李彬輝,楊小毛,梅立永,駱靈喜,周常穩(wěn)
(深圳市深港產(chǎn)學研環(huán)保工程技術股份有限公司,廣東 深圳 518000)
近年來,我國人民的生活水平得到顯著的提升,人們對畜禽類產(chǎn)品的需求量與日俱增,促使養(yǎng)殖業(yè)得到了快速的發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計,我國畜禽養(yǎng)殖規(guī)模與產(chǎn)值每年以大于8%的速度遞增,在這種情況下,就會產(chǎn)生大量的養(yǎng)殖廢物,從而引發(fā)畜禽養(yǎng)殖污染問題。根據(jù)相關測試,一頭約60 kg的商品豬每天的排糞量為3.8 kg,排尿2.4 kg,產(chǎn)生污水18~24 kg。按照這種方式進行推算,一萬頭豬的養(yǎng)殖場每年最少會產(chǎn)生糞便1.38萬t,排放惡臭物質會有230多種。糞便中含有很多的有機污染物,會對環(huán)境產(chǎn)生極大的影響。
畜禽糞尿內所包含的有機物主要包括兩種,分別為碳水化合物與含氮化合物,這兩者在有氧與無氧的條件下都會自動發(fā)酵,進而產(chǎn)生不同的物質,在所產(chǎn)生的物質中,最為主要的就是惡臭氣體與溫室氣體等。
Neill和Phillips研究表明,在化學反應與生化活動的作用下,養(yǎng)殖場大約會產(chǎn)生168種惡臭氣體。在養(yǎng)殖場中,大部分人畜傷亡事故都是NH3引發(fā)的。當NH3被吸入呼吸道后,人們就可能會產(chǎn)生咳嗽、氣管炎以及支氣管炎,甚至還會導致窒息。美國學者Anderson等研究認為,畜禽廢棄物為最大的氨氣源,當NH3排放到大氣后,會使大氣中的氨含量增加,甚至會引發(fā)酸雨。產(chǎn)生溫室效應的氣體主要有CH4、CO2和N20,導致全球氣候變暖的主要因素就是CH4含量的增加,而養(yǎng)殖業(yè)中排放的CH4量非常大。
畜禽糞便不僅包含養(yǎng)分,還含有一些污染物質,這些會對水質產(chǎn)生嚴重的影響。在畜禽糞便中,致使水體富含營養(yǎng)化的主要元素就是N、P。EVan.S等研究發(fā)現(xiàn),將糞肥應用到一定區(qū)域之后,該區(qū)域地下水中的硝態(tài)氮含量就會顯著增加。水體中如果含有大量的N、P元素,就會對藻類等水生植物的生長產(chǎn)生一定的促進作用,促使其大量繁殖,進而對生物的生產(chǎn)造成威脅。另外,畜禽糞便中還包含很多的病原微生物與寄生蟲卵。在這種情況下,水體中的病原種類與數(shù)量就會相應增加,甚至引發(fā)疫情,對人類與畜類產(chǎn)生嚴重的影響[1]。
在畜禽糞便中,有機物質與N、P、K等營養(yǎng)物質含量非常多,很久以來,其一直作為優(yōu)質肥料在農田中得到廣泛的應用。但是,如果農田使用過量的糞便,就會增大土壤的溶解鹽含量,進而使土壤中的含鹽量增加,這就會對植物的生產(chǎn)產(chǎn)生一定負面影響。另外,在畜禽養(yǎng)殖的過程中,人們?yōu)榱舜龠M畜禽更好、更快地生長與發(fā)育,常常會在飼料中添加一些藥物激素、抗生素以及添加劑等,這就使得畜禽排泄的糞便中會含有很多的抗生素、重金屬元素以及激素等,長期下去就會對土壤系統(tǒng)產(chǎn)生一定危害,這些元素被植物吸收后就會影響植物的正常生長。
近年來,我國畜禽養(yǎng)殖場的規(guī)模不斷擴大,這就會產(chǎn)生大量的養(yǎng)殖廢物,很多糞污得不到有效的處理,常常會直接流入農田、河道中,從而影響周邊居民的生活環(huán)境?,F(xiàn)階段,畜禽養(yǎng)殖場的管理逐漸趨于集約化,這就導致畜禽養(yǎng)殖場產(chǎn)生的糞便污水較為集中,而濃度較高的養(yǎng)殖廢水會產(chǎn)生更大的污染,這就會對環(huán)境產(chǎn)生更嚴重的影響。我國還沒有出臺畜禽養(yǎng)殖場糞污處理相關的政策,這就容易導致許多養(yǎng)殖場出現(xiàn)管理上的無序化,其廢水得不到科學、有效的處理。此外,我國很多畜禽養(yǎng)殖場還沒有成熟的廢水處理技術,專業(yè)的糞污處理人員也較為匱乏。目前,大多數(shù)畜禽養(yǎng)殖場使用的都是傳統(tǒng)的糞污處理技術,其盡管能夠產(chǎn)生一定的作用,但是效果并不顯著。在傳統(tǒng)的糞污處理技術中,對畜禽養(yǎng)殖與農作物種植的結合較為忽視,這樣就會導致很多糞污資源浪費。對于大部分畜禽養(yǎng)殖場來說,其內部的管理人員沒有很強的糞污處理意識,常常對畜禽養(yǎng)殖的經(jīng)濟效益與社會效益較為重視,卻沒有考慮生態(tài)環(huán)境效益,這樣一來,畜禽養(yǎng)殖場的糞污就會對環(huán)境產(chǎn)生一定的污染[2]。
在對畜禽養(yǎng)殖業(yè)糞污進行處理時,干燥法是較為常用的一種處理技術。一般來說,干燥法主要分為三種。
自然干燥是最簡便易行的一種糞污處理方式,在實際操作的過程中,相關人員只需在水泥地面或塑料布上將畜禽糞便攤鋪開來,并不時翻動,直至其自然變干。這種方法的優(yōu)勢是成本低、操作簡便,卻存在一定的缺陷,即處理規(guī)模不大,容易受天氣與季節(jié)的影響,處理過程中會產(chǎn)生臭味。
這種方法主要是通過對熱效應與噴放機械效應的運用,將畜禽糞便進行除臭與殺菌滅卵的處理,使其滿足衛(wèi)生防疫的要求。在實際操作的過程中,首先應將畜禽糞污運到干燥車間,然后將其裝進低溫干燥機中,待糞污中的水分含量低于13%時即可取出。但是,該方法具有一定的缺陷,即一次性投資較大,烘干膨化時會耗用大量能量,大批量處理會有臭氣產(chǎn)生。
人們可以采用高溫快速干燥法對糞污進行處理,其主要是通過對回轉式滾筒干燥機的利用,使糞污在滾筒中進行干燥,通過高溫的作用,畜禽糞便中的水分就會快速下降。這種方法的優(yōu)勢是不受天氣的影響,干燥快速,可以大批量處理,不會產(chǎn)生臭味,但同時具有一次性投資大、養(yǎng)分損失大的缺點[3]。
通過堆積發(fā)酵、發(fā)酵床養(yǎng)殖等方式,畜禽的糞便能夠制成專用的有機肥,可以作為商品進行出售。同時,糞便還可以直接取材,以供農作物使用,其內含有豐富的有機物質,能夠為農作物提供所需的養(yǎng)分。
畜禽糞便中含有很多的有機物質以及大量的氮、磷、鉀等營養(yǎng)物質,是農業(yè)生產(chǎn)的寶貴資源。因此,畜禽場可以建立有機加工廠,通過對畜禽糞便進行處理與加工,形成有機肥。通常,應將廠址設置在水電供應與交通通信較為便捷的地方,盡可能避免占用農田,并要確保有機肥加工廠具有一定的擴建空間。
現(xiàn)階段,有機肥加工處理技術主要有兩種。一是好氧堆肥技術。將畜禽糞便進行堆肥處理時,由于其中含有大量水分,所以應對其水分與碳氧比進行調整,如有必要可加入菌種與酶制劑,以保障發(fā)酵過程的順利開展。二是厭氧發(fā)酵技術。養(yǎng)殖業(yè)廢水含有大量的高濃度有機物,N、P以及有害微生物的含量非常高,對于這種濃度較高的有機廢水,可以采用厭氧發(fā)酵技術進行處理,這種方式可以將廢水中的可溶性有機物去除,同時可以降低運行成本,是處理畜禽糞便污水最為有效的方法之一[4]。
為了更好地對糞污進行處理,實現(xiàn)糞污的資源化利用,可以建立防滲密閉的沼氣池,使糞污直接排放到密閉的沼氣池中,通過對厭氧菌發(fā)酵作用的利用,使畜禽糞污中的有機物降解,從而產(chǎn)生大量沼氣。在實際生活中,可以對糞污降解產(chǎn)生的沼氣進行合理運用,可以將其作為供場區(qū)內采暖等的日常生活能源,所產(chǎn)生的沼渣與沼液等可以用作肥料。這種利用模式需要投入較高的資金,受氣溫條件的影響較大,使用存在一定限制[5]。
本文以南韓繼村豬場糞污沼氣治理工程為例進行分析。在對養(yǎng)豬場進行設計時,南韓繼村將其規(guī)模設定為萬頭,而現(xiàn)階段該場的實際規(guī)模還不到設計的1/3,存欄1 600頭,每天糞污產(chǎn)生量為20~30 m3/d。該養(yǎng)豬場所產(chǎn)生的污水會排放到場區(qū)周圍的一個自然深溝中,并滲入地下,對土壤造成一定污染。因此,該養(yǎng)殖場進行了技術改造,糞污沼氣處理工藝流程如圖1所示。首先,將養(yǎng)豬場的糞尿進行預處理,然后將其排入?yún)捬醢l(fā)酵塔中,對其進行厭氧處理,在處理過程中所產(chǎn)生的氣體能夠用于溫室加熱。對于發(fā)酵塔中的殘余物,還要進行固液分離處理,所產(chǎn)生的液體部分可直接用于灌溉農田或者加工成葉面肥;而固體部分通過高溫堆肥處理,可以制成優(yōu)質的有機復合肥,以供農田施肥使用。
圖1 南韓繼村豬場糞污厭氧發(fā)酵處理工藝流程
在生產(chǎn)經(jīng)營的過程中,畜禽養(yǎng)殖場必然會產(chǎn)生大量糞污,如果糞污處理得當,可以實現(xiàn)糞污的有效利用,而如果處理不當就會對環(huán)境造成極大影響。因此,人們應重視畜禽養(yǎng)殖業(yè)糞污處理,采用先進技術對落后設施進行改造,實現(xiàn)糞污的資源化利用。
1 王胤晨,曾 兵,袁 揚,等.畜禽養(yǎng)殖糞污的處理及資源化利用[A].中國畜牧業(yè)協(xié)會.第八屆中國牛業(yè)發(fā)展大會論文集[C].北京:中國畜牧業(yè)協(xié)會,2013:6.
2 孫芳芳.畜禽養(yǎng)殖業(yè)糞污處理及資源化利用[J].中國畜禽種業(yè),2015,11(2):35-36.
3 陳家貴,王國利.畜禽養(yǎng)殖業(yè)糞污處理及資源化利用[J].養(yǎng)殖與飼料,2013,(12):7-10.
4 李 民.規(guī)?;笄蒺B(yǎng)殖場糞污污染與防治措施[J].農業(yè)科技通訊,2001,(10):22-23.
5 薛秀忠,遲 寧.當前畜禽養(yǎng)殖業(yè)糞污處理的幾種方式[J].中國畜禽種業(yè),2012,8(9):26.