我国畜禽粪便处理利用现状及展望

程绍明;马杨晖;姜雄晖

【摘 要】随着农业结构调整和农业产业化的推进,以及规模化、集约化畜禽养殖业的迅猛发展,其规模由小到大,范围由点到面,但由于畜禽养殖业管理薄弱和农业与养殖业脱节,致使大量畜禽粪便与污染物随意排放和流失,破坏了生态环境.为此,介绍了畜禽粪便的处理方法和资源化技术,并根据我国现状提出了畜禽粪便处理利用的发展方向.

【期刊名称】《农机化研究》 【年(卷),期】2009(031)002 【总页数】3页(P222-224)

【关键词】畜禽粪便;处理技术;资源化;综合利用 【作 者】程绍明;马杨晖;姜雄晖

【作者单位】浙江大学,生物系统工程与食品科学学院,杭州310029;浙江科技学院,信息学院,杭州310023;浙江大学,生物系统工程与食品科学学院,杭州310029 【正文语种】中 文 【中图分类】S879.9 0 引言

随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，动物性食品在人们的饮食结构中所占比例越来越高。据FAO的资料表明，近10年多来，全球养殖业以规模化和集约

化经营为特点[1]，出现了前所未有的发展。有关资料表明，肉类产量以每年10%以上的速度递增，奶类和禽蛋递增率也在10%以上。1986年，我国的禽蛋产量首次超过美国；1991年，肉类产量首次超过美国，以后连续几年保持世界第一[2]。 畜禽养殖特点的演变、务农劳力的转移和肥料施用由以有机肥为主转变为化肥占主导地位，导致畜禽养殖场畜禽粪由宝变为废弃物，特别是畜禽粪含水量大、恶臭，带来处理、运输和施用极不方便，更加剧了畜禽粪直接还田的难度，从而带来环境污染问题[3]。据2000年，国家环境保护总局对全国23个规模化养殖集中的省市调查显示：1999年，我国禽畜粪便的产出量约为19亿t，是工业固体废弃物年排放量的2.4倍；禽畜粪便中含有大量的有机污染物，仅COD一项就达7 118万t，已远远超过工业和生活污水污染物的COD总和。另外，禽畜粪便富含有机质和一定量的氮、磷、钾等营养成分，是很好的有机肥料。若把未腐熟的畜禽粪施入农田，不仅会消耗作物根际土壤中的氧，产生高温灼伤作物根系，同时还会产生低分子质量的有害物质与引入各种病原茵，甚至造成地表水和地下水的污染。因此，对禽畜粪便进行无害化和熟化处理十分重要[2，4-5]。 1 畜禽废弃物对环境的影响

畜禽废弃物对环境的影响主要是在畜禽饲养与加工过程中，大量排泄物和废弃物是由于处置不当或处置不及时而进入环境所造成的。畜禽废弃物进入环境产生污染的主要途径：一是废弃物在储存和运输堆积过程中，由于雨水的冲刷和淋洗作用导致营养物质的流失；二是畜禽废弃物堆放和处置过程中不稳定物质的挥发；三是畜禽生产加工过程中废水、废气或固体废弃物(粪便、死尸和绒毛等)的直接排放，会对水源、土壤和空气等产生不同程度的影响[7]。 1.1 空气污染

畜禽粪便对空气的污染主要是粪便有机物厌氧分解所产生的恶臭、有害气体以及携带病原微生物的粉尘。恶臭和有害气体主要包括NH3，CH4，H2S，(NH4)2S和

粪臭素等。研究表明，家禽粪中20%～30%的氮为铵态氮，易挥发损失。NH3的挥发提高了雨水的pH值，使更多的SO2溶于雨水，形成(NH4)2SO4,而(NH4)2SO4在土壤中被氧化，释放HNO3和H2SO4,使酸沉降量增加了2.5倍。病原微生物主要是细菌和病毒。空气中大量的病原微生物易造成一些疫病流行，严重影响生产和经济效益，同时危害周围居民的健康。 1.2 水体污染

畜禽废弃物对水体的污染也越来越严重，主要表现为有机污染、N和P污染。养殖场废水主要是尿液与冲洗污水，是高浓度的有机废水，污染负荷大，排放集中且净化处理难，对农业生态环境和水体环境的影响在畜牧业中起主导作用。实践表明，未经处理的粪污含有大量的N和P等营养物质，流入河流和池塘，可造成水体的富营养化，使水中藻类大量繁殖，溶解氧降低，导致鱼类死亡。另外，畜禽粪便中还含有大量的病原微生物，这些微生物进入水体，会影响水质，引起水生生物发病，危害人体健康。 1.3 土壤污染

据测定，在家禽的粪便中包含铝、钡、钙、铬、锡、铜、铁、钾、镁、铂、钠、镍、氯、磷、铅、锄、硫、铝、钻、钒和锌等21种微量元素。这些物质进入土壤，超过环境容量时，就会产生环境污染。对土壤理化性质的影响，主要是畜禽粪便施入田地后有机质的累积和阳离子交换量的增加，使无机盐积累，土壤中不易移动的磷酸在土壤下层富积，引起土壤板结。 2 畜禽废弃物处理技术 2.1 减量化和无害化技术

减量化就是通过一定的技术，使废物体积减小或质量减小，以便于运输与处置。无害化是通过一定的技术将其中有害物质杀灭或去除，如杀菌和除臭等。 2.1.1 焚烧法

因畜禽粪便中含有机物质，采用类似垃圾焚烧处理技术，使其灰化，达到减量和杀灭有害病原体的目的。但处理过程中会产生有害气体，同时使许多营养物质流失，且耗能多，投资大，因此不易推广。 2.1.2 干燥法

干燥法包括生物干燥、自然干燥、高温快速干燥、烘干膨化干燥和机械干燥等。 2.1.3 除臭法

目前已识别畜禽粪便产生的有味气体主要归属于含硫化合物、含氮化合物、挥发性脂肪酸和酮类等。一般认为，氨气、二氧化碳、甲烷和硫化氢是导致空气污染与气味的主要原因。 2.2 综合技术

一般来说，干燥、除臭等技术只达到了废弃物的减量化和无害化目的，而综合技术既能够使废物减量化、无害化，又利用了其中的资源，主要包括好氧堆肥、厌氧发酵与好氧发酵等。 2.2.1 堆肥

堆肥是处理各种有机废弃物的有效方法之一，是将畜粪等固体有机废弃物按一定比例堆积起来，调节堆肥物料的C/N比，控制适当水分、温度、氧气与酸碱度，在微生物作用下进行生物化学反应而自然分解，随着堆肥温度的升高杀灭其中的病原茵、虫卵和蛆蛹，处理后的物料作为一种优质有机肥料。陈世和介绍了中国大陆城市生活垃圾的堆肥技术概况，将堆肥工艺分为一次性发酵工艺和二次性发酵工艺，或者分为静态发酵和动态发酵[8]。卢杰等用发酵罐进行中温消化污泥和生活垃圾混合堆肥的研究，结果表明：最佳污泥投配率为35%左右，一次发酵周期为7-l0d，二次发酵周期为30d左右，堆肥温度控制在50～65℃，C/N比为(30～40)：1[9]。赵于定等采用自然通风堆肥技术，对化纤污泥进行了无害化处理[10]。马瑛等采用好氧堆肥法，分别在常温和高温条件下研究了人工模拟有害固体废弃物降解

的动态过程。研究结果表明，以石油烃为污染基质的固体废弃物适宜的堆肥条件：温度为50～60℃，水分为60%左右，C/N比为35左右，通风量为50～100m3/h·m2，高温停留时间为7d，TOC>20%[11]。薛澄择等采用通风静态垛堆肥技术处理污泥，料堆的优选配方为污泥：玉米秆糠：鸡粪：玉米秆短节=6：3：l：3(以体积计，污泥风干后通过100mm筛孔)，水分为50%～65%，C/N比为30：1，并利用腐熟的堆肥配制作复合肥料[12]。杨毓峰等以畜离饲养场排放的鸡粪和牛粪为底物，以玉米糠、玉米秸秆短节作调理剂和膨胀剂，进行了强制通风静态堆肥试验。结果表明：在通气量为0.3m2/min、水分含量为550～650 g/kg时，堆肥化过程中的氮素损失随起始堆料的C/N升高而降低，胡敏酸含量的增加幅度高于富里酸[13]。 2.2.2 厌氧发酵

厌氧发酵是目前处理畜禽废弃物最重要的技术之一。在缺氧的条件下，微生物将有机物转化为二氧化碳和甲烷。在我国广大农村建立沼气池，既能够使畜禽废物得到处理，作为优质肥料，又获得能源物质沼气，用于照明做饭。 3 畜禽废弃物资源化利用 3.1 用作有机肥及无机肥

畜禽粪便通过生物好氧发酵与干燥处理，制成无公害高效活性有机肥。在国外许多国家(如日本和加拿大等国)，畜禽粪便还田仍是处理利用的主要方向。日本之所以在短短几年内解决了畜禽粪便的污染问题，就是政府推动畜禽粪便还田运动，协调畜禽养殖业与种植业之间的关系。畜禽粪便经过减量化无害化处理后，制成优质的有机无机肥，进行无公害和绿色食品的生产，同时还可以进行有机肥与无机肥商品化生产。 3.2 制作动物饲料

畜禽粪便具有很高的营养价值，富含粗蛋白、矿物质及微量元素，对家禽和水产养

殖具有很好的营养作用，经过高温高压、热化、灭菌和脱臭等过程，将粪便制成粉状饲料添加剂。 3.3 生产动物蛋白

以蝇蛆昆虫取食利用粪便腐败物质的生物特性，生产蝇蛆产品，使粪便中的物质充分转化成虫体蛋白质或脂肪加工回收，蛆虫作为水产养殖饵料。同时，生产蚯蚓，加工成蚓粉，也是一种较好方法，但缺点是收集不易，劳动力投入大。近年来，美国科学家已成功在可溶性粪肥营养成分中培养出单细胞蛋白。 3.4 生产沼气

沼气生产是利用受控厌氧细菌的分解作用，将有机物、碳水化合物、蛋白质和脂肪经过厌氧消化转化为沼气或二氧化碳。这对于在我国农村地区处理畜禽粪便和缓解能源压力具有重要作用，但该技术受季节影响大，水力停留时间长，在雨季和冬季效果差。 4 展望

由于畜禽废物对环境污染的特殊性，不能走先污染后治理的老路，应以预防为主，防治结合。我国畜禽粪处理是在参照和引进国外先进技术、针对我国具体国情和经济状况基础上发展起来的，由于处理难度较大和各地情况差异，目前尚难以有适合全国各地的新型高效处理技术。 随着人们生活水平的提高和对环保要求的进一步严格，特别是随着我国生物技术水平的不断提高、有关机械及设备的进一步改进，形成高效低耗畜禽粪处理技术是完全有可能的。可以预料，畜禽粪便的资源化、无害化处理和综合利用是今后畜禽粪便处理利用的方向，将对我国农业可持续发展、农产品产量品质的提高以及环境污染的治理产生积极的推动作用。

【相关文献】

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