固废论文 化废为“翡”——浅谈畜禽养殖废弃物综合利用技术

化废为化废为 翡翡 浅谈畜禽养殖废弃物综合利用技术浅谈畜禽养殖废弃物综合利用技术 班级班级 环境 XXX 姓名姓名 XXX 学号学号 XXX 姓名姓名 XXX 学号学号 XXX 1 前言 3 2 畜禽养殖废弃物环境生态效应 污染分析 3 2 1 水体污染 3 2 2 大气污染 3 2 3 导致土壤污染 3 2 4 其他污染 3 3 畜禽养殖废弃物处理及综合利用技术的发展历史 4 3 1 传统的处理畜禽废弃物利用方法 4 3 2 畜禽养殖废弃物处置利用现状 4 3 2 1 厌氧发酵 自然处理模式 4 3 2 2 厌氧 好氧 模式 4 4 禽畜有机废弃物的营养特点 成份 4 4 1 新鲜畜禽粪的养分平均含量如下表 4 4 2 规模化养殖畜禽粪矿质元素含量 4 4 3 规模化养殖畜禽粪重金属含量 4 4 4 规模化养殖畜禽粪盐分含量 5 5 畜禽养殖废弃物资源化和综合利用技术 5 5 1 畜禽养殖废弃物处置原则 5 5 2 畜禽养殖废弃物的资源特征 5 5 3 畜禽养殖废液的综合利用技术 5 5 4 畜禽养殖固体废弃物的综合利用 5 5 4 1 禽养殖粪便的肥料化 5 5 4 2 畜禽养殖废弃物的饲料化 6 5 4 3 畜禽养殖废弃物的土地化 6 5 4 4 畜禽养殖废弃物的能源化 6 5 5 走在前沿的创新技术方法简介 6 5 5 1 蚯蚓处理畜禽养殖废弃物 6 5 5 2 黑水虻处理畜禽养殖废弃物 7 6 结论 7 化废为化废为 翡翡 浅谈畜禽养殖废弃物综合利用技术浅谈畜禽养殖废弃物综合利用技术 摘要 摘要 本文介绍了畜禽养殖废弃物综合处理技术 分析了其会产生的生态效 应 回望近几年来该技术的发展史 并对一些新兴的处理畜禽养殖废弃物的技术 做出了简要的介绍 关键词 畜禽养殖 污染 综合利用技术关键词 畜禽养殖 污染 综合利用技术 1 前言前言 畜牧业生产为人类提供动物蛋白 皮革 绒毛和有机肥料等 规模化畜禽 养殖业的发展在解决了畜产品供给和带动农村经济发展的同时也带来了日益严 重的环境污染问题 畜禽排泄的粪便及由此产生的废水 废气等污染在逐年加 重 但另一方面 而畜禽粪便又是一种宝贵的饲料或肥料资源 畜禽粪便中含 有大量的氮 磷等营养物质 通过加工处理可生产出优质饲料或有机复合肥料 开发利用畜禽粪便不仅能变废为宝 解决农村用能源问题 而且可减少环境污 染 防止疫病蔓延 为保护和改善农村生态环境 有效治理农村污染 促进农 业可持续发展 畜禽养殖业污染防治已成为目前农村经济发展急待解决的环境问 题 2 畜禽养殖废弃物环境生态效应畜禽养殖废弃物环境生态效应 污染分析污染分析 2 1 水体污染 由于分散养殖的畜禽粪尿不容易收集 加上农民对有机肥认识不足 农作 物耕作更倾向于使用化肥 因此畜禽粪尿利用率不高 许多大中型规模化畜禽 养殖场也由于缺乏科学合理的处理手段和相应的设备 大量的畜禽粪尿也没有 很好地处理和利用 随意排放 使得局部水环境氮 磷含量富集 促使藻类疯长 与其他水生生物争夺阳光 空间和氧气 威胁鱼类 贝类的生存 4 造成水体 富营养化趋势和 赤潮 的发生 2 2 大气污染 在高温下 畜禽粪尿中含氮和含硫的有机物经发酵分解产生了大量的NH3和 H2S 等臭味气体 以及粪尿中的一些有害气体 若不能及时进行处理 将会产 生多种恶臭气体 使臭味成倍增加 影响卫生环境 降低空气质量 2 3 导致土壤污染 禽畜粪便不经过无害化处理直接施入到土壤中 如果污染物排放量超过了 土壤的自净能力 便会出现降解不完全和厌氧腐解产生恶臭物质和亚硝酸盐等 有害物质 引起土壤组成和性质发生改变 破坏其原有的基本功能 给农作物 生长带来负面影响 另外 由于畜禽饲料中大量微量元素添加剂的使用 如铜 锌 砷 汞等 会使排放到环境中的畜禽粪便给土壤带来重金属污染 6 2 4 其他污染 畜禽养殖 特别是规模化的养殖和加工过程中的噪声给周围群众的生活带 来很大的干扰 另外 畜禽粪尿中排放的NH3 和H2S经空气氧化 形成NO2 和 SO2等酸性气体 导致酸雨产生的几率增大 畜禽粪便中有大量的病原微生物和 寄生虫卵 孽生大量蚊蝇 往往没有及时处理 使病原菌和寄生虫大量繁殖 造成人 畜传染病和寄生虫的蔓延 3 畜禽养殖废弃物处理及综合利用技术的发展历史畜禽养殖废弃物处理及综合利用技术的发展历史 3 1 传统的处理畜禽废弃物利用方法 畜禽粪尿还田作肥料是一种传统的 经济有效的粪污处置方法 可以实现 畜禽粪尿零排放 5 分散式养殖或小规模集中饲养方式的粪污处理均是采用这 种处置方法 农村养殖户猪圈 牛圈等大多与厕所相连 畜禽排出的粪尿在粪坑 内储存 发酵后作为粮食 蔬菜 水果的有机肥直接用于农田 采用这种方法 不耗能 无需专人管理 费用低 但适应性不强 因为需要有足够的农田接纳 这些养殖场废弃物 且畜禽场规模不宜过大 否则将会导致硝酸盐及重金属的 沉积 造成地表水和地下水的污染 3 2 畜禽养殖废弃物处置利用现状 3 2 1 厌氧发酵 自然处理模式 该模式对畜禽粪污采用固液分开处理的方式 固体制肥 液体发酵 畜禽 舍采用人工清除干粪 冲洗粪水经格栅后进入厌氧处理系统 5 3 2 2 厌氧 好氧 模式 首先将畜禽废弃物进行固液分离 液体进入厌氧处理系统 厌氧系统可以 采用上流式厌氧生物反应器 好氧处理系统有活性污泥法 接触氧化法 间歇 式活性污泥法等 适用于规模较大的养殖场 但投资大 需要专门的技术人员 由于 还田模式 投资最省 运行费用低 所以目前大部分农村还是采用这种 方式来处理畜禽废弃物 但还田的粪肥必须在储粪池中经过一段时间的发酵 熟化 在还田时仍然有恶臭 在储存过程中也有甲烷气体排放 因此环保要求 应较为严格 由于这些废弃物并没有经过进一步的处理讲解 所以其所存储的 粪肥 只能用于农田 4 禽畜有机废弃物的营养特点 成份 禽畜有机废弃物的营养特点 成份 用畜禽粪便作饲料 就是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 4 1 新鲜畜禽粪的养分平均含量如下表 4 2 规模化养殖畜禽粪矿质元素含量 规模化养殖的猪粪 鸡粪是富含有机质 氮 磷 钾的有机肥原料 7 猪 龚 鸡粪还含有丰富的 Ca Fe Mg Na Mn Co 等元素 使得其更加具有补充 和平衡土壤养分的作用 4 3 规模化养殖畜禽粪重金属含量 规模化养殖场猪粪 鸡粪存在含有一种或多种重金属元素含量超高问题 畜禽粪中重金属的存在 这不仅增加了畜禽粪污的处置难度和费用 而且给资 源化利用带来很大限制和风险 7 重金属随饲料进入畜禽体内不会被分解 大 部分随着粪便排入环境中 对土壤 水体 农作物造成威胁 从而通过食物链 进一步危害人类健康 4 4 规模化养殖畜禽粪盐分含量 规模化养殖畜禽粪中含有盐分在施用农田土壤后 可以增加土壤盐分水平 最终导致土壤盐分累积量抑制作物的出苗和生根 7 畜禽养殖废弃物含有一定 量的 K Mg Na 等无机盐 高盐度将会干扰植物的正常生理功能 目前大部分 农村采用 还田模式 处理畜禽养殖废弃物 若这些废弃物长期或连续还田 容易导致盐类过量 导致农产品减产 因此这些畜禽粪便应加以降解 处理 控制畜禽养殖废弃物中的重金属及盐 类等有害物质的含量 才能用于农业生产中 5 畜禽养殖废弃物资源化和综合利用技术畜禽养殖废弃物资源化和综合利用技术 5 1 畜禽养殖废弃物处置原则 畜禽养殖业污染处置应遵循 资源化 生态化 无害化 减量化 的原则 力求从源头减少污染 并控制臭味和氨气的散发 减少对农作物和土壤的损害 充分利用畜禽养殖废弃物的营养和能源 根据养殖场的具体情况 采取不同的 技术模式 减少疾病的发生和传播 争取用较低的投入实现较高的效益 5 2 畜禽养殖废弃物的资源特征 畜禽养殖废水属于高浓度有机废水 将其进行生物处理后可产生具有很高 价值的沼气 另外 畜禽养殖粪便含有氨 磷等元素 而这些事农作物生长所 必需的营养成分 其中所含的蛋白质经处理后可作为饲料 可以产生很大的经 济价值 通过 还田模式 施于农田 可以改良土壤的结构 提高土壤的有机 质含量 促进农作物增长 5 3 畜禽养殖废液的综合利用技术 物化处理技术回收氮 磷营养元素 养殖场废液氮 磷含量高 属于难处理高浓度有机废液 采用磷酸镁胺 MgN H4PO4 6H2O 俗称鸟粪石 化学沉淀法处理 可以将废液中的氨 氮转化为缓 释肥中的营养元素 解决了氮的回收和氨的污染两大问题 8 因为氮 磷含量过 高 灌溉到农田 不仅不能有效利用 还会污染土壤和地下水 必须经过处理 后才能进行灌溉 对于这种高浓度有机废水 可采用UASB厌氧反应器处理 利 用厌氧微生物的降解作用 将大分子有机物转化成小分子有机物 降低有机负 荷 将固液分离后进行厌氧发酵产生沼气 既减轻污染 又可回收资源 5 4 畜禽养殖固体废弃物的综合利用 畜禽养殖固体废弃物主要是畜禽粪便 其综合利用主要包括肥料化 饲料 化 土地化和能源化等 5 4 1 禽养殖粪便的肥料化 目前规模化畜禽养殖场采用的清粪工艺主要有三种 水冲粪 水泡粪和干清 粪工艺 经处理过的畜禽粪便含水量低 肥料价值高 便于高温堆肥或制作高 效生物活性有机肥 具有良好的市场前景 8 堆肥是堆肥化的产物 所谓堆肥化就是在人工控制的条件下 依靠自然界 中广泛分布的细菌 放线菌 真菌等微生物 认为地促进可生物降解的有机物 向稳定的腐殖质转化的微生物学过程 根据堆肥过程中微生物对氧气的不同需 求情况 可把堆肥分为好氧堆肥和厌氧堆肥 由于厌氧微生物对有机物分解速 率缓慢 处理效率低 容易产生恶臭 所以一般所说的堆肥化指好氧堆肥 堆肥是传统的处理畜禽粪便的方法 尤其在农村最常见 通常是利用自然 环境条件 将秸秆 稻草与畜禽粪便一起进行发酵后最终形成有机肥 作为农 田肥料 受供氧量 含水率 温度和有机物含量 颗粒度 C N比和C P比等因 素的影响 所耗费的时间长 占地面积大 效率低 随着社会的发展 现代堆肥法可利用发酵池 发酵罐等设备进行发酵 大 大提高了堆肥效率 且生产过程为自动化控制 处理量大大提高 污染减少 是一种有效的固体废物处理方法 5 4 2 畜禽养殖废弃物的饲料化 粪便中含有各种氨基酸和蛋白质 经加工处理后可成为较好的饲料资源 此类方法主要用于处理鸡粪 有微波处理 高温干燥处理 生物发酵处理 青 贮处理等 8 5 4 2 1用新鲜粪便直接做饲料 由于鸡的消化道短 粪便中C N P含量较多 用一些化学药剂 如37 的福尔马林溶液处理鸡粪 24小时后可以去除鸡粪中的吲哚 尿素 病原微生 物等 用处理后的鸡粪可以饲喂牛 猪 5 4 2 2 青贮 青贮方法是将鸡粪与适量玉米 麸皮和米糠等混合装缸或入袋厌氧发酵 使 其具有酒香味 营养丰富 含粗蛋白和粗脂肪 高于玉米等粮食作物 是牛 猪和鱼的廉价而优质的再生饲料 5 4 2 3 干燥法 干燥法是处理鸡粪常用的方法 干燥法处理粪便的效率最高 而且设备简 单 投资小 粪便经干燥后可制成高蛋白质饲料 这种方法既除臭以能彻底杀 灭虫卵 达到卫生防疫和生产商品饲料的要求 5 4 3 畜禽养殖废弃物的土地化 土地化是建立有机肥厂 依靠简单设备 将畜禽粪便干湿分离 将其中干 物质进行堆肥发酵 生产商品有机肥 销售到更远的地区 实现在更大区域内 的种养平衡 再利用天然或人工的湿地 厌氧消化系统对污水进行净化处理 通过资源化处理畜禽粪便和污水 实现畜禽养殖环境效益和经济效益的双赢 3 5 4 4 畜禽养殖废弃物的能源化 能源化依靠现代化的设备组成比较完善的处理系统 将畜禽粪便经过一系 列的生物发酵处理 产生沼气 最大限度地回收能源 以能源开发 供热 发 电 为核心 以沼渣 沼液的还田利用为纽带 以多种园艺种植利用为依托 大幅度提高畜禽养殖业废弃物综合利用效益 消除畜禽养殖废弃物产生的环境 污染 3 5 5 走在前沿的创新技术方法简介 5 5 1 蚯蚓处理畜禽养殖废弃物 蚯蚓处理有机废弃物的利用 是近年来人们根据蚯蚓在自然生态系统中具 有促进有机物质分解转化功能 而在固体废弃物处理的基础上发展起来的一项 针对城市生活垃圾中的有机部分 农业有机废弃物的生物处理技术 处理的产 品为生物肥料 蚯蚓粪和兼有饲用 药用等开发价值的蚯蚓 蚯蚓处理有机废弃物涉及重建一个物质再循环的过程 在这一过程中蚯蚓 以其特殊的生物学功能与环境中的微生物协同作用 加速有机废弃物中有机物 质的分解转化 由于蚯蚓体内具有丰富的酶系统和微生物区系 被蚯蚓吞食的 物质经过 2 3h 体内酶的作用 就形成了微生物 酶类 无机物质等高度融合 的肥料 蚯蚓通过同化和代谢作用使废弃物中的有机物质逐步降解 在蚯蚓消 化有机废弃物的同时 它的消化道接种的工程菌能对废弃物进一步分解 生产 出小而均匀的颗粒状 含有丰富有益微生物和酶类的蚯蚓粪生物肥 同时释放 出可为植物所吸收利用的 N P K 等 1 5 5 2 黑水虻处理畜禽养殖废弃物 5 5 2 1 减少粪便积累和污染 黑水虻对粪便的转化效率高 通过黑水虻幼虫的取食 在 14d 内 能够将 55kg 的新鲜粪便干物质降解成 24kg 粪便干物质 减少了 56 的粪便累积 Newtonetal 2005 不仅处理后粪便干物质所含的各种营养元素得到不同程度 的降低 还消除了粪便的臭味 极大的减少了粪便对环境的影响 2 5 5 2 2 控制粪便中的有害微生物 利用绿色荧光蛋白标一记大肠杆菌 0157 H7 和沙门氏肠杆菌 并按 107cfu g 接种到牛粪 猪粪和鸡粪中 然后在粪便中加入 10 或 11 日龄的黑水 虻幼虫 7 一 10g 在 23 27 和 32 摄氏度培养 3 一 6d 研究显示 这种处理 可使鸡粪中大肠杆菌和沙门氏肠杆菌的量降低 2000 倍 Erieksonetal 2004 2 5 5 2 3 控制粪便中家蝇孳生 Bradley 和 Sheppard 1984 发现黑水虻幼虫可能产生对家蝇 Musa 如 meszica 有驱避作用的信息素 黑水虻幼虫取食过的粪便不适合家蝇的幼虫生长 家蝇 的成虫不在黑水虻幼虫生活的粪便里产卵 利用黑水虻处理粪便 能够解决畜 禽集约化养殖过程中家蝇亨生的问题 在夏季黑水虻大量发生的季节 鸡粪中 生长的黑水虻 对家蝇的控制率达到 100 对小家蝇 Fannia canicularis 的控 制率达到 99 9 ShePPard 1983 2 5 5 2 4 用于动物饲料添加剂 人研究畜禽粪便中收集的黑水虻幼虫干燥粉