畜禽粪便的无害化资源化处理技术
郭云霞1) 黄仁录1) 郝庆红2)
(1)河北农业大学动物科技学院,河北保定071001;2)河北农业大学生命科学学院,河北保定071001)
摘要 集约化养殖场在蓬勃发展的同时也带来了大量的畜禽粪便,这些已经成为了不可忽视的污染源。针对畜禽粪便既是污染源、同时也是一种巨大的资源的特点,总结了将畜禽粪便进行无害化和资源化处理的几种技术,为畜牧业的可持续发展和环境的进一步改善提供参考。
关键词 畜禽粪便;无害化;资源化
随着社会的发展和人民生活水平的不断提高,对畜产品的需求量大幅增加,使畜禽养殖业得到了迅猛发展,养殖业已成为一些地方的支柱产业和主要经济增长形式。60年代以后,由于大型畜禽饲养场的建立,为了实现机械化和高效率,大量采用了水力清除的方法而形成了大容量的液态粪,大大增加了施入农田的运输负荷。大量规模养殖产生的畜禽粪便对生态环境造成严重污染。目前,人们已经开始研究探索如何将大量的畜牧生产废弃物变废为宝,实现畜牧业的可持续发展。
1 肥料化技术
随着我国有机食品和绿色食品的发展,有机肥料的需求量不断增加,用畜禽粪便制作有机肥具有一定的市场前景。主要有以下几种方法:
1.1 土地还原法
目前畜禽粪便处理的方法有很多种,但直接还田还是一种传统而又经济简便的方式。牛粪尿是一项重要的肥源,除含有氮、磷、钾外还含有微量元素,但牛是反刍动物,饲料经过反复咀嚼,使牛粪质地细密,加之牛饮水多,粪中含水分较多,是一种分解慢、发热量小的冷性肥料。平均每头牛每日排泄粪尿共25kg,其中粪尿的比例为3∶2。据报道在666.7 m2土地上施新鲜牛粪20t,采用条施或全面撒施,栽培饲料作物和蔬菜,增产效果很好,对土地无不良影响。但是直接还田还是会对农作物产生一定的毒害[1]。因此需要在施用前进行必要的堆积处理,堆积沤制程度要依生产需要而定,作为基肥以改良为目的而当茬又不栽种作物时,施新鲜牛粪尿最好;如果是在播种前进行施用,则必须施用腐熟较好的粪肥。
1.2 腐熟堆肥法
堆肥化技术是一种为世界各国普遍采用的畜禽粪便处理方法,运用良好的堆制技术,可以在较短的时间内使粪便减量、脱水、无害化,取得较好的处理效果,尤其是高湿粪便的脱水技术。试验表明,采用分批添加鸡粪方式堆制处理,开始添加鲜粪的体积为对照组的37.5%,与回流物混合后,堆肥水分的含量为520g/kg左右,这样使堆肥微生物迅速繁殖[2]。快速好氧堆肥技术需要采用机械通风、翻堆和提高发酵温度,同时放入加速发酵的微生物菌种。堆肥的通风量在0.3m3/min时,堆肥的含水量在55%～65%范围,C/N鸡粪在15～30之间,牛粪堆料在25～50之间[3],环境温度在10℃以上,均可进行好氧堆肥。在冬季可以利用电能来提高发酵温度。经过好氧堆肥粪尿,生产的肥料是腐熟的高效有机肥。其中干物质量可以降低10%～20%,还可以利用温室或大棚提高低温季节的温度,减少能量的消耗,但处理后含50%～60%水分的腐熟粪肥仍需要机械烘干。经试验筛选,能较好的反应畜禽废
收稿日期:2006Ο10Ο24
弃物堆肥腐熟的指标[4]有:氨态氮(N H+4-N)含量,水溶碳(WSC)是堆肥过程中各种微生物优先利用的碳源,因此其含量可以反映堆肥的腐熟程度,而在堆肥过程中,碳作为微生物活动的能源物质,大部分以CO2的形式被释放,氮用来合成细胞的原生质而被保留下来,这样固相碳氮比(C/N)随着时间的推移而下降,和腐殖酸物质(HS)含量也会增加;由于NO-3N含量在堆前含量太少,而且还不受饲料原料种类的限制,因此其含量仅作为参考。试验表明,牛粪在堆制20d后,粪中的草籽将失去发芽力,畜禽粪便在常温下堆制60d[5]但含水量在87%的乳牛粪发芽率一直很高,可能由于牛粪中导电性能(EC)低,对发芽率影响不大。猪粪在堆制20d后稍有下降,而鸡粪在堆制20d后,发芽率几乎为零[6]。各种粪便即可杀灭粪大肠杆菌、蛔虫卵等,安全还田。
采用通风式堆肥发酵方式研究牛粪及添加材料的分解特性和堆制过程中氨气的释放规律,在18.5d时牛粪中的有机物分解50%左右,锯末、稻壳等材料分解性较差,添加后推迟发酵为28d。牛粪堆肥过程中氨气的释放主要出现在前期,尤其是最初的100h,因此在该期间采取适当措施防止氮素损失[7]。可适当添加垫草、垫土保持牛圈内干燥和保氮作用。牛粪和磷肥混沤,可以增强微生物活动能力,加速粪肥分解,减少氮素损失,减轻土壤对磷素的固定,提高磷肥的利用率。
1.3 生物处理法
畜禽粪便排泄物虽然是一种污染源,但如果我们将其通过合理有效的处理,进行开发利用,变废为宝,会成为一项重要的可利用资源。通过深加工,蝇蛆、蚯蚓可利用畜禽粪便中各种残存的养分,可以防止对动物的“二次污染”;其中,通过应用微生物无害化活菌制剂发酵技术处理畜禽粪便是比较科学的、理想的、经济实用的方法,所产生的无害化生物有机肥和有机-无机复合肥是一种重要的肥料资源。按上述畜禽粪便年排放量19亿t计,折算成标准化学氮肥570万t,标准磷肥420万t,标准钾肥330万t,合计折算标准化肥总量约1320万t,并提供有机质约2850万t。因此,经合理地开发利用后畜禽粪便将成为一项重要的再生资源。同时,畜禽粪便通过生物发酵处理后消除了病菌、虫卵等有害微生物,使环境得到改善和净化。
B YM是近年来出现的一类新型生物制剂[8],是从自然界中分离纯化获得的有益微生物,将其组合发酵形成,包括细菌、酵素菌、丝状菌三大类二十余种能产生活性分解酶的微生物群体组成的产品,酵素菌是好气性微生物群体,具有很强的发酵力。在发酵的过程中,多种有益菌迅速增殖,产生大量有益代谢物质,分泌出多种活性分解酶,这些酶具有很强的催化分解能力。它能催化分解农作物秸秆、树叶畜禽粪便杂草等有机物,形成腐殖质。
2 饲料化技术
对经济发达国家而言,粪便作肥料还田成为主要出路,对发展中国家来说,粪便作饲料仍是主要出路。粪便资源的饲料化,是畜禽粪便综合利用的重要途径。但由于畜禽粪便是有害物的潜在来源,含有病原微生物、化学农药残留等,因此要将畜禽粪便经过无害化处理后方能作为饲料使用。各国学者对饲料化的安全性进行了广泛的研究后认为,带有潜在病原菌的畜禽粪便经过适当处理后,再用作饲料是安全的。目前饲料短缺,尤其是蛋白质饲料供求矛盾加剧,面对畜牧业的高速发展,新的蛋白质饲料的开发已迫在眉睫。试验证明,风干鸡粪中蛋白质含量为24%～30%[9],猪粪为3.5%～4.10%,羊粪为4.10%～4.70%,牛粪为1.7%～2.3%[10]。鸡粪由于其蛋白质含量高,氨基酸种类齐全,而成为最有开发潜力的非常规饲料资源。牛粪作为猪的饲料,用30%牛粪为基料与70%的猪配合饲料混合,加人培养好的酵母菌(按1∶500倍与混合料均匀混合),按含水量为50%～65%的标准加水,以手捏指缝有水,但不滴下为宜,再次混匀,然后用塑料薄膜封严气温在20℃以下经7～10d,20～30℃经3～5d,30℃以上经1d即可发酵成功经发酵之后的牛粪料呈现黄褐色,具有酵母的特殊气味,无异味,粉末状。牛粪亦可喂鸡,将新鲜牛粪晾到半干,混以少量的鸡毛、杂草、垃圾,堆成三尺高,四尺宽、一丈长的育虫堆,淋以适当温水,外面抹一层稀泥密封,再盖上稻草防龟裂,约经15～20d后,就可以开堆让鸡啄虫。虫子吃完后,还可在原堆上添加原料再育虫,直至牛粪完全腐烂,不能再育虫时,可转作蚯蚓的饲料或作为肥料使用。
