HSE و بهداشت حرفه ای

تعريف: فرايند هوازي كنترل شده ميكروبي مزوفليك وترموفليك كه منجر به توليد  دي اكسيد كربن ٬آب  و مواد معدني و مواد الي تثبيت شده مي شود(pereira-1987)

معمولا كمپوست براي مواد الي زايد جامد و نيمه جامد از قبيل فضولات انساني ،لجن،فضولات حيواني و باقيمانده محصولات كشاورزي موجود در زبلاله هاي شهري بكار مي رود.

كمپوست هوازي تجزيه مواد الي در حضور اكسيژن است و محصولات نهايي co2،NH3،اب و گرما است  و كمپوست بيهوازي تجزيه مواد آلي در غياب اكسيژن است ،محصولات نهايي CH4،CO2،NH3و مقادير جزئي از ساير گازها و ساير اسيدهاي الي با وزن مولكولي پايين  است

بدليل اينكه كمپوست هواري در اثر سرعت بالاي تجزيه انرژي گرماي بيشتري توليد مي كند ،اين فرايند جهت تثبيت مواد زايد آلي ارجح است.

اهداف،فوايد و محدوديتهاي عمل كمپوست:

1-تثبيت مواد زائد

2-نابودي عوامل بيماري زا

3-مواد مغذي و احيائ خاك

4-خشك كردن لجن

مشكل عمده مربوط به كمپوست درجه اطمينان فرايند براي تهيه غلظتهاي  مورد نياز مواد مغذي و نابودي عوامل بيماري زا است .به دليل اينكه مشخصات مواد زائد الي تا حد زيادي بسته به زمان،شرايط آب و هوائي و روشهاي راهبري متفاوت است خصوصيات كمپوست توليدي نيز مطابق باآن تغيير خواهد كرد .ماهيت نا همگن مواد در توده هاي كمپوست معمولا توزيع نا برابر حرارت را باعث مي شود كه در نتيجه باعث نابودي عوامل بيماري زابه طور كامل مي شود.ساير محدوديتهاي  كمپوست به عوامل اقتصادي و اجتماعي مربوط مي شود .

 

واكنش هاي بيوشيميايي

مواد زائد الي مناسب براي كمپوست از مواد فوق العاده ناهمگن موجود در زباله هاي شهري و لجن تامو اد زائد همگن كارخانه تهيه و اماده سازي مواد غذايي متفاوت است .مراحلي كه طي ان اين مواد زائد از طريق زيستي شكسته مي شود،بسيار پيچيده هستند.جزييات دقيق تغييرات بيوشيميائي كه طي فرايند هاي پيچيده كمپوست اتفاق مي افتد،هنوز مشخص نبوده و شناخته شده نيست.

مراحلي كه در فرايند هاي كمپوست مطابق الگوي درجه حرارت مي تواند مشخص شود عبارتنداز:

1-مرحله تطبيق

2-مرحله رشد

3-مرحله ترموفيليك

4-مرحله رسيدن

در واكنشهاي نيتريفيكاسيون،آمونياك توسط باكتريها به نيتريت و در نهايت به نيترات اكسيد مي شود.باكتري هاي نيتريفاير(نيتروزوموناس ،نيترو باكتر)مسئول نيتريفيكاسيون مي باشند.چون NO3به اساني توسط  گياه جذب مي شود،بنابراين مرحله رسيدن براي توليد كمپوست با كيفيت خوب جهت مصرف در كشاورزي ضروري است.

كمپوست بعد از رسيدن مي تواندبعنوان اصلاح كننده خاك استفاده شود. در اين حالت مواد مغذي به صورت پروتوپلاسم باكتري و يا تركيبات الي هستند كه به آرامي شكسته مي شوند.ساير مواد مغذي موجود در كمپوست مانند نيتراتها به راحتي در دسترس گياهان قرار مي گيرد.

در كمپوست بي هوازي انرژي ازاد شده(گرما)كمتر از كمپوست هوازي است و بنابراين زمان ماند طولاني تري براي تجزيه مواد الي و نابودي عوامل بيماريزا نياز است.

پديده هايئي كه در سرعت عمل كمپوست دخالت دارند(طبق نظر Haug):

1-آزاد شدن انزيمهاي هيدرو ليتيك برون سلولي و انتقال انها به سطح سوبستره

2-هيدروليز مولكولهاي سوبستره

3-انتقال سوبستره محلول به سلول از طريق انتشار

4-انتقال سوبستره به داخل سلول باكتري يا فلوك

5-انتقال اكسيژن از طريق حفرات بين ذرات

6-انتقال اكسيژن از طريق سطوح بينابيني مايع و گاز

7- انتقال اكسيژن از طريق ناحيه انتشار

8- نفوذ اكسيژن به داخل سلول باكتري

9-اكسيداسيون هوازي سوبستره بوسيله واكنشهاي بيوشيميائي در داخل ارگانيسم

توالي زيستي

كمپوست فرايندي زيستي است كه در ان مواد زائد الي به طور طبيعي بوسيله مجموعه اي  از باكتري ها به هوموس تبديل مي شوند.اين مجموعه ميكروارگانيسمها شامل باكتريها ،مايت ها،و انواع متنوع تر ارگانيسم ها مي باشد.

موادزائد الي در ابتدا به وسيله مصرف كنندگان سطح اول مانند باكتري ها(باسيلوس،نقش عمده در تجزيه پروتين و تركيبات قندي)،قارچها و اكتينو ميستها تجزيه مي شوند . تثبيت مواد غذايي عمدتا از طريق فعاليت باكتري ها صورت مي گيرد.باكتري هاي مزوفيليك در ابتدا حضور دارند.بعد از اينكه درجه حرارت بالاترمي رود،باكتري هاي ترموفيليك كه در تمام توده كمپوست ساكن هستند،فعال مي شوند . قارچها و باكتريهاي ترموفيليك معمولا 5-10روز بعد از شروع عمل كمپوست رشد مي كنند.

اگر درجه حرارت خيلي زياد شود،مثلا بالاتر از 65-70 درجه سانتي گراد،قارچ و اكتينو ميست و بيشتر باكتري ها نابود مي شوند و تنها اسپورباكتري قادر به رشد مي باشد.در مراحل نهايي كه درجه حرارت كاهش مي يابد،بخشهايي از اكتينوميستها غالب مي شوند و ممكن است توده ظاهري سفيد يا خاكستري پيدا كند.

شرايط محيطي مورد نياز براي توليد كمپوست

تاثير فرايندكمپوست به ارگانيسم هاي موجود و مواد زايد آلي بستگي دارد

1-تعادل مواد مغذي:

مهمترين پارامتر در مورد مواد مغذي نسبت C/Nاست.(1/25)

فسفر وگوگرد وساير عناصر جزئي دردرجه اهميت بعدي قرار دارند.

20-40درصد كربن موجود در مواد زايد الي به سلولهاي باكتري جديد همانندسازي مي شود وبقيه در فرايندتوليد انرژي به CO2تبديل مي شود.

2-اندازه ذرات و استحكام توده كمپوست:

اندازه ذرات تا حد امكان بايد كوچك باشد ،اين امر باعث تسهيل هوادهي مي گردد.

مواد اصلاح كننده:موادي هستند كه جهت افزايش كربن الي قابل تجزيه ،كاهش وزن توده و افزايش حفرات به توده كمپوست اضافه مي شود (سبوس برنج،ذغال سنگ نارس،پوشال برنج ،زباله خانگي)

3-كنترل رطوبت:مقدار رطوبت بهينه مخلوط كمپوست براي تجزيه مواد زايد الي مهم است ،زيرا براي حل شدن مواد مغذي و پروتوپلاسم سلول ضروري است .رطوبت زير 20درصد مي تواند به شدت فرايند زيستي را مختل كند.رطوبت زياد باعث شستشو و انتشار مواد مغذي و عوامل بيماريزا از توده كمپوست وارد شرايط بيهوازي مي شود.رطوبت بين 50-90درصد مناسبترين رطوبت است.

4-هوادهي:كمپوست هوازي جهت فراهم كردن اكسيژن كافي براي ميكروبهاي هوازي جهت تثبيت مواد الي نيازمند هوادهي مناسب مي باشد .

روش هاي هوادهي :

1-حركت توده

2-وارد كردن چوب بامبو

3-هوادهي تحت فشار از طريق لوله هاي سوراخ دار(بهترين روش)

هوادهي زياد باعث ازبين رفتن گرماي توده كمپوست مي شود.

5-درجه حرارت و PH

گرماي توليد شده در توده كمپوست به دو علت مهم است :

1-حداكثر كردن ميزان تجزيه

2-توليد ماده اي كه از نظر ميكروبي خطري نداشته باشد.

كنرل درجه حرارت توده كمپوست به شكلي كه باعث شكستن مواد آلي و نابودي عوامل بيماري زا شود يك عامل كليدي است.

درجه حرارت بوسيله هوادهي،مقدار رطوبت و كاربرد كمپوست الك شده به عنوان پوشش عايق براي توده كنترل مي شود.درجه حرارت بهينه 55 درجه سانتي گراد مي باشد.

درجه حرارت مزوفيليك                               25-45

درجه حرارت ترموفيليك                              50-65

درجه حرارت ترموفيليك پس از جند روز باعث نابودي عوامل بيماري زا مي گردد.

عمل كمپوست هوازي معمولا در PHخنثي پيش مي رود.وبه ندرت با تغييرات مواجه مي شود.

كاهشPHدر روزهاي اول                     توليد اسيد چرب فرار

بعد از تجزيه اسيدها بوسيله واكنشهاي متان ساز به متان ودي اكسيد كربن،pHدوباره خنثي مي گردد.

رسيدن كمپوست :

كمپوست هوازي                        5-20روز

كمپوست بيهوازي                              45-100روز    

روش هاي اندازه گيري درجه تثبيت كمپوست:

1-كاهش درجه حرارت در پايان كمپوست

2-كاهش مواد الي كمپوست

3-درصد تركيبات خاصي مانند نيترات و عدم حضور آمونياك

4-فقدان حشرات و لارو آنها در محصول نهايي

5-عدم بوهاي زننده

6-وجود رنگ خاكستري يا سفيد بدليل رشد اكتينو ميست ها

سيستم هاي كمپوست :

عمل كمپوست در محل توليد

1-مستراحهاي كمپوست هوازي (مال تروم)

2-كمپوست بيهوازي (استفاده از چاهك جاذب)

عمل كمپوست در خارج از محل توليد

1-سيستم هاي كمپوست غيرراكتوري

 

 

بريكولاري (زباله)

ويندرو

بنگالور(زباله،مدفوع و.....)

توده ايستاده با هوادهي (لجن فاضلاب وتراشه چوب)

سيستهاي كمپوست غير راكتوري

 

كمپوست كردن به روش ويندرو :

در اين روش توده به تناوب يكبار در هفته در روش دستي و يا يكبار در روز به روش مكانيكي برگردانده مي شود . هدف از بازگشت توده(جابجا كردن توده از داخل به خارج)هوادهي و اختلاط مي باشد .

سيستم هاي راكتوري تهيه كمپوست :

 

 

اورامكا

هاضم فرفليد

هوادهي ازميان تخميركننده

ژئوكميكال-اوسون

HKS

جرسي

مترويست

نچرايزر

سبدهاي باز

اسكنور

تريگا

وارو

دانو

سيستم هاي راكتوري

  

 

سيستم دانو :اين سيستم داراي قيفهاي ذخيره ،الكهاي چرخشي و جداكننده هاي مغناطيسي براي جدا كردن مواد غير قابل كمپوست مي باشد.مواد كمپوست شونده به داخل تثبيت كننده دانو كه حوضچه اي استوانه اي است كه معمولا داراي قطر 3تا4 متر و طولي برابر25تا30 متر است،وارد مي شوند.استوانه در هر دقيقهيك دور مي چرخد و هوا بوسيله پنكه هايي با فشاركم از طريق مجاري طولي كه هر يك داراي چند نازل تزريق كننده استفتهيه مي شود.شرايط بالا باعث تجزيه سريع و موثر مواد الي در استوانه مي شودبطوريكه درجه حرارت60درجه يا بالاتر در داخل استوانه ايجاد مي شود.بخارو گازهاي زايد از طزيق پنكه به خارج تخليه مي شود.دوره مورد نياز براي عمل آوري كمپوست در اين نوع راكتور5/2تا 5 روز است.

سيستم جرسي:سيستم جرسي كه بيشتر براي زباله هاي شهري بكار برده شده،فرايند هوازي است كه هوادهي طي حركت مواد از طبقات بالا به طبقات پائين تر انجام مي شود.همانند سيستم دانو زباله شهري بايد قبل از ورود به هاضم ها،اماده سازي وتفكيك شود.مواد الي سپس به طبقه پنجم منتقل شده ويك روز در انجا مي مانند.سپس اين مواد به طبقه بعدي وارد مي شوند.بعد از گذشتن از ميان فرايند كمپوست شده در يك مكان باز به مدت 30تا60روز نگهداري و ذخيره مي شوند تا عمل رسيدن به طور كامل انجام گيرد.

جنبه هاي بهداشتي كمپوست

كمپوست كردن فضولات حيواني و انساني خطرات  بيماري زا يي زير را در بر دارد:

1-عوامل بيماري زاي اوليه كه معمولا در مواد زايد خام وجود دارد.

2-قارچها و اكتينوميست هايي كه طي عمل كمپوست رشد مي كنند و عوامل بيماريزاي ثانويه ناميده مي شود.

نابودي عوامل بيماري زاي اوليه:

زمان و درجه حرارت دو پارامتر مهم در مرگ ميكرو ارگانيسم ها طي عمل كمپوست هستند.

بايد توجه كرد كه نابودي كامل عوامل بيماري زادر يك توده كمپوست بندرت حاصل مي شود.علل اين امر عبارتنداز:

1-ناهمگن بودن مواد اوليه كمپوس

2-توزيع نابرابردرجه حرارت در توده كمپوست

3-نابود شدن قسمتي از عوامل بيماري زا

 

كاربرد محصولات كمپوست

1.       كود

2.       س

3.       به عنوان غذاي ماهي در كشت آبي

4.       به عنوان مواد پوششي در دفن بهداشتي

5.       استفاده در باغباني،پارك هاو نواحي تفريحي

 

تركيب كمپوست توليد شده از زباله شهري:

 

پارامتر                                       درصد تركيب(بر اساس وزن خشك)

 

نيتروژن كل                                 58.2

فسفركل                                    1.67

پتاس كل                                   0.58

منيزيوم                                     0.49

كلسيم                                      6.2

سولفور                                     0.37

آهن                                          4.389

منگنز                                        0.158

مس                                         0.094

روي                                          0.3

بر                                             0.0513

موليبدن                                     0.001

كلر                                           0.66

درصد رطوبت                              23.86                

PH                                            7.2