猪圈粪便处理及资源化

猪圈粪便处理及资源化13022122陈高峰摘要：本文介绍了当前农村养猪业粪便存在的问题、处置及资源化的相关流程。关键词：畜禽养殖业；污染现状；治理对策一、我国动物类便排放现状我国是世界上每年排放最多动物藥便的国家之一，每年排放总计超过30亿吨。笔者查阅到年农业统计年鉴资料，估算出年畜禽獎便排放总干重为26亿吨，其中牛粪、猪粪、鸡类资源分别为2.87亿吨、2.26亿吨、10.16亿吨。按照官方统计数据显示年月共有亿头左右的生猪存栏量。按一头猪全年排粪约3吨计算（易中华，，平均每月排放0.25吨，年月当月累积下来有1.16亿吨猪粪排出。体重为60kg的肉猪每天排泄的量约2.3kg，尿量约3.5kg与成人相比，，尿量相当于人的3倍。另外，排泄量与所喂饲料的种类也相关，用剩饭喂猪，排泄量要减少。由于这是官方数据，实际产生的排放量可能更高。特别是随着养猪生产集约化程度的提高，散型、高密度的生猪养殖模式给环境带来了沉重的负担。1.猪类对环境的污染一提到猪粪，大家第一反应都是会用臭气熏天、恶心等词语来形容。猪粪对环境造成的压力己经不容忽视。这是由于在长期的对猪粪排放的管理中没有相对严格的法律法规予以规范，对肆意排放破坏人文、地理环境这一现象还没有得到足够的重视，农村人口的环保意识并没有得到较大程度地提高，这些都直接造成了猪粪排放对环境直接或潜在的危害。2.目前，猪粪资源化利用的方式主要有如下几种：2.1作为农家肥直接施到田里——又称直接还田国内基本上都是将畜禽粪便收购回来后自己稍作加工就直接均匀散播到田地里。比如堆肥，堆肥处理是在微生物作用下通过高温发酵使有机物矿质化、腐殖化和无害化而变成腐熟肥料的过程。在微生物分解有机物的过程中，不但生成大量可被植物利用的有效态氮、憐、钾化合物，而且又合成新的高分子有机物腐殖质，它是构成土壤肥力的重要活性物质。堆肥法以其成本低廉，能有效杀灭病原菌和除臭，改善畜禽废弃物不良的物理性状，使畜禽废弃物性状彻底稳定，并己成为当前畜禽废弃物无害化和资源化的重要途径之一。猪粪由于碳氮含量比较低以及含水量较高的特点，不适合单独堆肥。因此南方许多地区猪異混合堆肥的最佳填充料及方法是，将所用稻草和树叶铡成厘米长，再把猪粪、稻草、粉煤灰按：湿重比）混合，或猪襄、木屑、树叶按：湿重比）混合，按比例将材料混合均勻堆成堆，一般个月后即可作为农家肥使用。2.2加工制成有机肥料随着化肥的大量施用，老一辈的人时常感叹现在米饭都没有以前香了。这几年虽然猪肉价格涨幅比较可观，但猪粪的收购价格普遍偏低，越来越多的养猪场管理者都在想方设法从这猪粪里挖出宝来，如今加工成有机肥渐渐成了一种主流。浙江宁波郊外的慈城镇双顶山畜牧场养猪场，每年出栏头猪，是全区规模最大的养猪场，但每年吨的猪獎处理问题是非常棘手的事情。“早些年有人上门收购，但在这两年消失了。”场主只好自己掏钱把猪类运到偏远的地方丢弃处理。由于有时处理得不彻底，造成的环境污染严重影响了周边村民的生产生活，而政府补助的处理设备由于种种原因无法使用，被闲置在厂房内。年月份，他们与专门从事猪裴处理的一家公司合作，把猪场内一堆堆猪獎送到围墙夕卜米处的加工车间，加工成一包包有机肥料。据悉这种生产出来的有机肥卖给区里的蔬菜水果种植大户，很受欢迎。2.3猪粪加工成饲料有数据显示，全球有亿人处于饥饿状态，而全球用于饲养牲畜的饲料可以喂饱亿人。可以看到，每年在饲料上的花费是十分庞大的。有报道称很多场主为了无止境地提高猪肉品质，肆意地添加各种猪词料添加剂。将猪粪加工成饲料让猪粪得到二次利用的技术已经在许多国家推广使用，并且这项技术也日趋成熟。主要有自然厌氧发酵法、自然干燥法、塑料大棚自然干燥、高温快速干燥（烘烤干燥法、微波处理、热喷处理）、青、发酵机发酵等。二、猪粪的能源化利用猪粪制沼气早在上个世纪就被广泛应用于农村，如今作为再生能源ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>林崇强</Author><Year>2015</Year><RecNum>4</RecNum><DisplayText>(1)</DisplayText><record><rec-number>4</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="erdtdeepvxfffxet5tpp9dedx0pvwptfaf2v"timestamp="1465372494">4</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>林崇强</author><author>王建辉</author></authors></contributors><auth-address>江苏省睢宁县姚集镇农业技术推广服务中心;江苏省睢宁县畜牧兽医技术指导站;</auth-address><titles><title>当前农村畜禽养殖业污染现状及治理对策</title><secondary-title>畜牧兽医科技信息</secondary-title></titles><periodical><full-title>畜牧兽医科技信息</full-title></periodical><pages>6-7</pages><number>11</number><keywords><keyword>农村</keyword><keyword>畜禽养殖业</keyword><keyword>污染现状</keyword><keyword>治理对策</keyword></keywords><dates><year>2015</year></dates><isbn>1671-6027</isbn><call-num>23-1501/S</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>(1)利用已经超过了年。在丹麦，大约的动物类便用来进行沼气的发酵，目标到有的动物粪便要被用来作为原料发酵沼气（。沼气发酵主要是在厌氧的条件下，通过微生物的生理代谢作用，将有机物质发酵分解同时制取蕴含高能量的招气作为有效的二次能源的技术，同时也是绿色环保的能源技术。将养猪场与沼气池建在一起，用猪粪制备沼气再用沼气发电、做饭，这已经成为时下“绿色养猪”的主要途径之一。制备的沼气可以直接用来幼猪保暖、猪场照明，多余的电还可以供给附件的职工宿舍照明、养猪场食堂做饭等，原来只能靠发电来解决的如今都可以利用猪粪发酵的产物变废为宝。整个养猪场的用电量大幅度减少，每年可以节约电费万多元。在广东省江门市ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>杨凌</Author><Year>2013</Year><RecNum>3</RecNum><DisplayText>(2)</DisplayText><record><rec-number>3</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="erdtdeepvxfffxet5tpp9dedx0pvwptfaf2v"timestamp="1465372494">3</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>杨凌</author><author>朱明</author><author>陈静华</author><author>纪家玉</author><author>卞红春</author></authors></contributors><auth-address>江苏省盐城市畜牧兽医站;</auth-address><titles><title>盐城市畜禽粪污处理利用现状与对策研究</title><secondary-title>山东畜牧兽医</secondary-title></titles><periodical><full-title>山东畜牧兽医</full-title></periodical><pages>37-41</pages><number>12</number><keywords><keyword>畜禽粪污</keyword><keyword>畜禽养殖</keyword><keyword>处理模式</keyword><keyword>畜禽粪尿</keyword><keyword>粪污处理</keyword><keyword>畜禽规模养殖</keyword><keyword>畜牧业发展</keyword><keyword>微生物发酵</keyword><keyword>土地资源</keyword><keyword>养殖业污染</keyword></keywords><dates><year>2013</year></dates><isbn>1007-1733</isbn><call-num>37-1267/S</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>(2)，他们利用沼澄、沼液、肥鱼、肥粮、肥果、肥菜，实行生态农业的种养面积大约有万多亩，沼气工程让江门的绿色农业重获了新生。在浙江省绍兴市，畜禽养殖排泄物治理作为生态省建设和“”环境污染整治的一个重要内容，年当地年存栏生猪头以上、牛头以上的家规模养殖场都被列入整治任务。这些规模养殖场大都采用了“能源生态型”治理模式，建成投用雨污分流、节水改造工程、沼气工程、厌氧发酵池等设施。这些都是简单地以猪粪作为源头，产出沼气从而实现物质的一次有效利用。目前，国内外比较常用的一种对猪类进行物质循环利用生态系统模型主要有种植业养殖业沼气工程ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>连海明</Author><Year>2010</Year><RecNum>2</RecNum><DisplayText>(3)</DisplayText><record><rec-number>2</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="erdtdeepvxfffxet5tpp9dedx0pvwptfaf2v"timestamp="1465372494">2</key></foreign-keys><ref-typename="Thesis">32</ref-type><contributors><authors><author>连海明</author></authors><tertiary-authors><author>王济民,</author></tertiary-authors></contributors><titles><title>规模化养猪场粪污处理的成本与效益分析</title></titles><keywords><keyword>养猪场</keyword><keyword>粪污处理</keyword><keyword>模式</keyword><keyword>成本</keyword><keyword>效益</keyword></keywords><dates><year>2010</year></dates><publisher>中国农业科学院</publisher><work-type>硕士</work-type><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>(3)三结合，养殖业渔业种植业三结合，养殖业渔业林业三结合。其中以第一种循环利用模型的生态工程应用最普遍，效益最好2.1猪粪的成分组成有机物组成查阅了相关资料后，从各个元素含量的角度分析，得知猪粪中、的含量较高，粪中能被作物利用的养分约占，作为有机肥料的利用价值较高。猪类含有有机质，但总的养分含量不高，氮占总含量的、磷占、钾占。猪粪生粪中大量元素的含量最高，为干物质的，含量为干物质的°。据年月日咸阳科技网介绍，猪类的比在左右，一般比低的肥料对土壤的改良作用不是十分显著。所以在实际操作中一般会在腐熟过程中添加打碎的稻麦結秆，增加比和有机质含量，这样对土壤的疏松有帮助。另外，Ca的含量也较高，但K和Mg的含量相对较低，为1.5%左右，这些成分中和的不同取样间变异系数较大。猪类的干物质中80.1%为有机物，易分解性有机C为27.3%,半纤维素及纤维素的含量较低，粗脂肪和木质素的含量较高。虽然不同猪的饲料来源千差万别，但是猪粪便中干物质的营养组分只可分为粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、粗灰分、无氮浸出物这几大类，调查显示，一般粗蛋白占到干物质的粗脂肪为粗纤维为，粗灰分为。几种加工过的猪类便中，维生素含量平均为16001u/kg。同样，猪的发育阶段仔猪、幼猪、中猪、母猪不同，其排出的粪便的干物质组分也有一些差别。三、工艺流程：对于规模养殖场ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>柳建国</Author><Year>2009</Year><RecNum>1</RecNum><DisplayText>(4)</DisplayText><record><rec-number>1</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="erdtdeepvxfffxet5tpp9dedx0pvwptfaf2v"timestamp="1465372494">1</key></foreign-keys><ref-typename="Thesis">32</ref-type><contributors><authors><author>柳建国</author></authors><tertiary-authors><author>卞新民,</author></tertiary-authors></contributors><titles><title>畜禽粪便污染的农业系统控制模拟及系统防控对策</title></titles><keywords><keyword>畜禽粪便</keyword><keyword>安全经济承载力</keyword><keyword>农业系统</keyword><keyword>计算机仿真</keyword><keyword>对策</keyword></keywords><dates><year>2009</year></dates><publisher>南京农业大学</publisher><work-type>博士</work-type><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>(4)中粪污经固液分离后液体经厌氧发酵产生沼气作燃料。主要是采用沼气工程。沼气工程即将污水排入防渗密闭的发酵池(沼气池)中，通过厌氧菌的发酵作用可以降解畜禽粪污其中颗粒状的无机、有机物，杀死或抑制其中寄生虫卵和病原菌，所产生的沼气可作为能源用于发电、照明和燃料。沼渣和干粪可直接出售或用于生产有机复合肥；厌氧出水既可进入自然处理系统(氧化塘或土地处理系统等)使处理出水实行达标排放，也可直接作肥料用于农田施肥。技术要点：发酵池(罐)要密封完好，以保持无氧环境；投料中有机物充足，碳氮比(C/N)适中。一般以25:1产气系数较高；保持适宜的环境温度，沼气菌生存温度为8~70℃，以35℃时产气量最大；控制发酵物的酸碱度，一般pH值控制在6.7~7.2为宜。厌氧发酵处理模式的优点是投资少，运行管理费用低，不耗能并可以回收能源(甲烷)；污泥量少，不需要复杂的污泥处理系统；不需复杂的设备、管理方便、对周围环境影响小、无噪音。缺点是后处理需要占用大量土地，同时有污染地下水的可能。目前全市建有6~10m³的“户用沼气”10.2万户，沼气主要用作生产生活的燃料；300m³以上“大中型沼气”430座，其中东台中粮集团达2万m³,，沼气主要用作发电及生产生活的燃料。好氧堆肥技术：好氧堆肥即以畜禽粪便为主要原料进行堆肥。由于其含水率太高等原因，前处理的主要任务是调整水分和碳氮比，有时需添加菌种和酶制剂，以促进发酵过程正常进行。好氧堆肥又可分为好氧静态堆肥(包括自然堆肥、静态供氧堆肥、机械翻堆堆肥和容器堆肥)和动态堆肥发酵(包括转筒式堆肥和以控制在50%~60%为宜，其中55%最理想；堆体内温度以保持在50~60℃为宜；发酵时间20~30d。

图2厌氧发酵处理模式工艺流程

3.1沼气发酵的主要技术3.11温度保证因为厌氧发酵是微生物繁衍的活动结果，微生物生存需要温度。沼气发生的厌氧菌的生存温度为8～70℃，高温发酵的温度为52～58℃、32～38℃为中温发酵，12～30℃为常温发酵，10℃以下为低温发酵。这主要是不同菌种对温度的需要，我们常用的是12～30℃的常温发酵，这种发酵的最佳温度是15～25℃。3.12菌种基本上为两大类，一类是分解菌，另一类是产甲烷菌。分解菌有纤维分解菌、脂肪分解菌和蛋白分解菌等好几十种，产甲烷菌也很多。这些菌在自然环境中是常在菌。分解菌先将猪粪尿分解后，再由产甲烷菌利用分解的炭分子产生甲烷。而氨气、磷除一部分氧化后挥发外，大部分都留在沼渣和沼液中，因此主要肥效降低很少。3.13发酵原料沼气菌也和其他微生物一样要靠C、N、P、K和其他元素来维持生命和活动。并将C转化成甲烷CH4（沼气中的主要成分），所以在沼气发酵中要有这些营养元素。粪尿中含有很丰富的N、P、K等元素，再加一些草和秸秆作为碳的原料。所以利用这些农村的废弃物来生产能源物质是非常好的，一头育肥猪一年可产28～42m3的的沼气，所以一个农户养2～3头猪，所产的沼气就可以作为基本生活能源之需，如果多养一点猪，沼气池大一点，产的沼气多一点，则多余的沼气可以发电、照明用。3.14沼气发酵的水分冬季88%～90%，夏天90%～94%左右。3.15酸碱度沼气池中的pH值在6.8～7.6之间，pH值过高过低都不太合适。如果发生过高或过低现象则要通过调节原料来补救。3.16沼气池必需密闭和不漏气沼气地的容积要根据猪场污水排放量及设计的沼气池的功率而定，沼气池的功率高，体积可小一点，功率低需要发酵10～15d的池与当前效率高的只要48h的发酵的池比较，其体积差很多，因此要与沼气池的设计者商定。3.17发酵过程每天要适当搅拌一天两次即可，要特别注意人不能进入沼气池，以免出现危险。有的沼气池设计有搅拌装置，比较方便和安全。3.18污水成分变化发酵后粪尿水中的COD和BOD5降低80%以上，而肥料物质减少不多。此外沼渣不定期积存一部分肥料。可见沼液中肥料元素还是保持相当一部分，此外沼渣中还保留了更多一些的肥料元素，因此沼气发酵仅是将发酵原料中的C转化为CH4而已，其他的元素基本很少损失。3.2沼气池建设的基本技术沼气发酵的方法是一项利国利民的措施，但一定按照沼气的各项利用的技术要求进行建设和利用。此外，还要因地制宜，北部寒冷地区可以利用时间短一些，搞一些相对简易一点的池子。黄河以南地区多发展一些。沼气池投资不是太大，可因地制宜，就地取材，制池的材料种类也较多。一般农家用或小规模池的建设投资农民都能负担，但大型池投资较大，需要有一定的资金。建沼气池的投资一般2～3年就可收回。沼气池的建设一定要请当地的沼气部门帮助，不要自己随意建池，以免发生危险和漏气。产出的沼气要用掉，否则排入空气会造成二次污染。利用沼气ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>张瑜</Author><Year>2013</Year><RecNum>5</RecNum><DisplayText>(5)</DisplayText><record><rec-number>5</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="erdtdeepvxfffxet5tpp9dedx0pvwptfaf2v"timestamp="1465392050">5</key></foreign-keys><ref-typename="Thesis">32</ref-type><contributors><authors><author>张瑜</author></authors><tertiary-authors><author>杜雄明,</author></tertiary-authors></contributors><titles><title>安阳农村沼气应用及发展对策的研究</title></titles><keywords><keyword>沼气</keyword><keyword>农村</keyword><keyword>能源</keyword><keyword>发展对策</keyword></keywords><dates><year>2013</year></dates><publisher>中国农业科学院</publisher><work-type>硕士</work-type><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>(5)发电是一项比较成熟的技术，也是利用沼气最有价值的方法，过去用沼气发电需要配用一部分柴油，现在已可不用柴油了，这样成本可以降低很多，沼气的利用价值更高了。但必须解决沼气的产量和质量，要有足够量的的沼气量，按实际发电计算，发一度电约需0.4～0.6m3的沼气，视沼气质量而定。华南地区每立方米优质沼气池平均每天能产0.8m3沼气，但简易的沼气池产量要低不少，可按设计产气量计算需要建筑的沼气池的体积。建设沼气池是一项专门技术，一方面必须安全，另一方面沼气池的密封要求高，当前我国有专门的国家标准可以遵照执行（GB-4759-4752-84，GB-4750-4752-2000）。我国大部分县市都有沼气推广部门，建沼气池要取得他们的支持和指导，不要自己盲目的建设。下面简单的介绍与沼气池的建设有关的几点基本要求。3.21沼气池的基本结构和类型沼气池实际上是一个立方的或圆立方的池体，在这个池体内进行厌氧发酵。发酵池有一个入料口，一个出渣口和出水口，在池顶有一个出沼气口。池内根据厌氧方式的不同而内部有不同的设施，如为了提高发酵效率，而加一些填料，以附生更多的沼气菌。为了加强沼液的流动，有的池设计专门配置的水管，以水流搅动料液，还有为了操作方便而加一个搅拌器的。沼气口的类型有：水压式、浮罩式、半塑式沼气池、塔型沼气池、帽式沼气池、方型浮罩式沼气池等等。3.22制作沼气池的建筑材料沼气池制作材料很多，可用砖、水泥、玻璃钢、铸铁、不锈钢板等，体积小用砖即可，体积大可根据经济条件和建筑要求选材，一般用水泥钢筋混凝土比较普通，国外用不锈钢的比较多。沼气池最主要要坚固、密封，不能漏气。因此建池的选料要考虑好。3.23干物质含量猪粪尿及猪栏冲洗水，还可加一些切碎后的秸秆和青草等，但要注意其干物质浓度在8%～10%左右。3.24混合与搅拌最好要准备一部分用过的沼渣或净牛粪和猪粪混合后，用作接种物原料，用塑料袋或塑料布密封好，厌氧条件下发酵2d左右，当原料温度升到5～60℃时即可入池，再加上发酵料液，达到沼气池的20%左右，待其发酵，每天搅拌两次，一般有2～3d就会发酵，发酵的接种物约为启动原料的30%左右，当沼液的pH值达到6.5以上时，即可使池保持厌氧条件令其发酵，以后每天加一些料液一周内加到设计容量。如发酵过程中pH值低于6.5时可加点草木灰进行调节达到pH7.0左右即可。遇到的二次污染为沼气池的废渣，废水，，主要废渣一般为有机肥料处理，含有机质，粗蛋白，还有矿物质。废渣可以做有机肥料二次利用，废水可进行人工处理，但可能会引起渗滤液污染地下水的问题，解决方法可以定时清理废渣废水，定时检查设备的完整性可行性，选址需要选好发酵池位置。对于粪水的下渗土壤问题，可以建设一个渗漉液收集池在地里面，然后再加处理装置。资源化沼气发酵综合利用是防治畜禽养殖废弃物污染的重要手段之一。推广沼气处理技术，利用沼气对畜禽粪便进行厌氧发酵，发酵产生的沼气成为廉价的燃料，用于仔畜舍的保