畜禽粪便的环境效应及其治理技术研究王耀聪.doc

畜禽粪便的环境效应及其治理技术研究专业：植物营养 姓名：王耀聪 学号：20132120270近年来，随着经济的发展和人们生活水平的提高，畜禽产品需求量不断增加,生产规模不断扩大, 我国畜禽养殖模式已经逐渐从散户养殖转向规模化、集约化养殖随着生产规模的扩大，排放的粪便带来的污染也越严重虽然动物排泄物在数量上比生活和工业废水及废弃物要少，但其有机物含量高，特别是近年来为达到提高动物生产性能之目的，在饲料中大量使用某些微量元素抗生素及其它药物和添加剂，更是增加了污染物的种类，提高了动物排泄物中污染物的浓度由于大部分养殖场未能对畜禽粪便进行有效的处理和利用，并且未经处理的粪便随意堆放，导致大量的氮磷流失，造成对人类生存环境的污染危害，并可能对人体产生毒副作用本文针对畜禽粪便对环境的污染及其治理技术进行了系统阐述。1畜禽粪便的排放状况20世纪80年代，北京的畜禽粪便年排放量高达1000万吨，折合COD（化学需氧量）为 431 万吨，BOD（生化需氧量）为215万吨，相当于大约1700万城市人口粪尿排放量1-2，据国家环保总局(2000 年)对全国23个规模化养殖集中的省市调查显示，1999年我国的畜禽粪便产出量总数约为19亿吨，是工业固体废弃物年排放量的2.4 倍；畜禽粪便中含有大量的有机污染物，仅畜禽粪便 COD 的排放量已达 7118 万吨，远远超过工业废水与生活污水COD 的总和；全国畜禽粪便氟磷流失总量分别为化肥的1.2 倍和 1.3 倍，成为农村环境污染的主要来源3-6。2 畜禽废弃物对环境的影响2.1 空气污染畜禽粪便对空气的污染主要是粪便有机物厌氧分解所产生的恶臭、有害气体以及携带病原微生物的粉尘。恶臭和有害气体主要包括NH3,CH4,H2S,(NH4)2S和粪臭素等。研究表明,家禽粪中 20 %30 %的氮为铵态氮,易挥发损失。NH3的挥发提高了雨水的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,释放HNO3和H2S O4,使酸沉降量增加了2.5倍。病原微生物主要是细菌和病毒。空气中大量的病原微生物易造成一些疫病流行 , 严重影响生产和经济效益 ,同时危害周围居民的健康。2.2 水体污染畜禽废弃物对水体的污染也越来越严重 , 主要表现为有机污染、N和P 污染。养殖场废水主要是尿液与冲洗污水 ,是高浓度的有机废水 , 污染负荷大 , 排放集中且净化处理难 , 对农业生态环境和水体环境的影响在畜牧业中起主导作用 。实践表明 , 未经处理的粪污含有大量的 N 和 P 等营养物质 , 流入河流和池塘 ,可造成水体的富营养化 , 使水中藻类大量繁殖 , 溶解氧降低 ,导致鱼类死亡 。2.3土壤污染据测定 , 在家禽的粪便中包含铝 、钡 、钙 、铬 、锡、铜、铁、钾、镁、铂、钠、镍、氯、磷、铅、锄、硫、铝、钻、钒和锌等21种微量元素。这些物质进入土壤,超过环境容量时 ,就会产生环境污染。对土壤理化性质的影响,主要是畜禽粪便施入田地后有机质的累积和阳离子交换量的增加, 使无机盐积累,土壤中不易移动的磷酸在土壤下层富积,引起土壤板结 7-10。3治理技术随着畜禽粪便污染的加重，世界各国纷纷对其治理办法及措施进行研究畜禽粪便中的营养元素主要来自于饲料饲料中部分未被利用的氨基酸也会被分解，其中的氮以尿酸或尿素的形势随尿排出饲料中的磷有 2/3 以植酸磷的形式存在，因其难以利用大部分被排出体外，对环境造成污染,由此可见饲料是畜禽粪便排泄物污染源的主要源头，改善饲料品质是控制畜禽场污染的手段之一提高营养物质的消化率和利用率，从而直接减少粪便排放量和污染成分的含量，已成为当前饲养学和营养学研究的热点。3.1提高饲料利用率高质量饲料中的营养物质含量和生物学效价都比较高，优质的饲料营养价值高消化率高养分含量变异小氨基酸变异低在满足有效氨基酸需要的基础上，适当降低饲料粗蛋白水平，不会显著影响生产性能。 通过提高畜禽饲料的利用率，可以减小粪便排放量和其中营养元素的含量。科学设计饲料配方根据畜禽不同的生长阶段及其生理特点，对各种成分之间的协同和拮抗关系，以及不同饲养条件下畜禽对不同养分的需求量的变化规律加以全面考虑，科学设计饲料配方，提高各种营养成分的利用率和消化率袁建敏报道，补充赖氨酸可使仔猪日粮粗蛋白减少 20%，粪尿中氮减少 25%；使用赖氨酸色氨酸蛋氨酸酪氨酸等人工合成的四种氨基酸代替粗蛋白用量，可以使猪粪尿减少 50%欧洲饲料研究会指出，适当添加氨基酸，可使畜禽氮的排放量减少 20%25% VanderPeet-Schwering(1999)等研究报道，多阶段饲养，尿素可降低 14.7%，氨氮排出量降低 16.8%。合理确定饲料粒度饲料膨化处理和颗粒化处理可使粪便排出干物质减少膨化将大分子的淀粉和蛋白质变为小分子物质，而小分子物质更加有利于吸收李德发(1994)报道，猪饲料颗粒度在700-800 m，饲料转化率最佳 制粒可以破碎饲料的物理结构，提高利用率，减少饲料浪费。3.2 饲料化技术 畜禽粪便作饲料是畜禽粪便综合利用的重要途径. 粪便含有各种营养成分,据分析,畜禽所采食的饲料 70 %未经吸收排出体外. 使用畜禽粪便作饲料 ,就是充分利用饲料中剩余的各种养分和饲养过程中产生的有用成分。3.2.1 用新鲜粪便直接做饲料 这种方法主要适用于鸡粪. 由于鸡的肠道短 ,从吃进到排出大约需 4h ,吸收不完全 ,所食饲料中 70 %左右的营养物质未被消化吸收而排出体外在排泄的鸡粪中 ,按干物质计算 ,粗蛋白含量为 20 %30 % ,其中氨基酸含量不低于玉米等谷物饲料 ,此外还含有丰富的微量元素和一些未知因子。因此 ,可利用鸡粪代替部分精料来养牛 、 喂猪. 但是此种方法还存在一些问题 ,例如添加鸡粪的最佳比例尚未确定 ,另外 ,鸡粪成分比较复杂 ,含有吲哚 、 肢类 ,尿素 、 病原微生物 、 寄生虫等 ,易造成畜禽间交叉感染或传染病的爆发,这也限制了其推广使用. 但可以用一些化学药剂 ,如同含甲醛质量分数为 37 %的福尔马林溶液进行混合 , 24 h 后就可以去除吲哚、肢类、尿素、病原微生物等病菌,再饲喂牛、猪还可采用先接种米曲霉与白地霉 ,然后用瓮灶蒸锅杀菌的方法 ,这种方法最简单适3.2.2 青贮 粪便中碳水化合物的含量低,不宜单独青贮 ,常和一些禾本科青饲料一起青贮。 青贮的饲料具有酸香味,可以提高其适口性,同时可杀死粪便中病原微生物 、 寄生虫等。此法在血吸虫病流行区尤其适用。3.2.3 干燥法 干燥法是常用的处理方法. 此种方法主要是利用热效应和喷放机械. 目前有自然干燥 、塑料大棚自然干燥 、 高温快速干燥 、 烘干法等。 干燥法处理粪便的效率最高 , 而且设备简单 , 投资小. 粪便经干燥后转变成鸡朊粉制成高蛋白饲料。 这种方法既除臭又能彻底杀灭虫卵 , 达到卫生防疫和生产商品饲料的要求。目前由于鸡粪的夏季保鲜困难 ,大批量处理时仍有臭气产生 ,需处理臭气和产物的成本较高 ,使该方法的推广使用受到限制. 有研究表明在处理中加光合细菌 、 细黄链霉菌 、 乳酸菌等具有很好的除臭效果。3.2.4分解法 分解法是利用优良品种的蝇 、 蚯蚓和蜗牛等低等动物分解畜禽粪便 ,达到既提供动物蛋白质又能处理畜禽粪便的目的。这种方法比较经济、生态效益显著。 蝇蛆和蚯蚓均是很好的动物性蛋白质饲料 ,品质也较高 ,鲜蚯蚓含 10 %14 %的蛋白质 , 可作鸡鸭猪的饲料或水产养殖的活饵料 , 蚓粪可作肥料。. 但由于前期畜禽粪便灭菌 、 脱水处理和后期收蝇蛆 、 饲喂蚯蚓蜗牛的技术难度较大 , 加上所需温度较苛刻 ,而难以全年生产 ,故尚未得到大范围的推广. 如果采用笼样技术 ,用太阳能热水器调节温度 ,在饲养场地的周围喷撒除臭微生态制剂 ,采收时利用蝇蛆的特性 ,用强光照射使蝇蛆分离 ,然后剩余的让鸡采食,这一系列问题就解决了11-14。3.3肥料化技术畜禽粪便中含有大量的有机物及丰富的氮 、 磷 、 钾等营养物质 ,是农业可持续发展的宝贵资源. 数千年来 ,农民一直将它作为提高土壤肥力的主要来源。目前北京市峪口鸡场已建成鸡粪加工场 , 每年可生产干鸡粪1 万 t , 上海松江区利江公司从大江集团下属的51 家家禽养殖场收集鸡粪 ,经过发酵 ,高温灭菌 ,干燥粉碎后制成复合肥 ,年产6 万 t. 随着人们对无公害农产品需求的不断增加和可持续发展的要求 ,对优质商品有机肥料的需求量也在不断扩大 ,用畜禽粪便制成有机肥具有很大市场潜力。3.4能源化技术 畜禽粪便转化成能源在草原上采用的是直接燃烧. 目前对于集约化养殖场 ,大多是水冲式清除畜禽粪便的 ,例如 ,养猪业采用漏缝地板 、 水冲猪粪系统 ,粪便含水量高 ,对这种高浓度的有机废水 ,目前常采用厌氧消化法. 厌氧消化法具有低成本 、 低能耗 、 占地少 、 负荷高等优点 , 是一种有效处理粪便和资源回收利用的技术。 它不但提供清洁能源 ( 沼气) , 解决中国广大农村燃料短缺和大量焚烧秸杆的矛盾 ,还能消除臭气 、 杀死致病菌和致病虫卵 ,解决了大型畜牧养殖场的畜禽粪便污染问题。另外发酵原料或产物可以生产优质饲料 ,发酵液可以用作农作物生长所需的营养添加剂. 目前 ,这种工艺已经成熟 ,很多地方都已建立了沼气池. 截止到上世纪末 1996 年底 ,全国已建成大中型沼气工程 460 座 , 池容积达到目的13 万 m3,年处理农业废弃物 3 000 万 t ,全年产气达 2 000 万 m3 。厌氧发酵工艺虽然能接受高浓度的畜禽粪水 ,其出水浓度也高 ,通过厌氧发酵工艺处理的污水很难达标排放 ,而且其处理能力受很多因素的影响 , 一次性投资大 , 沼气池残料难出. 另外 , 发酵时间也比较长 ,长达 15 d ,甚至 1 个月. 随着畜禽粪便污水对环境的污染日益严重 ,人们对厌氧发酵处理工艺进行了大量的研究 ,开发了一系列新型厌氧处理反应器如 U AS B ,U BF 等,处理效率、出水效果都有所提高15-19.4 展望由于畜禽废物对环境污染的特殊性 , 不能走先污染后治理的老路 , 应以预防为主 , 防治结合 。我国畜禽粪处理是在参照和引进国外先进技术 、 针对我国具体国情和经济状况基础上发展起来的 , 由于处理难度较大和各地情况差异 , 目前尚难以有适合全国各地的新型高效处理技术 。 随着人们生活水平的提高和对环保要求的进一步严格 , 特别是随着我国生物技术水平的不断提高 、 有关机械及设备的进一步改进 , 形成高效低耗畜禽粪处理技术是完全有可能的 。可以预料 ,畜禽粪便的资源化 、 无害化处理和综合利用是今后畜禽粪便处理利用的方向 , 将对我国农业可持续发展 、农产品产量品质的提高以及环境污染的治理产生积极的推动作用。参考文献1 李庆康. 我国集约化畜禽养殖场粪便处理利用现状及展望J . 农业环境保护 ,2000 ,19 (4) :251 - 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