畜禽糞便處理方法及資源化簡介

1、畜禽糞便處理方法及資源化簡介一、畜禽廢棄物對環(huán)境的影響 畜禽廢棄物對環(huán)境的影響主要是在畜禽飼養(yǎng)與加工過程中,大量排泄物和廢棄物由于處置不當或處置不及時而進入環(huán)境所造成的。 畜禽廢棄物進入環(huán)境產生污染的主要途徑: 一是廢棄物在儲存和運輸堆積過程中,由于雨水的沖刷和淋洗作用導致營養(yǎng)物質的流失; 二是畜禽廢棄物堆放和處置過程中不穩(wěn)定物質的揮發(fā); 三是畜禽生產加工過程中廢水、廢氣或固體廢棄物(糞便、死尸和絨毛等)的直接排放,會對水源、土壤和空氣等產生不同程度的影響。 1. 1空氣污染 畜禽糞便對空氣的污染主要是糞便有機物厭氧分解所產生的惡臭、有害氣體以及攜帶病原微生物的粉塵。惡臭和有害氣體主要包括NH

2、3, CH4, H2S,(NH4)2S和糞臭素等。 研究表明,家禽糞便中20% 30%的氮為銨態(tài)氮,易揮發(fā)損失。NH3的揮發(fā)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,釋放HNO3和H2SO4,使酸沉降量增加了2. 5倍。病原微生物主要是細菌和病毒?？諝庵写罅康牟≡⑸镆自斐梢恍┮卟×餍?嚴重影響生產和經濟效益,同時危害周圍居民的健康。 1.2水體污染 畜禽廢棄物對水體的污染也越來越嚴重,主要表現(xiàn)為有機污染、N和P污染。養(yǎng)殖場廢水主要是尿液與沖洗污水,是高濃度的有機廢水,污染負荷大,排放集中，且凈化處理難,對農業(yè)生態(tài)環(huán)境和水體環(huán)

3、境的影響在畜牧業(yè)中起主導作用。 實踐表明,未經處理的糞污含有大量的N和P等營養(yǎng)物質,流入河流和池塘,可造成水體的富營養(yǎng)化,使水中藻類大量繁殖,溶解氧降低,導致魚類死亡。另外,畜禽糞便中還含有大量的病原微生物,這些微生物進入水體,會影響水質,引起水生生物發(fā)病,危害人體健康。 1. 3土壤污染 據測定,在家禽的糞便中包含鋁、鋇、鈣、鉻、錫、銅、鐵、鉀、鎂、鉑、鈉、鎳、氯、磷、鉛、硫、鋁、釩和鋅等21種微量元素。這些物質進入土壤,超過環(huán)境容量時,就會產生環(huán)境污染。 對土壤理化性質的影響,主要是畜禽糞便施入田地后有機質的累積和陽離子交換量的增加,使無機鹽積累,土壤中不易移動的磷酸在土壤下層富積,引起土

4、壤板結。 1.4生物污染 畜禽糞便及廢水中含有大量的病原微生物、致病菌、寄生蟲卵等。實踐表明，由于畜禽糞便沒有得到及時的處理，使環(huán)境中滋生蚊蠅，病原種類增多，菌量增大，使病原菌和寄生蟲蔓延，最終導致畜禽傳染病和寄生蟲病的蔓延與發(fā)展。二、畜禽廢棄物處理技術 2.1、減量化和無害化技術 減量化就是通過一定的技術,使廢物體積減小或質量減小,以便于運輸與處置。 無害化是通過一定的技術將其中有害物質殺滅或去除,如殺菌和除臭等。 （1）焚燒法 因畜禽糞便中含有機物質,采用類似垃圾焚燒處理技術,使其灰化,達到減量和殺滅有害病原體的目的。但處理過程中會產生有害氣體,同時使許多營養(yǎng)物質流失,且耗能多,投資大,因

5、此不易推廣。 （2）干燥法 干燥法是利用熱能、太陽能、風能等能量，對畜禽糞便進行處理，使畜禽糞便在一定 時間內除去大部分水分。干燥的目的，不僅在于減少糞便中的水分，而且還要達到除臭和滅菌的效果。因此，干燥后的畜禽糞便大大降低了對環(huán)境的污染。且干燥后的畜禽糞便可加工成顆粒肥料，或作為畜禽的飼料，具有多種用途。 根據熱源和加熱方式的不同，干燥法分為自然干燥、高溫快速干燥、機械干燥等。 雞的消化道短，吸收能力差，飼料的多數(shù)營養(yǎng)物質(約 70%)未被消化，以糞便的形式排出體外，因而國內外常用干燥法對雞糞進行處理。雖然干燥法有較多優(yōu)點，但它只能側重解決某一方面的問題，而不能從整個生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的角度來考慮

6、問題，因而很難從根本上解決環(huán)境污染問題。 （3）除臭法 目前已識別畜禽糞便產生的有味氣體主要歸屬于含硫化合物、含氮化合物、揮發(fā)性脂肪酸和酮類等。一般認為,氨氣、二氧化碳、甲烷和硫化氫是導致空氣污染與氣味的主要原因。 采取在畜禽糞便中添加福爾馬林、乙烯、碳酸氫鈉、甲基溴化物等藥劑殺死病菌，減少氨氣的揮發(fā)，處理后產物用于飼喂反芻家畜。但化學處理技術一次性投資大、產品成本高，難以取得良好的經濟效益，不能順利為市場接受。 2.2 綜合技術 一般來說,干燥、除臭等技術只達到了廢棄物的減量化和無害化目的,而綜合技術既能夠使廢物減量化、無害化,又利用了其中的資源,主要包括好氧堆肥、發(fā)酵等。 （1）堆肥 堆肥

7、是處理各種有機廢棄物的有效方法之一,是將畜糞等固體有機廢棄物按一定比例堆積起來,調節(jié)堆肥物料的C/N比,控制適當水分、溫度、氧氣與酸堿度,在微生物作用下進行生物化學反應而自然分解,隨著堆肥溫度的升高殺滅其中的病原茵、蟲卵和蛆蛹,處理后的物料作為一種優(yōu)質有機肥料。 發(fā)酵法 生物處理技術是利用微生物分解畜禽糞便中的有機物從而實現(xiàn)其無害化和資源化的技術方法，是處理畜禽糞便的有效而經濟的技術方法。利用自然界廣泛存在的微生物，控制適當?shù)臈l件，不但可使畜禽糞便中的有機物發(fā)酵腐熟生產有機肥得到利用，而且可獲得沼氣。根據處理過程中起作用的微生物對氧氣的要求不同，生物處理可分為厭氧生物處理和好氧生物處理兩類。

8、厭氧生物處理法。厭氧生物處理法是指在不提供游離氧的條件下，以厭氧微生物為主使畜禽糞便中的有機物進行降解并穩(wěn)定化的一種生物處理方法，即厭氧發(fā)酵法。厭氧處理是目前處理畜禽糞便較為重要的環(huán)境技術。 它的優(yōu)越性在于，在消除畜禽糞便對環(huán)境污染的同時可獲得可利用的能源和物質，它與好氧處理的共同點是必須在有微生物參與的條件下才能完成。 利用自然微生物或接種微生物，在缺氧條件下，將有機物轉化為二氧化碳與沼氣。其優(yōu)點是處理的最終產物惡臭味減少，產生的沼氣可以作為能源使用。缺點是氨氣揮發(fā)損失多，處理池體積大。好氧生物處理法好氧生物處理法是指在提供游離氧的條件下，以好氧微生物為主，使畜禽糞便中的有機物降解并穩(wěn)定化的

9、生物處理方法。例如人工濕地、太陽能大棚發(fā)酵、動態(tài)充氧發(fā)酵等。高溫好氧堆肥法處理畜禽糞便是目前研究較多、應用廣泛而最有前景的方法之一，是畜禽糞便無害化、安全化處理的有效手段。采用高溫好氧堆肥方法處理畜禽糞便的好處在于：好氧高溫發(fā)酵具有對有機物分解快，降解徹底，發(fā)酵均勻的特點。其發(fā)酵溫度一般在 5565，脫水速度快，發(fā)酵周期短，有機物分解徹底。含水率在 15d 左右既可以降到 40%50%，同時病原菌、寄生蟲卵和雜草種子的殺滅效果也比較好。處理的最終產物臭氣較少，且較干燥，容易包裝、施肥。但起始發(fā)酵適宜的含水率應為 55%65%需要通氣或翻堆，同時發(fā)酵中存在氨的揮發(fā)，會產生臭氣降低肥效，堆肥需要的

10、場地大等缺點。三、畜禽廢棄物資源化利用 肥料化 畜禽糞便中含有大量氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素，具有較高肥效， 常作為優(yōu)質有機肥用于蔬菜、瓜果、花卉等作物的栽培中，可以改良土壤結構、提高土壤肥力和農作物產量。 糞便還田是我國農牧業(yè)傳統(tǒng)的畜禽糞便處理方法，具有費用低、處理數(shù)量大、效果好等優(yōu)點。 雞糞由于營養(yǎng)價值高、含水量低，得到充分的應用，而豬、牛糞由于含水量大、運輸不便，還田利用率較低。 （1）直接施用法 畜禽糞便直接施用的方法無需投資、簡便易操作、易于農民利用，但是不便于大量施用，在使用上受到限制。 （2）物理堆肥 物理堆肥是通過人為控制堆肥所需條件，利用微生物對其進行腐化分解，生產出高效的有機肥料

11、。 物理堆肥的關鍵在于調節(jié)堆肥物料的碳、氮比例、顆粒大小，控制適宜的水分、溫度、氧氣和PH 值。 采用堆肥技術處理畜禽糞便，與直接施用方法相比，最終產物臭氣較少，水分含量小、容易包裝和施用。 堆肥法可分為自然堆肥、好氧厭氧堆肥和生物堆肥。 自然堆肥是糞便處理的傳統(tǒng)方法，它通過微生物作用使畜禽糞便在數(shù)月內自然分解，微生物發(fā)酵產生的熱量可以殺滅大部分病原微生物和寄生蟲。 自然堆肥操作簡單、投資小，但需要較大場地，處理周期長，而且滅菌不徹底。 （3）生物堆肥 生物堆肥是在畜禽糞便中接種微生物復合菌劑、 將物理化學工藝和生物處理技術結合，使接種微生物快速分解糞便，抑制或殺滅病原微生物。 由于人工添加了

12、高效微生物菌劑，生物堆肥與自然堆肥相比堆肥效率高、發(fā)酵周期短、堆肥質量高。 遼寧北方環(huán)保集團在產業(yè)化生產有機肥的過程中引進高效降解復合微生物菌劑，較單一菌種發(fā)酵相比提高了發(fā)酵溫度45， 縮短了發(fā)酵周期2-3 d，發(fā)酵后的肥料質量好肥效高，具有顯著的經濟效益。 1.用作有機肥及無機肥 畜禽糞便通過生物好氧發(fā)酵與干燥處理,制成無公害高效活性有機肥。在國外許多國家(如日本和加拿大等國),畜禽糞便還田仍是處理利用的主要方向。日本之所以在短短幾年內解決了畜禽糞便的污染問題,就是政府推動畜禽糞便還田運動,協(xié)調畜禽養(yǎng)殖業(yè)與種植業(yè)之間的關系。畜禽糞便經過減量化無害化處理后,制成優(yōu)質的有機無機肥,進行無公害和綠

13、色食品的生產,同時還可以進行有機肥與無機肥商品化生產。禽畜糞便處理設備與有機肥生產 設備組成 禽畜糞便處理設備可以在短期內，將禽畜糞便處理成有機肥，所以也稱有機肥生產設備。主要由5部分組成； (1)混合攪拌料機； (2)螺旋輸送機； (3)加壓混煉機； (4)粉碎機； (5)電氣控制系統(tǒng)。工藝流程該設備系統(tǒng)工作時，把禽畜糞便與配料按規(guī)定的比例送入混合攪拌料機，進行攪拌混合使其均勻，通過螺旋輸送機進一步攪拌并送入主機加壓混煉機，通過加壓混煉機的加壓摩擦，使該機體內的混合物溫度自行升高，殺死或抑制低溫菌，殺死蛔蟲卵和有害菌，然后提供適當?shù)目諝夂退?，為高溫菌發(fā)酵創(chuàng)造適宜的條件，完成快速發(fā)酵，再通過

14、粉碎機粉碎松散，最后送入堆置場堆放8-10天，即成為有機肥。設備特點 （1）利用該設備與技術處理禽畜糞便，不受季節(jié)限制，一次性投資小，占地面積小，運行管理費用低。 （2）禽畜糞便經過該設備，立即轉成好氧發(fā)酵， 沒有臭味，是無害化處理。 （3）充分利用資源，“變廢為寶”生產有機肥。 （4）禽畜糞便從被處理到有機肥產生僅需10天 左右，有機肥生產周期短。 （5）操作簡單，維護方便。畜禽糞便制飼料 畜禽類飼料化的可行性 1.營養(yǎng)成份 畜禽糞便的營養(yǎng)成份和消化率是多變的，取決于動物的種類、年齡、動物的不同生長期，糞便收集系統(tǒng)、糞便的貯存形式和時間長短，以及飼養(yǎng)管理方式和日糧配方。此外還存在大量VB12

15、，豬糞中VB12含量高達17.6ug/克(干重)。 2.畜禽糞便飼料化的安全性 畜禽糞便是一種有害物的潛在來源，包括病源微生物(細菌、病毒、寄生蟲)、化學物質(如真菌毒素)、殺蟲藥、有毒金屬、藥物和激素。生產實踐表明，畜禽糞便飼料化安全性的焦點是金屬和藥物中毒。 唯一出現(xiàn)的中毒現(xiàn)象是羊的銅中毒，因羊食用高銅的雞糞而引起的，羊本身對銅的耐受性又很低，可通過控制飼料中銅的含量來防止此病的發(fā)生。 總之，畜禽糞便經適當處理，禁用治療期的糞便，在動物宰殺前減少糞便的使用量或停用，畜禽糞便飼料化是安全的。 3.對畜牧生產的畜產品的影晌 雞糞喂牛不影響鮮肉的等級和風味，雞糞喂奶牛也不影響乳的成份和風味，豬糞

16、喂豬和牛糞喂牛皆不影響肉質，僅是硬脂酸的變化。 畜禽糞便經適當處理可殺死病源菌，便于貯存、運輸、改善適口性，并能提高蛋白消化率和代謝能。國外畜禽糞便飼料化早已商品化，很多加工處理方法和設備已獲專利。畜禽糞便飼料化方法 1.干燥法 干燥法是一種傳統(tǒng)的處理方法(可人工加熱或白然干燥)。此法處理雞糞的效率最高。 （1）自然干燥法 自然干燥法是將新鮮糞便在地面攤曬， 以降低其水分含量，不能徹底殺滅病原微生物和寄生蟲。 （2）機械干燥法 機械干燥法是用高溫干燥機使糞便水分含量在短時間內降低，同時具有滅菌、除臭的作用。采用機械干燥法處理畜禽糞便用于飼料是目前應用較為廣泛的畜禽糞便資源化利用方法之一。 干燥

17、法的設備簡單，投資小，但能源消耗大。在加工過程中，灰塵大，存在氮的損失問題。 熱噴法 熱噴法是通過使用熱噴機，在其高溫高壓作用下，使糞便熟化并膨松，同時殺滅病菌、去除惡臭。 青貯法 青貯法是將畜禽糞便與作物殘體、 作物秸稈、飼草或其它粗飼料一起青貯，需要有足夠的水分和可溶性碳水化合物。 青貯法能夠提高適口性和飼料利用率，提高蛋白轉化效率，青貯法生產的畜禽糞便飼料比干糞營養(yǎng)價值高。 日本采用雞糞青貯發(fā)酵法制作飼料，即用干雞糞、青草、豆餅、米糠，按比例裝入缸中，蓋好缸蓋，壓上石頭，進行乳酸發(fā)酵，經 35 周后，可變成調制良好的發(fā)酵飼料，適口性好，消化吸收率高，適于喂育成雞，育肥豬和繁殖母豬。 3.

18、需氧發(fā)酵 此方法投資少，產品改變了糞便本身的很多特點，產生適合單胃動物的飼料。在處理過程中需充氣、加熱、產品干燥，所以消耗大量能源。用氧化溝處理，可省去產品的干燥過程，氧化溝的混合液體作為動物的飲水，動物日糧中的蛋白含量可減少15%。 4.分離法 目前很多畜牧場皆采用沖洗式的清掃系統(tǒng)(尤是豬場)收集的糞便都是液體或半液體。若仍使用干燥法、青貯法處理糞便，勢必出現(xiàn)設備、能源消耗過大的現(xiàn)象，采用分離法就能克服上述方法的缺陷。 采用一定規(guī)格的篩選和適當?shù)臎_洗速度(噸/分鐘)，可獲滿意的結果。過篩的豬糞含1112%粗蛋白，近75%是氨基酸，50%的能量是消化能，46%是代謝能，近17%和粗蛋白可被消化

19、。這種飼料喂牛，其中的干物質、有機物、粗蛋白和中性化纖維比高質量的玉米青貯飼料中相應成份消化率高。 5.其它方法 calvert提出用藻、酵母、細菌和真菌以及昆蟲、蛆蟲將糞中的氮轉化為蛋白質的方法是可行的，但存在飼養(yǎng)和處理費用過高的間題。此外，厭氧發(fā)酵法因設備復雜、投資大、生產技術上仍存在一系列問題，沒有被廣泛使用。畜禽糞便生產動物蛋白 蠅蛆以分解動植物遺體和排泄物為生，是大自然的天然清潔工，而本身又是一種高品質動物飼料。因此，利用禽畜糞便飼養(yǎng)蠅蛆，再將蠅蛆作為飼料喂養(yǎng)禽畜可形成生態(tài)農業(yè)，并產生循環(huán)經濟效益。 以蠅蛆昆蟲取食利用糞便腐敗物質的生物特性,生產蠅蛆產品,使糞便中的物質充分轉化成蟲體

20、蛋白質或脂肪加工回收,蛆蟲作為水產養(yǎng)殖餌料。同時,生產蚯蚓,加工成蚓粉,也是一種較好方法,但缺點是收集不易,勞動力投入大。近年來,美國科學家已成功在可溶性糞肥營養(yǎng)成分中培養(yǎng)出單細胞蛋白。 牛、馬、豬、雞和鴨等糞便經簡單發(fā)酵后均可用來養(yǎng)殖蠅蛆。飼養(yǎng)蠅蛆所用禽畜糞便以新鮮的為好。用于養(yǎng)殖蠅蛆的糞便濕度保持在65% 70% 比較適宜，若濕度過大可摻入麥麩、米糠或木屑調節(jié)。 (1)新鮮豬糞(3 d 以內)70% + 雞糞(一星期以內)30% (2) 屠宰場新鮮豬糞 100% (3) 豬糞 75% + 豆腐渣 25% (4) 雞糞 50% + 豬糞 25% + 豆腐渣 25% (5) 麥麩 70% +

21、雞糞 30% (6) 麥麩 70% + 豬糞 30% (7)麥麩 80% + 人糞 20% 飼養(yǎng)基質混合均勻后可加入 0. 1% 0. 5% 的 EM 菌堆好，蓋上塑料薄膜，發(fā)酵 24 48 h。用石灰或稀鹽酸調節(jié) pH 至 6. 5 7 后即可使用?；旌虾玫呐囵B(yǎng)基質接種蠅卵后即可進行飼養(yǎng)，培養(yǎng)基質的厚度保持在 7 10 cm，表面可高低不平，以利于通氣。 得到的鮮蛆可直接喂雞、鴨、鵪鶉、觀賞鳥類、牛蛙、蝎子、特種魚、對蝦、鱔魚、貂等。 分離蠅蛆后剩余的蛆糞蓬松、無臭味、不再招引蒼蠅，是優(yōu)良的生物有機肥料。蛆糞可作為有機肥直接應用于農業(yè)或花卉等生產行業(yè)，對于暫時不用的蛆糞則可通過曬干或烘干等方

22、法來儲存?zhèn)溆谩ＧS作為肥料可使土壤擺脫使用化肥帶來的板結、團粒結構退化等問題，提高了土壤肥力。 畜禽糞便制沼氣 微生物發(fā)酵沼氣的機理 微生物發(fā)酵沼氣是由多種產甲烷菌和非產甲烷菌共同完成的。 大致可分為三個階段: 第一階段是液化階段，由于各種固體有機物不能進入微生物體內被微生物利用，因此必須在好氧和厭氧微生物分泌的胞外酶和表面酶（纖維素酶、蛋白酶和脂肪酶）的作用下，將固體有機質分解為分質量較小的單糖、氨基酸、甘油和脂肪酸，這些分質量較小的可溶性物質就可以進入微生物細胞內被進一步分解利用； 二階段是產酸階段，由產氫產乙酸細菌群利用第一階段產生的各種可溶性物質，氧化分解成乙酸、和分子氫等，這一階段主

23、要產物是乙酸，約占以上； 第三階段是產甲烷階段，由嚴格厭氧的產甲烷菌群完成，將第二階段分解出來的乙酸等簡單有機物分解成甲烷和二氧化碳，其中二氧化碳在氫氣的作用下還原成甲烷。 動物糞便預處理方法 熱處理與熱化學處理 熱處理是采用不同的溫度對動物糞便進行處理。 用不同的溫度預處理糞便，即熱處理。在熱處理的基礎上添加酸或堿來處理糞便，稱為熱化學處理。 熱化學處理法多用于處理雞糞和牛糞，試 劑主要有NaOH、H2SO4和氨水等。 化學處理 對動物糞便進行化學處理，主要利用加酸和加堿來處理。用硫酸預處理牛糞是一個很有效的方式，硫酸可以使纖維素類物質很容易的釋放單糖。 機械處理 機械處理是用小孔徑的篩子將

24、糞便中固體基質和液體基質分離。 以未經處理的豬糞為對照，研究固相組分和液相組分產甲烷的能力，結果固相組分和未處理豬糞的甲烷生產率幾乎一，生物降解率也基本一樣，甲烷含量相差無幾。而液相的生物降解率和甲烷產量顯著增加。 超聲波處理 在厭氧消化過程中，超聲波已廣泛應用于提高生物固體物質的水解效率。 動物糞便沼氣化利用工藝 單相發(fā)酵與兩相發(fā)酵 按發(fā)酵階段可以將發(fā)酵工藝分為單相發(fā)酵工藝和兩相發(fā)酵工藝，單相發(fā)酵工藝將產酸與產甲烷階段在同一個裝置中完成。兩相發(fā)酵工藝是將水解、產酸和產甲烷階段分別安排在兩個不同的裝置中。 由于厭氧發(fā)酵過程中的產酸菌群和產甲烷菌群在在營養(yǎng)要求、生理代謝、等方面都存在很大的差異在單相厭氧裝置中不能發(fā)揮兩大菌群的作用，而將產酸與產甲烷分離的兩相工藝，使得兩種菌群在兩個不同的裝置中，各自在最適的環(huán)境下生長，能顯著提高活性。 單級發(fā)酵與多級發(fā)酵 單級發(fā)