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畜禽粪便无害化处理技术研究进展

[ 发布日期:2018-05-18 09:49:12 点击:686 来源:金沙4166官网登录 资讯中心 【打印此文】 【关闭窗口】]

  我国是传统的农业大国,养殖业正向规模化、集约化快速发展,同时产生了大量畜禽粪便。据估算,2009年我国畜禽养殖业粪便产生总量为32.64×108t鲜重。目前,畜禽粪便主要靠耕地消纳,但畜禽粪便施用太多会导致耕地负荷粪便过载,造成土壤污染和作物减产。欧盟农业政策规定,粪肥年施氮(N)量的限量标准为170 kg/hm2。朱兆良等提出我国耕地的粪便年施氮(N)量应控制在150~180 kg/hm2 。杨飞等研究表明,2009年我国平均单位耕地面积的畜禽粪便氮负荷达138.13 kg/hm2 ,而四川等六省都已达到202.98 kg/hm2 以上。可知我国畜禽粪便产量存在区域差异,部分地区产量过大。因此畜禽粪便若无法得到有效处理,会严重影响环境卫生及制约我国经济发展。

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  一、我国养殖现状
  我国是人口大国,对肉、奶、蛋的需求量逐年上升,这也促进我国养殖业的发展。由散养逐渐转化为集约化养殖,养殖规模也越来越大。2005年至2014年,统计局网站公布的数据显示,我国养殖业肉奶蛋的产量逐年增加,肉类产量增加25.5%,牛奶产量增加35.3%,禽蛋产量增加18.7%。畜禽粪便产量随之增加,1999年我国畜禽粪便产量为19×108t,2009年畜禽粪便产量为32.64×108t。据估算,2020年全国畜禽粪便的产生量将达到42.44×108t。畜禽粪便引发的环境问题日益严重。
  二、 禽粪便处理不当的危害
  1对水体的污染
  畜禽粪便含氮、磷及有机质,如果直接排放入水体中或施用后氮、磷流失,使水体富营养化。Edwards 等研究表明,粪便随雨水流失的流失物化学需氧量(COD)及悬浮固体(TSS)均比无机肥料高。粪便中的大量病菌、寄生虫及其虫卵会污染水源,引发传染病。养殖场排放的污水平均每毫升含有33万个大肠杆菌和69万个大肠球菌;每1000 ml 沉淀池污水中含有190多个蛔虫卵和100多个线虫卵。
  2对空气的污染
  畜禽粪便能产生大量具有恶臭气味的气体,对空气产生严重污染,进而影响人类健康。这些恶臭气体种类繁多,目前已确定的约有168种。一般按化学性质分为4类,即含硫化合物、含氮化合物、挥发性脂肪酸及芳香族物质。恶臭气体会影响养殖场附近居民的身体健康。Avery 等研究发现臭气能抑制人的粘膜免疫功能,使唾液中的免疫球蛋白A的含量及其分泌效率都降低。
  3对土壤的污染
  畜禽粪便是良好的有机肥料,被微生物分解后为土壤提供大量的腐殖质,改良土壤结构和肥力。但是粪便施用过多时,使土壤盐分增加,土壤结块,不利于作物生长。饲料中的抗生素可随粪便残留到土壤中。Xu 等研究表明,长期施用猪粪的土壤会残留抗生素和增加抗生素抗性,且施用时间越长残留量越大。研究表明,我国农田土壤中69%的Cu,51%的Zn 来自于畜禽粪便。畜禽粪便已成为土壤重金属污染的重要来源。
  三、畜禽粪便的无害化处理技术
  由于畜禽粪便处理不当会引发多种环境问题,对其进行无害化处理意义重大。我国畜禽粪便利用率不足50%,其中规模养殖业产生的畜禽粪便经无害化处理的不足10%。目前畜禽粪便无害化处理的方法主要包括饲料化、肥料化、能源化等。
  1 饲料化

  粪便含有一定的营养成分,可作为饲料资源。Manjeli 等在仔猪日粮中添加10%~20%的牛粪对仔猪无不良影响,随牛粪含量增加采食量下降。新鲜粪便中含有残留药物、病原菌、重金属等会影响动物健康。因此粪便需经过一定的处理后代替动物的部分日粮。Caswell 等将粪便在150℃下保持20min,有很好的灭菌效果。Messer 等用环氧乙烷处理鸡粪,同样取得很好的灭菌效果。程文定等用沸石生物处理剂处理畜禽粪便后,各项卫生指标均符合有关饲料卫生标准,有效降低饲料成本10.31% ~12.04%,饲料转化率提高3.73%~5.16%。畜禽粪便不但本身可直接作为饲料,而且可以饲养蛆虫作为饲料资源。用鸡粪饲养的蝇蛆粗蛋白高达61.4%,富含精氨酸、赖氨酸、蛋氨酸等必须氨基酸。畜禽粪便可直接饲喂或经有效处理后饲喂动物。但粪便中的残留药物,重金属等可能引发安全问题。

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  2 肥料化
  畜禽粪便是传统的有机肥料,可直接施用和堆肥。堆肥是粪便在微生物的作用下,使有机物矿质化、腐殖化和无害化而变成肥力更好的腐熟肥料的过程。在此过程中,蛋白质的氮、磷被分解成可被植物利用的有效态氮、磷,且产生腐殖质,增加土壤肥力。堆肥能杀灭畜禽粪便中的病原菌、杂草种子等,同时减小粪便体积和降低臭味,便于运输。堆肥过程复杂,受含水量、温度、碳氮比(C/N)、微生物等多种因素影响。
  3 能源化
  能源化是将畜禽粪便通过一定的技术方法转化为可利用的能源,包括燃烧产热、厌氧发酵产气等。畜禽粪便能源化是经济有效的处理方法。但若操作不当,会引发环境问题。粪便燃烧时产生大量有害气体和温室气体。厌氧发酵后产生大量沼渣沼液,沼渣可作为肥料直接还田,沼液需经处理才能排放。Gerardo 等将膜过滤技术和Gong 等用缺氧-好养膜生物反应器处理沼液均取得良好效果。我国沼气池以中小规模为主,容积小,消化率低,平均池容量283m3,远低于德国的1000m3。另外,国外已报道用畜禽粪便生产糖类物质和酒精的初步研究。目前国内并无相关的研究报道。
  畜禽粪便会引发环境问题,同时也是巨大的资源宝库。对于畜禽粪便的处理,发达早已提出并采用了种养结合模式。其养殖规模小,分散分布,畜禽产生的粪便足以被附近的耕地容纳。因此避免了畜禽粪便污染环境的问题。种养结合模式实现了物质循环和生态平衡,是一种生态养殖模式。我国养殖业发展应以此为目标。要实现种养结合,首先养殖场需合理布局,不能过于集中,且规模适中。目前,我国养殖规模大、集约化程度高,使局部地区产生了大量粪便,附近却没有足够的耕地容纳。由这样的现状到种养结合,需要一定的过度时期。在过度时期中,我国畜禽粪便的处理,应加大堆肥和厌氧发酵产气的比重。堆肥后的粪便运输至粪便产生少的地区,避免耕地负荷粪便过载。粪便经厌氧发酵产气后,即得到清洁能源,而且沼渣沼液也可还田。

  养殖行业利润小,粪便处理需政府加大资金支撑和管理力度。同时应从全局出发,追溯污染源头,并提高饲养水平,减少粪便产量和降低粪便中有害成分的含量。积极研究新的处理技术,将粪便更加充分的利用。畜禽粪便处理得当,将促进我国养殖业健康快速发展和环境友好型社会的建设。

核心竞争力

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