动物环境工程学

1、第一节 我国农业环境污染问题l 1、化肥的不合理使用l 化肥对农业的贡献是无可争议的l 我国化肥利用率不高l 未被利用的养分通过径流、淋溶、反硝化、吸附和侵蚀等方式进 入环境l 2、农药的大量使用影响农产品质量l 农药的长期使用使土壤中的农药残留不断累积，影响了农作物的产量和质量l 作物中残留农药通过食物链污染动物产品，直接威胁人体健康l 农产品及畜产品污染影响对外贸易，造成重大经济损失第一节 我国农业环境污染问题l 3、规模化畜禽养殖场成为新的污染大户l 以集约化规模饲养方式为主的畜禽养殖业迅猛发展l 畜禽养殖占农业产值的比例大增l 畜禽养殖也已成为环境污染的主要来源l 4、农业面源污染将长

2、期制约水环境改善l 农业面源污染问题已成为导致我国水质恶化的主要原因之一l 农药污染、化肥污染、畜禽粪便污染是造成水体污染的主要原因l 畜禽粪便的污染比例呈现加重的发展态势q 一个千头奶牛场可日产粪尿50t；一个千头肉牛场可日产粪尿20t;一个万头猪场可年产粪尿约3万吨，全年可向周围排放约100-160t氮和20-33t磷。2000年我国畜禽粪便约20亿吨，是当年工业固体废弃物的2.5倍，其中畜禽粪便COD的排放量已达7000多万吨，大大超过了工业废水和生活废水排放量之和。第二节 畜禽养殖业发展及其环境污染问题 一、我国畜禽养殖业的发展 1、畜禽养殖业总体发展 我国的畜禽养殖业实现了连续20多

3、年突飞猛进的发展，肉类、禽蛋、奶类产量均以10%以上的速度递增，取得令世人瞩目的成绩。 从1991年开始，我国肉类产量和禽蛋总产量连续多年保持世界第一，畜禽养殖业目前已成为我国农业经济中一个独立重要的产业，畜禽养殖业产值及其在农业总产值中的比例持续上升，2010年，畜牧业占农业总产值的1/3。在一些养殖业发达地区，已成为农村经济“半壁江山”，甚至一些地方的支柱产业。 2010年肉类总产量7925万吨，连续21年居世界第一；禽蛋产量2762万吨，连续26年居世界第一；奶类产量3780万吨，居世界第三位；饲料产量1.58亿吨，居世界第二位；1978-2010年，在粮食产量年均增长2%、人口持续增长

4、的情况下，肉蛋奶产量年递增率分别达到10%以上，为我国食物安全做出重大贡献。 （生产贡献） 2010年，我国肉蛋奶人均占有量分别达到了59.1kg、20.6kg、28.2kg,有效保障了我国人民营养水平和膳食结构的改善。（营养贡献） 2009年，我国肉类蛋类产品分别占世界总产量的27.8%和41.4 %，中国畜牧业的发展解决了占世界20%的13亿人口对动物性营养的需求，对整个世界做出了贡献；作为畜牧生产与消费大国，国内畜牧业的稳定发展，为国际畜产品市场价格稳定作出贡献。（世界贡献） 近十年，中国奶业得到了快速发展。2010年，中国奶牛存栏1260万头，比2000年增长1.6倍。目前，中国奶牛存

5、栏约占全球奶牛总量的8%。 2010年，中国牛奶总产量3575万吨，比2000年增长3.3倍，约占全世界产量的6%，居世界第三位第二节 畜禽养殖业发展及其环境污染问题 一、我国畜禽养殖业的发展 2、规模化畜禽养殖业发展 随畜禽养殖业的发展，畜禽饲养规模不断扩大。2005年以来，规模化出现加速趋势。2010年，年出栏500头以上生猪、存栏500只以上蛋鸡、存栏100头以上奶牛规模化养殖分别达到34%、82%、28%，比2005年分别提高18、16、17个百分点。但是农户散养殖的生产方式仍占主要地位。与国外畜牧业规模化水平还有很大差距，提高规模化程度是我国畜牧业发展的必然趋势。 2010，年我国畜

6、禽养殖的规模化和标准化比例不断提高，生猪(年出栏50头)、蛋鸡(年存栏2000只)和肉鸡(年出栏2000只)规模化养殖比例分别达到了60%，60%和85%左右。 据农业部统计，2009年我国肉牛出栏数为5770.1万头。从不同养殖规模场（户）年出栏肉牛数占当年全国肉牛出栏总数的比例看，出栏在1-9头（分散副业性质的养殖）的约占59.1%；出栏在10-99头（小规模专业养殖）的约占29.1%；出栏在100-499头（一定规模的专业养殖）的约占7%；出栏在500头以上（规模化的专业养殖）的约占5%。由此可见，目前我国肉牛养殖业仍然处于“小规模、大群体”的阶段，难以满足集约化、标准化、规模化的肉牛生

7、产需求。中国肉牛生产主体是农户副业性质的养殖，生产经营规模小而分散，养殖水平低，产品档次低，养殖效益差，竞争力弱。这也反映出我国肉牛行业正处于起步阶段。第二节 畜禽养殖业发展及其环境污染问题 一、我国畜禽养殖业的发展 3、中国养猪产业的发展 在我国肉品消费结构中，猪肉一直占有相当大的比例。1981年前，猪肉占全部肉类消费的95%以上；以后，随畜禽业发展，猪肉比例有所下降，但猪肉产量占肉类总产量的比例仍保持在70%以上，占主要地位。“猪肉价格”在中国的商品中一直具有特殊的“价格信号”意义，它的价格涨跌也意味着农副产品乃至整个物价水平的涨跌。养猪业还能走多远？ 2010年，我国出栏生猪6.67亿头

8、，猪肉产量5070万吨，人均年消费猪肉38kg,在肉类生产结构中，仍占最大份额65%。 我国养猪数量和猪肉产量在世界养猪业中已占一半左右。l q 小背景l 我国的养猪业正进入新一轮产业升级和转型期；l 农户大棚养猪在完成了其历史使命，留下一个无法愈合的伤口后，正悄然退出历史舞台；l 专业化猪场不得不在规模、技术、设施、环境、市场、流通等环节中寻找利润的增长点。无法解决的难题 第二节 畜禽养殖业发展及其环境污染问题l 二、畜禽养殖业污染现状l 随着养殖业集约化程度和生产规模的不断扩大，养殖业粪污的随意排放已造成我国新的环境污染问题。l 根据国家环保总局对全国规模化畜禽养殖业污染情况的调查：199

9、9年，全国畜禽粪便产生量约为19亿吨，而我国各工业行业该年产工业固体废物总量为7.8亿吨，是其2.4倍；2007年，我国畜禽粪便产量已达41亿吨，是工业固体废物的4.1倍；2010年已超过45亿吨，预计2015年达到60亿吨。 我国当前主要是末端治理模式，60%的养殖场缺少干湿分离这一最为必要的粪污处理设施；集约化养殖场污染治理设施建成率不足30%，80%以上的规模化养殖场没有足够数量配套耕地来消纳其产生的粪污。如今，养殖污染产生的环境问题、影响范围、深刻程度已远远超过了工业污染，在21世纪，现代畜牧业产生的环境影响堪与全球气候变化的影响相匹敌。l 第三节 畜禽养殖粪污排放对环境的影响l 一、

10、对地表水的影响l 1、畜禽粪污的流失及其污染l 国家环保总局2000年调查表面，畜禽粪便进入水体的流失率可达25%-30%，而液体排泄物则达到50%以上。该年畜禽粪便中主要污染物COD、BOD、NH3-N、TP、TN进入水体的流失量分别为797万吨、581万吨、156万吨、47万吨、407万吨，而全国工业废水的COD排放量为692万吨，生活污水的COD排放量为697万吨。（2000年数据）l 目前畜禽粪便造成的氮磷流失污染主要是由于缺乏有效的收集控制措施,产生的畜禽粪便随意堆置。在雨季和非雨季,畜禽粪便中的氮磷元素分别通过降雨冲刷和渗透的途径流失进入环境。可流失的氮、磷元素量最多可达到畜禽粪便

11、中氮磷含量的60%左右。 l 2、水体富营养化l 研究表明，对于湖泊水库等水域，当水体中无机氮含量大于0.2mg/L，磷酸态磷大于0.01mg/L时，就可能引起水华现象（水花或藻花）。l 水体富营养化危害：l （1）对水源的危害：富营养化水不宜作饮用水，对自来水及工业用水源产生严重影响；并且水源中若含有较高浓度的N、P会使水中NO2-N、NO3-N 增加， NO2-N、NO3-N 对人畜有害，可大致婴儿、胎儿变性血红蛋白增高，丧失输氧能力，同时NO2-N有致癌作用。l 水体富营养化危害：l （2）促使湖泊老化：主要指富营养化使水生生态系统收到破坏、生物遗体的迅速堆积和腐败，造成水质恶化，水体变

12、浅，造成湖泊老化和向沼泽化转化。l （3）富营养化对水体感官性状的影响：l 透明度低l 由无色变为绿色（或红色），表面有“水花”现象，藻体成片或成团漂浮水面。l 在溶解氧不足情况下，有机质厌氧分解，产生大量的氨气、硫化氢、甲烷等气体，散发出难闻的腥臭味。l 第三节 畜禽养殖粪污排放对环境的影响l 二、对地下水的影响l 将畜禽粪便堆放或作为粪肥施入土壤，部分氮、磷不仅随地表水或水土流失流入江河、湖泊污染地表水，且会渗入地下污染地下水。畜禽粪便污染物中有毒、有害成分进入地下水中，会使地下水溶解氧含量减少，水质中有毒成分增多，严重时水体发黑、变臭、失去使用价值。畜禽粪便一旦污染地下水，将极难治理恢复

13、，造成持久性污染。在一些养殖时间长、规模较大养殖场周围，已有发现埋深100米以下的地下水水质受到污染的迹象。 l 第三节 畜禽养殖粪污排放对环境的影响l 三、对土壤和农作物的影响l 过量的污染物排放入土壤，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，引起土壤组成和性状发生改变，导致土壤空隙堵塞，造成土壤透气、透水性下降及板结，严重影响土壤质量；l 作物徒长、倒伏、晚熟或不熟、造成减产、甚至毒害作物出现大面积腐烂；l 畜禽粪便中各种病原微生物造成土壤生物污染和疫病传播；l 土壤的污染还容易引起地下水污染；l 三、对土壤和农作物的影响l 饲料中磷、铜、锌、砷及其他微量元素含量超标，

14、将引起这些元素含量较高的畜禽粪便在土壤中富集，从而对作物产生毒害，严重影响作物的生长发育，使作物减产。l 饲料中有70%左右的磷以植酸磷的形式存在，不能被畜禽利用，大部分随粪便排出体外，造成土壤和地下水磷污染。荷兰、中国台湾、美国等地由于土壤中含磷量过高已开始限制某些地区的畜禽饲养量，以减少其粪便中磷对土壤的危害。第三节 畜禽养殖粪污排放对环境的影响四、对大气环境的影响 1、恶臭：畜禽对蛋白质饲料的利用率较低，畜禽粪便中未消化养分经厌氧发酵产生大量氨气、硫化氢、甲基硫醇、二甲二硫醚、甲硫醚、二甲胺及多种低级脂肪酸等有恶臭的气体，恶臭扩散范围一般在100m-1000m； 2、尘埃和微生物：畜禽养

15、殖场排除的大量粉尘携带着微生物，为其营养和庇护，增强了微生物活里和生存时间。这些尘埃和微生物可随风传播30km以上。尘埃污染使大气可吸入颗粒物增加，呼吸道疾病发病率提高；微生物污染引起口蹄疫和大肠埃希菌、炭疽、布氏杆菌、真菌孢子等引起的疫病传播。 3、温室效应： 在大气层中，二氧化碳（CO2）甲烷（CH4）及一氧化二氮（N2O）等痕量气体为代表和其他微量气体如氢氟碳化合物（HFCs）、过氟碳化合物（PFCs）及六氟化硫（SF6）等，统称为温室气体。二氧化碳约占空气体积的0.03，但对温室效应的贡献却约占55%。二氧化碳在大气中的存留期很长，可达200年，是导致全球气候变暖的“罪魁祸首”。 3、

16、温室效应： 餐桌上的肉类原来是碳密集型产品，根据联合国政府间气候变化专门委员会的研究，人们每生产1千克肉，就会排放出36.4千克的二氧化碳。 2006年，联合国粮农组织公布了牲畜的巨大阴影：环境问题与选择的报告：肉类食品生产向大气层排放的温室气体大于交通业，占全球温室气体总排放量的18。其中，全球105亿头牛排放出的废气被认为是导致全球变暖的最大元凶，其中包括大量的甲烷，而这种气体正是产生温室效应的主要气体之一 。 l 第三节 畜禽养殖粪污排放对环境的影响l 五、对人体健康和畜牧业发展的影响l 畜禽粪便中含有大量病原微生物、寄生虫卵及滋生的蚊蝇，使环境中病原菌和寄生虫大量繁殖，造成人、畜传染病

17、的蔓延，尤其是人需共患病的疫情发生会带来灾难性危害。世界卫生组织报道，目前已有200种“人畜共患传染病”。其中较为严重的至少有89种，如由猪传染的约25种、由家禽传染的24种、由牛传染的26种、由羊传染的25种等。而这些人需共患病的传播载体主要是畜禽粪尿排泄物。l 五、对人体健康和畜牧业发展的影响l 据分析：畜牧场所在地排放的每毫升污水中平均含有33万个大肠杆菌和69万个肠球菌，在这样的环境中仔猪（鸡）成活率低、增重慢、蛋鸡产蛋少、饲料报酬低，阻碍了畜牧业的发展。l 据对局部环境污染较严重的规模化猪场调查：仔猪黄痢、白痢、传染性胃肠炎、支原体病及猪蛔虫病的发病率可提高50%以上，不仅影响畜禽生

18、产水平和经济效益，还威胁畜禽的生存条件。 l 五、对人体健康和畜牧业发展的影响l 禽流感是家禽之间直接传播的一种疾病，哺乳动物和鸟类之间也能传播，近年来爆发频率越来越高，危害性极大，传染性极强，对所有家禽都是致死性的。现代畜牧业的高度密集性为病毒快速传播和迅猛蔓延提供了入口和渠道。同时，由于动物饲料的生产和加工过程中大量使用含有毒素的化学制剂，饲料本身存在着被污染和不安全的隐患，客观上诱发了一些尚未知晓的病毒，酿成家禽传染病频繁爆发。这种病毒极易变异，已产生15种亚型。l 近年世界各地频频发生的猪霍乱、口蹄疫、疯牛病、羊痘等疾病也极易通过食物链传播给人类，给人类健康造成巨大威胁！ l 第四节

19、规模化畜禽养殖场产生污染的原因l 一、种植业与养殖业严重脱节l 1、畜牧业经营方式及饲养规模的转变；l 2、规模化畜禽养殖场区域布局不合理；l 3、农业由使用粪肥转向使用化肥。l 随畜禽养殖规模集约化，但大多数养殖场周围没有相应的配套耕地，畜禽粪便不能及时被农业利用；养殖场大量在向城市、城镇周边集中，造成农牧脱节，最终导致养殖业与种植业的日益分离。从事养殖的不种地，粪便不能当作肥料；种地的不再从事养殖，农田靠施化肥，畜禽粪便成为废弃物，形成公害。l 畜禽养殖业的布局l 纵观全国范围内，畜禽养殖在我国分布很不平衡，产品格局朝几个重要区域集中：生猪集中在长江、中原、东北地区，存栏量占到了70%-8

20、0%；肉牛集中在东北等，占全国比重60%以上；奶牛主要集中在东北、华北大中城市的郊区，其中河北、内蒙古、黑龙江三省区较多；禽蛋集中在七个主产省，约占72%。l 调查发现，对环境影响较大的大中型畜禽养殖场有80%分布在人口集中、水系发达的东部沿海地区和北京、上海等大城市周围，导致养殖业和种植业分离。 第四节 规模化畜禽养殖场产生污染的原因 二、相应环境政策和环境管理严重滞后 1、缺乏相应的环境政策、法规； 2、规模化畜禽养殖环境管理严重滞后； 3、畜禽养殖场内部环境管理薄弱。 三、缺乏实用的畜禽粪便处理技术第二章 畜禽养殖生产及污染物排放 第一节 养猪场生产及排污 第二节 养牛场生产及排污 第三

21、节 养鸡场生产及排污 第四节 畜禽养殖场对环境的要求 表2-1 猪排粪量体重/kg20406080100限饲：饲料采食量 排粪量/kg0.911.431.430.711.950.992.471.262.991.54任饲：饲料采食量 排粪量/kg1.390.691.950.932.311.182.771.423.231.66Yf = 0.530 F - 0.049， Yf -粪便排泄量；F-饲料采食量幻灯片25 表2-2 猪排尿量体重/kg20406080100饮水量/kg5.125.586.046.506.96尿排泄量/kg2.452.652.853.053.26YU = 0.205 + 0.

22、438 W， YU -尿排泄量；W-饮水量幻灯片26 表2-3 猪生长阶段粪尿排泄量体重/kg20406080100限饲粪尿量/kg2.883.363.844.324.79任饲粪尿量/kg3.143.584.034.474.92幻灯片27表2-4 年出栏万头猪场粪污水排放量项目饲养周期/d存栏数量/头平均排粪尿/kg/头.d平均冲洗水量/kg/头.d产生污水量/t/d母猪3655006.723018.36公猪365256.41260.81仔猪4913802.911017.82 育肥猪10529205.952075.77 总排泄量-112.8冲洗用水量： 传统养殖干清粪工艺，平均每头猪冲洗水量1

23、0-15L； 规模化猪场水泡粪工艺，平均每头猪冲洗水量20-25L； 规模化猪场水冲粪工艺，平均每头猪冲洗水量35-40L。 表2-5 牛粪污排泄量项目1-6月龄小牛12月龄小母牛18月龄小母牛12月龄小肉牛成年牛体重/kg140270380400500 粪尿量/L/d714212745养牛场冲洗水量为：500-800L/头.d地面平养肉鸡l 鸡的肠道短，对饲料的消化吸收能力差，饲料中约有70%-80%的营养成分未被消化吸收而排出体外，鸡粪中粗蛋白含量高达25%-28%。l 养鸡场每只鸡日排泄粪量为：0.1-0.11 kg/只.d；养鸡场冲洗水用量为：1.10-1.25 kg/只 第三节 家畜

24、在生态系统中的位置 一、家畜粪便与生产者的关系二、家畜粪便与分解者的关系（一）土壤微生物种类、生物量及其意义 1、土壤微生物种类 2、土壤微生物量及其意义 3、土壤有机质 4、土壤矿化作用（二）分解者在家畜粪便转化过程中的作用 1、氮素 2、磷素 3、钾素 第三节 家畜在生态系统中的位置 （三）影响分解者利用家畜粪便的因素 1、水分，60%-80%适宜。 2、温度，分解有机物最适温度25-35。 3、有机物的碳氮比，C/N为20时最佳。 4、pH值，5-8时，最利于微生物分解有机物。 5、其它养分，重金属，如锌、锰、铜、钼等过量，对土壤微生物产生毒害，微生物活性降低，数量减少。 第三节 家畜在

25、生态系统中的位置 三、家畜粪便的施用与土壤肥力 1、增加土壤有机质，改善土壤养分状况，改善土壤结构，提高土壤肥力； 2、有机肥料为微生物活动提供大量的能源物质； 3、促进土壤增氮保肥，调控土壤氮素平衡； 4、提高土壤磷素含量，维持土壤磷平衡； 5、施用有机肥，提高土壤加速利用率； 6、施用粪肥可显著提高土壤中各种酶活性，促进土壤养分转化利用。l 第三节 家畜在生态系统中的位置 l 四、家畜粪肥施用与生态平衡l 目前我国化肥的平均有效利用率比国外低10%-15%。近年来，我国化肥施用量不断增加，但化肥使用效果呈下降趋势，与有机肥的施用量急剧减少有关系。l 土壤有机质不足，易造成化肥流失，降低化肥

26、有效利用率。有机肥与化肥配合施用，可合理利用资源，改良土壤，培肥地力，用地与养地相结合，提高土壤生产力水平，可更好地利用农田土壤、保护农业生态平衡。 本章思考题： 1、名词解释：土壤微生物量、土壤有机质、 土壤矿化作用、腐殖质 2、家畜粪便主要化学性状？ 3、家畜粪便与生产者、分解者的关系？ 4、施用有机肥对农业生态平衡的影响？l 畜禽养殖业的环境管理l 畜禽养殖污染防治基本原则l 养殖场的正确选址与合理布局 l 畜禽养殖废物资源化利用 第四章 畜禽养殖污染环境管理与防治途径 第一节 畜禽养殖业环境管理 一、发达国家和地区畜禽养殖业的环境管理 1、加拿大：认为对畜禽养殖场建设进行管理是控制畜禽

27、污染的重要措施，通过对畜禽养殖场建设的管理，就控制了畜禽养殖污染的源头。因此，加拿大实行了新办牧场审批制度，对畜禽粪便环境污染的管理主要采取畜牧业与农业高度结合的方式，并且以充足的土地进行消化作为解决畜禽污染的出发点。同时家禽养殖场建设的管理，严格核发生产许可证，并对养殖场污染防治实性强制性技术规范。 第一节 畜禽养殖业环境管理 一、发达国家和地区畜禽养殖业的环境管理 2、美国：美国在国家总的法律条文中有规定，在各州的环境立法中制度化，再在下一级地方政府法律条文中细化，构成了畜牧环境污染的三位一体的环境管理体系，使得畜牧业环境污染得到有效控制。 3、英国：英国被认为是基本无污染的国家，与其完善

28、的环境管理系统分不开。 4、其他发达国家和地区 第一节 畜禽养殖业环境管理 一、发达国家和地区畜禽养殖业的环境管理 5、发达国家和地区畜禽污染防治管理经验 （1）加强畜禽养殖场建设 管理； （2）实施种养区域平衡一体化； （3）控制畜禽粪便施用量； （4）要求污染治理并达标排放； （5）制定优惠政策； （6）形成法律、法规和技术规范的完整体系； （7）污染转移策略。l 第一节 畜禽养殖业环境管理l 二、我国畜禽养殖业的环境管理l 1、国家层次上的畜禽养殖环境管理政策l 关于畜禽养殖业粪污管理的专项法规在2000年以前几乎没有。在我国的环境保护法、大气污染防治法、水法、固体废弃物污染环境防治法中

29、均为涉及畜禽粪污污染控制。l 2001年5月和12月，国家环保总局分别颁发：畜禽养殖污染防治管理办法、畜禽养殖业污染物排放标准和畜禽养殖业污染防治技术规范。l 2009年9月30日，国家环境保护部发布畜禽养殖业污染治理工程技术规范（），此标准自2009年12月1日实施。 2、地方性的畜禽养殖环境管理政策 （1）上海市 （2）北京市 （3）杭州市 （4）台湾省 3、我国与发达国家畜禽污染防治管理的比较（1）发达国家具有完整的法律体系，我国尚属起步阶段；（2）国外法规系统全面，我国在某些方面空白；（3）立法重点不同；（4）不断完善畜禽污染防治法律和法规；（5）法律手段与经济手段相结合。l 第一节

30、畜禽养殖业环境管理l 我国规模化畜禽养殖污染防治必须以充分利用资源为出发点，对养殖业的全过程污染防治。从源头及生产过程中减少污染物产生、排放，提倡农牧结合、种养平衡、综合利用，实现养殖污染物零排放；另一方面建立严格的法规、标准，通过立法促使养殖场采取污染防治措施. 第二节 畜禽养殖污染防治基本原则 一、减量化原则：即通过养殖结构调整及清洁生产减少畜禽粪污的产生量； 二、资源化原则：是养殖污染防治的核心，充分利用粪污资源，使其便废为宝； 三、无害化原则：利用之前进行无害化处理，使其对家畜生长生产、作物生长、环境无害、无污染； 四、生态化原则：畜牧业回归农业，种植业与畜牧业结合，实现生态系统良性循

31、环； 五、产业化原则：粪便堆肥、污水处理产业化。 第三节 养殖场的正确选址、合理布局与清洁生产 一、畜禽养殖场场址选择 1、选择养殖地域：（1）生活饮用水水源保护区、风景名胜区、自然保护区、城市和城镇居民区等人口集中地区以及其他禁养区域内禁止建设养殖场；（2）要求集约化养猪场周围3000m内无大型化工厂、矿场、皮革厂、肉品加工厂、屠宰场及其他牧场污染源；（3）场址距离交通要道、公共场所、居民区、城镇、学校1000m以上，原理医院、畜产品加工厂、垃圾污水处理厂2000m以上，周围应有围墙或防疫沟、建立绿化隔离带。 第三节 养殖场的正确选址、合理布局与清洁生产 一、畜禽养殖场场址选择 2、地形：避

32、免将养殖场设于陡坡上。 3、风向：选址时考虑风向和邻里关系。尽量远 离居住区，并位于居住区主导风向的下风向，设立防风林。 4、间隔距离：要求新建养殖场的场界与禁养区域边界的最小距离不得小于500m。 二、场区合理布局和绿化 1、场区布局原则：（1）生产区与生活管理区必须隔离；（2）场内生活区建在主风向的上风向并要有一定距离；（3）粪污处理设施、贮存设施和畜禽尸体焚烧炉应设在生产区、生活区的下风向或侧风向处；幻灯片18 第三节 养殖场的正确选址、合理布局与清洁生产 （4）粪污、堆肥点应选择有利于排放或运输、施用之处；（5）生产区与粪池之间要有一定距离。 2、绿化：（1）可降低场区风速，防止气味传

33、播，减少污染范围；（2）绿化控制温度改善局部环境；（3）直接吸收、过滤有害气体、恶臭和尘粒，减少空气中微生物数量，改善空气质量。 三、清洁生产 1、概念：清洁生产是指将养殖污染预防持续地应用于生产全过程，通过不断改善管理和技术进步，提高资源利用率、减少污染物排放、降低粪污对环境和人畜的危害。 第三节 养殖场的正确选址、合理布局与清洁生产 2、清洁生产意义：对于畜禽养殖业，通过优化饲料配方、提高饲养技术、改造畜舍结构和通风供暖工艺、改进清粪工艺，建立畜禽养殖场低投入、高产出、高品质的无公害畜产品清洁生产技术体系，是提高畜产品质量、解决养殖场环境污染问题、保证畜牧业可持续发展的根本途径。 二、推行

34、干清粪工艺 1、干清粪工艺：指畜禽粪便一经产生便通过机械或人工收集、清除，尿液及冲洗水则从排污道排出的清粪方式。l 水冲粪工艺：指畜禽排放的粪、尿和污水混合进入粪沟，每天数次放水冲洗，粪水顺粪沟流入粪便主干沟后排出的清粪工艺。l 水泡粪工艺：指在畜禽舍内的排粪沟中注入一定量的水，将粪、尿、冲洗和饲养管理用水一并排放至漏缝地板下的粪沟中，贮存一定时间、待粪沟填满后，打开出口闸门，沟中粪水顺粪沟流入粪便主干沟后排出的清粪工艺。l 目前，我国规模化养殖场采用的清粪工艺主要有这三种工艺。养猪场以这三种工艺为主，而养鸡场、养牛场则以干清粪工艺为主。2、干清粪工艺可保持舍内清洁、无臭味，空气卫生状况较好；

35、产生的污水量少且污染物浓度低，易于净化处理；固态粪污含水量低，粪中营养成分损失小，肥料价值高，便于高温堆肥或其他方式处理利用，是目前比较理想的清粪工艺。 3、养殖场污染控制从建场设计时开始，采用能减少粪尿污水产生量和处理量、降低处理难度、节约处理成本的生产工艺。故今后凡是新建、改建、扩建的养殖场都应采取干清粪工艺，畜禽粪污实现日产日清。-畜禽养殖业污染治理技术规范，2009幻灯片22表4-1 不同清粪工艺的猪场污水水量和水质项 目水冲粪水泡粪干清粪水量平均每头水量/L/d35-4020-2510-15万头猪场水量/L/d210-240120-15060-90水质指标BOD/mg/L5000-6

36、0008000-10000200-800COD/mg/L11000-130008000-24000800-1500SS/mg/L17000-2000028000-35000100-350 三、合理设计畜舍结构及设施 1、畜舍地面设计：（对于我国推行的干清粪工艺） （1）可采用有一定坡度的实体地面、低处设水沟（明沟或上盖铁箅子）的猪栏设计； （2）对分娩舍和仔猪保育舍采用网床，其他猪群采用漏缝地板，网床和漏缝地板下地面设10%的坡，尿和水由落下沿斜坡流入排粪沟，再由沟底最低处的侧地漏经地下排污系统排至污水处理场。 2、畜禽粪便贮存 3、畜舍降尘设施：除尘可大幅度减少舍内臭气。可喷雾降尘。 四、畜

37、舍环境管理 1、及时清粪 2、加强通风 3、消毒 4、预防死畜污染 五、改进饲料配方: 科学设计饲料配方、选用绿色饲料添加剂等，通过营养调控降低氮和磷的排泄量、降低微量元素的排泄量等。 第四节 养殖废弃物资源化利用 一、畜禽粪便肥料化 二、畜禽粪便饲料化 三、畜禽粪便能源化 本章思考题： 1、我国畜禽养殖业环境管理现状？ 2、发达国家和地区在畜禽养殖污染防治方面有哪些经验可借鉴？ 3、我国畜禽养殖污染防治的基本原则？ 4、如何从科学选址、合理规划布局牧场来防治畜禽养殖污染？ 5、什么是清洁生产？有何意义？如何做好清洁生产？ 6、论述畜禽养殖废弃物资源化利用途径? 堆肥技术l 堆肥基本原理l 堆

38、肥基本工艺 l 堆肥参数l 第五章 畜禽粪便堆肥技术l 畜禽养殖场产生的粪污主要有两种：固体粪便和废水。对畜禽场产生的粪便根据其性质确定相应的处理工艺，畜禽粪便的处理利用方法：l 1、畜禽粪便只经过简单固液分离或贮存后直接进行土地利用，该方法称直接还田技术。l 2、对畜禽固体粪便（或液体粪便处理产生的污泥）进行堆肥处理。畜禽粪便直接还田： 1、传染病虫害； 2、发酵产热烧苗，影响作物生长； 3、毒气危害：分解产生的有害气体使土壤和作物产生酸害和根系损伤； 4、土壤缺氧：有机物分解消耗土壤中氧气，造成土壤缺氧，抑制作物生长； 5、肥效缓慢：未发酵腐熟的有机肥料中养分多为有有机态或缓效态，不能直接

39、利用，需分解转化，直接施用使肥效减慢； 6、肥效流失污染环境；（农作物施肥高峰期可利用，施肥淡季则堆积、肥效流失污染环境） 7、体积大、运输不便、使用成本高。 第一节 堆肥技术 一、概述 1、堆肥基本概念：指在好氧条件下，在一定水分、C/N和通风条件下，将畜禽粪便等有机废弃物集中堆放，通过微生物作用，使有机物进行生物降解、转化为稳定的腐殖质的过程。 产物即堆肥产品。堆肥过程中，质量和体积均会减少1/2左右。 2、堆肥技术发展过程 3、堆肥产品作用（有机生物肥、有机复合肥） （1）堆肥可提供作物各生长时期所需要的养分； （2）堆肥可提高作物产量和改善农产品品质； （3）堆肥可提高土壤肥力（改善土

40、壤结构、增加土壤养分、提高土壤生物活性）。 二、堆肥的质量标准 1、有害污染物的控制标准：采用畜禽粪便作为有机肥生产原料，有害物质主要是重金属的影响。堆肥产品应满足一定的质量标准。目前，有机肥没有相关的国家标准。l 2、对营养物质的要求: 应保证有足够的有机质含量，同时还应保持适量的营养物质含量。作为堆肥产品，对有机肥中N、P等基本营养元素的含量应有一定要求，这是增加肥料肥效、提高作物产量的基本保证，因施用有机肥目的就在于提高土壤综合肥力。l 3、其他要求:含水率、无害率、无惰性材料、含盐量、产品外观等。 l 堆肥产品存放时要求含水率<30%，袋装堆肥含水量应<20%；堆肥产品中无

41、致病菌、杂草种子、害虫卵等，施用后对环境、土壤、作物完全无害；堆肥中无惰性材料；堆肥产品含盐量一般在1%-2%；成品外观应是黑褐色或茶褐色、无恶臭、质地松散、具有泥土芳香气味等。深褐色、质地松散、有泥土味的有机肥，是一种极好的土壤调节剂和改良剂，其主要成分是腐殖质。幻灯片34 第二节 堆肥基本原理 根据生物处理过程中起作用的微生物对氧气的不同需求，堆肥分为：好氧堆肥和厌氧堆肥。一、好氧堆肥（高温堆肥） 好氧堆肥是指在通气良好 、氧气充足的条件下通过好氧微生物的活动降解有机物，堆内温度一般在55-60，极限温度可达80-90，所以也称高温堆肥。 （一）堆肥机理： 有机物质+好氧菌+氧气+水CO2

42、+水+硝酸 盐+硫酸盐+腐殖质+细胞体+Q（二）堆肥过程：划分为三个阶段。 1、升温阶段：堆肥初期，堆层温度呈中温，从室温急剧升高到45，嗜温微生物活跃（细菌、真菌和放线菌）开始分解易降解有机质，使其转化生成大量有机酸（氨基酸、脂肪酸），并在热的作用下脱水缩合生成腐殖酸。l 2、高温平台期：l 当肥堆温度升到45以上时，即进入高温阶段。此阶段，嗜温性微生物受到抑制甚至死亡，逐渐被嗜热性微生物代替，堆肥中残留的和新形成的可溶性有机物质继续分解转化，复杂的有机化合物如半纤维素、纤维素和蛋白质等开始被强烈分解。l 通常在50左右进行活动的主要是嗜热性真菌和放线菌；温度上升到60时，真菌几乎完全停止活

43、动，仅有嗜热性放线菌与细菌在活动；温度升到70以上时，对大多数嗜热性微生物已不适宜，微生物大量死亡或进入休眠状态。l 一般堆肥温度在60以上保持3d以上，就能杀死粪便中的寄生虫（卵）、病原微生物和杂草种子，达到无害化的目的。l 3、腐熟阶段：与细菌的生长繁殖规律一样，可将微生物在高温阶段生长过程细分为对数生长期、减速生长期和内源呼吸期。在高温阶段微生物活性经历了三个时期变化后，堆积层内开始发生与有机物分解相对应的另一过程，即腐殖质的形成过程，堆肥物质逐步进入稳定化状态。l 在内源呼吸后期，只剩下部分较难分解的有机物和新形成的腐殖质，此时微生物活性下降，发热量减少，温度下降。在此阶段嗜温微生物又

44、占优势，对残余较难分解的有机物作进一步分解，腐殖质不断增多且稳定化，此时堆肥即进入腐熟阶段。幻灯片40l （三）堆肥的影响因素（条件）l 1、含水率：在堆肥过程中，按重量计，40%-60%的含水率最有利于微生物分解。 l 微生物需要从周围环境中不断吸收水分以维持其生长代谢活动，水分是否适量直接影响堆肥发酵速度和腐熟程度，所以含水率是好氧堆肥化的关键因素之一。水分低于40%不能满足微生物生长的需要，有机物难以分解; 水分过高，超过70%, ，则堵塞堆料中的空隙, 影响通风,分解速度明显降低，并导致厌氧发酵。幻灯片41l 2、温度：堆肥化适宜温度为55-60 ，不宜超过60。l 温度决定着微生物活

45、性大小和堆肥化进程快慢，温度太低，不利于有机质氧化分解和微生物新陈代谢，而且也达不到无害化要求。但是，当温度超过70时，堆肥中的放线菌等有益细菌（存活于植物根部周围使植物茁壮成长）将被杀灭，对微生物的生长活动产生抑制，分解速度减慢。堆肥化是一个放热过程, 若不加控制, 温度可达 7580,温度过高会过度消耗有机质, 并降低堆肥产品质量。因此, 常采用调整通风量的办法控制温度。3、C/N比：一般201 -301 为宜。 若原料C/N高, 不利于堆肥过程中微生物的生长，有机物分解速度慢，发酵过程长; 若过低, 则堆肥产品会影响农作物生长。3、C/N比：一般201 -301 为宜。 若原料C/N高,

46、 不利于堆肥过程中微生物的生长，有机物分解速度慢，发酵过程长; 若过低, 则堆肥产品会影响农作物生长。4、有机质含量：适宜的有机质含量为20-80%。 堆肥原料中的有机质含量高低对堆层温度和通风量均有影响，有机物含量过低，不能提供足够的热能维持堆肥所需温度，影响嗜热菌生长，难以维持高温发酵过程。有机物含量大于80时，堆制过程要求大量供氧，常因供氧不足而产生厌氧过程和发臭。5、pH值：一般微生物最适宜pH是中性或弱碱性（6.5-8.5）。 pH值过高或过低都会影响堆肥效果，是一项能对细菌环境做出估价的参数。在堆肥的生物降解和发酵过程中，堆层pH值随时间和温度变化而变化，pH值是揭示堆肥化分解过程

47、的一个极好标志。最初阶段由于有机酸产生，pH值回降低到4.55；随后，随着有机酸被逐渐分解，pH值逐渐上升到8左右，一般认为pH为7.5-8.5时堆肥化效率最高。l 二、厌氧堆肥l 厌氧堆肥是在不通气条件下，将有机物进行厌氧发酵制成有机肥料。工艺中温度低、有机物分解缓慢，发酵周期长，由于产甲烷、硫化氢等代谢产物引起恶臭，易产生严重的二次污染，不适合于大规模工业化堆肥处理。现代工艺大多采用好氧堆肥，它具有有机物分解率高、堆肥周期短、气味较小等优势。但传统好氧堆肥也存在占地面积过大、人工翻堆劳动强度大等问题。利用高效堆肥机械的工厂化堆肥是堆肥工艺发展的主流。幻灯片46l 第三节 堆肥的基本工艺l

48、一、好氧堆肥工艺流程l 现代化堆肥生产一般采用好氧堆肥，通常由前（预）处理、主发酵(一次发酵)、后发酵(二次发酵)、后处理、脱臭和贮存等工序组成。幻灯片47固体废物有机固体废物预处理无机物搅拌机机械发酵池风机后处理后发酵贮藏出售 现代化堆肥工艺流程1、前（预）处理 以畜禽粪便为主要原料进行堆肥时，由于其含水率高，前处理主要是调整水分和碳氮比，有时需添加菌种和酶制剂，以促进发酵正常进行。2、主发酵阶段（一次发酵） 通常将堆肥温度升高到开始降低为止的阶段，称主发酵阶段。主发酵阶段是堆肥生化反应的基本阶段，物料内的有机物中大部 分在此阶段内被降解，在发酵池内（或露天）进行。主发酵期约412d。3、后

49、发酵阶段 即堆肥腐熟阶段。在主发酵工序尚未分解的易分解及较难分解的有机物进一步分解，使之转化为腐殖质，得到完全成熟的堆肥成品。一般，把物料堆积到12米高度进行后发酵，通常不进行通风，但需要每周左右进行一次翻堆，发酵时间通常在20-30d 。4、后处理 包括分选工序以去除杂物，根据需要进行再干燥、破碎、造粒等。经过二次发酵后的物料中，几乎所有的有机物都变细碎和变了形，数量也减少了。5、脱臭和贮存 在堆肥化过程中，每个工序系统有臭气产生，主要有氨、硫化氢、甲基硫醇、胺类等，必须进行脱臭处理。去除臭气的方法主要有化学除臭剂除臭；水、酸、碱水溶液等吸收剂吸收法；臭氧氧化法；活性炭、沸石、熟堆肥等吸附剂

50、吸附法等。其中，经济而实用的方法是堆肥氧化吸附除臭法。 堆肥的供应期多半是集中在秋天和春天(中间隔半年)。因此,一般的堆肥厂要设置至少能容纳6个月产量的贮藏设备。堆肥成品可以在室外堆放，但须有不透雨水的覆盖物。贮存方式可直接堆存在二次发酵仓内，或袋装后存放。加工、造粒、包装，要求包装袋干燥而透气，以免影响堆肥产品质量。堆肥过程l 二、堆肥的分类l 按原料发酵所处的状态分：静态堆肥发酵法和动态堆肥发酵法l 按堆肥过程的需氧程度分：好氧堆肥和厌氧堆肥l 常见的好氧堆肥工艺l 好氧静态堆肥工艺l 自然堆肥、堆垛式堆肥、机械翻堆静态堆肥、容器堆肥式等。l 好氧动态堆肥工艺l 利用各种堆肥机械，如转筒式

51、堆肥装置、生物发酵塔等快速发酵装置，物料处于动态过程，物料混合均匀，供氧效果好、发酵周期短等。l （一）好氧静态堆肥方式l 通常采用露天的堆垛式，或在密闭的发酵池、发酵箱、静态发酵仓内进行。一批原料堆积成条垛或置于发酵装置内后，不再添加新料，直到堆肥腐熟后运出。通过人工或机械设备进行不定期翻堆供氧，发酵装置内一般采用强制曝气进行供氧。l 缺点：有机物和微生物分布不均匀，容易造成厌氧状态。l （二）好氧动态堆肥方式l 发酵装置机械化（动态）好氧堆肥工艺比较先进，具有周期短（3-7d）、物料混合均匀、供氧效果好、机械化程度高、便于大规模连续操作运行，并具有堆肥产品质量高、操作人员少、有效的堆肥过程

52、控制和臭味控制、环境影响小等优点。l 三、堆肥设备l 计量设备进料供料设备预处理设备一次发酵设备二次发酵设备后处理设备产品精加工设备l 计量设备：地磅称；l 供料设备：贮料仓、进料斗、起重机等；l 预处理设备：破包机、撕碎机、分选机、混合搅拌机等；l 发酵设备：一次发酵设备、二次发酵设备等；l 后处理设备：筛选机、烘干造粒机、配肥、包装机等；l 其它设备：脱臭装置、污水导排与处理装置、配电与控制装置。卧式堆肥发酵滚筒 家庭用堆肥发酵装置前腐熟发酵 自动进料,静态发酵仓,5个星期生物除臭二次腐熟长野县堆肥系统流程图四、堆肥腐熟度评价指标l 腐熟度 ：指堆肥中的有机质经过矿化、腐殖化过程最后达到稳定的程度l 堆肥的产品达到稳定化、无害化l 堆肥产品的使用不影响作物的成长和土壤耕作能力l 腐熟度评价指标l 物理学指标l 色度：成熟的堆肥应呈棕色或暗灰色l 气味：无臭味，检测不到低分子脂肪酸，具有潮湿泥土的气息l 温度：与环境温度一致l 化学指标l pH值 中性偏碱性l 氮 完全腐熟的堆肥含有硝酸氮和少量氨氮，未腐熟的堆肥则只含氨氮而不含硝酸氮。根据这一特性，可利用特定的显色反应来测试堆肥样品中是否含有氨氮和亚硝酸氮，从而判定堆肥是否腐熟及腐熟度程度。l C/N比 随着堆肥化过程，C/N逐渐下降，当降到(1015):1时，可认为堆肥达