مقدمة:

القمامة او "الزبالة" هى كل ما يجمع من المخلفات والفضلات من البيوت والمصانع والمجازر وغيرها. وتقوم العديد من الدول المتقدمة بتجميع هذه الفضلات والاستفادة منها بتحويلها الى أسمدة عضوية تعرف باسم الأسمدة العضوية الصناعية او ما يطلق عليه compost.

وتحويل قمامة المدن الى سماد عضوى يحقق العديد من الأهداف:

1. المحافظة على بيئة نظيفة خالية من التلوث بالقمامة.
2. منع انتشار الأمراض المعدية والأوبئة التى تنتج من تراكم القمامة.
3. زيادة الإنتاج الزراعي حيث ان استخدام الأسمدة العضوية الناتجة من تخمر القمامة يرفع القدرة الإنتاجية للأراضى الزراعية.

وحيث ان موضوع القمامة يمثل احد المشاكل القومية فى معظم مدن محافظات مصر كان لزاماً علينا نحن المتخصصون فى مجالات العلوم الزراعية أن نوضح الطرق والأساليب الصحيحة والواعية لكيفية تصنيع الأسمدة العضوية الصناعية من القمامة وكيفية استخدامها واضافتها بالطريقة المثلى، وقد خصص هذا العدد لعرض جميع التوصيات العلمية عن مكمورات قمامة المدن ونأمل من الله عز وجل أن تكون المادة العلمية المعروضة وافية لكل من يعملون فى مجالات الاستثمار الزراعى.

تركيب قمامة المدن:

إن مخلفات المدن من القمامة ليست بسيطة التركيب وتتسم بأنها غير متجانسة من النواحي الطبيعية والنواحي الكيمائية وعموماً يتباين التركيب الكيميائي والفيزيائي للقمامة من مدينة الى اخرى وكذلك من حي الى حي اخر فى المدينة الواحدة. بل من منزل الى اخر ويرجع ذلك لاختلاف سلوكيات وعادات ومستوى معيشة الأسر والأفراد التى تنتج عنهم هذه القمامة.

والقمامة عادة عبارة عن مواد مهملة تتكون من أحجار وبعض الأتربة والرمال وكذلك قطع من الأخشاب والمعادن وقد تكون مختلطة ببعض المواد الأخرى مثل البلاستيك والمطاط والزجاج ويمكن أن تحتوي على بقايا نباتية واخرى حيوانية.

وكميات القمامة الناتجة من المدن كبيرة، وتقدر لمدينة القاهرة الكبرى بحوالي 12مليون طن سنوياً وذلك حسب تقدير عام 1991 (خليل وآخرون،1991). ويقدر متوسط ما يجمع من القمامة للشخص الواحد يومياً ما بين 90 – 400 جم وقد يصل الى 600 – 700 جم ويرجع التباين فى ذلك إلى مستوى معيشة الأفراد وعاداتهم الاجتماعية. ومن العديد من الدراسات البيئية على ما يجمع من قمامة مدينة القاهرة يمكن توضيح متوسط تركيب قمامة مدينة القاهرة الكبرى على مدار السنة كالأتى:

الجدول التالي يبين متوسط تركيب قمامة مدينة القاهرة الكبرى

طرق التخلص من القمامة:

توجد طرق عديدة للتخلص من القمامة تنحصر فى الأتى:

1. استعمال القمامة فى ردم البرك والمستنقعات وغيرها وتعرف هذه المناطق بالمقالب الأرضية ،ويستخدم هذا الأسلوب فى ردم بعض الأجزاء من بحيرة مريوط بالإسكندرية.
2. حرق القمامة فى أفران خاصة لذلك. وهذه الطريقة مازالت شائعة فى العديد من الدول. بحيث تستغل الطاقة الحرارية الناتجة فى توليد الكهرباء.
3. تحويل القمامة الى سماد عضوي صناعي وتعتبر هذه الطريقة أفضل الطرق من الناحية الاقتصادية وذلك لإعادة استخدام محتوياتها وخاصة المواد القابلة للتخمر إلى الأراضي الزراعية فتعمل كمحسن للأراضي وأيضاً مصدراً للعناصر المغذية الضرورية للنبات وبذلك ترفع القدرة الإنتاجية لهذه الأراضى.

مراحل تحويل قمامة المدن الى سماد عضوى:

عند صناعة السماد العضوي من القمامة فإن القمامة المجمعة تمر بالعديد من المراحل هى:

1-مرحلة الفرز والتصنيف:
بعد نقل وتجميع القمامة في المصانع المعدة لذلك يقوم بعض الأفراد بفرز وتصنيف محتوايات القمامة والتي يمكن إعادة الاستفادة منها فى صناعات أخرى مثل صناعة الكرتون وصناعات الورق وصناعات المعادن وصناعات المواد الزجاجية وصناعات البلاستيك باختلاف أنواعها.

2- مرحلة الطحن:
تجمع المواد القابلة للتخمر والمتمثلة فى البقايا النباتية وكذلك الحيوانية ويتم طحنها فى بعض الآلات المخصصة لعمليات الطحن ثم تجمع المواد المطحونة فى أكوام أو توضع فى أجهزة ميكانيكية مخصصة لعمليات التحلل البيولوجي بواسطة الكائنات الحية الدقيقة وتتحول بذلك الى مواد عضوية دبالية.

تحويل قمامة المدن الى سماد عضوي صناعي:

توجد عدة طرق لتحويل قمامة المدن إلى سماد عضوي صناعي:

1. التخمر الهوائي.
2. التخمر شبه الهوائي.
3. التخمر اللاهوائي.

وتحتاج هذه الطرق إلى إنشاء مصانع خارج كردون المدن بمسافة لا تقل عن 2 كيلو متر حفاظاً على سلامة بيئة المدينة من التلوث وفى حالة التخمر الهوائي يحدث التخمر أو التحلل الميكروبي للمواد القابلة للتخمر في وجود الهواء وينتج عن ذلك ارتفاع فى درجة الحرارة يصل الى 65 درجة مئوية أو أكثر. وتكون درجة الحرارة العالية كافية للقضاء على الميكروبات الممرضة وكذلك الطفيليات وجميع الحشرات الضارة وكذلك بذور الحشائش وغيرها. وعموماً فإن التحلل أو التخمر الهوائي لا ينتج عنه أى روائح كريهة وتكون سرعة ومعدل التخمر عالية ويتم نضج السماد الناتج في فترات قصيرة تعتمد على طبيعته والتركيب الكيميائي للمواد القابلة للتخمر.

أما التخمر شبه الهوائى فهو عبارة عن تخمر يجمع بين الطريقتين السابقتين حيث يحدث التحلل والتخمر للمواد العضوية تحت ظروف هوائية وظروف لا هوائية وعموماُ أن افضل طرق التخمر هى التخمر الهوائى للأسباب التالية :

1. ارتفاع درجة الحرارة من 60 – 75 درجة مئوية طوال مدة التخمر للمواد العضوية وهذا بدوره يعمل على القضاء على الحشرات والميكروبات الضارة لكل من الإنسان والنبات.
2. قصر مدد التخمر والتحلل للبقايا النباتية والحيوانية وبذلك يمكن الاستفادة من وحدة المساحة المخصصة لهذه العمليات.
3. الاستفادة من الكم الهائل الناتج من قمامة المدن في الحصول على سماد عضوي صناعي جيد المواصفات.

ويوضح الجدول التالي نواتج التخمر الهوائي واللاهوائي للمخلفات النباتية والحيوانية والتي يمكن أن تتواجد فى مخلفات القمامة.

تحلل المخلفات النباتية والحيوانية تحت الظروف الهوائية واللاهوائية

طرق عمل مكمورات قمامة ومخلفات المدن:

تختلف الطرق المتبعة فى تحويل القمامة إلى سماد عضوي صناعي باختلاف انشاءات الوحدات التي يصنع فيها السماد والتي تتدرج من الأراضي الممهدة الي الخنادق والأبراج ثم المصانع الآلية وكذا باختلاف الخطوات المتبعة لمعالجة القمامة مثل الفرز والطحن والتخمير وتجنيس السماد الناتج. وقد اتخذت معظم هذه الطرق أسماء خاصة ترجع الى أسماء مخترعيها أو إلى أسماء الشركات القائمة بتنفيذها أو البلاد المستفيدة منها ونذكر من هذه الطرق الآتى:

1-طريقة اندرو indore :

وهى احدى الطرق المعروفة في الكثير من مدن الهند، وقد ابتكرها العالم (ألبرت وورد)، وتتلخص هذه الطريقة في تحضير المواد العضوية (البقايا النباتية أو القمامة) مع الماء أو كسح المراحيض (المجاري) فى أكوام ذات ارتفاع 1.5 متر أو فى حفر (خنادق) عمقها 0.6 -0.9 متراً. مع التقليب مرة أو اثنين أثناء فترة التكمير composting التي تحتاج إلى حوالي 6 أشهر أو أكثر. ويلاحظ أن الانحلال يكون داخل الكومة.

2- طر يقة بيكارى(Beccari ):

اخترع هذه الطريقة الطبيب الإيطالى Yiovovanni Beccari فى سنة 1913 وتتلخص هذه الطريقة في تنقية القمامة مما لا يتخمر (المواد المعدنية والزجاجية والبلاستيكية) ثم وضعها فى حجرة صغيرة من الأسمنت مكعبة الشكل تملأ من أعلى ولها باب من أسفل لإخراج السماد منها ومزودة بفتحات للتهوية . توضع القمامة وتبلل بكمية مناسبة من الماء ثم تقفل الحجرة تماماً لمنع تسرب الروائح غير المرغوب فيها أثناء الانحلال تحت الظروف الغير هوائية ثم تفتح فتحات التهوية حيث يحدث انحلالا هوائياً فى المراحل الأخيرة.

ويقال أن السماد يصل إلى مرحلة النضج بعد حوالي خمسة أسابيع أو أكثر وإن درجة الحرارة ترتفع لدرجة كافية لقتل الميكروبات الممرضة ، وقد أدخلت تعديلات على هذه الطريقة بواسطة verdier الفرنسي تتلخص فى زيادة التهوية وسميت الطريقة باسمه.

3-طريقة بورداس Bordas:

سميت هذه الطريقة باسم مخترعها Jean Bordas 1931 الذي أجرى تعديلاً فى الطريقة السابقة (بيكارى ) وذلك بحذف المرحلة الأولى التى يتم فيها التخمير تحت ظروف لاهوائية بإدخال هواء مضغوط فى حجرة التخمير خلال أنابيب في وسط الحجرة وبجوار الحوائط كما أن الحجرة مقسمة بواسطة حاجز إلى جزئين علوي وسفلي حيث تخمر القمامة هوائيا أولا فى الجزء العلوي ثم بعد ذلك فى الجزء السفلي من الحجرة.

4- طريقة إيرب توماس Earp-Thomas :

اتبعت هذه الطريقة فى عام 1939 في ولاية نيوجرسى بأمريكا. ويستعمل في هذه الطريقة حجرة أو برج تخمير مقسم إلى عدة أجزاء رأسية ويجرى التخمير تحت ظروف هوائية بإدخال بكتيريا خاصة تنتج بواسطة شركة إيرب توماس ويقال أن اضافتها يسرع من عملية التخمير .

• ومصنع السماد العضوي الموجود فى جمهورية ليبيا العربية يعمل بهذه الطريقة.

5- طريقة Boggiono Picco :

يوجد مصنع يعمل بهذه الطريقة فى بيروت بلبنان وآخر فى شبرا بالقاهرة . وغرف التخمير فى هذه الطريقة عبارة عن أبراج اسطوانية تفرغ فيها القمامة من فتحاتها العليا فاذا امتلاء البرج تقفل فتحته العليا محكما وبعد أيام يدفع هواء مضغوط داخل من فتحات فى أنابيب داخلية فينتشر الهواء خلال القمامة وبعد ساعات يمنع الهواء ويتكرر الدور الهوائي ثم اللاهوائي عدة مرات. وبعد ثلاثة أسابيع أو أربعة يفتح الباب الجانبي السفلي للبرج ويسحب السماد الناتج ويفرز منها باليد مالا فائدة منه . وبذلك يكون فرز القمامة بعد عملية التخمير فيقل خطر إصابة عمال الفرز بالميكروبات المرضية .

6-طريقة Vam:

تستخدم هذه الطريقة فى هولندا منذ عام 1932 وهى عبارة عن طريقة إندور (Indore ) معدلة لاستقبال كميات كبيرة من القمامة. وتتلخص في تكويم القمامة الخام بدون اى معاملة فى أكوام طويلة مرتفعة مع رشها بالماء من وقت لآخر وبعد إتمام تخمرها التي تستغرق من أربعة إلى ثمانية شهور تنقل القمامة إلى مصنع حيث تسحق وتغربل قبل بضعها. وحديثا يجرى فرز القمامة وطحنها قبل تخمرها في أكوام مع تقليبها من وقت لآخر أثناء فترة الأنحلا ل التي تستغرق من ثلاثة إلى ستة أسابيع.

7- طريقة دانو Dano :

تستخدم هذه الطريقة في الدنمارك ومنها انتشرت إلى دول كثيرة. وفي المبدأ كانت هذه الطريقة عبارة عن فرز وطحن القمامة آليا وبعد ذلك توضع فى أكوام للتخمير.

وحديثا توضع القمامة بعد فرزها فى اسطوانات كبيرة تسع حوالي 100 طن من القمامة وهذه الاسطوانات أفقية وتدور ببطء حول محورها وترطب القمامة بالماء أو بسائل المجاري كما يتم إمرار هواء تحت ضغط داخل الاسطوانة وتمكث القمامة داخل هذه الاسطوانة مدة تتراوح ما بين 3ــ5 أيام يتم خلالها الإنحلال وبعدها يمر السماد إلى مناخل ذات ثقوب معينة ويخزن فى أكوام أو يعبأ للبيع.

8- طريقة جامعة كاليفورنيا:

فى عام 1953 نشرت جامعة كاليفورنيا بحثا يتضمن دراسة وافية عن قمامة مدينة " بركلى" بكاليفورنيا وتحويلها إلى سماد عضوي فى أكوام . وقد اتبع قسم الأراضي والمياه بكلية الزراعة بجامعة الإسكندرية هذه الطريقة في تحويل مخلفات المزرعة من أتبان وقش وأحطاب إلى سماد عضوي بنجاح فى مدة تتراوح بين 15ـــ30 يوماً .

ويتوقف ذلك على فترات التقليب . ويمكن تلخيص هذه الطريقة باختصار فى الخطوات الآتية :

1. فرز القمامة وعزل المواد الغير قابلة للتخمر .
2. تقطيع أو طحن القمامة أو المخلفات المراد تخميرها بحيث تكون القطع أقل من 5سم في أكبر قطر لها.
3. ضبط الرطوبة بحيث تكون بين 40%ــــ60%ويجري ترطيب الكومة بالماء أو سائل الاسطبل أو سائل المجاري عند بناء الكومة وأثناء التقليب.
4. وضع القمامة فى أكوام فى العراء على أرض مدكوكة جيداً أو من الأسمنت بحيث لايقل ارتفاع الكومة عن 2متر ولا يزيد عن 3متر ويكون عرض الكومة من 3ــ4 متراً أما الطول فغير مهم.
5. التقليب: تقليب الكومة على فترات حسب نسبة الرطوبة.
   أ‌- تقليب الكومة خمس مرات ، مرة كل يومين إذا كانت نسبة الرطوبة 60ــ70%
   ب‌- تقليب الكومة أربع مرات ، مرة كل ثلاثة أيام إذا كانت نسبة الرطوبة 40ـــ60%
   ويضاف ماء إذا كانت نسبة الرطوبة أقل من 40% أما إذا كانت نسبة الرطوبة أعلى من70% فتقلب الكومة يومياً إلى أن تقل نسبة الرطوبة.
6. الوقت الازم لإتمام عملية التخمير:
   12 يوما إذا كانت نسبة ك : ن = 20
   14 يوما إذا كانت نسبة ك : ن = بين 20 ـ 50
   21 يوما إذا كانت نسبة ك : ن = 78
   
7. طحن وسحق السماد الناتج : وفى حالة عدم توافر أو إمكان إقامة مصنع آلى لتحويل القمامة إلى سماد عضوي يقترح الطريقة الآتية :

أ- الأرض الازمة لمعاملة القمامة :
تختار الأرض اللازمة لاستقبال ومعاملة القمامة بحيث تكون على بعد حوالي 2كيلو متر من المدينة وفى اتجاه مضاد لاتجاه الرياح على أن تحاصر الأرض بسور إرتفاعه 2.5متراً أو بأشجار صاده للرياح. أن تكون الأرض قريبة من مورد مياه أو ترعة لتسهيل عملية الرش ثم تسوى بميل يسمح بصرف الماء الزائد حتى لا يتجمع حول كومات القمامة . تدك الأرض جيداً أو تغطى بالأسمنت وهذا أفضل. وتقسيم المساحة إلى عدة وحدات مساحة كل منها حوالى 100متر مربع وبينها طريق عرضه حوالى 5متر.

ب-استقبال القمامة وبناء الكومة :
تستقبل القمامة وتوضع مباشرة في وحدات التجمع ويجرى فرزها أثناء التفريق لاستبعاد الزجاج والمعادن وغير ذلك من المواد الغير قابلة للتخمر .وترطب بالماء إذا لزم ذلك حيث يجب أن تكون نسبة الرطوبة حوالي 60% أما إذا كانت الرطوبة زائدة (أكثر من 70%) فينصح بخلط القمامة الرطبة بقمامة الرطبة بقمامة جافة نسبيا حتى تصل الرطوبة إلى حوالي 60%. وتوضع القمامة فى كل من هذه الوحدات إلى أن يصبح إرتفاعها 2متر . ويجب أن يكون حجم الكومة (القمامة) حوالى 6 متر مكعب أى حوالي 1800 كيلوجرام.

ج- تقليب كومة القمامة :
تقلب أكوام القمامة بحيث أنه فى كل مرة تدخل الأجزاء الخارجية وسط الكومة وتصبح الأجزاء الداخلية خارج الكومة. ويجب تجنب دوس العمال على الكومة أثناء تقليبها وإعادة بنائها ويساعد التقليب على تهوية الكومة بما يؤدي إلى زيادة سرعة الإنحلال عند درجات حرارة مرتفعة كما يؤدي التقليب إلى تحليل مكونات الكومة تحليلا منتظما كما يمكن أثناء التقليب ترطيب مكونات الكومة الجافة وذلك برش مكونات الكومة.

د- درجة الحرارة :
يجب ملاحظة التغيرات فى درجة حرارة الكومة أثناء عملية تحويل القمامة إلى سماد فإذا كانت الظروف ملائمة ترتفع درجة الحرارة إلى حوالى 65 م خلال يومين أو ثلاثة من إنتهاء بناء الكومة وتستمر درجة الحرارة كذلك أو تتراوح ما بين 65 م : 75 م أثناء فترة التخمير. فإذا لم ترتفع درجة الحرارة أو إنخفضت درجة الحرارة كثيرا أثناء فترة التخمير فيجب معرفة السبب وعلاج ذلك فى الحال.

فقد يكون السبب قلة أو زيادة الرطوبة عن الحد الملائم أو عدم توافر مواد عضوية قابلة للتخمر أو صغر حجم الكومة بحيث تفقد منها الحرارة بسهولة أو سوء التهوية داخل الكومة أو نقص فى الآزوت.

كما يجب أن لاتزيد درجة حرارة الكومة عن 70 م لمدة طويلة. ويمكن تجنب ذلك بكبس الكومة ودكها جيدا إذا إرتفعت درجةالحرارة عن 70م.

هـ-تفاعل الكومة (pH) :
يلزم ملاحظة تفاعل الكومة (تركيز أيونات الأيدروجين) حتى لاتصل الحموضة إلى درجة عالية حيث يؤثر ذلك على سرعة إنحلال القمامة ويجب أن يكون تفاعل الكومة متعادلاً أو قريباً من التعادل pH بين 6 ــ 8 وعموماً فإن الملاحظ هو تحول الكومة إلى تفاعل قلوي نتيجة التخمر.

و- الحكم على السماد الناتج:
يمكن الحكم على السماد الناتج بإجراء بعض الإختبارات الطبيعية والكيميائية اللازمة ويعتبر السماد ناضجا إذا كان يمكن تخزينه فى أكوام كبيرة دون حدوث تغيرات ملحوظة فيه أو نسبة الكربون إلى الآزوت أصبحت منخفضة جداً لدرجة تتراوح ما بين 20 – 25 إجراء الاختبارات الآتية:

(1) اختبارات صحية :
مثل اختبار السماد لوجود الميكروبات المرضية والطفيليات والحشرات والذباب.

(2) اختبارات كيميائية :
وذلك لمعرفة القيمة السمادية مثل تقدير الآزوت والفوسفور والبوتاسيوم والكربون وحساب نسبة الكربون إلى الآزوت وهكذا نسبة المادة العضوية.

(3) تقدير نسبة الرطوبة:
ويمكن التعرف على أن السماد قد وصل إلى مرحلة النضج إذا إنخفضت درجة الحرارة طبيعيا إلى 55 م أو 50 م . وتحول لون القمامة إلى اللون الأسود الغامق واكتساب السماد الناتج لرائحة معينة تقترب من رائحة الأرض المحروثة حديثا كما يكون السماد هش سهل التنفس.

تركيب سماد القمامة :

يختلف التركيب الكيماوي لسماد القمامة تبعا لعدة عوامل أهمها طبيعية القمامة الخام وطريقة تخميرها وتبعا لــ Dano فإن التركيب الكيميائي لمعظم أنواع الأسمدة العضوية الناتجة من القمامة يتراوح ما بين الحدود الآتية:

الجدول التالي يبين حدود التركيب الكيميائي لمعظم أنواع الأسمدة العضوية الناتجة من القمامة

والجدول التالى يوضح مقارنة بين العناصر المغذية بالسماد العضوي الناتج من القمامة والسباخ البلدي .

التركيب العنصري لنوعين من السماد العضوي

المصادر:

المصادر العربية :

• إبراهيم حسين السكري ، كريمان فواز وحسن الشيمي (1987 ) "أساسيات خصوبة الأراضي وتغذية النبات" - الشنهابي للطباعة والنشر، الإسكندرية.
• إبراهيم حسين السكري، محمد حسين الحلفاوي ، السيد أحمد الخطيب ، أحمد جلال ثابت وأحمد قالوش (1988). "خصوبة الأراضي وتغذية النبات" - الشنهابي للطباعة والنشر، الإسكندرية.
• سعد علي ذكي محمود، عبد الوهاب محمد عبد الحافظ ومحمد الصاوي محمد مبارك (1988). "ميكروبيولوجيا الأراضي"ــــ الطبعة الأولى ـــ مكتبة الأنجلوـــ القاهرة.
• محمد أبو الفضل محمد (1960). "الأسمدة العضوية وتصنيع المخلفات النباتية والحيوانية "ــــ القاهرة
• عبد المنعم بليع (1988). "خصوبة الأراضي والتسميد"ــــــ دار المطبوعات الجديدة، الإسكندرية.
• عبد المنعم بليع وجمال محمد الشبيني (2002) "التسميد العضوي" ــ الطبعة الأولى ، المكتبة المصرية ، الإسكندرية.

المصادرالأجنبية (REFERENCES):

• Anderson,D.W.(1979). J soil Sci. 30.77.
• Anderson,H.A. and Russel, J.D.(1976) . Nature ,Lond.260__597
• Anderson, M.S,.(1957). Farmers In Changing World .Year of Agriculture.pp.229.
• Bray,R.H.(1954). A nutrient mobility concept of soil-plant relationship. Soil Sci. 78:9-22.
• FAO(1970). Astanard Guide to Soil Fertility. Investig – ation on farmers fields Soils Bul . No. 11.
• Finck, A. (1982). Fertilizers and fertilization pp.427. Verlag Chem. Basel., Germany.
• Khalil, K.W.;M.M. El-Sersawy, abd El-Ghani, F.Bouthaina and F.A. Hashem(1991). Profitability of using some organic wastes with P fertilization on wheat production under saline irrigation water under Wadi Sudr conditions. Egypt. J. appl. Sci.,6 (7):267 – 284.
• Khalil, K.W.; F.Bouthaina and abd El-Ghani (1997). Recycling some waste materials and its influence on some soil and crop parameteters of newly newly reclaimed soils. Egypt. J. appl. Sci.,12 (10):197 – 216.
• Jenny.H.(1980). The soil Resource, p 318, Spring, New York.
• Jenkinson. D.S., (1970). Rothamasted Ann. Rept. Part 2.p113-1971.