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畜禽废弃物的处置惩罚手艺取工艺探讨

日期:2016年1月19日 15:16

       畜禽废弃物的处置惩罚手艺取工艺探讨

       聂伟1 刘立鹤1* 徐金鹏1 周哲2 王哲2 于学胜2 陈玉波2
       1武汉轻工大学植物科学取营养工程学院,武汉,430023
       2标漂亮生态工程股份有限公司,南京,210019

       择要:我国畜禽养殖业经过数十年的迅猛生长,显现出规模化、集约化和产业化的特性,但大量畜禽粪尿没法有用快速天处置惩罚,也带来了愈来愈严峻的社会问题和环境污染。本文针对我国畜禽废弃物近况取存在的凸起题目,深切剖析了其对情况的影响取风险,并进一步总结讨论了畜禽废弃物处置惩罚手艺取资本化应用工艺,以期实现我国禽畜废弃物处置惩罚多样化、专业化和商品化,既能实现变废为宝,又可减轻环境污染。

       关键词:禽畜废弃物;环境污染;处置惩罚手艺取工艺


       我国经济经由三十余年的快速生长,人民生活水平日趋进步,炊事程度和构造发作了显着的改动,动物性食物所占比重愈来愈大。特别远十年,我国养殖业显现出史无前例的生长势头,生长显现出显着规模化、集约化、产业化等特性[1]。现在,我国畜禽养殖业生产能力已居世界第一。2010年,我国生猪存栏数为46,460万头,牛存栏量为10,626.4万头,羊存栏量为28,087.9万只,家禽存栏量为535,251万羽[2]。但是,规模化养殖业的快速生长也带来了史无前例的情况题目。畜禽粪尿果水份含量下、天天吸收量大,没法有用运输,实时腐熟等缘由,不只臭气熏天,形成本地泥土、水源净化,并且极易滋长蚊蝇,形成病害盛行。因而,必须接纳严厉步伐对畜禽废弃物停止无害化、加量化和资本化处置惩罚,成为燃眉之急。鉴于我国畜牧养殖业严峻净化的近况,国务院于2014年1月1日正式发表实行《畜禽范围养殖净化防治条例》 。本文针对畜禽废弃物的近况取存在的凸起题目,试从畜禽废弃物的处置惩罚手艺取工艺方面停止响应的讨论。
       1我国禽畜废弃物近况
       据2010年养殖统计数据测算,我国目前每一年发生各种畜禽粪便约18亿吨,那借不包括养殖历程中所发生的污水、畜禽遗体及其它废弃物[3]。据《天下畜禽养殖净化防治“十二五”计划》污染源普查静态更新数据,2011年天下畜禽养殖业的化学需氧量到达1184万吨、氨氮排放量到达65万吨,离别占天下排放总量的45%、25%,离别占农业源排放量的95%、79%。
       1.1畜禽粪尿身分剖析
       畜禽粪尿水份较下,身分果植物品种、食品泉源,品格而有较大的差别,但畜禽粪便中富含有机质、氮、磷、钾营养及其他矿物元素,那都可作为农业轮回应用的肥料资本[4],其身分平均值睹表1、表2
        表1 种种家禽鲜粪内的肥分含量(%)
        品种
        水份
        有机物
        氮(N)
        磷(P2O5)
        钾(K2O)
        鸡
        50.0
        25.5
        1.63
        1.54
        0.85
        鸭
        56.6
        26.2
        1.10
        1.40
        0.62
        鹅
        77.1
        23.4
        0.55
        0.50
        0.85
        鸽
        51.0
        30.8
        1.76
        1.78
        1.00

 

        表2 重要畜禽粪尿中肥分的含量(%)
        品种
        水份
        有机物
        氮(N)
        磷(P2O5)
        钾(K2O)
        猪粪
        82.0
        16.0
        0.60
        0.50
        0.40
        猪尿
        94.0
        2.5
        0.40
        0.05
        1.00
        牛粪
        80.6
        18.0
        0.31
        0.21
        0.12
        牛尿
        92.6
        3.10
        1.10
        0.10
        1.50
        马粪
        75.0
        23.2
        0.55
        0.31
        0.33
        马尿
        75.0
        23.2
        0.55
        0.31
        0.33
        羊粪
        68.0
        29.0
        0.60
        0.30
        0.20
        羊尿
        87.5
        8.0
        1.50
        0.10
        1.80

 

       2禽畜废弃物对情况的风险
       因为我国畜禽废弃物管理缺少有用的管理手艺、管理本钱下、资本化应用水平低,加上缺少长效运转形式,既无有用的政策机制和立法保障,亦无资金政策支撑,畜禽养殖净化已惊心动魄,成为最主要的农业污染源,对情况形成死诸多风险。
       2.1净化大气
       禽畜粪便中每每含有大量的有害气体,据剖析,禽畜废弃物中含有臭味化合物168种,个中含量最多的是硫化氢、二氧化碳、氨气、酚类、粪臭素、甲烷、硫醇类等。这些气体很容易劳散出去对氛围形成净化。特别着实温度下的炎天,正在高温下,因为畜禽粪便发酵和露硫蛋白质剖析发生大量氨、硫化物、甲烷等有毒、有害气体。如不实时消灭或处置惩罚,将发生甲基硫醇、二甲基二硫醚、甲硫醚、二甲胺及多种初级脂肪酸等恶臭气体,形成氛围浑浊度降低,这些污染物除引发人们的讨厌感中,对人和植物有刺激性和毒性,有的物资借会损伤肝脏、肾脏,长时间吸入恶臭物资可改动神经内分泌功用,低落代谢性能和免疫功用,以至致使人和植物殒命[5]。
       因而,禽畜粪便若是处置惩罚不及时会正在圈舍内积蓄,养殖场及四周的氛围会有严峻的恶臭,不只会严峻影响畜禽的康健生长发育和养殖厂工作人员的身心健康,并且会影响到周边的居民生活和环境卫生[6]。
       2.2净化水体和泥土
       畜禽粪及污水中含有大量N、P化合物,净化负荷下。若随便排入水体或随便堆放,必将形成大量的氮、磷流失。据观察预计,畜禽废弃物中氮、磷的流失量已大于化肥的流失量,约为化肥流失量的122%和132%[7]。大量数据和研讨注解,我国水体富营养化的一个主要缘由即是农业生产流失的氮、磷等营养,而畜禽养殖是农业源氮和磷主要泉源[8]。下浓度畜禽废弃物排入江河湖泊中形成水体富营养化,富营养化的结果,起首是损坏水资源,使水质演变,水体发黑、变臭,低落火的使用价值,人临时饮用被净化的水源借能够引发癌症等疾病[9]。别的,畜禽废弃物中每每借带有消费中大量运用的促长剂—金属化合物和细菌、病毒及其它微生物等,它们进入水源和泥土,斲丧作物根际泥土中的氧并形成作物“烧苗”征象,净化地下水系,也会对人畜造成危害[10]。严峻时,借会泛起水体发黑、变臭,形成持久性的有机净化,水体和泥土一旦遭到有机净化将很难治理和规复。
       2.3流传病菌,风险人畜康健
       人畜共患疾病是指那些由配合病原体引发的人类取脊椎动物之间互相沾染的疾病,据报道[11]:全球约有人畜共患疾病250多种,中国有120种,个中可由猪沾染的25种,由禽类沾染的24种,由牛沾染的26种,这些人畜共患疾病的载体重要是六畜废弃物。据化验剖析[12],畜牧场合排放的每毫污水中均匀含有33万个大肠杆菌和66万个肠球菌;沉淀池每降污水中蛔虫卵和毛尾线虫卵离别高达199.3个和106个。禽畜废弃物极易发酵发生硝酸盐,下浓度的硝酸盐会致使白血病、癌症、呼吸道疾病等[13]。畜禽废弃物轻易滋长蚊蝇,每每会形成人、畜流行症的舒展,尤其是人畜共抱病时。若得不到妥善处理,能够引发疫情发作,风险人畜康健。
       2.4风险农田生态
       下浓度的畜禽养殖污水临时用于浇灌,会使作物陡少、倒伏、晚熟或不熟。形成减产,以至致使作物大面积腐朽。另外,下浓度污水可致使泥土孔隙梗塞,形成泥土透气、透水性下落及板结,严峻影响泥土质量[14]。若把已腐熟的堆肥投入农业应用时,将斲丧作物根际泥土中的氧和烧伤作物根系,同时借会引入低分子质量的有害物质取种种病原菌[15],风险农田生态康健。

       3现在常见的处置惩罚要领
      因为畜禽废弃物中一样平常含有较多有害微生物等,以是需求对畜禽粪便等废弃物停止处置惩罚后才能够应用。现在常见的处置惩罚要领以下:
       3.1 燃烧法
      畜禽粪便的重要固体物资是有机物、个中露有机碳高达25%~30%借用渣滓燃烧处置惩罚手艺,正在燃烧炉(800~1000℃)中充裕熄灭成为废渣,发生的热量可用于发电等。这种方法可使畜禽粪便正在较短时间内加量90%以上,并杀灭粪便中的有害病菌和虫卵。但投资大,处置惩罚用度高贵,熄灭时开释大量CO和别的有害气体,对大气环境有不良影响一些有应用代价的营养元素被烧掉,形成再生资源的虚耗,故极少运用。
      3.2枯燥法
      枯燥法正在鸡粪处置惩罚顶用得最多,也是常用的处置惩罚要领。枯燥法可分为天然枯燥和野生枯燥。
      3.2.1天然枯燥:重要用于小规模鸡场,掺入少许的砻糠和木屑到鸡粪顶用小型搅拌机拌匀后正在晒场或旷地上晒干或风干。天然枯燥对杀灭病菌和寄生虫卵及除臭结果不幻想。长处是操纵轻便,瑕玷是对杀灭病菌和寄生虫卵及除臭结果不太幻想。
      3.2.2高温快速枯燥:现在很多国度接纳快速干燥机(或称脱水机)停止野生枯燥其长处是可充裕保存畜禽粪中的营养,一样平常丧失4%~6%,同时可到达除臭、灭菌、去杂草的感化。畜禽鲜粪中含水量为70%~75%。经由干燥机处置惩罚后,正在短时间内(12s)遭到500~550℃高温感化,鸡粪的含水量可低落到13%以下。但生产过程中发生的废气间接排入大气,对环境污染严峻,且生产过程能耗下,产物只是外面枯燥浸水后仍有臭味,施入泥土后发酵易烧根烧苗,照样作物土传病害的重要传染源。产品质量不可靠,装备投资大利用率低。
       3.2.3烘干法:将畜禽于烘干箱内,经70℃烘2h、140℃烘1h或180℃烘30min,可到达枯燥、灭菌耐储藏的结果。但同时快速十燥和烘干法能耗较大而且高温会使氮素以NH3情势流失,形成大气污染,也大大低落了堆肥营养;磷元素正在烘干历程直达化为无机磷,也低落了肥料有效成分含量[13]。氮元素磷元素的大量丧失,从而使堆肥的农业代价大大低落[16]。
       种种枯燥法的对照睹表3[17]
       表3天然枯燥,高温快速枯燥、烘干法优缺点对照
       品种
       长处
       瑕玷
       天然枯燥
      (大棚天然枯燥)营养没有被损坏,不怕雨淋,操纵简朴,投资小
       对杀灭病菌和寄生虫卵及除臭结果不幻想
       高温快速枯燥
       营养丧失少,除臭、灭菌结果不错
       对含水量有要求,能耗较大
       烘干法
       枯燥、灭菌、耐储藏
       能耗较大,高温前提氮元素丧失严峻

       3.3生物发酵法
       畜禽废弃物经生物发酵转化为商品有机肥料相符废弃物管理加量化、资本化 无害化和生态化的原则[18]。将数目伟大的畜禽废弃物加以应用,变废为宝,能够发生伟大的经济效益。
       生物发酵法是微生物应用畜禽粪便中的营养物质正在相宜的C/N、温度、湿度、通气量和pH等条件下活菌体大量发展滋生。正在好氧发酵历程中,好氧菌会大量斲丧碳源和氮源,同时发生大量的热能使粪堆构成高温,称之为高温发酵;正在厌氧发酵历程中,厌氧菌也会斲丧碳源和氮源,但有机质的矿化水平不及好氧发酵,粪堆不容易发生高温。杀灭病菌和寄生虫卵和脱水结果不及好氧高温发酵。
       3.3.1天然堆沤发酵:那是一种较传统的生物发酵法,因为翻堆次数少,以是发酵不均匀不完全,并且堆放时间长。
       3.3.2堆肥发酵:好氧高温发酵[19]具有对响机物剖析快,降解完全,发酵匀称。发酵温度下,一样平常正在55~65℃,下的可达70℃以上。脱水速度快,脱水率下,发酵周期短经实验一样平常经15d阁下高温发酵,畜禽粪便含水率即从70%~80%降至40%~50%,杀灭病菌、寄生虫卵和杂草种子及除臭结果好,但肇端发酵相宜的粪料含水率为55%~65%。
       3.3.3好氧高温发酵:是德国一家公司开辟的一种新型发酵法,其加工道理是用电脑掌握的高温堆肥历程,发酵正在密闭的反应器中停止,发酵温度掌握正在28~45℃,发酵完毕前短期内使料温升至66℃以杀灭物料中有害细菌(如大肠杆菌),而让别的无益细菌(如可正在泥土中由有机物发生腐植质的细菌)存活。发酵历程短(48h),对情况无污染,废气经生物滤器停止无害化处置惩罚,产物无毒无臭,能耗比滚筒枯燥法削减35%,产物中可应用氮多15%、无益细菌的含量多95%对发酵物料的含水率要求较下,必需掌握正在55%。
       3.3.4厌氧发酵:应用厌氧或兼性厌氧微生物以粪料中的本糖和氨基酸为养料发展滋生,停止乳酸发酵和乙醇发酵或沼气发酵,粪料含水量较低(60%~70%)的以乳酸发酵为主,粪料含水量下 (>80%)的则以沼气发酵为主。其长处是无需通气,也不需求翻堆,能耗省,活动用度低。但发酵周期少,占地面积大,脱水枯燥结果差。
       3.3.5青贮发酵:接纳青贮式发酵经济牢靠,投资省,只需制作青贮窖或水泥池,能耗少,处置惩罚用度低。发酵前粪料需加疗养剂,一般有草粉或秸秆粉和糠麸等,含水量调至50%~60%。发酵工夫较少,野生接种乳酸菌,削减乳酸构成的工夫,可收缩发酵周期,并能包管发酵质量。青贮式厌氧发酵营养丧失少,杀灭病菌和害死虫卵结果较好,但脱水枯燥结果差,产量低,适合于小规模畜禽养殖场,更适合于鸡场的鸡粪发酵。
       3.3.6沼气发酵:是由多种微生物正在没有氧气存在的条件下剖析有机物去完成的。差别发酵质料和条件下沼气微生物的品种会有所不同。重要有发酵细菌、产氢产乙酸菌和产甲烷菌三大类。畜禽粪便是沼气发酵的重要和优良质料,剖析速度相对较快,产气结果好沼气发酵相宜畜禽粪污水总固体浓度为5%~8%,适合于下水份粪污的处置惩罚。取好氧高温发酵相结合,基本上能用生物发酵体式格局加量化无害化处置惩罚畜禽养殖的粪便污水。沼气发酵残余物作为优良的有机肥料和饲料的功用,构成以沼气为纽带的“饲料 肥料 能源 情况”复合生态工程,具有较下的经济效益和生态效益[20]。
       3.3.7湿式厌氧发酵:是近年来开辟出的一种新型厌氧处置惩罚手艺,已正在欧洲获得运用生长,是一种很有前途的厌氧手艺。要求畜禽粪便含水量正在85%,停止热水保温中温厌氧发酵,发酵周期18~20d,有机物剖析率72%~77%。若停止高温厌氧发酵,发酵周期可缩至15d,有机物剖析率达80%~85%。该手艺自动化、资本化水平下,对环境污染小等长处,但投资、运转用度、工艺掌握要求较下,合适大型养殖场运用。
       表4种种生物发酵法的优缺点对照
       品种
       适用范围
       长处
       瑕玷
       天然堆沤发酵
       不适合范围养殖场
       操纵简朴,几乎不需投资
       发酵不均匀,不完全,堆放工夫较少
       好氧高温发酵
       合适范围养殖场
       剖析快,降解完全,发酵周期短,杀菌灭虫卵结果较好
       对粪料含水量有要求,需求能耗。
       好氧高温发酵
       合适范围养殖场
       对情况无污染,能耗比滚筒枯燥少,有益菌含量较下。
       发酵物料的含水率必需掌握正在55%
       厌氧发酵
       合适范围养殖场
       无需通气,无需翻堆,能耗省,运费低
       发酵周期少,占地面积大,脱水枯燥结果差。
       青贮发酵
       适合于小规模
       畜禽养殖场
       投资省,能耗少,处置惩罚用度低
       发酵前需加疗养剂,含水量量50%-60%,发酵工夫较少。
       沼气发酵
       巨细范围均合适
       剖析速度相对较快,产气结果好。
       畜禽粪污水总
       固体浓度为5%~8%。
       湿式厌氧发酵
       合适大规模畜禽养殖场
       自动化、资本水平化下,对环境污染小。
       含水量85%,投资、运转用度、工艺掌握要求较下。
       4畜禽废弃物处置惩罚的新思路取新技术
       畜禽粪便等废弃物是优越的资本,能够用于制造沼气、消费有机肥,适当合时的还田应用关于保障土壤有机质含量、保障农田生产力的可持续具有重要意义。因而,对禽畜废弃物的处置惩罚也泛起一些新的思绪。
       4.1加工鸡粪再生饲料
       鸡粪具有较下的营养价值,富含粗卵白、矿物质及微量元素等,对六畜和水产养殖具有很好的营养感化。枯燥鸡粪含粗卵白23%~31%、粗脂肪8%~10%及种种氨基酸和大量维生素,是优越的饲料资本。重要处置惩罚要领有微波、高温枯燥、生物发酵、青贮等。枯燥处置惩罚多接纳机器热烘于,经由过程高温、高压、热化、灭菌、脱臭等处置惩罚历程,将鲜鸡粪制成千粉状饲料添加剂[21]。鸡粪发酵处置惩罚是应用某些细菌和酵母菌经由过程好氧发酵,有用应用鸡粪中的尿酸,使其蛋白质含量达50%,氨基酸含量也大大进步。青贮要领是将鸡粪取适当玉米、麸皮和米糠等混台装缸或人袋厌氧发酵,使其具有酒香味、营养雄厚,露粗卵白20%和粗脂肪5.7%,高于玉米等粮食作物,是养牛、猪和鱼的便宜而优良的再生饲料。
       4.2 养殖蝇蛆和蚯蚓
       蝇蛆和蚯蚓皆含有雄厚的营养成分,是畜禽和高级水产养殖的优良高蛋白饲料,蛆粉和蚓粉可替代鱼粉。经剖析干蛆代谢能0.46 M J/kg露粗卵白59.39%~63%、粗脂肪12.6%;蚯蚓为常见的一种陆生环节动物,生涯正在泥土中,昼伏夜出,以靡烂有机物为食,能够畜禽粪便为食,消弭畜禽粪便的净化,变成蚓粪。蚯蚓体内含有雄厚的蛋白质和氨基酸,且具有人和植物体内不克不及分解的必须氨基酸,营养价值高于一般的鱼粉,可用于饲料行业及特种养殖、水产养殖[22]。鲜蚓干物资含量为12%~21%,干蚓粉蛋白质含量为53%~65%,脂肪含量为43.6%~17.38%,糖元等碳水化合物11%~17.4%,灰分露7.8%~23%。饲用结果注解,应用陈蛆、陈蚓和蛆粉、蚓粉豢养鸡鸭,不只能增进发展,加强抗病和增重,饲料斲丧削减,并且进步产蛋率;用蛆和蚓增加的饲料豢养鱼、蛙和甲鱼等,能收缩摄食工夫,削减饲料的虚耗,减轻水质净化,增进发展并改进和进步水产品的品格。
       4.3用畜禽粪便养殖藻类
       藻类能将畜禽粪便中的氨转化为蛋白质,而藻类可用作饲料[12]。螺旋藻的消费造就正日趋引发人们的存眷。
       4.4高温好氧热酶快速发酵
       那是一种快速处理畜禽粪便净化,极有潜力的发展方向。现在国内外皆有相干企业正在处置相似家当。比方标漂亮生态工程股份有限公司取新加坡Biomax协作,引进、消化、吸取Biomax环球抢先的有机废弃物热酶化处置惩罚手艺,有用实现有机固兴的快速发酵造肥。其处置惩罚工艺以下:

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