بخشی از مقاله
خلاصه
با رشد روز افزون جمعیت، افزایش سطح رفاه و مصرف مواد غذایی، توسعه صنایع تبدیلی و رشد پدیده شهر نشینی، دفع زباله و مواد زاید آلی به یک مشکل جدي در شهرهاي بزرگ تبدیل شده است. تحقیق حاضر در راستاي کاهش مشکلات زیست محیطی ناشی از مدیریت نامطلوب زباله هاي شهري و با هدف امکان سنجی بازیافت زباله هاي تولید شده در سطح شهر مشهد از طریق بکارگیري آنها به عنوان بستر براي تولید ورمی کمپوست با استفاده از یک گونه کرم خاکی اپی ژیک به نام Eisenia fetida انجام پذیرفت.
این تحقیق در قالب یک طرح کاملا تصادفی با یک نوع بستر - شامل مخلوط زباله شهري و کود گاوي - و در 5 سطح اختلاط مواد بستر - شامل20 ، 40 ، 60 ، 80 و 100 درصد وزن خشک مواد بستر زباله شهري و مابقی کود گاوي - به مدت 80 روز مورد بررسی قرار گرفت. در این مطالعه 5 تیمار و در سه تکرار - در مجموع 15 واحد آزمایشگاهی - ساخته شد و تیمار حاوي %100 زباله شهري به عنوان تیمار شاهد مدنظر قرار گرفت.
جهت ارزیابی آماري نتایج از نرم افزار SPSS استفاده شد. بمنظور بررسی و مقایسه تیمارهاي مختلف و مشخص شدن تاثیر اضافه کردن کود گاوي به زباله شهري در کیفیت مواد بستر، پارامترهاي بیولوژیکی و فیزیکوشیمیایی مختلفی در طی مدت تحقیق اندازه گیري شد. نتایج این تحقیق نشان داد که در تمامی تیمارها با گذشت زمان تعداد و بیومس کرم هاي خاکی بالغ افزایش قابل ملاحظه اي یافته است و ماکزیمم آن مربوط به تیمار شاهد %100 - زباله شهري - می باشد.
همچنین مشاهده شد در تمامی تیمارها با گذشت زمان مقدار TOC، TVS، pH، C/N و C/P مواد بستر داراي کاهش و مقدار TKN، TP، TK و EC مواد بستر داراي افزایش قابل ملاحظه اي می باشد. در کل نتایج این تحقیق موید این نکته اساسی بود که زباله هاي شهري بدون نیاز به اضافه کردن هیچگونه مواد غذایی مکمل - منجمله کود گاوي - می توانند بنحو شایانی براي تولید ورمی کمپوست مورد استفاده قرار گیرند.
1. مقدمه
Vermi معادل لاتین کلمه " کرم" 1 است و تولید ورمی کمپوست2 نیز به فرآیندي اطلاق می گردد که در آن از کرم هاي خاکی براي تولید کمپوست استفاده می شود.[35],[9] در فرآیند تولید ورمی کمپوست از طریق تجزیه مواد زاید آلی به کمک انواع خاصی از کرم هاي خاکی، یک نوع کود آلی بسیار مغذي، تمیز و بی بو با توانایی اصلاح خاك تولید می گردد که علاوه بر کاهش خطرات بهداشتی و زیست محیطی ناشی از زایدات آلی، روش بازگردش آنها را به طبیعت به صورت کود مصرفی تسریع می نماید و می تواند جایگزین مناسبی براي کودهاي شیمیایی در صنایع کشاورزي و باغداري باشد.
از مشکلات زیست محیطی زیادي که در نتیجه مصرف بی رویه کودهاي شیمیایی ایجاد می شود، نیز جلوگیري نماید. هند3 و همکاران فرآیند تولید ورمی کمپوست را به عنوان یک تکنولوژي کم هزینه براي پروسه و تصفیه کردن مواد زاید آلی تعریف می کنند.[22] لازم به ذکر است کود ورمی کمپوست نسبت به کود کمپوست متداول داراي کیفیت و خواص بهتري است.[2]
به طور کلی حدود 3000 گونه مختلف از کرم هاي خاکی وجود دارد که اندازة آنها از 0/6 تا 330 سانتیمتر متغیر می باشد.[35] طبق تحقیقات انجام شده از میان این 3000 گونه کرم خاکی تنها دو گونه Eisenia fetida و Lumbricus rubellus بیشترین کاربرد را در تولید ورمی کمپوست دارند و این به دلیل راندمان کار، سهولت در تکثیر و شرایط زیست محیطی لازم است که براي زندگی ترجیح می دهند [9]،[11]،.[35],[33]
در سالهاي پیشین تحقیقات گوناگونی در خصوص استفاده از فرآیند تولید ورمی کمپوست براي بازیافت انواع زایدات آلی انجام پذیرفته است. از آنجا که نوع بستر از نظر کیفیت ورمی کمپوست تولیدي و میزان رشد و تکثیر کرم هاي خاکی داراي اهمیت زیادي می باشد، لذا بیشتر تحقیقات پیشین بر روي این عامل متمرکز بوده است.
گارگ1 و همکاران در سال 2006 پتانسیل تجزیه انواع مختلف مواد زاید آلی - مواد زاید آشپزخانه، مواد زاید کشاورزي و مواد زاید صنعتی - به کمک کرم خاکی Eisenia fetida را مورد بررسی قرار دادند و به این نتیجه رسیدند که تولید ورمی کمپوست به کمک کرم خاکی Eisenia fetida، تکنولوژي مناسبی براي تجزیه و بازیافت انواع مختلف مواد زاید آلی می باشد.[18]
سوتار2 در سال 2006 امکان بازیافت زایدات درخت صمغ3 که در کارخانجات تولید چسب، ایجاد می شود را از طریق تکنولوژي ورمی کمپوست مورد مطالعه قرار داد.[40] نتایج این تحقیق نشان داد که این مادة زاید در ترکیب با کود گاوي و خاك اره با نسبت 60:20:20 ، براي تولید ورمی کمپوست مناسب می باشد. کاوشیک و گارگ4 در سال 2004 پتانسیل کرم خاکی Eisenia fetida را براي تجزیه لجن صنایع نساجی به صورت مخلوط با کود گاوي و یا مواد زاید کشاورزي مورد بررسی قرار دادند.[25] در این مطالعه بیشترین میزان رشد و تکثیر کرم هاي خاکی در بستري که فقط شامل کود گاوي بود، مشاهده شد.
این مطالعه موید این نکته اساسی بود که فرآیند تولید ورمی کمپوست، گزینه مناسبی براي بازیافت لجن صنایع نساجی - مخلوط با کود گاوي - می باشد. گوپتا5 و همکاران در سال 2007 از مخلوط بقایاي نی هاي آبی با کود گاوي به عنوان مواد اولیه براي تولید ورمی کمپوست استفاده کردند.[21] بر اساس نتایج این تحقیق، مشخص شد که نی هاي آبی به صورت مخلوط با کود گاوي - به ترتیب با نسبت هاي %25 و - %75، می تواند به عنوان یک بستر مناسب براي تولید ورمی کمپوست مورد استفاده قرار گیرند.
حسینعلی علیخانی در سال 1385 در یک مطالعه تحقیقاتی کاربرد ضایعات کارخانجات چوب و کاغذ ایران - چوکا - ، شامل خاك اره و بقایاي پوست درختان را به عنوان بخشی از مواد اولیه ارزان قیمت در فرآیند تولید کود ورمی کمپوست مورد بررسی قرار داد.[3] توصیه نهایی این تحقیق استفاده از %30 ضایعات پوسیده و قدیمی کارخانه و %70 مابقی کود گاوي جهت تولید ورمی کمپوست بود. زهرا عبادي و همکاران در سال 1384 چگونگی تکثیر و پرورش کرم خاکی Eisenia fetida بر روي ضایعات و بقایاي مختلف کشاورزي - تفاله گوجه فرنگی، ضایعات سیب زمینی، تفاله جو، باگاس، خاك اره و خاك - را در مخلوط با کود حیوانی در سطوح 25 ، 50 ، 75 و 100 درصد به همراه شاهد - کود حیوانی - مورد بررسی قرار دادند.[1]
در این تحقیق بیشترین نسبت میزان تکثیر کرم هاي خاکی در تیمار گوجه فرنگی در سطح 75 درصد و کمترین در تیمار تفاله جو مشاهده شد.[1] علی ایحال برخی دیگر از مطالعات پیشین نیز بر روي شناسایی مناسب ترین گونه هاي کرم خاکی کمپوست ساز و همچنین پیدا نمودن شرایط محیطی مناسب براي هر کدام از گونه هاي کرم خاکی متمرکز بوده است.
تریپاتی و باردواچ6 در سال 2004 پتانسیل یک گونه کرم خاکی غیر بومی به نام Eisenia fetida و یک گونه کرم خاکی بومی به نام Lampito mauritii را از جنبه هاي مختلف شامل میزان تولید بیومس، سیکل زندگی و مناسب بودن براي تولید ورمی کمپوست در محیط نیمه خشک ناحیه Jodhpur در Rajasthan هند مورد مقایسه قرار دادند.[42]
نتایج این تحقیق نشان داد که گونه Eisenia fetida به مراتب بهتر می تواند در مناطق نیمه خشک و بیابانی Rajasthan نسبت به گونه Lampito mauritii پرورش یابد. همچنین بر اساس اندازه گیري هاي انجام شده در این تحقیق، مشخص شد مقدار بهینه درصد رطوبت و pH براي گونه Eisenia fetida به ترتیب برابر 70 درصد و 6/5 و براي گونه Lampito mauritii به ترتیب برابر 60 درصد و 7/5 می باشد.[42]
رینک7 و همکاران در سال 1992 در یک کار تحقیقاتی تاثیر درجه حرارت هاي مختلف را روي رشد و تکثیر سه گونه کرم خاکی اپی ژیک شامل Eudrilus eugeniae ، Perionyx excavatus و Eisenia fetida مورد بررسی قرار دادند.[34] نتایج این تحقیق حاکی از این بود که گونه Eisenia fetida نسبت به دو گونه دیگر، قادر به تحمل رنج وسیع تري از تغییرات درجه حرارت می باشد و لذا این امکان وجود دارد که این گونه در مناطق گرم - تا درجه حرارت 43 درجه سانتیگراد - و همچنین در نواحی سرد - تا 5 درجه سانتیگراد - پرورش پیدا کند، لیکن دو گونه دیگر براي کاربرد در ظروف روباز پرورش کرم داراي محدودیت بودند.[34]
متاسفانه برغم اثرات مفید و مثبت کرم هاي خاکی و افزایش سرعت معدنی شدن و هوموسی شدن بقایاي آلی، فرآیند تولید ورمی کمپوست در کشور ما گسترش چندانی نیافته است. لذا با توجه به حجم عظیم زایدات آلی در شهرهاي بزرگ، صنایع و بخش کشاورزي و همچنین مشکل کمبود مواد آلی در خاکهاي کشورمان، لزوم فرهنگ سازي و انجام تحقیقات گسترده در این زمینه بیش از پیش احساس می شود.
بررسی ها نشان می دهد یکی از زایدات آلی که هر روزه در حجم زیادي تولید شده و نیازمند مدیریت می باشد، زباله هاي شهري است. به عنوان مثال طبق اطلاعات ارائه شده از سوي سازمان بازیافت و تبدیل مواد شهرداري مشهد، در شهر مقدس مشهد با جمعیت بیش از 2 میلیون نفر و حضور سالانه بیش از 12 میلیون زائر، روزانه بالغ بر 1700 تن زباله شهري تولید می شود که 76 درصد آنها را مواد زاید آلی تشکیل می دهند.
بدیهی است این حجم عظیم زباله اگر به شیوه مطلوبی مدیریت نشود، می توانند باعث بروز مشکلات زیست محیطی زیادي همچون آلودگی آب هاي سطحی و زیرزمینی، آلودگی خاك، شیوع بیماري هاي مختلف و غیره گردد. لذا با توجه به مطالب فوق الذکر و با مدنظر قرار دادن این نکته که استفاده از زباله شهري براي تولید ورمی کمپوست می تواند از جنبه هاي اقتصادي و زیست محیطی بسیار مفید باشد و در تحقیقات پیشین به نحو مطلوبی استفاده از آن براي تولید ورمی کمپوست مورد بررسی قرار نگرفته است، تحقیق حاضر در جهت نیل به اهداف ذیل به انجام رسیده است.
- امکان بازیافت زباله هاي تولید شده در سطح شهر مشهد از طریق بکارگیري آنها به عنوان بستر براي تولید ورمی کمپوست با استفاده از یک گونه کرم خاکی اپی ژیک به نام .Eisenia fetida
- بررسی تاثیر اضافه کردن کود گاوي به زباله شهري در تسریع فرآیند تولید ورمی کمپوست و افزایش فعالیت کرم هاي خاکی.
- دستیابی به مناسب ترین درصد اختلاط زباله شهري با کود گاوي.
2. مواد و روش ها
این تحقیق در قالب یک طرح کاملا تصادفی با یک نوع بستر - شامل مخلوط زباله شهري و کود گاوي - و در 5 سطح اختلاط مواد بستر - شامل20 ، , 40 80 , 60 و 100 درصد وزن خشک مواد بستر زباله شهري و مابقی کود گاوي - به مدت 80 روز مورد بررسی قرار گرفت. در این مطالعه 5 تیمار و در سه تکرار - در مجموع 15 واحد آزمایشگاهی - ساخته شد و تیمار حاوي %100 زباله شهري به عنوان تیمار شاهد مدنظر قرار گرفت. واحدهاي آزمایشگاهی مذکور در طی مدت تحقیق در داخل سالن ورمی کمپوست کارخانه کمپوست شهر مشهد، واقع در کیلومتر 5 جاده قدیم مشهد- نیشابور - محل انجام طرح - نگهداري شدند.
ضایعات مورد استفاده در این تحقیق شامل زباله شهري و کود گاوي بود. کود گاوي مورد نیاز از محل دپوي کود موجود در سایت کارخانه کمپوست شهر مشهد - محل انجام طرح - تهیه گردید. در ابتدا بمنظور جدا نمودن ذرات درشت، کود گاوي با استفاده از یک الک - سایز 3 میلیمتر - بصورت دستی سرند شد و در مرحله بعد بمنظور حذف املاح مضر و کاهش EC در سه مرحله مورد شستشوي کامل - با پخش شدن روي صفحه فلزي سوراخ دار و پاشیدن آب بر روي آن - قرار گرفت.
زباله شهري مورد استفاده در این تحقیق نیز از زباله هاي ورودي به سالن کارخانه کمپوست شهر مشهد که عملیات جداسازي نسبی مواد معدنی شامل سنگ، شیشه، پلاستیک و غیره بر روي آنها انجام گرفته بود، تهیه گردید. لازم به ذکر است در آزمایشات اولیه انجام شده در تحقیق حاضر مشخص شد که اگر زباله شهري بصورت شسته نشده و تازه مورد استفاده قرار بگیرد، کرم هاي خاکی نمی توانند در بستر مذکور به نحو مطلوبی فعالیت نموده و حتی تعدادي از کرمهاي خاکی از بستر خارج می شوند که این موضوع احتمالا مربوط به بوي بسیار نامطبوع زباله تازه، می باشد.
نتایج آزمایشات اولیه تحقیق حاضر نشان داد که زباله مصرفی بایستی حداقل 23 روز عملیات پري کمپوست را پشت سر بگذارد. لذا در این مطالعه زباله مصرفی از پایلی که به مدت 23 روز عملیات پري کمپوست را بمنظور پشت سر گذاشتن مرحله ترموفیلیک اولیه، در سالن تخمیر طی کرده بود، برداشته شد. زباله هاي مصرفی پس از عملیات حذف تکمیلی مواد معدنی شامل سنگ، شیشه و غیره که بصورت دستی بر روي آنها انجام پذیرفت، بمنظور حذف املاح مضر و کاهش بو، مورد شستشو قرار گرفته و سپس براي ساخت تیمارهاي مختلف مورد استفاده قرار گرفتند.
لازم به ذکر است در طی مرحله پري کمپوست زباله مصرفی در فواصل زمانی مشخص در سالن تخمیر هوادهی و هم زنی شد. علاوه بر این دماي داخل توده زباله و دماي محیط نیز اندازه گیري شد. پس از فرآوري مواد اولیه و قبل از ساخت تیمارهاي اصلی از مواد اولیه شامل زباله شهري و کود گاوي نمونه برداري شده و مشخصات فیزیکوشیمیایی آنها به روش هاي متداول تعیین گردید. در جدول شماره - 1 - مشخصات فیزیکوشیمیایی مواد اولیه مورد استفاده براي ساخت بسترهاي ورمی کمپوست مشخص می باشد.
