畜牧场废弃物的处理与利用

    随着科学技术的迅速提高,全世界生产力也高度发展,致使大量的工农业生产废弃物及居民生活废弃物进入人类和生物的生活环境,造成全球性的环境污染,严重威胁着人类和生物的生活和健康。因此,环境污染问题已被人类和各国政府所关注,并采取环境保护和措施进行防止和解决。20世纪50年代以后,畜牧业发展迅速,大规模、高密度的工厂化畜禽生产集中产生了大量粪尿、污水、有害气体和恶臭。特别是化肥的使用,使大量粪肥未能还田利用,加剧了对环境的污染,造成的公害日益严重,在这种情况下,畜牧业生产也受到各种污染的危害。畜牧场环境保护,既要避免畜牧场被污染,又要防止畜牧场污染周围环境。

    畜牧场的废弃物有家畜粪尿、畜牧场污水、畜产品加工废弃物、家畜脱毛,孵化废弃物(死胎、蛋壳等),家畜的尸体,废弃垫料及饲草,有害气体,粉尘、烟尘及灰尘等,它们都可对环境造成污染。在各废弃物中,以未经处理或处理不当的粪尿及污水数量最大,对环境污染最为严重。

    在粪尿和污水中都含有大量的营养物质,如经无害化处理后,不仅能化害为利,变废为宝,同时也起到保护环境的作用。

1  粪尿的处理与利用

    家畜粪尿含粗纤维、粗蛋白质、粗脂肪和醇类等物质,它们在自然界易于分解,并参与物质再循环过程。家畜粪尿由于土壤、水和大气的理化和生物作用,经过稀释和分解、逐渐得到净化,进而通过微生物、动植物的同化、异化作用,又重新形成蛋白质,脂肪和糖类,再度为家畜利用。充分利用这种循环途径,采用农牧结合、互相促进的办法,是当前处理家畜粪尿基本措施。处理与利用的方法有:用作肥料、生产沼气和用作饲料。

1.1  用作肥料

    家畜粪尿是优良的有机肥料,在改善土壤理化性状、提高肥力方面具有化肥所不能代替的作用。有的地区常将家畜粪尿直接施入农田,为防止污染土壤和提高肥效,应经高温或经药物处理后再利用。

1.1.1  腐熟堆肥法

    是将畜粪和垫草等固体有机废弃物按一定比例堆积起来,在微生物作用下,进行生物化学反应而自然分解,随着堆风温度升高,杀灭其中的病原菌、虫卵和蛆蛹,达到无害化并成为优质肥料的方法。

    制作方法是在向阳、干燥、结实的地面上(即堆底)开纵横交叉的小沟,沟深、宽约15cm,在沟上用树枝、竹条等铺架而形成通风沟,然后用玉米秆(或高粱秆、竹竿等)捆成把并竖立排列于堆底。将混合均匀的物料(或分别堆制的物料)逐层向上堆,堆下宽上窄,呈梯形,堆好后用稀泥密封,厚度一般为5cm,冬季为了保温,可适当加厚。待封泥稍干后,将玉米秆把拨出形成通气管口。条件适宜,2d~5d后堆同内温度即可上升到50℃以上,15d左右将玉米秆(堆肥)体积缩小,颜色呈棕褐色或黑褐色,堆内的有机物质充分腐烂,质地松软、无粪臭味时,即可利用。

    为提高堆肥质量和加速腐熟过程,还须注意保持堆肥的好氧环境,以利好气腐生菌活动。保持物料氮碳比在1∶25~1∶35。碳比过大,分解效率低、需时长,过低则使过剩的氮转化为氨而逸散损失,一般畜粪的碳比均不足,制作时可加入杂草、秸秆等,以提高碳比。物科的含水量则以40%左右为宜。同时,堆内温度应保持在50℃~60℃。

1.1.2  药物处理

    在急需用肥的季节或在血吸虫病、钩虫病流行的地区,为了短时间内使粪肥达到无害化,可采用药物处理。选用的药物应是对农作物和人、畜无害,不损肥效、灭卵效果好、价格低,使用方便、常用的药物有:①敌百虫:按每100kg粪肥中加50%的敌百虫2g,搅拌均匀。气温在20℃以上时,一天后即可杀灭全部虫卵,气温较低时,需延长处理时间才能有效;②尿素(化肥尿素):粪肥中加0.5%尿素,1d 左右可杀灭全部血吸虫卵。使用时,要注意其浓度不宜超过1.5%,否则会伤害作物幼苗;③硝酸铵:粪肥中加1%的硝酸铵,3d后可杀灭全部寄生虫卵;④野生植物:将一些野生植物的根、茎、叶制成煎液、浸液或干燥后切碎,按一定比例均匀混合于粪肥中,能杀灭蝇蛆和寄生虫卵。用1%~5%的马蓼草、鬼柳树叶、闯羊花等,2d~4d内可杀灭血吸虫卵。0.2%鱼藤根粉,1d 可杀灭钩虫卵。

1.2  生产沼气

    沼气是利用厌氧细菌(主要是甲烷细菌)对粪尿、杂草、秸秆、垫料等有机物进行厌氧发酵产生一种混合气体。其主要成分为甲烷(CH4),约占60%~70%,其次为CO2,约占25%~40%,此外,还有少量的氧、氢、CO和H2S。沼气经燃烧后能产生大量热能(每立方米的发热量为20.9MJ~271.7MJ),可作为生活、生产用燃料,也可用于发电。在沼气生产过程中,因厌气发酵可杀灭病原微生物和寄生虫。发酵后的沼渣又是很好的肥料,因此,这是综合利用畜产废弃物,防止污染环境和开发新能源的有效措施。我国的沼气研究和推广工作发展很快,农村户用沼气技术已较普及。近年来,一些农牧场采用大、中型沼气装置生产沼气,都获得较好效益。

    生产沼气的条件是:①沼气池应密闭,保持无氧环境;②原料的合理搭配与产气速度和持续有关。纤维含量多的原料(秸秆、青草等)其消化速度和产气速度慢,但产气持续期长;纤维少的原料(人、畜粪)其消化速度和产气速度快,但产气持续期短。此外,原料的氮碳比也就应适当,一般以1∶25为宜;③原料的浓度要适当。原料太稀会降低产气量,太浓则使有机酸大量积累,使发酵受阻。原料与加水量的比例以1∶1为宜;④保持适宜温度。甲烷细菌的适宜温度为20℃~30℃,当沼气池内温度降到8℃时,产气量则迅速下降;⑤保持池内pH值为7~8.5。发酵液过酸时,可加石灰或草木灰中和;⑥为促进细菌和生长、发育和防止池内表面结壳,应经常进行进料、出料和搅拌池底;⑦新建的沼气池,装料前应加入沼气发酵沉渣屠宰场排污沟泥或粪坑底脚污泥,以丰富发酵菌种。

1.3  用作饲料

    畜禽粪便中含有较丰富的各种营养物质。近年来,将畜禽粪便经加工处理后,掺入饲料中喂家畜,已获得肯定结果。利用家禽粪便作饲料,不仅开辟了饲料来源,有利于物质和能量的良性循环,还可防止污染。

    畜禽粪便中,最有价值的营养物质是含氮化合物。在美国,1972年家畜粪便中排出的总氮量约为223万吨,相当于美国同年大豆产量的总氮量。据国外研究,将牛粪分馏为高纤维部分和高蛋白产品,前者用作高纤维青贮,其营养价值与玉米青贮相似;高蛋白产品含蛋白质20%左右,含代谢能9.6MJ/kg,与豆饼相似。天津市宁河县种羊场用鸡粪(占混合精料的18%)作为蛋白质饲料取代豆饼饲喂奶山羊,产奶量不受影响,饲养成本则显著降低。利用畜禽粪便中的含氮化合物,对解决蛋白质饲料不足,具有积极的意义。
    在高禽粪便中,由于禽粪尿混合排出,其含氮化合物和其它营养物质含量高于其它家畜,所以,用禽粪作饲料最普遍,效果也最好,特别是饲喂牛羊,其中的非蛋白态氮可敬瘤胃中的微生物利用并合成菌体蛋白,再被牛羊吸收,利用率更高。利用畜禽类粪便作为饲料的方法有:

1.3.1  新鲜粪便直接利用

    用新鲜粪便直接饲喂家畜,简便易行,效果也较好。姚端旦等(1995)研究表明,以鲜兔粪按3∶1代替麸皮拌料喂猪,平均每增重lkg活重可节省0.96kg饲料,且猪的增重、屠宰率和品质均对照猪无差异。新鲜粪便的直接利用,要注意做好防疫卫生工作,避免疾病的发生和传播。

1.3.2  青贮

    将新鲜畜粪与其它饲草、糠麸、玉米粉等混合装入塑料袋或其它容器内,在密闭条件下进行青贮,一般经20d~40d 即可使用。制作时,注意含水量保持在40%左右,装料需压实、容器口应扎紧或封严,以防漏气。青贮方法简单易行,效果好,是使用较普遍的方法之一。

1.3.3  脱水干燥

    利用高温使畜粪中的水分迅速减少,不仅能更好的保存其中的营养物质,且微生物数量大大减少,无臭气,也便于运输和贮存。所以脱水干燥是一种较完善的处理方法. 利用日光干燥是最简便的方法,将粪便摊在晒场上或塑料薄膜大栅内进行晾晒,晾晒过程中需经常翻动和摊散,以利通风排湿,加速水分蒸发,日光干燥能节省能源,投资少,但效率低,粪中营养物质损失多,不能杀灭某些病原菌和寄生虫卵。人工干燥法效率高,保存
营养物质好,杀菌灭虫彻底,适合规模生产。人工干燥设备种类很多,我国采用的微波烘干技术处理鸡粪,其工艺是将鲜粪先行脱水20%,然后置于传送带上,通过微波加热皿干燥,脱水效率达10%。意大利的加工工艺是将热烟气通至鲜粪,初期烟气温度为500℃~700℃,使粪内水分不断蒸发,防止营养物质被高温所破坏,末期烟气温度再降至150℃~200℃。这种加工干燥工艺,可杀灭所有的病原菌和寄生虫,能有效的防止疾病的传播。

1.3.4  氧化发酵

    是利用好气微生物发酵分解粪便固形物,产生单细胞蛋白的加工处理方法。国外用氧化池对猪粪进行处理利用。氧化池设于猪舍漏缝地板下或舍外,池内装有搅拌皿,使固体粪便加速分离并充分进行氧化发酵。经氧化发酵的混合液,其氨基酸含量提高1倍~2倍,可作为营养液直接喂猪。当发现氧化池混合液中有虫卵时,可先使池缺氧1周,然后启动搅拌器供氧,在此过程中,即可杀灭多数病原菌和寄生虫卵。近年来,我国已经开始用充氧动态发酵机处理鸡粪,能自动完成混合、发酵、除臭、杀菌等工序,达到机械化生产畜粪饲料的目的。

1.3.5  生物处理

    用鸡粪培养蝇蛆和蚯蚓,再将蝇、蚯蚓加工成粉或浆,饲喂畜禽。蛆、蛹和蚯蚓蛋白质含量高,是营养价值很高的蛋白质饲料。

2  污水的处理与利用

    由于畜牧生产

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