畜禽养殖废弃物的综合利用技术
摘 要:本文介绍了规模化养殖废弃物的综合利用技术,分析了养殖废液的综合利用技术,包括回
收氮、磷和综合处理的资源化途径,介绍了畜禽养殖业固体粪污的综合利用,包括肥料化、饲料化、
土地化和能源化等。
关键词:养殖废弃物;畜禽粪便;资源化;综合利用
1 前言
随着我国畜禽养殖业的迅猛发展,畜禽养殖业污染特别是规模化畜禽养殖污染对城市环境已成为主要来源。但另一方面,而畜禽粪便又是一种宝贵的饲料或肥料资源。畜禽粪便中含有大量的氮、磷等营养物质,通过加工处理可生产出优质饲料或有机复合肥料。开发利用畜禽粪便不仅能变废为宝,解决农村用能源问题,而且可减少环境污染,防止疫病蔓延,为保护和改善农村生态环境,有效治理农村污染,促进农业可持续发展,畜禽养殖业污染防治已成为目前农村经济发展急待解决的环境问题。
2 畜禽养殖废液的综合利用技术
2. 1 物化处理技术回收氮、磷营养元素
养殖场废液氮、磷含量高,属于难处理高浓度有机废液。采用磷酸镁胺(MgN
H4PO4 ·6H2O 俗称鸟粪石) 化学沉淀法处理,可以将废液中的氨、氮转化为缓释肥中的营养元素,解决了氮的回收和氨的污染两大问题。但该方法必须考虑废水中N 、P、Mg 的平衡问题,S. I. Lee 等利用废盐卤作为Mg2 +添加剂,沉淀速度快,与添加MgCl2 作镁源对磷有等同的去除效果。
2. 2 畜禽养殖污液的处理及综合利用
养殖污水浓度过大的过量灌溉,不但使过量的养分得不到有效地利用,还会污染土壤和地下水。长期用高浓度污水灌溉农田,易造成土壤板结、盐渍化,甚至毒害作物出现大面积腐烂。因此养殖废液必须经过处理,达到一定的浓度后才能进行污水灌溉。自然生态化处理是运用生态学原理与工程学方法而形成的处理技术,应用较多的是稳定塘工艺、人工湿地系统。稳定塘是利用池塘处理废水的构筑物,是一个菌藻共生的生态系统。稳定塘处理废水时,废水在塘内停留时间很长,有机污染物通过水中的微生物的代谢作用而降解,这是一种简单、有效而
经济的废水处理方法。潘涌璋等利用高级综合稳定塘处理猪场废水,出水达到畜禽养殖业污染物排放标准( GB18596 - 2001) 的要求,氨、氮在60 mg/ L左右,总停留时间在20 d 以上,占地面积大,适合于土地资源较丰富的亚热带山区。人工湿地碎石床起到生物滤床的高效化作用,是一种理想的全方位生态净化系统。自然生态法处理建设费用较低,运行成本低廉,适宜于土地资源丰富的地区,但也受自然条件的影响较大,夏季处理效果明显优于冬季,处理效果受温度和降雨的影响较大。能有效的去除氮、磷等有机物和营养物。目前对于高浓度有机废水,一般采用厌氧工艺处理,厌氧生物处理是利用厌氧微生物的代谢过程,把有机物转化为无机物和少量的细胞物质,这些无机物主要包括大量的生物气(即沼气) 和水。厌氧废水处理是一种低成本的废水处理技术,它是把废水处理和能源回收利用相结合的一种技术,目前应用较多的厌氧反应器主要有UASB、IC、厌氧SBR 等。我国是农业大国,面对日益恶化的生态环境以及逐渐加重的农业面源污染,
而养殖废水有机质是一种可利用的生物质能源,将猪场废水固、液分离后,液体部分进行厌氧发酵产生沼气,进行集中供气和发电,厌氧消化液和残渣经处理后成为商品化的饲料和肥料达到综合处理的目的,这是猪场废水处理综合应用的一个新探索,既可以减轻污染,又能回收资源得到了较好的经济收益。
3 畜禽养殖固体粪污的资源化利用技术
3. 1 畜禽粪便肥料化
目前规模化畜禽养殖场采用的清粪工艺主要有三种:水冲粪、水泡粪和干清粪工艺。其中干清粪工艺是将一种较好的方法,干清粪工艺是将粪便一经产生便分流,干粪由机械或人工收集、清扫、集中、运走,尿与污水则从下水道流出,分别进行处理。这种工艺可以节约用水,减少废水和污染物排放量,可保持猪舍内清洁,无臭味,易于净化处理。固态粪便养分损失小,含水量低,肥料价值高、便于高温堆肥或制作高效生物活性有机肥,具有很好的市场前景。生物有机肥采用畜禽粪便经接种微生物复合菌剂,利用生化工艺和微生物技术,彻底杀灭病原菌、寄生虫卵,消除恶臭,对提高作物产量和品质、防病抗逆、改良土壤等具有显著功效。生物有机肥含有较高的有机质还含有改善肥料或土壤中养分释放能力的功能菌,对缓解我国化肥供应中氮、磷、钾比例失调,解决我国磷、钾资源不足,促进养分平衡、提高肥料利用率和保护环境等功能都有重要作用。堆肥技术是我国民间处理养殖场粪便的传统方法。基本上是利用自然缓解条件堆肥,时间在30～50 d ,占地面积大、腐熟慢、效率低。现代堆肥法利
用发酵池、发酵罐等设备,为微生物活动提供必要条件,可提高效率10 倍以上,堆肥时间只需6～25 d。如生物发酵塔工艺利用优化筛选菌种发酵,物料转化率高。同时采用密闭式发酵塔,发酵过程的自发热可以充分利用,节约大量能源。其工艺为自动化控制连续生产,生产过程实现畜禽粪便的完全处理利用,处理量大,对周边无污染,是处理有机固体废弃物的一项有效的成熟的实用技术。
3. 2 畜禽粪便土地利用资源化
畜禽粪便是饲料经畜禽消化后未被吸收利用的残渣,其中除含有大量有机质和氮、磷、钾及其他微量元素外,还含有各种生物酶(来自畜禽消化道、植物性饲料和肠道微生物) 和微生物等。畜禽粪便在固、液分离后直接施加农田进行土地处理和利用,即为土地处理直接还田技术。土地利用粪肥的最显著效益是肥料价值。土地在处理污物的同时,利用污物中的营养成分,使植物健康生长和增产,从而达到循环利用营养物质的目的。土地利用还田技术从经济和环境保护角度应遵循三个步骤:第一是确定粪便营养成分含量;第二是根据植物养分需求,以稳定的施用率;第三是调整肥料施用率以补充粪便养分的不足。
3. 3 畜禽粪便饲料化
畜禽粪便中含有大量未消化的蛋白质、B 族维生素、矿物质元素、粗脂肪和一定数量的碳水化合物,另外,畜禽粪便中氨基酸品种比较齐全,且含量丰富。经过加工处理可成为较好的饲料资源。由于鸡粪含有较高的蛋白质和齐全的氨基酸种类,目前已成为非常规饲料资源。处理鸡粪的主要方法有微波处理、高温干燥处理、生物发酵处理、青贮处理等。鸡粪高温干燥处理是通过高温烘干处理同时达到消毒、灭菌、除臭的目的,再制成干粉状饲料添加剂。
鸡粪发酵处理是利用某些细菌和酵母菌通过好氧发酵有效利用鸡粪中的尿素, 使其蛋白质含量达50 % ,氨基酸含量也大大提高。青贮方法是将鸡粪与适量玉米、麸皮和米糠等混合装缸或入袋厌氧发酵,使其具有酒香味、营养丰富、含粗蛋白20 %和粗脂肪57 % ,高于玉米等粮食作物,是牛、猪和鱼的廉价而优质的再生饲
料。如青贮时,用干鸡粪、青草、豆饼、米糠按比例装入缸中,盖好缸盖,压上石头,进行乳酸发酵过程;经3～5 周后,此种饲料适口性好,消化吸收率高,适宜于喂鸡、喂猪和繁殖母猪。
3. 4 畜禽粪便能源化
畜禽粪便能源化手段是进行厌氧发酵生产沼气,为生产生活提供能源,同时沼渣和沼液又是很好的有机肥料和饲料。进行沼气发酵,达到了粪便资源化、生态化、减量化和无害化的目的。其产生的沼气可用于生活和生产用能源,贮粮防虫、贮藏水果、大棚蔬菜进行二氧化碳气体施肥或温室提供热能;沼渣可作果园和花卉肥料或饲料,用于食用菌栽培、蚯蚓养殖、育秧等;沼液可用作饲料添加剂、喂鱼、追肥和无土栽培营养液。目前最有效的办法是将畜禽
粪便和秸秆等一起进行发酵产生沼气,不仅能提供
清洁能源,也解决我国广大农村燃料短缺和大量焚烧秸秆的矛盾。
3. 5 畜禽粪便资源化利用新进展
畜禽粪便资源化利用的新进展主要有两个方面:第一是用畜禽粪便培养蛆和蚯蚓。如用牛粪养殖蚯蚓,用生石灰作缓冲剂并加水保持温度,蚯蚓生长较好,此项技术在已不断成熟,在养殖业将有很好的经济效益。第二是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。螺旋藻的生产培养正日益引起人们的关注。
4 结论
养殖业必须走种养结合和生态农业的道路,大
力改进饲养工艺,提高饲料的利用率,尽量少向环境中输入营养元素和有机污染物。规模化养殖废弃物综合利用技术作为一个系统工程,为避免其对环境的污染,需要实行科学管理、无害化处理和有效利用,养殖废弃物中营养元素的回收利用,生物有机肥、饲料的生产、沼气发电及综合利用技术是集约化养殖废弃物综合利用的有效途径。
参考文献
[1 ] 国家环境保护总局自然生态保护司. 全国规模化畜禽
养殖业污染情况调查及防治对策[M] . 北京:中国环境
科学出版社,2002 ,18219.
[2 ] 全国规模化畜禽养殖业污染情况调查及防治对策
[M] . 中国环境科学出版社,2002 ,1392142.
[3 ] 闵敏. 化学沉淀法去除养猪场废水中氨氮的试验研究
[J ] . 化学与生物工程,2005 , (5) ,27231.
[4 ] S I Lee , et al. Removal of nit rogen and phosphorus
f rom wastewater by addition of bitten [ J ] . Chemo2
sphere ,2003 ,51 :2652271.
[5 ] 邓良伟. IC 工艺处理猪场废水试验研究[J ] . 中国沼
气,2001 ,19 (2) :12215.
[6 ] 常杰. 前景广阔的绿色能源2生物质能源,科学画报,
2005 , (9) :8213.
[7 ] 路冶. 规模化畜禽养殖业粪污处理技术措施[J ] . 畜牧
生产,2004 , (4) :15.
[8 ] 王凯军. 畜禽养殖污染防治技术鱼政策[M] . 北京:化
学工业出版社,2004 ,80283.
[9 ] 赵青. 发展绿色养猪问题的探讨[J ] . 畜禽业,2004 , 168 (4) :8210.
[10 ] 汪善锋. 规模化猪场粪污处理技术研究进展[J ] . 家畜
畜禽养殖废弃物的综合利用技术
摘 要:本文介绍了规模化养殖废弃物的综合利用技术,分析了养殖废液的综合利用技术,包括回
收氮、磷和综合处理的资源化途径,介绍了畜禽养殖业固体粪污的综合利用,包括肥料化、饲料化、
土地化和能源化等。
关键词:养殖废弃物;畜禽粪便;资源化;综合利用
1 前言
随着我国畜禽养殖业的迅猛发展,畜禽养殖业污染特别是规模化畜禽养殖污染对城市环境已成为主要来源。但另一方面,而畜禽粪便又是一种宝贵的饲料或肥料资源。畜禽粪便中含有大量的氮、磷等营养物质,通过加工处理可生产出优质饲料或有机复合肥料。开发利用畜禽粪便不仅能变废为宝,解决农村用能源问题,而且可减少环境污染,防止疫病蔓延,为保护和改善农村生态环境,有效治理农村污染,促进农业可持续发展,畜禽养殖业污染防治已成为目前农村经济发展急待解决的环境问题。
2 畜禽养殖废液的综合利用技术
2. 1 物化处理技术回收氮、磷营养元素
养殖场废液氮、磷含量高,属于难处理高浓度有机废液。采用磷酸镁胺(MgN
H4PO4 ·6H2O 俗称鸟粪石) 化学沉淀法处理,可以将废液中的氨、氮转化为缓释肥中的营养元素,解决了氮的回收和氨的污染两大问题。但该方法必须考虑废水中N 、P、Mg 的平衡问题,S. I. Lee 等利用废盐卤作为Mg2 +添加剂,沉淀速度快,与添加MgCl2 作镁源对磷有等同的去除效果。
2. 2 畜禽养殖污液的处理及综合利用
养殖污水浓度过大的过量灌溉,不但使过量的养分得不到有效地利用,还会污染土壤和地下水。长期用高浓度污水灌溉农田,易造成土壤板结、盐渍化,甚至毒害作物出现大面积腐烂。因此养殖废液必须经过处理,达到一定的浓度后才能进行污水灌溉。自然生态化处理是运用生态学原理与工程学方法而形成的处理技术,应用较多的是稳定塘工艺、人工湿地系统。稳定塘是利用池塘处理废水的构筑物,是一个菌藻共生的生态系统。稳定塘处理废水时,废水在塘内停留时间很长,有机污染物通过水中的微生物的代谢作用而降解,这是一种简单、有效而
经济的废水处理方法。潘涌璋等利用高级综合稳定塘处理猪场废水,出水达到畜禽养殖业污染物排放标准( GB18596 - 2001) 的要求,氨、氮在60 mg/ L左右,总停留时间在20 d 以上,占地面积大,适合于土地资源较丰富的亚热带山区。人工湿地碎石床起到生物滤床的高效化作用,是一种理想的全方位生态净化系统。自然生态法处理建设费用较低,运行成本低廉,适宜于土地资源丰富的地区,但也受自然条件的影响较大,夏季处理效果明显优于冬季,处理效果受温度和降雨的影响较大。能有效的去除氮、磷等有机物和营养物。目前对于高浓度有机废水,一般采用厌氧工艺处理,厌氧生物处理是利用厌氧微生物的代谢过程,把有机物转化为无机物和少量的细胞物质,这些无机物主要包括大量的生物气(即沼气) 和水。厌氧废水处理是一种低成本的废水处理技术,它是把废水处理和能源回收利用相结合的一种技术,目前应用较多的厌氧反应器主要有UASB、IC、厌氧SBR 等。我国是农业大国,面对日益恶化的生态环境以及逐渐加重的农业面源污染,
而养殖废水有机质是一种可利用的生物质能源,将猪场废水固、液分离后,液体部分进行厌氧发酵产生沼气,进行集中供气和发电,厌氧消化液和残渣经处理后成为商品化的饲料和肥料达到综合处理的目的,这是猪场废水处理综合应用的一个新探索,既可以减轻污染,又能回收资源得到了较好的经济收益。
3 畜禽养殖固体粪污的资源化利用技术
3. 1 畜禽粪便肥料化
目前规模化畜禽养殖场采用的清粪工艺主要有三种:水冲粪、水泡粪和干清粪工艺。其中干清粪工艺是将一种较好的方法,干清粪工艺是将粪便一经产生便分流,干粪由机械或人工收集、清扫、集中、运走,尿与污水则从下水道流出,分别进行处理。这种工艺可以节约用水,减少废水和污染物排放量,可保持猪舍内清洁,无臭味,易于净化处理。固态粪便养分损失小,含水量低,肥料价值高、便于高温堆肥或制作高效生物活性有机肥,具有很好的市场前景。生物有机肥采用畜禽粪便经接种微生物复合菌剂,利用生化工艺和微生物技术,彻底杀灭病原菌、寄生虫卵,消除恶臭,对提高作物产量和品质、防病抗逆、改良土壤等具有显著功效。生物有机肥含有较高的有机质还含有改善肥料或土壤中养分释放能力的功能菌,对缓解我国化肥供应中氮、磷、钾比例失调,解决我国磷、钾资源不足,促进养分平衡、提高肥料利用率和保护环境等功能都有重要作用。堆肥技术是我国民间处理养殖场粪便的传统方法。基本上是利用自然缓解条件堆肥,时间在30～50 d ,占地面积大、腐熟慢、效率低。现代堆肥法利
用发酵池、发酵罐等设备,为微生物活动提供必要条件,可提高效率10 倍以上,堆肥时间只需6～25 d。如生物发酵塔工艺利用优化筛选菌种发酵,物料转化率高。同时采用密闭式发酵塔,发酵过程的自发热可以充分利用,节约大量能源。其工艺为自动化控制连续生产,生产过程实现畜禽粪便的完全处理利用,处理量大,对周边无污染,是处理有机固体废弃物的一项有效的成熟的实用技术。
3. 2 畜禽粪便土地利用资源化
畜禽粪便是饲料经畜禽消化后未被吸收利用的残渣,其中除含有大量有机质和氮、磷、钾及其他微量元素外,还含有各种生物酶(来自畜禽消化道、植物性饲料和肠道微生物) 和微生物等。畜禽粪便在固、液分离后直接施加农田进行土地处理和利用,即为土地处理直接还田技术。土地利用粪肥的最显著效益是肥料价值。土地在处理污物的同时,利用污物中的营养成分,使植物健康生长和增产,从而达到循环利用营养物质的目的。土地利用还田技术从经济和环境保护角度应遵循三个步骤:第一是确定粪便营养成分含量;第二是根据植物养分需求,以稳定的施用率;第三是调整肥料施用率以补充粪便养分的不足。
3. 3 畜禽粪便饲料化
畜禽粪便中含有大量未消化的蛋白质、B 族维生素、矿物质元素、粗脂肪和一定数量的碳水化合物,另外,畜禽粪便中氨基酸品种比较齐全,且含量丰富。经过加工处理可成为较好的饲料资源。由于鸡粪含有较高的蛋白质和齐全的氨基酸种类,目前已成为非常规饲料资源。处理鸡粪的主要方法有微波处理、高温干燥处理、生物发酵处理、青贮处理等。鸡粪高温干燥处理是通过高温烘干处理同时达到消毒、灭菌、除臭的目的,再制成干粉状饲料添加剂。
鸡粪发酵处理是利用某些细菌和酵母菌通过好氧发酵有效利用鸡粪中的尿素, 使其蛋白质含量达50 % ,氨基酸含量也大大提高。青贮方法是将鸡粪与适量玉米、麸皮和米糠等混合装缸或入袋厌氧发酵,使其具有酒香味、营养丰富、含粗蛋白20 %和粗脂肪57 % ,高于玉米等粮食作物,是牛、猪和鱼的廉价而优质的再生饲
料。如青贮时,用干鸡粪、青草、豆饼、米糠按比例装入缸中,盖好缸盖,压上石头,进行乳酸发酵过程;经3～5 周后,此种饲料适口性好,消化吸收率高,适宜于喂鸡、喂猪和繁殖母猪。
3. 4 畜禽粪便能源化
畜禽粪便能源化手段是进行厌氧发酵生产沼气,为生产生活提供能源,同时沼渣和沼液又是很好的有机肥料和饲料。进行沼气发酵,达到了粪便资源化、生态化、减量化和无害化的目的。其产生的沼气可用于生活和生产用能源,贮粮防虫、贮藏水果、大棚蔬菜进行二氧化碳气体施肥或温室提供热能;沼渣可作果园和花卉肥料或饲料,用于食用菌栽培、蚯蚓养殖、育秧等;沼液可用作饲料添加剂、喂鱼、追肥和无土栽培营养液。目前最有效的办法是将畜禽
粪便和秸秆等一起进行发酵产生沼气,不仅能提供
清洁能源,也解决我国广大农村燃料短缺和大量焚烧秸秆的矛盾。
3. 5 畜禽粪便资源化利用新进展
畜禽粪便资源化利用的新进展主要有两个方面:第一是用畜禽粪便培养蛆和蚯蚓。如用牛粪养殖蚯蚓,用生石灰作缓冲剂并加水保持温度,蚯蚓生长较好,此项技术在已不断成熟,在养殖业将有很好的经济效益。第二是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。螺旋藻的生产培养正日益引起人们的关注。
4 结论
养殖业必须走种养结合和生态农业的道路,大
力改进饲养工艺,提高饲料的利用率,尽量少向环境中输入营养元素和有机污染物。规模化养殖废弃物综合利用技术作为一个系统工程,为避免其对环境的污染,需要实行科学管理、无害化处理和有效利用,养殖废弃物中营养元素的回收利用,生物有机肥、饲料的生产、沼气发电及综合利用技术是集约化养殖废弃物综合利用的有效途径。
参考文献
[1 ] 国家环境保护总局自然生态保护司. 全国规模化畜禽
养殖业污染情况调查及防治对策[M] . 北京:中国环境
科学出版社,2002 ,18219.
[2 ] 全国规模化畜禽养殖业污染情况调查及防治对策
[M] . 中国环境科学出版社,2002 ,1392142.
[3 ] 闵敏. 化学沉淀法去除养猪场废水中氨氮的试验研究
[J ] . 化学与生物工程,2005 , (5) ,27231.
[4 ] S I Lee , et al. Removal of nit rogen and phosphorus
f rom wastewater by addition of bitten [ J ] . Chemo2
sphere ,2003 ,51 :2652271.
[5 ] 邓良伟. IC 工艺处理猪场废水试验研究[J ] . 中国沼
气,2001 ,19 (2) :12215.
[6 ] 常杰. 前景广阔的绿色能源2生物质能源,科学画报,
2005 , (9) :8213.
[7 ] 路冶. 规模化畜禽养殖业粪污处理技术措施[J ] . 畜牧
生产,2004 , (4) :15.
[8 ] 王凯军. 畜禽养殖污染防治技术鱼政策[M] . 北京:化
学工业出版社,2004 ,80283.
[9 ] 赵青. 发展绿色养猪问题的探讨[J ] . 畜禽业,2004 , 168 (4) :8210.
[10 ] 汪善锋. 规模化猪场粪污处理技术研究进展[J ] . 家畜