產生的廢物主要是糞便，但也包括墊料和墊料、廢棄的飼料以及水和土壤。 表 1 列出了糞便的一些相關特性； 人類排泄物被包括在內，既是為了比較，也是因為它也必須在農場進行處理。 糞便中的高有機物含量為細菌提供了極好的生長培養基。 細菌的代謝活動會消耗氧氣，使大量儲存的糞便保持厭氧狀態。 厭氧代謝活動會產生許多眾所周知的有毒氣態副產物，包括二氧化碳、甲烷、硫化氫和氨。
表 1. 每 1,000 磅動物體重每天排泄的糞便的物理特性，不包括水分。
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重量（磅） |
體積（英尺3) |
揮發物（磅） |
水分 （％） |
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作為排泄物 |
存儲狀態 |
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奶牛 |
80-85 |
1.3 |
1.4-1.5 |
85-90 |
> 98 |
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肉牛 |
51-63 |
0.8-1.0 |
5.4-6.4 |
87-89 |
45-55 |
|
豬（飼養員） |
63 |
1.0 |
5.4 |
90 |
91 |
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母豬（妊娠） |
27 |
0.44 |
2.1 |
91 |
97 |
|
母豬和仔豬 |
68 |
1.1 |
6.0 |
90 |
96 |
|
蛋雞 |
60 |
0.93 |
10.8 |
75 |
50 |
|
肉雞 |
80 |
1.3 |
15. |
75 |
24 |
|
火雞 |
44 |
0.69 |
9.7 |
75 |
34 |
|
羔羊（綿羊） |
40 |
0.63 |
8.3 |
75 |
- |
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人的 |
30 |
0.55 |
1.9 |
89 |
99.5 |
資料來源：美國農業部 1992。
管理流程
糞便管理涉及其收集、一次或多次轉移操作、儲存或/和可選處理以及最終利用。 表 1 中列出的糞便水分含量決定了它的稠度。 不同濃度的廢物需要不同的管理技術，因此可能存在不同的健康和安全危害（美國農業部 1992）。 減少固體或低水分糞便的體積通常可以降低設備成本和能源需求，但處理系統不容易實現自動化。 液體廢物的收集、轉移和任何可選處理都更容易實現自動化，並且需要更少的日常關注。 隨著當地作物季節性變化的增加，糞便的儲存變得越來越強制； 儲存方法的規模必須滿足生產率和利用計劃，同時防止環境破壞，尤其是水流失。 利用選項包括用作植物養分、覆蓋物、動物飼料、墊料或產生能量的來源。
糞便生產
奶牛通常在牧場上飼養，除了在擠奶前和擠奶後的暫養區以及在季節性極端情況下。 擠奶作業中清潔用水量從每頭奶牛每天 5 到 10 加侖不等，如果不進行廢物沖洗，到每頭奶牛每天 150 加侖。 因此，清潔方法對糞便運輸、儲存和利用方法的選擇有很大影響。 由於肉牛的管理需要較少的水，因此牛糞更多地以固體或半固體的形式處理。 堆肥是此類幹垃圾的常用儲存和處理方法。 當地的降水模式也強烈影響首選的廢物管理方案。 過度乾燥的飼養場容易產生順風灰塵和氣味問題。
由於豬的群居性，在傳統牧場上飼養的豬的主要問題是控制徑流和土壤侵蝕。 一種替代方案是建造半封閉式豬舍，鋪設地塊，這也有利於固體和液體廢物的分離； 固體需要一些手動轉移操作，但液體可以通過重力流處理。 全封閉生產廠房的廢物處理系統設計用於自動收集和儲存主要為液態的廢物。 家畜玩耍它們的飲水設施會增加豬排泄物的數量。 糞便儲存一般在厭氧坑或潟湖中。
家禽設施通常分為肉類（火雞和肉雞）和蛋（蛋雞）生產設施。 前者直接在準備好的墊料上飼養，保持糞便處於相對乾燥的狀態（水分 25 至 35%）； 唯一的轉移作業是機械清除，一般一年一次，直接運到田間。 層疊的籠子裡沒有墊料； 他們的糞便可以被允許深堆收集，以便不經常機械清除，也可以像豬糞一樣以液體形式自動沖洗或刮掉。
大多數其他動物（如綿羊、山羊和馬）的排泄物大多呈固體狀； 主要的例外是小牛犢，因為它們的飲食是流質。 馬的糞便中含有高比例的墊料，可能含有內部寄生蟲，這限制了它在牧場上的利用。 小動物、囓齒動物和鳥類的排泄物可能含有可傳染給人類的致病微生物。 然而，研究表明糞便中的細菌無法在草料中存活（Bell、Wilson 和 Dew 1976）。
儲存危害
固體廢物儲存設施仍必須控制水徑流和滲入地表水和地下水。 因此，它們應該是鋪好的墊子或坑（可能是季節性池塘）或有蓋的圍欄。
液體和泥漿的儲存基本上限於地下或地上的池塘、潟湖、坑或水箱。 長期儲存與現場處理同時進行，通常通過厭氧消化進行。 厭氧消化將減少表 1 中所示的揮發性固體，這也減少了最終使用中散發的氣味。 無人看守的地下存放設施可能會因意外進入和墜落而導致受傷或死亡（Knoblauch 等人，1996 年）。
液體肥料的轉移會因厭氧消化產生的硫醇而產生高度可變的危害。 硫醇（含硫氣體）已被證明是糞便氣味的主要來源，而且毒性都很大（Banwart 和 Brenner 1975）。 也許是 H 最危險的影響2表 2 中顯示的 S 是它在 50 至 100 ppm 範圍內麻痺嗅覺的潛在能力，消除了檢測更高、快速毒性水平的感官能力。 短至 1 週的液體儲存足以啟動有毒硫醇的厭氧生產。 長期糞便氣體產生率的主要差異被認為是由於儲存的糞便中化學和物理差異的不受控制的變化，例如溫度、pH 值、氨和有機負荷（Donham、Yeggy 和 Dauge 1985）。
表 2. 硫化氫的一些重要毒理學基準 (H2S)
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生理或監管基準 |
百萬分率 (ppm) |
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氣味檢測閾值（臭雞蛋味） |
.01-.1 |
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惡臭 |
3-5 |
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TLV-TWA = 推薦的暴露限值 |
10 |
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TLV-STEL = 建議的 15 分鐘暴露限制 |
15 |
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嗅覺麻痺（聞不到） |
50-100 |
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支氣管炎（乾咳） |
100-150 |
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IDLH（肺炎和肺水腫） |
100 |
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快速呼吸停止（1-3 次呼吸後死亡） |
1,000-2,000 |
TLV-TWA = 閾限值-時間加權平均值； STEL = 短期暴露水平； IDLH = 立即危及生命和健康。
如果攪動泥漿以重新懸浮積聚在底部的污泥，則這些氣體在儲存過程中通常緩慢釋放會大大增加。 H2據報導，S 濃度為 300 ppm（Panti 和 Clark，1991 年），在液體肥料攪拌過程中測得的濃度為 1,500 ppm。 攪拌過程中氣體釋放的速度太大，無法通過通風來控制。 最重要的是要認識到自然厭氧消化是不受控制的，因此變化很大。 嚴重和致命的過度暴露的頻率可以統計預測，但不能在任何個別地點或時間預測。 一項針對瑞士奶農的調查報告稱，每 1,000 人每年發生一次糞便氣體事故（Knoblauch 等人，1996 年）。 每次計劃攪拌時都必須採取安全預防措施以避免異常危險事件。 如果操作員不攪拌，污泥就會堆積起來，直到可能必須用機械方法將其清除。 在有人實際進入封閉的坑之前，應該讓這些污泥晾乾。 應該有一個書面的密閉空間計劃。
很少使用的厭氧池替代品包括好氧池、兼性池（使用可在好氧和厭氧條件下生長的細菌）、乾燥（脫水）、堆肥或沼氣厭氧消化池（美國農業部 1992 年）。 可以通過保持液體深度不超過 60 至 150 厘米或通過機械曝氣來創造有氧條件。 自然曝氣佔用空間大； 機械曝氣更昂貴，兼性池塘的循環泵也是如此。 堆肥可以在料堆（必須每 2 到 10 天翻動一次的糞便行）、靜態但充氣的堆或專門建造的容器中進行。 必須通過混合高碳改良劑來降低糞便中的高氮含量，這種改良劑將支持堆肥控制氣味和去除病原體所需的嗜熱微生物生長。 如果當地法令允許，堆肥是處理小動物屍體的一種經濟方法。 另請參閱本文其他地方的文章“廢物處理操作” 百科全書. 如果提煉或處置廠不可用，其他選擇包括焚燒或掩埋。 他們的及時治療對於控制畜群疾病很重要。 豬和家禽糞便特別容易產生甲烷，但這種利用技術並未得到廣泛採用。
液體肥料表面會形成厚硬殼並呈固體狀。 一個工人可能會在這個地殼上行走並突破並淹死。 工人們也可能滑倒並掉入液體糞便中淹死。 將救援設備放在液體肥料儲存地點附近並避免單獨工作很重要。 一些糞便氣體，如甲烷，具有爆炸性，因此應在糞便儲存建築物內或周圍張貼“禁止吸煙”標誌（Deere & Co. 1994）。
應用危害
可以手動或使用前端裝載機、滑移裝載機和撒肥機等機械輔助設備轉移和利用乾糞便，每一種都存在安全隱患。 糞便作為肥料撒在土地上。 撒肥機通常拉在拖拉機後面，由拖拉機的動力輸出裝置 (PTO) 提供動力。 它們分為四種類型之一：帶後部攪拌器的箱式、連枷、帶側面排放的 V 型坦克和封閉式坦克。 前兩種用於施用固體肥料； V型罐施肥器用於施用液體、漿液或固體肥料； 密閉式罐式撒肥機用於施用液體肥料。 撒佈機將大面積的糞便拋向後方或側面。 危險包括機械、墜落物體、灰塵和氣溶膠。 表 3 列出了幾個安全程序。
表 3. 與撒肥機相關的一些安全程序
1. 機器應由一人操作，以免他人誤操作。
2. 讓工人遠離主動取力器 (PTO)、攪拌器、螺旋鑽和推進器。
3.維護所有警衛和盾牌。
4. 撒播機後方和側面不得有人，撒播機最遠可將混入糞便中的重物拋出30m。
5. 通過防止吊具堵塞來避免危險的拔出操作：
- 將石頭、木板和其他物體放在吊具之外。
- 在寒冷的天氣中，確保連枷式吊具上的連枷和鏈條在操作前鬆動且未凍結。
- 通過更換拉伸的鏈條並避免將冷凍糞便掉落到吊具鏈條上，使攪拌器型吊具上的鏈條和攪拌器保持良好的操作狀態。
- 切勿進入運行中的吊具進行清潔。
- 維護 V 型罐吊具上的卸料螺旋鑽和卸料推進器，使其自由運行。
- 在寒冷的天氣裡，清潔撒播機內部，以免濕糞便凍結運動部件。
6. 使用良好的拖拉機和 PTO 安全措施。
7. 確保封閉式罐式吊具上的安全閥正常工作以避免壓力過大。
8. 從拖拉機上卸下吊具時，確保承載吊具舌頭重量的千斤頂牢固鎖定，以防止吊具掉落。
9. 當吊具產生空氣中的粉塵或氣溶膠時，使用呼吸保護裝置。
資料來源：迪爾公司，1994 年。