שפכים לגידול בעלי חיים
קונספט מי שפכים בחקלאות בעלי חיים
שפכים של גידול בעלי חיים מתייחסים לשפכים המכילים ריכוזים גבוהים של חומרים אורגניים, מוצקים מרחפים, חנקן וזרחן ומזהמים אחרים הנוצרים בתהליך גידול בעלי חיים, לרבות שתן וצואה של בעלי חיים, מי השטיפה של אתר הגידול, הניקיון. מים של אתר הרבייה, וכן הלאה, המהווים איום גדול על הסביבה. המקורות העיקריים של שפכי גידול בעלי חיים הם כדלקמן:
1. השתן והצואה של בעלי חיים;
2. מי השטיפה של אתר הרבייה;
3. שאר ההזנה והשאריות;
4. המים המטופלים של בעלי חיים מתים;
5. ניקוי המים של ציוד גידול וכדומה. מקורות אלו מובילים במשותף ליצירת שפכים לגידול בעלי חיים.
מאפיינים של שפכים לגידול בעלי חיים
(1) עומס גבוה של מזהמים אורגניים
תכולת המוצקים המרחפים, החומרים האורגניים והאמוניה בחנקן בשפכים של גידול בעלי חיים גבוהים יחסית, והמוצק והנוזל מעורבים, עם עומס זיהום גבוה. דרישת החמצן הביוכימית לחמישה ימים (BOD5) היא בין 600 ל-7000 מ"ג/ליטר, וריכוז צריכת החמצן הכימית (COD) יכול להגיע ל-13,000 עד 17,000 מ"ג/ליטר.
החנקן, הזרחן והמזון שנותר בהפרשות מביאים בקלות לעלייה משמעותית בכמות ההפרשה ליחידת שטח אדמה. הדבר גורם לעודף חומרי הזנה בקרקע ומשבש את האיזון האקולוגי של הקרקע.
אם החנקן והזרחן הללו מוזרמים לגופי מים, הוא נוטה לגרום לאאוטרופיקציה של גוף המים, ובכך להוביל לחוסר איזון בתפוצת המינים במערכת האקולוגית המימית, עם גדילה משתוללת של מין בודד, המפריעה לזרימה של חומר ואנרגיה במערכת, וגורמים בהדרגה לכל המערכת האקולוגית המימית לגווע.
אם החנקן בצורת חנקה במים נצרך על ידי בני אדם, הוא יגרום נזק לבריאות האדם. נזקים אלו כוללים גם מזהמים אחרים בביוב, שאריות תרופות וטרינריות ומיקרואורגניזמים פתוגניים.
(2) בפרויקטים לטיפול בשפכים בחקלאות בעלי חיים, זמן הזרמת שפכים מרוכז יחסית, ועומס ההשפעה גדול
השפכים הנוצרים מגידול בעלי חיים מוזרמים בדרך כלל באופן חד פעמי בזמן מוגדר, ובכל פעם מוכלת בשפכים המוזרמים כמות גדולה של מזהמים. בשאר הזמן, כמות השפכים המוזרקת קטנה מאוד. זה מציב דרישות גבוהות יותר ליכולת ויסות נפח השפכים וליכולת עמידות העומס של מערכת הטיפול במים. הרכב המזהמים בשפכים מורכב ומכיל מספר רב של חיידקים פתוגניים; המרכיבים המזהמים בשפכים של גידול בעלי חיים כוללים לא רק חומרים הגורמים לאיאטרופיקציה של גופי מים כמו חנקן וזרחן אלא גם יסודות מתכת כבדים כמו נחושת, כספית, ארסן וסלניום, ובמקביל, ישנם מספר רב של שאריות תרופות וטרינריות כגון הורמונים, אנטיביוטיקה ונוגדי חמצון בשפכים. חיידקים פתוגניים המשותפים בין בני אדם ובעלי חיים, כגון Escherichia coli, אנתרקס, ברוצלוזיס ושחפת, נמצאים בשפע בשפכים.
(3) בפרויקטים לטיפול בשפכים בחקלאות בעלי חיים, מי השפכים מעורבבים במוצקים ונוזליים, וריכוז המוצקים המרחפים אורגניים גבוה והצמיגות גדולה; חומר צואה ושאריות מזון המכילים כמות גדולה של חומר אורגני מוזרמים למי השפכים יחד עם מי ההדחה, מה שמוביל לריכוז גבוה יחסית של מוצקים מרחפים אורגניים בשפכים של גידול בעלי חיים ולצמיגות גדולה של המוצק והנוזל המעורב. מוצקים מרחפים כמו שאריות צואה ושאריות מועדים אף הם לסתום את צינורות מתקני הטיפול, מה שמגביר את קושי הטיפול.
(4) מתכלות ביולוגית טובה, יחס BOD/COD גבוה
יחס BOD/COD של מזהמים בשפכים של גידול בעלי חיים הוא כ-0.45:1, ויחס B:C בשפכים עומד בתנאים לפירוק ביולוגי, עם מתכלות ביולוגית טובה.
מאפיינים של תהליך שפכים בחקלאות בעלי חיים
1. טיפול מקדים: זה כולל הסרה של חלקיקים מוצקים גדולים יותר באמצעות מסכים, שקיעה או תהליכים מכניים כגון מיכלי שיקוע ומנקים.
2. עיכול אנאירובי: בחלק מהמקרים משתמשים בעיכול אנאירובי לפירוק החומר האורגני לביוגז ולבוצה. תהליך זה מפחית COD, BOD, ומייצר אנרגיה מתחדשת בצורה של מתאן.
3. טיפול אירובי (טיפול ביולוגי): תהליכים ביולוגיים כמו בוצה פעילה או מערכות MBBR משמשים לפירוק החומר האורגני. במיוחד, מערכות MBBR יעילות בגלל שטח הפנים הגדול המסופק לגידול חיידקים, מה שמוביל להסרה יעילה של תרכובות אורגניות וחומרי הזנה.
4. סילוק חומרי הזנה: במקרים מסוימים, מיושמים תהליכי הסרת חומרי הזנה מתקדמים להפחתת רמות החנקן והזרחן, לרוב באמצעות ניטריפיקציה, דניטריפיקציה ומשקעים כימיים.
5. חיטוי: שלב זה כולל הסרה או השבתה של פתוגנים באמצעות שיטות כמו הכלרה או טיפול UV, במיוחד אם המים המטופלים יעשו שימוש חוזר.
6. ניהול בוצה: פסולת מוצקה, לרבות בוצה, מעובדת בדרך כלל בנפרד באמצעות ייבוש, קומפוסטציה או יישום קרקע לאחר ייצוב.
דרישות מיוחדות עבור מפזר דיסק בשימוש במיכלי אוורור ביולוגי עבור שפכים לגידול בעלי חיים
1. התנגדות לסתימה: מפזרי דיסק חייבים להיות מתוכננים כך שהם עמידים בפני סתימה עקב הרמות הגבוהות של מוצקים מרחפים בשפכי בעלי חיים. גדלי נקבוביות גדולים או עיצובים לניקוי עצמי עשויים להיות נחוצים כדי לשמור על אוורור יעיל.
2. עמידות: חומר המפזר צריך להיות חזק ומסוגל לעמוד בתנאים האגרסיביים של שפכי בעלי חיים, כגון ריכוזי אמוניה גבוהים ונוכחות של גזים קורוזיביים (למשל מימן גופרתי). חומרים כמו EPDM או סיליקון משמשים בדרך כלל למטרה זו.
3. יעילות העברת חמצן: מאחר ומערכות אוורור ביולוגיות מסתמכות על העברת חמצן יעילה, המפזרים צריכים להיות מסוגלים לספק בועות עדינות כדי לשפר את מסיסות החמצן, אפילו בנוכחות תרכובות אורגניות ומוצקים. זה מבטיח שחיידקים אירוביים יכולים לפרק ביעילות חומר אורגני.
4. קלות תחזוקה: בהתחשב בסביבת ההפעלה הקשה, מפזרים חייבים להיות קלים לניקוי ותחזוקה כדי להבטיח ביצועים עקביים. נגישות ועיצוב המקלים על ניקיון שוטף יכולים לסייע בשמירה על הפעולה לטווח ארוך.
5. יעילות אנרגטית: מכיוון ששפכי גידול בעלי חיים עשויים לדרוש תקופות אוורור ממושכות, מפזרי הדיסק צריכים להיות חסכוניים באנרגיה, תוך מזעור עלויות התפעול תוך הבטחת תמיכה נאותה בתהליכים הביולוגיים.
מַסְקָנָה
טיפול בשפכי גידול בעלי חיים מצריך מערכת מתוכננת בקפידה לטיפול בתערובת המורכבת של תרכובות אורגניות, חומרים מזינים, פתוגנים ומוצקים מרחפים. טיפול ביולוגי, המשלב לרוב מיכלי אוורור עם מפזרים, הוא מרכיב מרכזי בתהליך הטיפול. בבחירת מפזרי דיסק למערכות כאלה, יש להקדיש תשומת לב מיוחדת לעמידות, התנגדות לסתימה, יעילות העברת חמצן וקלות תחזוקה כדי להבטיח פעולה אמינה לטווח ארוך. בניהול מי שפכים של בעלי חיים, מערכות אוורור מתוכננות היטב הן חיוניות להשגת ציות לרגולציה ולקידום שיטות חקלאות בנות קיימא.