改革开放以来,规模化、集约化养殖场迅速发展,由此带来的畜禽粪便、污水、病死畜禽成为我国环境污染的重要来源。畜禽粪尿中存在大量的有机质,排放到自然环境速分解成硫化氢、氨气、挥发性有机酸等有害物质污染大气,养殖场的畜禽养殖粪尿随着地下水的渗透污染周围的河流,造成河流的氮、磷的富营养化,同时,畜禽废弃物中存在大量的病原微生物可能会传播疾病,危害人畜公共安全。有研究表明,一个 2000头猪场的环境污染程度相当于 10 万人口当量(宋秀杰,1996)。据调查,1999 年我国畜禽粪便产生量是工业固体废弃物的 2.4 倍(孙鲁威,2002)。粪尿中大量的致病性大肠杆菌、链球菌等,导致疾病的传播,影响养殖场生产水平(赵本领等,)。由于大部分养殖场未能对畜禽粪便进行有效的处理和利用, 迅速发展的畜禽养殖污染正成为环境的主要污染源。
为了满足全面发展、协调发展和可持续发展的科学发展观的要求,加强畜禽养殖业的污染防治已经成为重要而紧迫的任务。畜禽养殖污染主要有畜禽粪便、污水、病死畜以及恶臭气体,主要表现在大气污染、水体和土壤污染、生物性污染等。
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污染分类
1.1 大气污染
动物饲料中含有大量的蛋白质、糖类等营养物质,在养殖过程中,经代谢产生大量的甲烷、硫化氢、氨气、挥发性有机酸、吲哚、臭粪素等恶臭物质,这些物质不仅降低畜禽生产性能,而且刺激呼吸道粘膜,引起人畜呼吸系统疾病。有研究表明,氨气浓度达 50mg/L 时,仔猪增长率下降 12%(谷洁等,)。
1.2 水体污染
畜禽养殖过程中产生的粪便、污水中含有大量的氮、磷等无机物和有机物,这些物质如不经过处理经过地表径流和农田渗透会对地下水、河流、湖泊造成严重的污染。其中污水的氮、磷引起水质的富营养化,引发河流的赤潮等现象,含氮有机物可经过硝化细菌的作用产生 NH3、NO3-、NO2-等强致癌物等,加剧水质的恶化(艾应伟,1996),饲料添加剂中的重金属会污染水体造成生物富集。据估算,仅太湖流域,畜禽养殖粪便流入水体 TN 为 2.175 万吨,TP 为 0.572 万吨。苏玉萍等()对福建省畜牧养殖粪污分析发现,猪粪污染物的 CODcr 和 TP 负荷分别达 58.99%和 55.44%,造成水库的富营养化。
1.3 土壤污染
我国养殖业生产过程中,为促生长、提高饲料利用率在饲料中添加的促生长元素Cu、Zn、Fe、As 等随粪便排出体外后造成土壤的重金属污染。有研究表明,风干猪粪中 Cu 含量在 97.9-1704.7mg/kg,Zn 含量在 423.4-2775.0 mg/kg,As 含量为 1.2-315.1 mg/kg。长期灌溉高浓度的养殖场污水会造成土地透气性差、板结。此外,高浓度的有机质会造成农作物晚熟、易倒伏、减产。
1.4 生物污染
畜禽粪便中含有大量的病原微生物、寄生虫卵,排放到环境中引起人畜共患病,这种现象在日本、美国都有发生(叶小梅等,)。有研究表明,多杀性巴氏杆菌在室温下存活 34d,禽流感病毒 4℃可存活 35d(王付民等,)。还有研究表明,新鲜粪便中粪大肠杆菌最大可能数(MPN)在 10-5以上,如得不到有效的处理就会给人畜带来灾难性危害(孔源和韩鲁佳,2002)。
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污染治理办法
2.1大气污染治理办法
畜禽养殖环节产生的诸多有害气体不仅对大气产生污染,而且也对养殖环境产生不良影响影响生产成绩,治理的办法大多分为两类,一种讲究内调,通过选择对营养物质消化吸收更加全面的养殖动物品种降低粪便中有机物含量。现阶段的低蛋白日粮配方技术,最大程度上提高饲料的消化吸收利用率,降低高速生长应激,改善肠道健康,降低粪尿等排出物的营养浓度加之诸多饲用添加剂的使用也能够从肠道健康的角度出发,改善肠道菌群,避免后肠段的异常发酵,降低粪污排出的PH值,进而有效减少氨气、硫化氢等有害臭气的产生。比如在饲料中添加宝来利来T3既能够改善养殖环境又能从改善肠道健康、抗感染的功能上替代抗生素。另外一种是外控,这种方式作用更加直接,效果更加显着,在抗非保猪的今天意义尤其重大,宝来利来根据多年现场经验及微生物发酵优势,特推出全新产品-环境改良剂,通过环境改良剂的使用能够快速除臭,即刻见效且效果持久无毒无害,经现场验证,使用本款产品后臭气的降低率在70%以上。我们诉诸于本款产品从臭气挥发、养殖环境、生物安全进行全面的环境改良。
2.2粪便污染的治理办法
针对养殖场来说,可以选择的粪污处理的设备选择性很多,但是综合起来看,工艺的分类区别并不大,综合来看畜禽粪污的处理办法大致分为以下几类:
2.2.1粪污专业化能源利用模式
专业化能源利用模式即众所周知的沼气池模式,畜禽粪污进入到沼气池发酵,在甲烷菌的作用下将有机物料进行分解产生甲烷,甲烷作为能源收集后可以直接燃烧功能也可以发电,剩下的沼液可以通过专业A/O处理达标排放或循环利用,也可以直接作为液体肥料还田,沼渣制作成为有机肥还田。现阶段普及推广的黑膜沼气池模式降低了沼气池的投资,使这种粪污的处理模式更容易进入到养殖场使用。
适用范围:政府建设的粪污集中式处理点;大型养殖场水泡粪或尿泡粪的养殖模式,污水量大。
优点:吞吐量大,能源回收利用。
缺点:投资成本高,沼液处理较为繁琐,要么需要配套大量农田,要么需要配套专业的污水处理工艺,投资成本大,运行维护成本高。对于养殖场来说很难满足某些区域的零排放要求。
2.2.2异位发酵床
异位发酵床是一种在猪舍外建立发酵床,通过发酵使添加粪污的垫料升温蒸发掉水分并且消化粪便,能够长时间循环使用的畜禽粪污处理工艺。从基建的场地选择、发酵槽的防水设计、渗出液的回流、发酵槽垫料的选择及堆积高度都需要进行针对性的设计。整个发酵过程可以通过温度监控管理来及时更改粪污的添加方式和频率及是否需要补充碳源、氮源,保证异位发酵床正常运行防止死床现象的发生。
适用范围:主要应用于南方养猪场及夏季蛋鸡养殖场,养猪场要进行针对性节水工艺改进,尽量减少养殖过程中不必要的水浪费和圈舍的冲洗,只有在节水养殖工艺的基础上才能充分保证异位发酵床的消化效率满足猪场粪污处理的需要,一批垫料的利用年限可以达到1.5-2年。夏季的蛋鸡养殖场也可以通过异位发酵床工艺来处理夏季含水量很高的鸡粪,对于蛋鸡生产来说,每年的5-10月份鸡粪的含水量较大,设计异位发酵床的利用年限为6个月,相对于猪场异位发酵床来说垫料可以选择更容易腐熟的物料,这样在满足6个月腐熟周期的基础上充分保证发酵后物料的优质性状,获得一个更好的有机肥半成品的销售价格。
优点:零排放(水蒸气中的臭气问题可以通过除臭菌液及空气处理等手段解决),设备基建投资成本及运行成本相对较低。后期产出垫料可以当做部分商品有机肥半成品。
缺点:占地面积较大,垫料价格攀升采购难度较大,使用年限拉长后,垫料的抗生素及重金属积累严重,不能作为优质的有机肥半成品。
2.2.3有机肥堆肥发酵
有机肥堆肥发酵即以畜禽粪污作为发酵的主要原料辅以秸秆、稻壳、统糠、菌渣、草木灰等干辅料调节好整体物料的水分(50-60)、碳氮比(26-30:1)、透气性等指标定向接种发酵菌种进行发酵后生产出合格的有机肥半成品的粪污处理工艺。发酵过程根据翻刨工艺的不同可以分为条垛式堆肥、槽式堆肥,静态强制通风型堆肥等,目前使用较为普遍的是条垛式堆肥和槽式堆肥,条垛式堆肥相对简单,投资小,易操作。相对于条垛式堆肥来说槽式堆肥单位面积的处理效率高,自动化程度好,处理能力强。
适用范围:反刍动物养殖场、蛋鸡养殖场(传送带式清粪工艺最佳)、一条龙肉禽、种禽养殖场、干清粪养猪场。对于养牛场来说,堆肥发酵物料经过彻底发酵腐熟后,质地松软,无害化程度高,是优质的牛圈舍垫料。肉羊粪便粗纤维含量高,营养成分相对较低,经过堆肥发酵后是茶叶等经济作物最优质的有机肥料。对于蛋禽养殖场来说,近期发展较为迅速,规模化养殖场越来越多,鸡粪的处理工艺选择尤为重要,以30万蛋鸡企业为例,每天的粪污产生量接近30吨,搭配发酵辅料每天30%水分的半成品产生量为35吨以上,月产1000吨,年产12000吨优质有机肥半成品,每吨半成品按照400元计算,年产值达近500万。尤其南方区域,有机肥的市场需求较大,而且鸡粪发酵后是质量优质的有机肥半成品,市场前景广阔。
优点:投资成本相对较小,性价比较高。发酵过程可控,发酵、陈化过程完备,生产出来的肥料有品质保证。
缺点:干辅料成本上涨,需要尽量控制畜禽粪污的水分。发酵过程容易产生臭味,需要配合除臭产品应用或做发酵车间环控。
2.2.4粪污专业化处理设备
环保严峻形势下,粪污的专业化发酵处理设备也如雨后春笋般崛起,自动发酵罐就可大体分为两种,一种立式发酵罐,通过辅料与粪便的混合,配合罐体内的翻刨部件及强制高速暴氧过程(部分设计有电辅热升温)快速升温快速脱除水分约7天后产出水分30-35水分的无害化物料。另外一种是卧式发酵罐,原理与立式发酵罐相类似,只是粪便在罐内的周期更短,罐体起到一个前期配料混合和升温的作用。大部分此类设备物料出来后还需经过堆肥发酵。
优点:节省养殖场空间,自动化程度高,发酵臭味可经过设备处理。
缺点:投资成本大,某些设备性价比低,能耗成本过高,例如某立式发酵罐。处理10万只蛋鸡的设备投资在100万左右,每吨成品能耗成本甚至超过百元。且经七天发酵周期产生的物料已完成无害化处理,但是并未完全发酵腐熟,缺少后陈化过程,存在烧苗风险。
综上所述,目前政府大力提倡畜禽粪污的资源化处理,补贴及扶持力度都很大。在此历史进程的节点上,宝来利来针对畜禽粪污的营养成分组成特点设计的有机肥发酵剂产品,能够快速将粪便类有机物料快速无害化处理,并最大程度上降低物料的损耗,减少N元素的挥发。
在诸多工艺可供选择的前提下,养殖场本身更要做好自己的选择。畜禽粪污处理工艺的设计要综合考虑各方面因素根据每个养殖场的具体实际情况针对性进行设计,切忌盲目选择,避免让自己陷入进退两难的地步。