مشروع استخدام المخلفات الحيوانية والادمية فى مزرعة فابى للانتاج الحيوانى للحصول على سماد عضوى طبيعى للزراعة وللحد من التلوث البكتيرى فى انحاء المزرعة.

مشروع استخدام المخلفات الحيوانية والادمية فى مزرعة فابى للانتاج الحيوانى للحصول على سماد عضوى طبيعى للزراعة وللحد من التلوث البكتيرى فى انحاء المزرعة.

مقدم من قبل / عميد دكتور/بهاء بدر الدين محمود- رئيس مجلس الادارة-مجموعة تكنولاب البهاء جروب
بناءا على طلب وتوصيات / دكتور / عبد الله الاشرف-مدير مزرعة فابى للانتاج الحيوانى
ينقسم المشروع الى جزئين:-
الاول/ اقامة محطة معالجة صرف صناعى
الثانى/ التخمر العضوى للحماة الناتجة من معالجة مياه الصرف و المخلفات العضوية عن طريق المصفوفات الهوائية
اولا/

محطة معالجة الصرف الصناعى

1—خزانات التجميع
2—مرحلة الفصل الصلب عن السائل
3—المعالجة بمعزل عن الهواء
4—المعالجة في وجود الهواء
5—المعالجة الكيميائية
6—المعالجة الطبيعية
ثانيا /

[ltr]التخمر العضوى للحماة الناتجة من معالجة مياه الصرف [/ltr]

[ltr]و المخلفات العضوية عن طريق المصفوفات الهوائية

[/ltr]

[ltr] [/ltr]

يعتبر التخمر العضوي أحد أهم الأشياء التي يمكن إنجازها وفعلها والتي لا تحتاج إلى تقنيات عالية لدوام تشغيلها والتي يمكن أن تستمر وحدها دون الحاجة لمراقبتهافي موقعها.

كما يقوم التخمر العضوي بخفض التلوث الناتج عن المخلفات بطريقة طبيعية وتقليل الأثر البيئي والصحي من البكتيريا الضارة والمسببة للأمراض دون اللجوء إلى إستخدام الكيماويات أو التقنيات التي تقلل من البكتريا الممرضة، وتعتبر تكلفة التخمر العضوي أقل بكثير من التكلفة التي تنتج عن إستخدام الطرق الأخرى للتعامل مع والتخلص من النفايات مثل الطمر والحرق وخلافه، لذا فإنه من الضروري أن تدرس جميع الجهات التي تقوم بإنتاج مخلفات عضوية إستخدام التخمر العضوي لفوائده البيئية والإقتصادية.

إن عملية التخمر العضوي عملية سهلة للغاية وتقوم بإستخدامها حالياً أكثر من 200 مائتي دولة – كماأنه حالياً تعتبر كل منتجات الأغذية قابلة للتخمر العضوي وكذلك مخلفات الورق والأخشاب والمخلفات الزراعية.

[ltr]وأن المخلفات الناتجة عن العمليات التجارية والصناعية بها ما يزيد عند 50% من المخلفات العضوية القابلة للتحلل عن طريق التخمر العضوي بتكلفة لا تقل كثيراً عن التكلفة الحالية للتخلص منها.[/ltr]

[ltr]
إن فن التخمر العضوي يعتبر فناً قديماً جداً وطبيعياً في قواعده الأساسية وظلت تستخدم لعدة قرون ولكن في الوقت الحالي هناك تقدماً ملحوظاً وإكتشافات وتقنيات تطويرية لهذا الأمر أدت إلى كشف العديد من العوامل التي تؤدي إلى تحسين و ترقية المنتج النهائي للتخمر العضوي يكون له تاثير فاعل على التربة وتحسينها وتحسين نوعية المنتجات الزراعية.[/ltr]

[ltr]
وفي مجال الصرف الصحي للمخلفات الآدمية فإنه حالياً وعلى مستوى العالم بأكمله والزيادة المتراكمة في تعداد السكان وخاصة في الدول النامية مما نتج عنه تزايد في كميات الحمأة العضوية الناتجة عن تزايد أعداد وطاقة محطات معالجة مياه الصرف الصحي، ونتيجة لذلك فإن الحمأة الناتجة خاصة في مجال المدن الكبيرة قد تشكل إحدى المشاكل الأساسية في مجال البيئة والصحة العامة.[/ltr]

[ltr]
وتحتوي الحمأة الناتجة عن معالجة مياه الصرف الصحي على كميات كبيرة من المواد العضوية والمغذيات مثل النيتروجين والفسفور (P) والبوتاسيوم (K) والتي تعتبر من أهم المكونات الأساسية في الأسمدة العضوية الطبيعية والتي تستخدم لتحسين نوعية المنتجات الزراعية ونوعية التربة الزراعية عبر عملية التخمر العضوي.[/ltr]

كما يعتبر الفطر العضوي وبقايا القش الزراعي (Herb Residues) و الورق الناتج إستخدامها في الصين من أهم المنشطات لعملية للتخمر العضوي و ذلك لأن هذه المواد غنية بالمواد العضوية.

إن عملية التخمر العضوي لا تقوم فقط بتقليل حجم و وزن المخلفات العضوية ولكنها تقوم بتحسين نوعية المخلفات بدرجة عالية.
و يعتبر محتوى مادة النيتروجن العضوية هو الأساس في تحديد كفاءة ومستوى التخمر العضوي للمخلفات العضوية.
وفي بلد كبير مثل السودان الذي يغطى بمساحات شاسعة من الأراضي الزراعية والمياه ولديه مناخ ملائم ومخلفات حيوانية وزراعية و بشرية عضوية كبيرة ونمو سكاني كبير ويحتاج لأسمدة عضوية بكميات كبيرة لتطوير الزراعة فإننا ترى أنة من الضروري إستخدام تقنيات التخمر العضوي بصورة واسعة ومتطورة في الكثير من المناطق وذلك لتقليل التكلفة الإقتصادية الحالية للتخلص من المخلفات الادمية والحيوانية والزراعية وإعادة تدويرها كأسمدة طبيعية للتربة – وكذلك تقليل درجة إنتشار الأمراض المنقولة عن طريق الحمأة والمخلفات الأخرى مثل الأمراض المعوية وخلافه.

و يعتبر نظام المصفوفات الهوائية وهو ناظم هوائي (Aerobic) من النظم المناسبة للإستخدام في السودان ويمكن إستخدامه ودراسة الجوانب الفنية والتشغيلية له للوصول إلى أفضل الطرق العملية للتشغيل الدائم.

تاريخ التخمر العضوي:

إن سلسلة العمليات الأساسية التي تتم في التخمر العضوي للمواد العضوية هي نفس العمليات التي كانت تجري بواسطة الطبيعة والتي كانت تحدث منذ نشأة الكون نفسه منذ ملايين السنين.

و قد كانت بقايا المخلفات الآدمية والحيوانية والزراعية تنتشر عشوائياً في المناطق الزراعية وتتعرض للخلط والتهوية وربما لعدم التهوية في بعض المناطق وتتعرض للرطوبة أو سقوط الأمطار ومن ثم يتم تخمر جزء كبير منها أو كلها عضوياً وتبقى على سطح الأرض لتحسين النوعية الزراعية للتربة كتسميد عضوي وللمساعدة في إنتاج الغذاء للإنسان والحيوان ومن ثم إتمام الدائرة الطبيعية البيئية.

و كما سيتم عرضه من خلال هذه الورقة فإن العمليات الأساسية الحالية للتخمر العضوي، ربما دخلت بها بعض التعديلات الفنية لزيادة كفاءة التخمر العضوي و التقليل من بعض الآثار الدورية الضارة مثل تكاثر البكتيريا والفطريات والتقليل من الروائح الكريهة وخلافه.

و يمكن القول أنه ليس هناك طريقة واحدة يمكن أن يوصى بها في جميع أنحاء العالم لعملية التحلل العضوي حيث تعتمد الطريقة المثلى للتحلل العضوي على عدة عوامل منها العوامل المناخية والبيئية والعلمية والإقتصادية والإجتماعية لكل دولة، وتحدد تلك العوامل الطريق الأمثل الذي يمكن تحديده للتخمر العضوي.

كما أن التطور الصناعي في العالم قد أدى إلى تزايد بعض المخلفات الأخرى الغير عضوية وربما الضارة أو السامة والتي قد تؤثر أيضاً سلبياً على عمليات التخمر العضوي في بعض المناطق الصناعية، لذلك فإنه يجب تطبيق مبدأ التخمر العضوي للمخلفات الآدمية والحيوانية والزراعية الصلبة كخيار أساسي.

لقد درج المزارعون في القرون السابقة على إستخدام التخمر العضوي في المزارع البدائية وإستخدام المخلفات الآدمية وروث البهائم والمخلفات الزراعية والمخلفات المنزلية وغيرها والتي كان يضعها المزارعون في أكوام توضع في بعض الأماكن المخصصة لذلك بحيث لا تسبب ضرراً في المناطق المجاورة.

و تترك هذه الأكوام لفترات حسب ما تسمح به ظروف المنطقة من فترات يمكن أن تتخمر عضوياً – ولا يلتزم المزارعون في تلك المناطق بالقيام بأي أعمال للتحكم والمساعدة في عملية التخمر ولكن فقط تترك هذه المواد للطبيعة وحدها للقيام بهذه المهمة – لذلك فقد تبقى هذه الأكوام لفترات طويلة متعرضة لنسب رطوبة مختلفة ودرجات حرارة وأمطار وخلافه حتى يتم تخمرها عضوياً وتحللها وقد يكون بها الكثير من النترات التي تساعد على عضوية التربة وربما أيضاً لا يتم التخلص النهائي من البكتريا والطفيليات الممرضة ويتم التخلص فقط من جزء منها. و في النهاية تستخدم هذه الأكوام لغرض التسميد العضوي للتربة والذي لم توجد البدائل المناسبة له في ذلك الوقت.
وقد تمت أول عملية تخمير عضوي في بداية القرن الماضي في الهند عن طريق مختص يدعى هوارد بالتعاون مع مختص يدعى جاكسون وقد تمت هذه العملية داخل منطقة مغلقة وإستخدم بها روث البهائم – وتم تعديلها لاحقاً لتشمل المخلفات الآدمية والمخلفات الزراعية وخلافها كما تم إجرائها في منطقة مفتوحة.

وخلال الفترة من 1926 حتى 1941 قام المدعو دوكسمان وزملاءه بعمل بحث أساسي ومرجعي في مجال التخمر العضوي الهوائي الذي تم التوصل من خلاله إلى إكتشافات هامة في مجال تأثير درجة الحرارة في سرعة ومعدل التخمر العضوي وكذلك تأثير الخلط المشترك للمواد العضوية في التخمر ودور بعض البكتيريا الإيجابي في عمليات التخمر.

وفي الفترة بين عامي 1950 حتى 1952 قام من يدعى لوتاز ورفاقه بعمل بحث عن الأشياء الأساسية في عملية التخمر العضوي وذلك بخلط النفايات البلدية الصلبة بالمخلفات الآدمية والبدء بعملية التخمر الهوائي ومن ثم تحديد العوامل المؤثرة على كفاءة العملية مثل درجة الحرارة – الرطوبة – الأكسجين. و نسبة النيتروجين للكربون C/N وإستخدام بعض المنشطات لعملية التخمر وفي فترة ما بعد بداية عملية التخمر العضوي في بداية القرن الماضي فقد تم بعد ذلك تحديث الأسس المساعدة في كثير من دول العالم مثل الهند والصين وماليزيا وبعض الدول الأخرى.

وأيضاً تم عبر طريق الكثير من الباحثين في هذا المجال في أوروبا المساهمة بالكثير من الأبحاث العلمية في تحسين كفاءة عملية التخمر العضوي وفي النصف الأخير من القرن الماضي ما بين عامي 1960، 2000. وقد كان من نتائج هذه الأبحاث الحصول على الكثير من التطورات الميكانيكية والتي تشمل توزيع المدخلات والتوفير الإقتصادي.

وهناك أيضاً الكثير من المشاريع الهامة التي أنشأت في العقد الماضي خاصة في مجال التخمر العضوي وعن طريق المضغوطات الهوائية والذي بدأ فيه بإستخدام المعدات الميكانيكية مثل الرافعات والحفارات حيث بدأ في فرز النفايات الصلبة بواسطة التحلل وإزالة المواد المعدنية إن وجدت ومن ثم يتم خلط هذه النفايات بعد الفرز مع الحمأة التي يتم معالجتها في محطات تنقية مياه الصرف الصحي وذلك عن طريق المصفوفات الهوائية وقد حدث ذلك بالفعل في مدينة بادن بادن بألمانيا والكثير من المدن الألمانية الأخرى.

كما أن جنوب أفريقيا قد قامت بإستخدام الكثير من النظم العملية في مجال التخمر العضوي بكميات تجاوزت المليون متر مكعب سنوياً وفي المكسيك أيضاً هناك أنشطة موسعة لإنتاج الأسمدة العضوية عن طريق التخمر العضوي بإستخدام المصفوفات الهوائية.

وفي الولايات المتحدة الأمريكية كان هناك عدم تشجيع سابقاً لأنشطة التخمر العضوي ولكن خلال الثلاثون سنة الماضية تزايد الإهتمام بشكل ملحوظ و وأصبح التخمر العضوي من أهم الإهتمامات في مجال الصرف الصحي والتخلص من النفايات والقمامة بطريقة صحيحة.

أثر المخلفات الآدمية والحيوانية على الصحة العامة:-

[ltr]
خلال معظم تاريخ البشرية هناك بعض العلاقات بين الأمراض والمخلفات الآدمية يعتقد أنها موجودة – وحينما بدأ الإنسان يعمل في مجال الزراعة لتوفير الغذاء فقد كانت هناك أيضاً سلسلة من العلاقات بين المخلفات الآدمية وخصوبة الأرض والمنتجات الزراعية – و قد كان إستخدام المخلفات الآدمية والحيوانية لتحسين خصوبة التربة من العوامل الأساسية في بقاء تلك الحضارات [/ltr]

[ltr]القديمة.[/ltr]

[ltr]

وعموماً فإن هناك عاملان مهمان في مجال أثر المخلفات على صحة الإنسان، العامل الأول ويمثل إرتفاع معدل الإصابات بالأمراض المنقولة عن طريق المخلفات الآدمية (البراز) نتيجة للأساليب القديمة والغير صحية في التخلص من المخلفات الآدمية. [/ltr]

[ltr]

أما العامل الإيجابي الثاني فيشمل تحسين الغذاء والذي ينمى ويحسن المناعة البشرية ويتم ذلك عن طريق تحسين التربة الزراعية وتحسين الأسمدة الطبيعية مما ينشأ عنه تحسين في المواد الزراعية والغذائية، وحتى مع تحسن المواد الزراعية الغذائية فهناك حوجة مستديمة لمحاربة البكتيريا والطفيليات والديدان التي تتسب في الأمراض المنقولة عن طريق المخلفات الآدمية. [/ltr]

[ltr]

ويمكن تصنيف الأمراض المنقولة عن طريق التخلص غير الصحي للمخلفات (البراز) إلى الأنواع التالية:- [/ltr]

[ltr]

• الأمراض المنقولة عن طريق الباكتيريا. [/ltr]

[ltr]

Bacteria
• الأمراض المنقولة عن طريق البروتوزوا.[/ltr]

[ltr]

Protozoa
• الأمراض المنقولة عن طريق الطفيليات.[/ltr]

[ltr]

Helminthes

[/ltr]

[ltr]

[/ltr]

[ltr]

في نهاية العقد الماضي بعد أن قام بدراسات متعددة وعملية في الصين أن جميع أنواع البكتيريا والبروتوزوا والطفيليات والتي تسبب الكثير من الأمراض المعدية والأخرى يتم إبادتها بواسطة التخمر العضوي الهوائي عند توفير الشروط التصنيعية اللازمة، ويتم القضاء على جميع البكتيريا الممرضة بسرعة شديدة إذا كانت درجة الحرارة في المصفوفات الهوائية تتراوح بين 55، 60 درجة لأن هذه البكتيريا لا تتحمل درجة حرارة فوق 55 درجة لفترة تزيد عن 30 دقيقة وتتراوح مدة بقاء الممرضات الأخرى في مادة التخمر العضوي ما بين يوم إلى ثلاثة أسابيع في حالة تشغيل المصفوفات الهوائية وفقاً للشروط التصنيعية المعمول بها.[/ltr]

[ltr]

وقد ثبت أيضاً أن التفاعلات البيولوجية في المصفوفات الهوائية تساعد على القضاء على البكتيريا والطفيليات المتسببة للأمراض في أكوام المخلفات أثناء عمليات التخمر العضوي، ولكن الشيء الأكثر تأثيراً هو درجة الحرارة المرتفعة التي تنشأة داخل اكوام التخمر العضوي.

أنواع تحلل المواد العضوية – التحلل الهوائي- التحلل اللاهوائي:-[/ltr]

[ltr]

التحلل الهوائي:-[/ltr]

[ltr]

حينما يتم تحلل المواد العضوية في وجود الأكسجين تسمى العملية بعملية التحلل الهوائي – ومن خلال هذه العملية تبقى الأحياء الدقيقة التي تستخدم الأكسجين موجودة وتتغذى على المواد العضوية وتنشأ خلايا البروتوبلازما من النيتروجين والفسفور وبعض الكربون والمغذيات الأخرى – وتعتمد معظم هذه الأحياء الدقيقة على الكربون في طاقتها الإنتاجية ويتم حرقه وتنيقته وإستخدامه كثاني أكسيد الكربون Co2 وحيث أن عنصر الكربون يستخدم في عمليتي إنتاج الطاقة وإنشاء خلايا البروتوبلازما فإن الحوجة إلى الكربون في هذه العملية أكثر بكثير من الحوجة إلى النيتروجين – ويمكن القول بأن ثلثي مادة الكربون يتم تنفسها كثاني أكسيد الكربون ويتم إتحاد الثلث المتبقي من الكربون مع النيتروجين في خلايا الأحياء الدقيقة. [/ltr]

[ltr]

وإذا حدث أنه زادت نسبة الكربون المطلوب عن النيتروجين في المواد العضوية التي يراد تحللها يبدأ النشاط البيولوجي في التدني السريع – و تنشأ دورات حيوية أخرى لحرق الكربون الزائد، وعندما تموت بعض الأحياء فإن النيتروجين والكربون المخزن في خلاياها يبقى كمصدر غذاء لأحياء أخرى ويستلزم ذلك الأمر مرة أخرى تكوين خلايا جديدة للأحياء الجديدة وإحراق كميات أخرى من الكربون لتكوين ثاني أكسيد الكربون – ونتيجة لذلك فإن نسبة الكربون تقل ويتم تدوير وإعادة إستخدام النسب القليلة من النيتروجين – وحينما تكون النسبة بين الكربون المتواجد والنيتروجين المتواجد قليلة يتم فرز النيتروجين كأمونيا – وربما تتم إضافة بعض الظروف الجيدة لتحويل بعض الأمونيا إلى نترات.[/ltr]

[ltr]

كما أن الفوسفور والبوتاسيوم والعضويات الأخرى تعتبر أساسية في عمليات النمو البكتيري العضوي في عمليات التخمر ولا تمثل أي مشكلة وهي متواجدة فعلياً في المخلفات العضوية.[/ltr]

[ltr]

وتحدث هذه العمليات التحليلية في الطبيعة عادة سواءاً على الأراضي الزراعية المسطحة حيث مخلفات الحيوانات والمخلفات الزراعية تتساقط على الأرض.[/ltr]

[ltr]

وفي العادة لا تحدث أي إضطرابات في التحلل الهوائي في حالة وجود كميات كافية من الأكسجين الطبيعي – ومن المفيد جداً كما ذكرنا في النواحي الصحية أن هناك كميات كبيرة من الحرارة يتم إفرازها في مواد التخمر عندما تحدث أكسدة للكربون بواسطة الأكسجين ليتحول إلى ثاني أكسيد الكربون – وعلى سبيل المثال إذا كان هناك فقط واحد جرام من الجلوكوز يتم تفاعله مع الأكسجين تحت ظروف التخمر الهوائي فإن هناك من 480 إلى 680 كيلوكالور من الحرارة يتم إنتاجها وإذا تم رمي المواد العضوية في شكل كتل أو تم رصها لتوفير بعض العزل الحراري الخارجي للحفاظ على الحرارة داخلها فقد تصعد درجة الحرارة داخل الكوم او المصفوف العضوي إلى أكثر من 70 درجة مئوية. أما إذا زادت درجة الحرارة عن ذلك فإن هناك تأثير عكسي على عملية التخمر العضوي.[/ltr]

[ltr]

إن عملية التأكسد في حالة الأصفف الهوائية عن طريق التخمر الهوائي تحدث بطريقة أسرع – وكما أوضحنا سابقاً فإن درجات الحرارة تقوم بتطيهر الأصفف من البكتريا والممرضات الأخرى والديدان التي تؤذي الصحة العامة في حالة إستعمالها على سطح الأرض بعد التخمر كأسمدة عضوية.[/ltr]

[ltr]

وتجدر الإشارة هنا إلى أن التحلل العضوي الهوائي لا تنتج عنه روائح كريهة غير محتملة حتى ولو كانت هناك بعض الروائح عند بداية عملية التخمر والتحلل – أو لو كانت العملية ليست 100% هوائية لوجود بعض المناطق التي لا يمكن أن يصلها الأكسجين في الأكوام العضوية أو المصفوفات الهوائية – لذلك فإنه يجب التقليب والخلط للأكوام العضوية.[/ltr]

التخمر اللاهوائي:-

هي عملية الإنفصال العضوي للمواد الموجودة في الأكوام العضوية في حالة عدم وجود الأكسجين وعدم تعرض المواد العضوية له – وفي هذه العملية فإن الأحياء الدقيقة التي تعيش في أجواء عدم توفر الأكسجين في المغذيات تقوم بتحليل المواد العضوية وتقوم بتخفيفها – وكما هو الحال في التحلل اللاهوائي فإن هذه الحياء الدقيقة تستعمل النتروجين والفسفور وبعض المواد المغذية الأخرى في تكوين خلايا البروتوبلازاما – ولكنها في نفس الوقت تقوم بتخفيض النيتروجين العضوي وتحويله إلى أحماض عضوية وأمونيا – ويتم تحرر الكربون الموجود في المواد العضوية والذي لم يستخدم في خلايا البروتين ليقوم بتكوين غاز الميثان CH4 وقد يترك جزءا بسيطا من الكربون أيضاً ليتحول إلى ثاني أكسيد الكربون Co2.

و نشير أيضاً إلى أن هذه العملية تحدث في الطبيعة أثناء تحلل وتخمر المواد العضوية داخل الحفر العميقة وفي مناطق دفن المواد العضوية عن طريق الطمر الصحي حتى لا تكون هناك طريقة لوصول الأكسجين إلى المواد العضوية، كما أن الغاز المنبعث في هذه الحالة يكون غاز الميثان.

ومن نتائج التحلل والتخمر اللاهوائي أيضاً إنبعاث روائح كريهة يصدرها غاز كربتيد الهيدروجين لوجود الكبريت نتيجة لبعض التحللات للمواد العضوية مثل الميركابتانز Mercaptans.

في حالة التحلل والتخمر اللاهوائي فإن الإنبعاث الحراري يكون 26 كيلو كالوري فقط للجرام مقارنه بحوالي 480 إلى 680 كيلو كالوري المذكورة أعلاه في حالة التحلل الهوائي، و يمثل ذلك أحد العيوب الأساسية في عملية التخمر اللاهوائي ولكن رغم ذلك فإن نسبة عالية من البكتيريا و الأحياء الممرضة لا تظهر في الناتج النهائي للتخمر اللاهوائي لوجود هذه البكتيريا والديدان الممرضة في أجواء غير مناسبة لتكاثرها وبقائها. كما يجب توفير درجة رطوبة ما بين 40 إلى 75% في حالة التخمر اللاهوائي – وقد تكون هناك في كثير من الأحيان روائح كريهة نتيجة له.

ويمكن القول في النهاية أن عملية التخمر العضوي لا يمكن أن تكون 100% هوائية أو 100% لاهوائية حيث أن هناك بعض البكتيريا تتعايش مع الوضعين وتنمو في كلتا الحالتين – ولكنها قد تنمو بطريقة أفضل بكثير في إحدى الطريقتين.

المكونات المحتملة والتقريبية للمواد المكونة لمياه الصرف:

وعليه عموماً تنقسم الكميات ونوعيتها إلى قسمين أساسيين على النحو التالي:-

المناطق الريفية والزراعية:-

في هذه المناطق حيث لا توجد شبكات صرف صحي عامة ويتم تجميع المخلفات فإن الكميات والنوعيات التالية يمكن الإعتماد عليها في دراسة عمليات التخمر العضوي.

تفاصيل المكونات التقديرية:-

[ltr] [/ltr]

نسبة الرطوبة	66 إلى 80%
نسبة المواد العضوية (الوزن الجاف)	88 إلى 97%
النتروجين	5 إلى 7%
الفسفور P2O	3 إلى 5.4%
البوتاسيوم K2O	1 إلى 2.5%
الكربون C	40 إلى 55%
كالسيوم CaO	4 إلى 5%
نسبة الكربون إلى النيتروجين Ratio CN	5 إلى 10%

خلط المخلفات العضوية وتحديد نسب للمواد الداخلة في هذا الخلط:

هذا الأمر مهم في عملية التخمر ويجب تحديده حسب ظروف كل عملية وحسب التحليلات المعملية إن وجدت وتعتبر C/N نسبة الكربون للنيتروجين ونسبة الرطوبة هي المؤثر الأساسي في إختيار عملية الخلط.

نسبة الرطوبة:

التخمر العضوي الهوائي يمكن أن يتم بأي نسبة رطوبة ما بين 30% إلى 100% في حالة وجود تهوية بالأكسجين كافية – ورغم ذلك فمن الأحسن تلافي نسب الرطوبة العالية في التخمر الهوائي حيث أن الماء ربما يعزل المواد العضوية عن الأكسجين الهوائي فتقل كثافة التخمر وقد أوصي بعض المختصين بأن تكون نسب الرطوبة ما بين 50% إلى 60% بينما أوصي البعض الآخر أن تكون النسبة ما بين 45% إلى 50%.

طريقة وضع المخلفات العضوية لبدء عملية التخمر العضوي:-

هناك طرق متعددة لوضع المخلفات لغرض التخمر العضوي مثل الحفر – الخلايا الهاضمات المزودة بطرق ميكانيكية وخلافه ولكن يبدو من التجارب أن الهاضمات الميكانيكية أكثر تكلفة من الطرق الأخرى.

أما المصفوفات الهوائية المفتوحة التي توضع مباشرة وتشكل على سطح الأرض هي لأقل تكلفة و الأكثر كفاءة و المستعملة بطريقة كبيرة في معظم البلدان في مجال التخمر الهوائي للمواد العضوية، و في حالة إستخدام المصفوفات الهوائية فيجب وضع المواد العضوية المطلوب تخميرها من غير أن يتم كبسها أو ضغطها للسماح بالهواء بالمرور من خلالها كما يجب أن لا تكون مرتفعة حتى لا يضغط الجزء الأعلى على الأسفل فتتعطل عملية التخمر الهوائي – أما طول المصفوفة الهوائية فغير مهم فيمكن أن تكون بأي طول مناسب حسب الموقع أما المصفوفات الغير مرتفعة فهي تفقد الحرارة بسرعة ومن ثم يساعد ذلك على بقاء الباكتيريا والجراثيم الممرضة، وقد أثبتت التجارب العملية أن من الأفضل أن يكون إرتفاع المصفوفة الهوائية ما بين 1.5 إلى 1.8 متر وأن يكون عرضها ما بين 2.4 حتى 3.6 متر للحصول على أفضل الكفاءات التشغيلية.

درجة الحرارة:

أن درجة الحرارة المناسبة هي من أهم الأساسيات في عملية التخمر العضوي وخاصة في مجال التخمر العضوي الهوائي وقد تم تحديد درجات الحرارة لتكون ما بين 50 إلى 70 درجة مئوية.

التهوية:

تعتبر التهوية من أهم الأسس في عملية التخمر الهوائي وذلك للإسراع في العملية وتقليل مدة التخمر – والتهوية أيضاً مهمة في تخفيض نسبة الرطوبة في المخلفات الخاصة للتخمر إذا كانت مرتفعة – وقد تم في الماضي إستخدام طرق عديدة للتهوية وتعتبر التهوية عن طريق التقليب خاصة في المصفوفات من أحدث الطرق لرفع كفاءة عملية التخمر، ويتم التقليب كل يومين إذا كانت نسبة الرطوبة أقل من 70% وكل ثلاثة أيام إذا كانت نسبة الرطوبة ما بين 40% إلى 60% أما إذا قلت نسبة الرطوبة عن 40% فيجب إضافة ماء عن طريق الرش لرفع نسبة الرطوبة.

سلسلة الأحياء والفطريات التي لها علاقة بعملية التحلل العضوي:

هناك معلومات كثيرة عن نوعية الأحياء والفطريات والبكتيريا التي تساعد في القيام بعملية التخمر والمهم في الأمر هو نوعية المدخلات العضوية في المواد المطلوب تخميرها وتحللها والتي تختلف حسب الكمية والنوع فهناك القمامة – الروث الحيواني – البقايا الزراعية – الحماه البشرية وخلافه وتزداد وتقل هذه الأحياء حسب الظروف البيئية في المواد العضوية المراد تخميرها ولكنه في النهاية تتشكل المجموعة الأمثل للقيام بهذا العمل.

التفاعلات:

كمثال فإن درجة الحموضة والقلوية PH بالنسبة للمخلفات المنزلية تتراوح ما بين 5 إلى 7 وأفادت التقارير الدراسية العلمية بأن درجة الحموضة ما بين 5 إلى 6 لا تؤثر على عملية التخمر العضوي – وعندما تريدال PH عند 7 فإن درجة الحرارة تتصاعد بطريقة سريعة مما قد يؤثر على عمليات التخمر والتحلل – ولا يمثل ذلك إشكالاً كبيراً.

الظروف المناخية:

تتمثل ذلك في ثلاث عوامل رئيسية تم ذكر تأثيرها سابقاً وهي درجة الحرارة – نسبة الرطوبة التي ترتفع بهطول الأمطار – والرياح، وتعتبر درجة الحرارة في المناطق الباردة مناخياً من اكثر التأثيرات الضارة بعمليات التحلل العضوي.

القضاء على البكتيريا والديدان الممرضة:

تم ذكر الموضوع في الورقة سابقاً و الإفادة بأن الخمر العضوي الهوائي هو الأحسن في القضاء على البكتيريا الممرضة خاصة في المكونات التي تحتوي على الحمأة العضوية.

محاربة تكاثر الذباب:

إن وجود المواد العضوية يجذب الذباب وتكاثره ويجب الإهتمام بهذه المشكلة في مواقع التخمر العضوي حيث أن هناك بعض الأمراض التي يمكن أن تنتقل عن طريق الذباب – ومن هنا يجب إتباع الطرق السليمة لمحاربة هذه الظاهرة.

من أهم الأشياء والأغراض التي من شأنها إجراء عملية التخمر هي:-

إستعادة والحفاظ على المغذيات والمخصبات الموجودة في المواد التي يتم تخميرها للإستفادة منها في تخصيب التربة.
المعالجة الصحية والبيئية للمخلفات لمنع إنتشار الأمراض المنقولة عن طريقها.

الوقت المطلوب لعمليات التخمر العضوي:

يعتمد الوقت المطلوب للتخمر على عدة عوامل أساسية هي نسبة الكربون إلى النيتروجين C/N في الخلطة الإبتدائية – حجم الأجزاء في المكونات الأساسية ونسبة الرطوبة وقد أثبتت الدراسات التي أجريت في جامعة كالفورنيا بالولايات المتحدة أن دورة التخمر العضوي تقل كلما قلت نسبة C/N حسب الجدول التالي:-

نسبة C/N

الوقت المطلوب لعمليات التخمر العضوي:

يعتمد الوقت المطلوب للتخمر على عدة عوامل أساسية هي نسبة الكربون إلى النيتروجين C/N في الخلطة الإبتدائية – حجم الأجزاء في المكونات الأساسية ونسبة الرطوبة وقد أثبتت الدراسات التي أجريت في جامعة كالفورنيا بالولايات المتحدة أن دورة التخمر العضوي تقل كلما قلت نسبة C/N حسب الجدول التالي:-

نسبة C/N في الخلطة الإبتدائية المدة المطلوبة للتخمر العضوي الكلي (يوم)
20 9 – 12
30 – 50 10 – 16
78 21
وذلك في حالة التخمر العضوي الهوائي وتتراوح المدة عموماً حيث عملية التخمر التي تجري ونوعيتها من أسبوع إلى 6 أشهر.

إختيار نوعية ودرجة التخمر وكفاءته:

تعتمد كفاءة ودرجة التخمر على نوعية الخلطة الإبتدائية ومكوناتها فمثلاً في حالة وجود مواد مثل الدم – والحمأة الناتجة من عمليات معالجة مياه الصرف الصحي ستكون النتيجة أحسن ويكون المنتج النهائي غني بالنيتروجين والمواد المخصبة الأخرى.
ويوضح الجدول التالي مدى وجود المواد المغذية النهائية بعد التخمر والفرق الشاسع بها حسب طريقة والمواد الأساسية الداخلة في التخمر.

المادة النسبة المئوية بالوزن
المواد العضوية 25 – 50
الكربون 8 – 50
النيتروجين N 0.4 – 3.5
الفوسفور P2O5 0.3 – 3.5
بوتاسيوم K2O 0.5 – 1.8
الكالسيوم CAO 1.5 – 7
التخمر العضوي عن طريق المصفوفات الهوائية:

يتم ذلك بإنتاج المواد العضوية المعالجة والصالحة لإعادة الإستخدام بوضع المخلفات العضوية القابلة للتحلل مثل الحمأة والمخلفات الزراعية والحيوانية في أكوام طويلة WINDROWS – هذه الطريقة مناسبة لإنتاج كميات كبيرة من الأسمدة العضوية – هذه المصفوفات يتم تقليبها بإستمرار لتحسين جودة النفاذية ومرور الأكسجين من خلالها ورفع نسبة وجوده في الخلطة، وكذلك لخلط الماء أو إزالته للحصول على النسب المثالية للرطوبة بالإضافة إلى ذلك توزيع درجات الحرارة بخلط الأماكن الساخنة داخل الأكوام بالأماكن الباردة نسبياً خارج الأكوام.

وتشمل العوامل المنظمة لعمل المصفوفات الهوائية نسبة الكربون للنيتروجين C/N – حجم ومكونات المصفوفة – النفاذذية – نسبة الرطوبة وعدد وطريقة التقليب والخلط.

كما يجب قياس درجة حرارة المصفوفات وتسجيلها دورياً للحصول على المدة المثالية لتقليب المصفوفات وتنشيط عملية التخمر – ويفضل قياس درجة الحرارة بطريقة إلكترونية لتلافي تواصل العاملين مع المصفوفات وتقليل الخطر المهني.

وعادة ما تكون المصفوفات بإرتفاع يتراوح ما بين 90سم حتى 360سم حسب حجم النفايات وعرض يتراوح بين 300سم إلى 600سم حسب المساحة المتاحة للتخمر – كما يجب ترك مساحة بين كل مصفوف وآخر مجاور له تسمح بمرور الآليات التي تقوم بالتقليب والنقل.

المصفوفات الهوائية تتم تهويتها عادة عن طريق التهوية الطبيعية وحركة الهواء في المنطقة المحيطة – ودرجة التهوية تعتمد على درجة النفاذية ومن ثم كلما زادت النفاذية يمكن تكبير عرض المصفوفة الهوائية – وعندما تكون عرض المصفوفة كبير فإنه يمكن أن يحدث تخمر لاهوائي في منتصف العرض يؤدي ربما إلى إنتاج روائح غير مرغوب فيها.

وفي المقابل فإن المصفوفات الهوائية التي يقل عرضها عن 3متر يمكن أن يتم فيها فقد الحرارة عن طريق حركة الرياح وبالتالي تزداد الممرضات البكتيرية والطفيلية بها وتقل نسبة الرطوبة.

أما طول المصفوفات فليس له تأثير مباشر على العملية ويمكن تحديده حسب مساحة الموقع.

وبالنسبة لمواقع المصفوفات والآليات لتي يجب إستخدامها فإن المصفوفات الصغيرة والمتوسطة يمكن إستخدام الحاملات الأمامية التي بها جردل أمامي لتقليب مكونات المصفوفات – على أن تقوم تلك الحاملات برفع المواد من المصفوفات وصبها مرة أخرى بعد تقليب تلك المواد وجعلها أكثر نفاذية، بالإضافة إلى تغيير أماكن الخلطة بحيث تصبح المواد التي في قاع المصفوفة في أعلاه والمواد العليا في القاع وهكذا في كل تدويره.

وهناك طريقة أخرى يمكن إستعمالها في المصفوفات بتكوين مصفوفة جديدة موازية للقديمة التي يتم تقليبها ويستلزم ذلك ترك مساحة كبيرة بين المصفوفات لإفساح المجال للتقليب الكلي.

هناك عدد من الآليات التي تستخدم في عمليات التقليب تقدم بتخفيض الزمن والعمالة في هذه العملية وإنتاج تخمير عضوي نهائي ذو نوعية جيدة ومتجانسة وقد ظهر الكثير منها وهي في معظمها حاملات بطرق مختلفة من وسائل التقليب والإنزال والشحن. ومن المهم جداً وضع برنامج محدد للتقليب – وعدد مرات التقليب تعتمد أساساً على درجة التخمر ونسبة الرطوبة والنفاذية – بحيث أن نسبة التخمر تكون عالية في البداية فإن عدد مرات التقليب تكون عالية في البداية ويقل مع مرور الزمن حتى نهاية مدة التخمر الكلي.

كما أنه في الأسبوع الأول من بداية عملية التخمر يمكن إجراء التقليب يومياً ويصل في الأسبوع الأخير إلى مرة أسبوعياً، كما أن إرتفاع المصفوفات يقل كثيراً في الأسبوع الأول بمقدار ثلث الإرتفاع تقريباً مما يمكن معه خلط كل مصفوفين مع بعضهما بعد الأسبوع الأول لتقليل تكلفة الخلط وعمل مصفوفة واحدة مشتركة. إن خلط صفين من المصفوفات الهوائية مع بعضهما هى عملية جيدة خاصة خلال ظروف الشتاء البارد وتقليل من تكلفة العملية التي قد تدوم من 3 إلى 9 أسابيع – وذلك للإبقاء أيضاً على درجة الحرارة خلال موسم الشتاء مرتفعة وفي حدود المطلوب لكفاءة التخمر والتحلل العضوي.

يمكن للجهات المعنية أن تقوم بتقليل نفقات التشغيل بدرجة كبيرة والقضاء على مشكلة التلوث وزيادة كفاءة معالجة المخلفات العضوية عن طريق تدوير الحمأة بعد خلطها مع المخلفات الزراعية – التخمير العضوي للحمأة قبل إستعمالها لمخصب للتربة الزراعية يحل الكثير من المشاكل التي كانت تحدث سابقاً من الإستعمال المباشر للحمأة وروث الحيوانات لمخصبات للتربة – ويمكن القول بأن التخمر العضوي هو الحل الطبيعي المنظم والهوائي والحراري والبيولوجي لتحسين وتغذية التربة بالمواد الصلبة العضوية مثل الحمأة حيث أن خلطها وتخمرها لا يشمل روائح أو مكونات حية أو بذور ولا يجذب الحشرات والميكروبات الضارة ويمثل إضافة حقيقية وجيدة للتربة للمساعدة في النمو الزراعي – أن الحمأة العضوية التي يتم تخميرها تحتوي على حوالي 20% من الرطوبة ويمكن طرحها فوق التربة بسهولة بواسطة آليات بسيطة وسهلة الإستعمال.

أهمية خلط المخلفات الزراعية مع الحمأة في المواد الإبتدائية للتخمر العضوي في المصفوفات الهوائية:-

إن البقايا النباتية هامة بدرجة كبيرة ويجب أن تخلط مع الحمأة قبل التخمير وذلك لإنها تقوم بإمتصاص المياه من الحمأة وكلما قل حجم المكونات الزراعية في الخلطة تكون هناك مساحة سطحية كبيرة بها لإمتصاص المياه – كما أن الحمأة الجافة التي تحتوي على المكروبات الحيوية التي تقوم بعملية التحلل والتخمير يمكن أن تبقى فوقها – كما أن السليلوز المصدر الأساسي للطاقة التي تعيش عليها الميكروبات الحيوية موجود في هذه المخلفات الزراعية – وبمرور الوقت تتضخم المخلفات الزراعية الدقيقة بعد إمتصاصها للمياه من الحمأة مما يترتب عنه تكوين عجينة ذات درجة نفاذية عالية يمكن للأكسجين الدخول إليها بسهولة وتزيد المكروبات الحيوية المفيدة في عملية التخمر بالأكسجين الحيوي واللازم لبقائها – وتقوم تلك الميكروبات الحيوية بإستهلاك الحمأة والبقايا الزراعية لتكوين المواد العضوية وخلال هذه العملية تقوم بإنتاج طاقة حرارية وإرتفاع نسبي في درجة الحرارة يمكن أيضاً إستخدام الورق العادي والمستعمل بعد تقطيعه إلى جزيئات صغيرة للقيام بهذه المهمة.

هناك طرق عديدة لإجراء عملية الخلط بالنسب المعتمدة دولياً بين الحمأة والمخلفات الزراعية والتي تعتمد على الكثير من المدخلات المحلية والمعلومات المناخية ونسبة الرطوبة في الحمأة والمكونات الأساسية لها وكذلك توجد برامج إلكترونية لهذه العملية للإستعانة بها في الخلط المبدئي.

الجوانب الإقتصادية والإجتماعية والتوعية في مجال التخمر العضوي:-

الجوانب الإقتصادية:

إن الجانب الإقتصادي والمردود الإيجابي الناتج عن إستخدام المغذيات العضوية للتربة الزراعية معروف لدى جميع المزارعين – والمزارعين على علم أيضاً بأنه ليس فقط الفائدة الإقتصادية للمخصبات العضوية التي تأتي على الفور هي المفيدة لهم ولكن صيانة وإستدامة خصوبة التربة الأساسية على المدى الطويل والعائد المستقبلي لهذه العملية يعتمد على نوعية و درجة معالجة المواد العضوية عن طريق التحلل العضوي على المدى المستقبلي الطويل – كما أن البقاء على مستوى النتروجين في المخلفات المعالجة يعتبر من أهم الأشياء التي تحافظ على النوعية والجودة للأغذية.

إن التخمر العضوي للمخلفات العضوية يجعلها آمنة في التعامل بها وإستعمالها في التربة الزراعية يعتبر عملية إقتصادية رابحة و آمنة لجميع المناطق الزراعية في القرى وأطراف المدن في جميع أنحاء العالم حالياً، كما يجب أن تتم عمليات التخمير بالقرب من المناطق الزراعية لزيادة الفائدة الإقتصادية بعدم الترحيل.

إن إستخدام التخمر العضوي في المدن المأهولة ليست وسيلة فقط للتخلص من المخلفات العضوية ولكن وسيلة أيضاً لتصنيع الأسمدة الطبيعية – ويجب الأخذ في الإعتبار أنه إذا كانت تكلفة التخمر العضوي لا تغطي عائد الأسمدة العضوية فإن ذلك لا يعني أن العملية ليست ذات جدوى إقتصادية حيث أن تلك المدن تدفع الكثير من عائداتها في التخلص من المخلفات العضوية ببعض الطرق الأخرى مثل الطمر الصحي وحرق المخلفات وخلافه مما يؤدي إلى خسارة مبالغ طائلة تعادل أضعاف المبالغ التي تصرف على التخمر العضوي وليس لها أي عائد مالي.
إن الإستثمار في مجال التخمر العضوي حالياً في مجال معالجة الحمأة والنفايات العضوية يبدو جاذباً للقطاع الخاص والمستثمرين الذين بإمكانهم التسويق الجيد للأسمدة العضوية الطبيعية والإشراف على عمليات التخمر و ضبط الجودة للناتج العضوي من الأسمدة العضوية و الأمر الهام هو الإبقاء على كفاءة جيدة ومتوازنة لعمليات التخمر العضوي مما ينتج عنه نوعية عالية الجودة من الأسمدة العضوية ويمكن من تسويقها للمزارعين باسعار مناسبة أقل بكثير من أسعار الأسمدة الكيميائية الأخرى – وقد تم تطبيق ذلك في الكثير من الدول مثل الهند وهولندا وأسبانيا والبرتغال والكثير من الدول الأخرى.

وتختلف الكلفة الإقتصادية لعمليات التخمر العضوي جسب نوع العملية – ولكن وبصفة عامة فإن تكلفة التخمر العضوي بواسطة المصفوفات الهوائية هي من أقل التكاليف الواردة في عمليات التخمر العضوي وخاصة في المشاريع الكبيرة التي تزيد طاقتها الإنتاجية من الأسمدة العضوية عن 200 طن من المخلفات في اليوم.

الجوانب الإجتماعية والتوعية في مجال التخمر العضوي:

إن الجوانب الإجتماعية والتوعية في هذا المجال هي الأساسية في نجاح وتطور وقبول المجتمع لهذه الأنشطة. ويشمل ذلك بعض الأسس منها مرونة التشغيل – والخدمات الكاملة والتعاون مع المجتمعات من أجل الوصول إلى نوعية جيدة من المنتجات العضوية – ويجب أن تتم المشاركة في الجوانب الإيجابية والسلبية مع المجتمعات – فمثلاً محاربة الروائح الناتجة عن بعض عمليات التخمير تعتبر إحدى المهام الإيجابية في دعم والترويج لهذه الصناعة كما يجب إدماج المجتمع بطريقة مباشرة في إختيار مواقع التخمر وفي تصميم وتشغيل المشروعات.

وبعد مناقشة المشروع من ناحية الجوانب العلمية والموافقة عليه من حيث المبدا سوف يتم تقديم الدراسة المالية للمشروع

» used asphalt unit project/مشروع استخدام وحدات اسفلت مستعملة
» وحدات البيو جاز فى المزارع الحيوانية
» طرق معالجة لمياه من التلوث البكتيرى باستخدام الاشعة فوق البنفسجية/فلاتر الاوزون/الدايونيزر/فلاتر الخارصين
» فوائد الزيوليت للثروة الحيوانية وخصوصا الابقار وصناعة اللحوم
» حماية البيئة المائية من التلوث/التلوث من السفن/التلوث من الزيت