Composting of cattle manure


Thesis Type: Postgraduate

Institution Of The Thesis: Marmara University, Faculty of Engineering, Environmental Engineering, Turkey

Approval Date: 2011

Thesis Language: English

Student: MİTHAT SİNAN BİNİCİ

Supervisor: BARIŞ ÇALLI

Abstract:

BÜYÜKBAŞ HAYVAN ATIKLARININ KOMPOSTLAŞTIRILMASI Suluova/Amasya’da kurulu pilot tesiste gerçekleştirilen bu çalışmada susuzlaştırılmış büyükbaş hayvan gübresi (W1 ve ASP1), hacimce 40/1 karışım oranına sahip susuzlaştırılmış büyükbaş hayvan gübresi ile ham tavuk gübresi (W2 ve ASP2) ve 1/1 karışım oranına sahip ham büyükbaş hayvan gübresi ile buğday samanı (ASP3) kullanılarak iki adet sıralı yığın ve üç adet havalandırmalı statik yığın oluşturulmuştur. İki haftada bir yığınlardan alınan numunelerde, nem ve organik madde içeriği, elementel karbon ve azot, toplam fosfor, pH, elektriksel iletkenlik (EC), toplam organik karbon (TOK), toplam kjeldahl azotu (TKN), ağır metaller (Pb, Cd, Cr, Cu, Ni, Zn, Hg, Mn), Escherichia coli ve Salmonellae belirlenmiştir. Kompostlaştırma prosesi başladıktan sonra W1, W2, ASP1 ve ASP2’deki sıcaklıklar hızlıca artmıştır ve yığınlar 55°C’ın üzerinde patojen kontrolü için yeterli süre kalmıştır. Ancak, ASP3’teki sıcaklık artışı çok yavaş olmuştur ve 61’inci günde sadece 49,5°C’a kadar yükselebilmiştir. Ham büyükbaş hayvan atığı buğday samanıyla karıştırılsa da nemli (yaklaşık %78) ve az gözenekli yapısından dolayı havalandırma homojen yapılamamış ve kompostlaştırma yavaş gerçekleşmiştir. Gübrelerin karışım oranları ve dolayısıyla kompostlaştırma performansı, nihai üründeki nem ve organik madde içeriği ve C/N oranında etkili olmuştur. 12 haftalık kompostlaştırma periyodu boyunca, susuzlaştırılmış büyükbaş hayvan gübresi bazlı yığınlardaki pH seviyesi 6,5-8,5 aralığında seyretmiştir. Önemsenmeyecek kadar düşük miktarlarda ağır metal tespit edilmiş, E. coli ve Salmonellae bulunamamıştır. Elde edilen sonuçlar, denenen hayvan atıkları ve kompostlaştırma metotları arasında susuzlaştırılmış büyükbaş hayvan atığı ve sıralı yığın metodunun ham büyükbaş hayvan atığı ve havalandırmalı statik yığın metoduna göre daha iyi kompostlaştırma performansı sergilediğini göstermiştir. Tavuk atığı ilavesinin net bir etkisi görülmemiştir. Önemli miktarda N ve P ve çok az patojenik bakteri içeren susuzlaştırılmış büyükbaş hayvan atığı nihai kompost ürününün tarımsal uygulamalarda toprak düzenleyici olarak kullanılabileceği sonucuna varılmıştır. ABSTRACT COMPOSTING OF CATTLE MANURE In this study, which was performed in a pilot plant established in Suluova/Amasya, two windrows and three aerated static composting piles were formed using dewatered cattle manure (W1 and ASP1), a 40/1 (v/v) mixture of dewatered cattle manure and raw poultry manure (W2 and ASP2) and a 1/1 (v/v) mixture of raw cattle manure and wheat straw (ASP3). Representative compost samples were taken bi-weekly from each windrow and pile. Moisture and organic matter contents, elemental carbon, nitrogen and phosphorus fractions, pH, electrical conductivity (EC), total organic carbon (TOC), total kjeldahl nitrogen (TKN), heavy metals (Pb, Cd, Cr, Cu, Ni, Zn, Hg, Mn), numbers of Escherichia coli and Salmonellae were determined in each sample. After the composting process has started, temperatures monitored in W1, W2, ASP1 and ASP2 increased rapidly and remained above 55 °C for several days adequate for proper pathogen control. However, the temperature in ASP3 elevated very slowly and could only reach 49.5 °C at the day 61. Although blended with wheat straw, the moist (app. 78 %) and poorly porous raw cattle manure is supposed to be the reason of non-homogenous aeration causing slow composting. The final moisture and organic matter content and C/N ratio were affected by the proportions of manures and the composting performance. During 12 weeks composting period, pH remained in the range of 6.5 to 8.5 in dewatered cattle manure-based windrow and piles. Only inconsiderable amounts of heavy metals and almost no E. coli and Salmonellae were detected in all compost samples. The results indicated that among the manure and methods tested, dewatered cattle manure and windrow composting showed better performance than raw cattle manure and aerated static pile composting, respectively. Any clear effect of poultry manure amendment was not observed. It is concluded that, final compost products of dewatered cattle manure having considerable amounts of N and P and free of pathogenic bacteria may be used as soil conditioner in agricultural applications.