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畜禽粪便污染与资源化利用

2018-12-21 15:38 来源:猪价格网

  随着中国加WTO后经济一体化进程的加快,中国农业在国际市场竞争中面临着严峻的挑战。同时,由于集约化养殖业的迅速发展,大量畜禽粪便直接排放成为引起农业生态环境恶化的一个主要原因。因此,对畜禽粪便进行无害化处理,资源化利用,防止和消除养殖场畜禽粪便的污染,对保护生态环境,推动农业可持续发展和增强中国农产品市场竞争力具有十分重要的意义。

  1畜禽粪便对环境污染的现状

  1.1畜禽粪便的排放量

  从改革开放和菜篮子工程实施以来,养殖业规模及产值均发生了巨大的变化,许多城郊建立了大中型集约化养殖场,畜禽数量飞速递增,畜禽粪便的排放量也在增加。根据国家环保总局2001年开展的23个省畜禽养殖污染调查显示,1999年全国畜禽粪便排放量为19亿t,为同年工业固体废物排放量(7.8亿t),的2.4倍,而且,畜禽粪便COD排放已达7118万t,大大超过工业废水与生活污水的COD排放量之和。随着中国养殖业的进一步发展,畜禽分别排放量还会进一步增大,由此造成的环境污染将会更加严重。

  1.2畜禽粪便对环境的污染

  1.2.1空气污染有研究表明,畜禽养殖场中检测出的有害气体有近200种。奶牛、猪、鸡饲料中的70%左右的含氮物质被排泄出来。大量的畜禽粪便如果不及时处理,在高温下,发酵和分解产生的氨气和硫化氢等臭味气体,排放到大气中,将会使臭味成倍增加。同时产生的甲基硫醇,二甲基二硫醚,甲硫醚,二甲胺及多种低级脂肪酸等有毒有害气体,污染空气,造成空气中含氧量相对下降,使动物及人的免疫力下降,呼吸道疾病频发,影响畜禽产品质量。

  1.2.2水体污染粪便和冲洗粪便废水中含有氮、磷及粪渣等有害物质,可以通过地表径流污染地表水,也可以通过土壤渗入地下污染地下水。水中过多的氮、磷会使水体富营养化,引起藻类疯长,争夺阳光、空气和氧气,最终将使水体变黑发臭,导致鱼类及水生物死亡,并影响沿岸的生态环境。畜禽粪便过量施用,残留土壤中的N、P等物质渗入地下水,将导致地下水中NO2、N、NO3浓度的升高,人若长期或大量饮用,可能诱发癌症。

  1.2.3土壤污染畜禽粪便中含有大量的钠盐和钾盐,如果直接用于农田,过量的钠和钾通过反聚作用而造成某些土壤的微孔减少,使土壤的通透性降低,破坏土壤结构,危害植物。

  2畜禽粪便的资源化技术

  2.1饲料化技术

  畜禽粪便含有大量的营养成分,如粗蛋白质、脂肪、无氮浸出物、Ca、P、维生素B12,同时有许多潜在的有害物质,如矿物质微量元素(重金属如铜、锌、砷等)、各种药物(抗球虫药、磺胺类药物等)、抗生素和激素等以及大量的病原微生物、寄生虫及其卵;畜禽粪便中还含有氨、硫化氢、吲哚、粪臭素等有害物质。所以,畜禽粪便只有经过无害化处理后才可用作饲料。带有潜在病原菌的畜禽粪便经过高温、膨化等处理后,可杀死全部的病原微生物和寄生虫。用经无害化处理的饲料饲喂畜禽是安全的;只要控制好畜禽粪便的饲喂量,就可避免中毒现象的发生;禁用畜禽治疗期的粪便作饲料,或在家畜屠宰前不用畜禽粪便作饲料,就可以消除畜禽粪便作饲料对畜产品安全性的威胁。目前将畜禽粪便饲料化有以下几种方法。

  2.1.1用新鲜粪便直接做饲料这种方法主要适用于鸡粪。由于鸡的消化道短,从吃进到排出大约需4h,吸收不完全,所食饲料中70%左右的营养物质未被消化吸收而排出体外,因而鸡粪中含有丰富的营养物质。在排泄的鸡粪中,按干物质计算,粗蛋白含量为20%~30%,其中氨基酸含量不低于玉米等谷物饲料,此外还含有丰富的微量元素和一些未知因子。因此,可利用鸡粪代替部分精料来养牛、喂猪。但是此种方法还存在一些问题,例如添加鸡粪的最佳比例尚未确定,另外,鸡粪成分比较复杂,含有吲哚、尿素、病原微生物、寄生虫等,易造成畜禽间交叉感染或传染病的爆发,这也限制了其推广使用,但可以用一些化学药剂,如同含甲醛质量分数为37%的福尔马林溶液进行混合,24h后就可以去除吲哚、尿素、病原微生物等病菌,再饲喂牛、猪。还可采用先接种米曲霉与白地霉,然后进行杀菌,这种方法最简单适用。

  2.1.2青贮粪便中碳水化合物的含量低,不宜单独青贮,常和一些禾本科青饲料一起青贮,调整好青饲料与粪的比例并掌握好适宜含水量,就可保证青贮质量。青贮法不仅可防止粪便中粗蛋白损失过多,而且可将部分非蛋白氮转化为蛋白质,杀灭几乎所有有害微生物。用青贮法处理畜禽粪便时,应注意添加富含可溶性碳水化合物的原料,将青贮物料水分控制在40%~70%,保持青贮容器为厌氧环境。例如,用65%新鲜鸡粪、25%青草(切短的青玉米秸)和15%麸皮混合青贮,经过35d发酵,即可用作饲料。

  2.1.3干燥法干燥法是处理鸡粪常用的方法。干燥法处理粪便的效率最高,而且设备简单,投资小,粪便经干燥后可制成高蛋白饲料。这种方法既除臭又能彻底杀灭虫卵,达到卫生防疫和生产商品饲料的要求。目前由于夏季鸡粪大批量处理时仍有臭气产生,处理气臭和产物的成本较高,使该方法的推广使用受到限制,有研究表明在处理中加光合细菌、细菌链霉菌、乳酪菌等具有很好的除臭效果。

  2.1.4分解法分解法是利用优良品种的蝇、蚯蚓和蜗牛等低等动物分解畜禽粪便,达到既提供动物蛋白质又能处理畜禽粪便的目的。这种方法比较经济、生态效益显著。蝇蛆和蚯蚓均是很好的动物性蛋白质饲料,品质也较高,鲜蚯蚓含10%~40%的蛋白质,可作鸡、鸭、猪的饲料或水产养殖的活饵料,蚓粪可作肥料。但由于前期畜禽粪便灭菌、脱水处理和后期蝇蛆分离技术难度较大,加之所需温度较苛刻,而难以全年生产,故尚未得到大范围的推广。如果采用笼养技术,用太阳能热水器调节温度,在饲养场地的周围喷撤除臭微生态制剂,采收时利用蝇蛆的生活特性,用强光照射使蝇蛆分离,这一系列问题就解决了。

  2.2肥料化技术

  畜禽粪便中含有大量的有机物及丰富的氮、磷、钾等营养物质,是农业可持续发展的宝贵资源。数千年来,农民一直将它作为提高土壤肥力的主要来源。过去采用填土、垫圈的方法或堆肥方式将畜禽粪便制成农家肥。如今,伴随着集约化养殖场的发展,人们开展了对畜禽粪便肥料化技术的研究。当前研究得最多的是堆肥法。堆肥是处理各种有机废弃物的有效方法之一,是一种集处理和资源循环再生利用于一体的生物方法。是把收集到的粪便掺入高效发酵微生物如EM(有效微生物群),调节粪便中的碳氮比,控制适当的水分、温度、酸碱度进行发酵。这种方法处理粪便的优点在于最终产物臭气少,且较干燥,容易包装、撒施,而且有利于作物的生长发育。堆肥存在的问题是处理过程中有NH,的损失,不能完全控制臭气,而且堆肥需要的场地大,处理所需要的时间长。有人提出采用发酵仓加上微生物制剂的方法,可以减少NH3的损失并能缩短堆肥时间。

  在一些畜禽有机肥生产厂,常采用的方法有厌氧发酵方法、快速烘干法、微波法、充氧动态发酵法。目前北京市峪口鸡场已建成鸡粪加工场,每年可生产干鸡粪1万t。浙江宁波利用畜禽粪便经过与辅料混合、发酵、干燥、造粒等工艺处理,制成无味、高效的有机肥料,真正实现了粪便资源化,甚至商品化。随着人们对无公害农产品需求的不断增加和可持续发展的要求,对优质商品有机肥料的需求量也在不断扩大,用畜禽粪便制成有机肥具有很大市场潜力。

  2.3能源化技术

  采用以厌氧发酵为核心的能源环保工程,是畜禽粪便能源化利用的主要途径。目前对于集约化养殖场,大多是水冲式清除畜禽粪便的,粪便含水量高。对这种高浓度的有机废水,采用厌氧消化法具有低成本、低能耗、占地少、负荷高等优点,是一种有效处理粪便和资源回收利用的技术。它不但提供清洁能源,解决中国广大农村燃料短缺和大量焚烧秸杆的矛盾,还能消除臭气、杀死致病菌和致病虫卵,解决了大型畜牧养殖场的畜禽粪便污染问题。另外,发酵原料或产物可以生产优质饲料,发酵液可以用作农作物生长所需的营养添加剂。目前,这种工艺已经基本成熟。

  3畜禽粪便资源化技术展望

  针对养殖场的畜禽污染问题,国家环保总局2001年发布了《畜禽养殖污染防治管理办法》,指出养殖场在建设和运行过程中必须对畜禽废渣进行资源化利用,包括还田、生产沼气、制造有机肥料、制造再生饲料等,并达到规定的无害化标准,防止病菌传播。2005年初,在国务院的直接推动下,国家环保总局还着手将《畜禽养殖污染防治管理办法》提升为《畜禽养殖污染防治管理条例》,将为畜禽粪便资源化处理提供有力的制度保障。

  虽然国内已有部分养殖场开始利用各项技术对畜禽粪便进行减量化处理、资源化利用,但是内部环境管理粗放,投资力度明显不足,技术单一、粪便利用率低、遗留问题难解决。对于畜禽粪便这一严重污染环境的可再生资源,必须把现有的资源化技术在一定程度上进行科学组合,综合治理,遵循“资源化、减量化、无害化、生态化”的原则,使畜禽粪便得到多层次的循环利用,才能有效地解决养殖业的环境污染问题。例如,先对畜禽粪便进行固液分离,把分离出的固体堆肥、生产蚯蚓或饲料,液体用厌氧发酵法处理,发酵后产物中,沼渣堆肥,沼气用宋照明或采暖,最后把剩余的液体再用好氧法进一步处理。这样通过固液分离技术的综合处理,既提高了对畜禽粪便处理的效果和综合利用率,又取得了良好的环境效益、经济效益和社会效益。目前,把几种方法有机地结合起来使用已成为畜禽粪便资源化技术发展的主要方向。