鸡粪资源再利用的途径及技术发展.doc

鸡粪资源再利用的途径及技术发展提要 本方通过鸡粪加工利用的研究实践及对国内外有关技术成果的分析，综合评述了鸡粪作为资源再利用的途径、处理工艺和设施的现状与发展趋势；并就我国如何进一步应用物理、化学、生物等综合工程技术手段，深化和加快“鸡粪再利用技术”的研究开发等有关问题，进行了探讨。关键词 鸡粪 资源 再利用技术 处理加工一、引言随着当代技术的进步，对鸡粪的处理，正在从长期沿袭的仅仅作为农家粪肥就近施用的方式，扩展到加工转化为燃料、商品化肥料、饲料产品。所有一切使鸡粪作为资源而多途径、多层次再利用(包括旨在防止污染环境的无害化处理)的工艺及相应的设施系统，我们称之为鸡粪“资源再利用技术(Resource recycling technology)”。60年代末以来，日趋严重的禽畜粪便污染环境的困扰和粮食、饲料短缺的威胁，促进了国外对粪再利用技术的开发。欧洲、北美的一些国家和日本的养鸡企业逐渐配备鸡粪处理设施：兴办鸡粪加工厂，其规模较大者年产干鸡粪产品达数千至万吨；以干燥装置为主体型式多样的鸡馘蛔工设备，在70年代相继投入使用1，尔后直至80年代末，化学生物发酵处理鸡粪等技术也得到较广泛应用246。我国自80看作工，采用太阳能、气流、高温快速等方式干燥与膨化、微波、发酵、热喷处理加工鸡粪的研究应用，至今已初见成效。一引进中小型鸡粪处理加工厂(车间)已出现。碱场鸡粪连续机械化加工生产线已建成抽产，一些大中城市的养鸡企业已着手配备鸡粪处理设施，商品化鸡粪肥料和再生饲料已小批投入市场。这一切，标志我国对鸡粪资源再利用技术的研究、开发已进入起步阶段。为推进我国鸡粪再利用技术的进一步深化和扩展，本方拟对近期一些国内外技术成果及发展趋势进行分析，并探讨如何选择适用技术，解决当前存在的问题。二、鸡粪的资源价值与利用途径 (一)作为植物营养资源的开发 1.加工成商品化优质有机肥料。据华南农业大学测定，广州地区笼养蛋鸡粪的植物营养成份(干基)为：全氮(N2)3.23-3.36%，磷(P2O5)3.95-5.3%，钾(K2O)2.27-2.57%，腐殖酸15.9-21.9%。经干燥或发酵、防霉、除臭处理，可加工成商品肥料，包括纯鸡粪和以鸡粪为主配制的复合有机肥、或分别用于果树、蔬菜、花栽等专用有机肥系产品。由于肥效一般比较高，有利于改良土壤，且价格比化肥低，施用方便，颇受用户欢迎。如广州生产的用于菜田的大包装干鸡粪肥，销往香港，售价1200港元/吨(1990年11月)。 2.利用其稀释养分(培植藻类、浮萍、凤眼兰和水浮莲等水生植物。 (二)作为动物营养资源的开发棗处理加工成再生饲料据分析，鸡粪中粗蛋白质的含量约相当于豆饼的57-66%，而高于粮食、牧草等常规基础饲料；粗脂肪、钙、磷的含量也较高(见表1)。此外，还含有8-10%共17种氨基酸(其中产蛋鸡粪的粗蛋白质中含 胱胺酸4.51%、赖氨酸2.01%、精氨酸4.38%)和镁、钠、铁、铜、锰、锌等微量，B族维生素的含量比原饲料高得多，总消化养分(TDM)占干物质的52?0%，对饲喂反刍家畜，其消化能约7.8-10.2MJ/kg干物质3。经过长期的研究和实践，人们已真正认识到，只要经过适当的技术处理，鸡粪完全可以成为质优、价廉、量大的饲料资源。据联合国粮农组织1980年出版物估计，全世界一年可收集并加工成饲料的鸡粪(设占总量的1/4)，可满足6150万头高产奶牛(平均年耗粗蛋白质800kg/头)或2.89亿头育肥肉牛对粗蛋白质的需要2。我国现鸡约21.5亿只，若收集其中一半鸡粪加工为饲料(概算一只鸡日排粪干物质含量为27.5g)则可得粗蛋白质(高鸡粪中干物质的25%)527万吨，相当于1146万吨豆饼所提供的粗蛋白质。事实上，鸡粪饲料已在北美、欧洲和亚洲广泛利用。文献2、3列出的国外饲喂各种动物的日粮配方中鸡粪饲料的适宜配比(干基)为：奶牛25-30%、肉牛25-40%、泌乳绵羊20-30%、肥羔(羊)25-30%、鱼18-42%。我国近几年来，沪、津、京、哈尔滨、大连、昆明、西安、广东、内蒙、四川、山东、吉林等地分别用经处理的鸡粪渗入常规饲料喂养畜禽和鱼类的试验，已见成交其中部分实例见表2。 (三)廉价热能资源的开发棗用作燃料含水率20%的干鸡粪的发热量(QYdw)约为12.5MJ/kg，相当于标准煤的40%。 国外(如荷兰、日本)有的鸡场，将含水率30%以下的干鸡粪直接(或压制成条状或块状后)在专用的炉内燃烧，为鸡舍供暖、孵化、育雏，或与“火力干燥机”配套，用于干燥鸡粪。鸡粪允厌氧发酵可产生沼气。按其中含总固体(TV)的产沼气率为386L/kg7，每只鸡日排粪中含TV22.5g计，则可产沼气8.7L。含60%CH4、40%CO2的沼气发热量约为21.5MJ/m3，则10万只鸡发酵年产的沼气作燃料相当于232吨标准煤。此外，沼渣又是一种无臭，无寄生虫和致病菌的优质肥料。三、处理加工工艺及设施对鲜鸡粪(生粪)处理加工的预期目标是实现：1.无害化椛泵鸩凹纳?卵)抑制真菌毒素，除臭，以防止传播疾病及污染环境，2.高效化椉跎儆鹗岣呃眯?肥效或消化率)。3.商品化椉庸杀阌谥嬖耸洹赏斗攀谐牟贰谕庀钟屑啻矸椒芏啵饕校?/P (一)脱水干燥 这是减少有机氮分解成无机氮及氮的游离扩散导致的营养损失、抑制微生物生长，杀虫灭菌(如加热干燥)的最基本的手段，也是其它处理工芤(如发酵处理)不可缺少的配套工序。露天摊晒干燥速度慢，营养损失大，又污染环境，故不应采用。近二十年来，国内外应用的干燥技术及设备颇多8，可供参考选用的。 1、加热快速干燥采用回转圆筒为代表的高温快速干燥设备，欧、美、澳洲一些国家、日本和我国都有生产和应用1，可使含水率70%以上的湿鸡粪快速连续干燥至15%以下，同时完成灭菌除臭、产品营养损失小6%。这类设备适用于大中型鸡场。 2.在塑料大棚内利用太阳能加热、机械搅拌干燥 通过往复行走、正反转动的搅拌机捣碎、翻动和推送鸡粪，并强制通风排湿，分段分批干燥，或同时进行发酵，这类设施在日本有几个厂家成套制造，应用颇多。图1为我国研制的9JGZ-4.6型太阳能设备示意图9。这种设施不耗燃料，运行成本较低，但受季节、地区天气的制约，需与其它工艺设备组合，才能保证连续生产。 3.在保温室内以多层传送通风型式进行连续干燥美国 这种干燥装置如图2所示，鸡粪在多层传送带上被摆耙齿捣碎，并被来自相禽鸡舍或经其它热源加热的低温热风连续干燥。日本也有类似的装置，不过传送带上有筛网孔，顶层用发酵过的干粪与鲜粪混合，上四层发酵，下四层干燥，室温保持在40左右。这类装置结构不复杂，但与相同处理量的其它设备比较，占地面积较大，宜在中小型鸡场使用。 4.鸡舍(笼)内干燥近几年来，这种方式日益受到重视。1988年以来，有关国际博览会上展出的养鸡设备中，中许多都配有舍(笼)内干燥鸡粪的装置。主要形式为在每层鸡笼组间(或后下方)加设通风管道，利用鸡体散热或其它方式预热的暖空气干燥鸡粪。如图3所示。此外，鸡笼与地面间设备栅格状的分层堆粪架，或旋转式网状接粪器漏饮水器，防止鸡粪加湿，以利于蒸发干燥。 (二)膨化处理 我国一般采用简易价廉的螺杆式膨化机，其原理是籍助于螺杆的挤压，使鸡粪受到加温、压力变化的作用而膨化、疏松，并且灭菌，宜作饲料。但生产率低，机械故障较多，只宜于小批量处理。 (三)热喷处理 热喷处理是将预干至含水率约16-30%的鸡粪，装入压力窗口内，经受短时间的低、中压蒸汽处理，然后突破减压至常压喷放，所得的热喷物料已不含虫菌且细碎、膨松、无臭味，有机物消化率也提高了13.4-20.9%10既可直接饲喂也可进一步干燥、配混、制粒。因此，是目前比较成熟的适宜于大批量转化为再生饲料的技术(图4)。此外还有超高频电磁波(微波)处理，也能使水分迅速蒸发和杀灭细菌。 (四)化学药剂处理鲜鸡粪(或鸡垫草)用化学药剂处理，方法简易，能可靠地灭菌，保存养分，提高消化率。许多研究者提出了各种有效的配方，但考虑到成本和使用者的安全，以推荐含甲醛、丙酸醋酸的配方为宜。 (五)生物发酵处理目前应用于鸡粪处理的生化技术主要是好氧发酵：即在供氧条件下，微生物迅速繁殖，使物料温度逐渐升高至70-80，鸡粪中的有机物料被氧化、分解，释放出H2S、NH3等气体，还使部分非蛋白氨转化为可消化蛋白，因而发酵后可得到无臭、无虫(卵)及病原菌的优质有机肥料和再生饲料。80年代以来，国外彩和此法者逐渐增多。常见的发酵设备有粪床(槽)式、水平转筒式和立式几种，大都带有搅拌装置；不加热，靠自然发酵，常需十多天以上才能完成。近几年推出的快速发酵机，采用补充加热、强制通风、分层发酵干燥等结构(见图5)，可将发酵过程缩短为4-6天甚至12小时。我国研制的“充氧动态发酵机”，带有供热通风和搅拌装置；容量1吨，可使含水率为40-45%的鸡粪在8-10小时内完成发酵干燥及消毒过程。国外一些鸡场采用的“真空发酵”，实际上是厌氧发酵的特例。“青贮”则是将鸡粪与饲草等配混后放入容器内压实、密封，先经短暂的需氧发酵再进入长时间的厌氧发酵。青贮后部分有效非蛋白氨可转化为真蛋白质，且具清香味适口性好，适用于小批量处理作饲料。四 国内鸡粪肥(饲)料产品工厂化生产实例 (一)9WJF-800微波处理鸡粪成套设备这套设备1986年建成投产，工艺流程为：鲜湿鸡粪先摊晒至含水率35%以下，经初步粉碎，输送摊平进入微波处理机干燥、杀虫灭菌后，再经冷却、粉碎，一部分成为粉状干鸡粪产品；另一部分经混合、搅拌，再制成膨化或颗粒配合饲料或颗料花木肥料。经测定，这套设备处理量为1t/h时，降水幅度为10.45%，蒸发量104.5kg/h，所得产品质量好，已作为商品投放市场。但主设备降水幅度较小，前期干燥仍要占用较多劳力和场地。 (二)JFGJ-1型鸡粪处理加工生产线我们研究设计的这条生产线，采用了高低温结合干燥及热喷处理等技术，可将含水率75-80%的湿鸡粪干燥并加工成粉状或颗粒状的有机(复合)肥料或饲料产品，生产全过程实现了机械化连续作业，并配合了余热回收装置。该生产线于1989年8月投产，1990年3月通过星火项目验收。实测的水分蒸发量达668kg/h；生产能力为55.6t.%/h；可满足规模为15-20万只的大型鸡场处理鸡粪的需要。而且，其产品质量好，加工过程粗蛋白损失仅为2.88-4.69%；各项环境保护监测指标均符合有关标准；投产初期的纯利率已达13.6%至20.5%，设备成本回收期为2年。其工艺流程见图6。五 现存问题及研究解决途径的探讨当前国内在这一领域的单项技术及设备的研究应用已起步并取得实用性的成果。但配套技术的系统研究和基础研究还比较薄弱，形成连续生产能力并同时体现经济、社会、生态效益的实例尚不够多，因此有必要着重从以下几个方面进行扩展和深化。 (一)处理工艺和配套设施系统模式的研究设计近期应主要面向集约化养鸡场，根据不同规模、饲养品种、鸡舍类型、集粪清粪方式、原料性状、鸡场所在地区的自然条件、能源供应状况、经济发展水平、产品使用对象以及市场需求等各种因素，有针对性地选用适用技术，制定各种类型的处理系统模式。 (二)干燥工艺设施的选择国内现行的热喷、发酵、微波等处理工艺都需要预先将湿鸡粪干燥到含水率30-40%。近期建议因地制宜地采用如下措施： 1.通过添加干燥吸湿的调理剂，如锯末、硅酸钙干鸡粪等，使含水率略有降低； 2.在气候温和干燥的地区或季节，在塑料大棚内利用太阳能加热通风干燥； 3.在潮湿、多雨或严寒多雪地区，应配备以煤或农作物废弃物为燃料的高效节能加热装置，进行高温快速或高低温结合干燥。以前述生产实例(二)为例，在煤价昂贵的地区，生产线的燃料费也只占产品值的18%。 4.在加热发酵设备中、增加供热量同时解决前、后期干燥问题。此外，应逐步对现有高床式定期清粪的鸡舍的部分集粪、通风装置，进行适当改进，或在新建鸡舍时采用前述各种舍(笼)内预干燥设施。 (三)改进配套设备设计，加强制造工艺材料方面的研究国内目前鸡粪加工厂的机械设备，多是选用(或略加改进)通风设备或肥(饲)料生产设备，其性能并非完全适应鸡粪处理的要求，因此需要认真研究设计，除提高工艺性能适应性外，珲要着重从制造工艺、工工程材料方面采取防粘附、耐磨损、抗腐蚀、提高可靠性和使用寿命的有效措施。 (四)更经济有效的无害化技术目前产品的杀虫灭菌问题基本解决，并可初步消除恶臭味，但不稳定。由于存放点环境因素及产品本身的物理化学因素影响，存放一段时间后，产品又重新产生臭味。在生产过程中的废气、粉尘处理方面，一些加工单位由于前期处理靠露天摊晒，也没有认真处理生产中排出的废气等，仍然污染环境。而JFGJ-1生产线采用了干式温式氧化吸收净化措施等技术，效果明显较好。对此，一方面应立即配备有关设施，避免生产过程造成的二次污染，同时要进一步研究更为经济高效的无害化技术。 (五)基础及应用基础的研究 1.与处理加工有关的鸡粪物料特性、生化特性、热特性和机械物理特性等的分析研究。 2.处理工艺规范及其对利用价值的影响的研究 3.产品使用特性的研究。如用作肥料时，对不同土壤，不同植物的合理配比施用；用作饲料时，其营养、能量、各种氨基酸的平衡问题，以求达到合理有效利用。 (六)单项技术经济、社会、生态等效益的循环利用系统工程的研究特别应强调的是，应用生物技术，利用某些特殊的添加剂，调整饲料配方，使禽排出的粪便性状全然改观，变成干燥、疏松、无臭适于饲喂。这一技术已在猪的研究试验中初见成效，如能在鸡的饲喂方面取得进展，将对鸡粪资源化技术产生深远影响。参考文献 1.细谷富：密封式鸡舍与鸡粪的处理，鸡的研究(日文)，第62卷第4号，1987。 2.陈声明、钱泽树：关于牛粪、猪粪和鸡粪沼气发酵的比较研究，第四届国际厌氧消化(沼气)讨