收稿日期:2006Ο10Ο24畜禽粪便的无害化资源化处理技术郭云霞1)　黄仁录1)　郝庆红2)(1)河北农业大学动物科技学院,河北保定071001;2)河北农业大学生命科学学院,河北保定071001)摘要　集约化养殖场在蓬勃发展的同时也带来了大量的畜禽粪便,这些已经成为了不可忽视的污染源。针对畜禽粪便既是污染源、同时也是一种巨大的资源的特点,总结了将畜禽粪便进行无害化和资源化处理的几种技术,为畜牧业的可持续发展和环境的进一步改善提供参考。关键词　畜禽粪便;无害化;资源化 随着社会的发展和人民生活水平的不断提高,对畜产品的需求量大幅增加,使畜禽养殖业得到了迅猛发展,养殖业已成为一些地方的支柱产业和主要经济增长形式。60年代以后,由于大型畜禽饲养场的建立,为了实现机械化和高效率,大量采用了水力清除的方法而形成了大容量的液态粪,大大增加了施入农田的运输负荷。大量规模养殖产生的畜禽粪便对生态环境造成严重污染。目前,人们已经开始研究探索如何将大量的畜牧生产废弃物变废为宝,实现畜牧业的可持续发展。1　肥料化技术随着我国有机食品和绿色食品的发展,有机肥料的需求量不断增加,用畜禽粪便制作有机肥具有一定的市场前景。主要有以下几种方法:1.1　土地还原法目前畜禽粪便处理的方法有很多种,但直接还田还是一种传统而又经济简便的方式。牛粪尿是一项重要的肥源,除含有氮、磷、钾外还含有微量元素,但牛是反刍动物,饲料经过反复咀嚼,使牛粪质地细密,加之牛饮水多,粪中含水分较多,是一种分解慢、发热量小的冷性肥料。平均每头牛每日排泄粪尿共25kg,其中粪尿的比例为3∶2。据报道在666.7m2土地上施新鲜牛粪20t,采用条施或全面撒施,栽培饲料作物和蔬菜,增产效果很好,对土地无不良影响。但是直接还田还是会对农作物产生一定的毒害[1]。因此需要在施用前进行必要的堆积处理,堆积沤制程度要依生产需要而定,作为基肥以改良为目的而当茬又不栽种作物时,施新鲜牛粪尿最好;如果是在播种前进行施用,则必须施用腐熟较好的粪肥。1.2　腐熟堆肥法堆肥化技术是一种为世界各国普遍采用的畜禽粪便处理方法,运用良好的堆制技术,可以在较短的时间内使粪便减量、脱水、无害化,取得较好的处理效果,尤其是高湿粪便的脱水技术。试验表明,采用分批添加鸡粪方式堆制处理,开始添加鲜粪的体积为对照组的37.5%,与回流物混合后,堆肥水分的含量为520g/kg左右,这样使堆肥微生物迅速繁殖[2]。快速好氧堆肥技术需要采用机械通风、翻堆和提高发酵温度,同时放入加速发酵的微生物菌种。堆肥的通风量在0.3m3/min时,堆肥的含水量在55%～65%范围,C/N鸡粪在15～30之间,牛粪堆料在25～50之间[3],环境温度在10℃以上,均可进行好氧堆肥。在冬季可以利用电能来提高发酵温度。经过好氧堆肥粪尿,生产的肥料是腐熟的高效有机肥。其中干物质量可以降低10%～20%,还可以利用温室或大棚提高低温季节的温度,减少能量的消耗,但处理后含50%～60%水分的腐熟粪肥仍需要机械烘干。经试验筛选,能较好的反应畜禽废・94・2006年第12期养殖与饲料动物疾病防治弃物堆肥腐熟的指标[4]有:氨态氮(NH+4-N)含量,水溶碳(WSC)是堆肥过程中各种微生物优先利用的碳源,因此其含量可以反映堆肥的腐熟程度,而在堆肥过程中,碳作为微生物活动的能源物质,大部分以CO2的形式被释放,氮用来合成细胞的原生质而被保留下来,这样固相碳氮比(C/N)随着时间的推移而下降,和腐殖酸物质(HS)含量也会增加;由于NO-3N含量在堆前含量太少,而且还不受饲料原料种类的限制,因此其含量仅作为参考。试验表明,牛粪在堆制20d后,粪中的草籽将失去发芽力,畜禽粪便在常温下堆制60d[5]但含水量在87%的乳牛粪发芽率一直很高,可能由于牛粪中导电性能(EC)低,对发芽率影响不大。猪粪在堆制20d后稍有下降,而鸡粪在堆制20d后,发芽率几乎为零[6]。各种粪便即可杀灭粪大肠杆菌、蛔虫卵等,安全还田。采用通风式堆肥发酵方式研究牛粪及添加材料的分解特性和堆制过程中氨气的释放规律,在18.5d时牛粪中的有机物分解50%左右,锯末、稻壳等材料分解性较差,添加后推迟发酵为28d。牛粪堆肥过程中氨气的释放主要出现在前期,尤其是最初的100h,因此在该期间采取适当措施防止氮素损失[7]。可适当添加垫草、垫土保持牛圈内干燥和保氮作用。牛粪和磷肥混沤,可以增强微生物活动能力,加速粪肥分解,减少氮素损失,减轻土壤对磷素的固定,提高磷肥的利用率。1.3　生物处理法畜禽粪便排泄物虽然是一种污染源,但如果我们将其通过合理有效的处理,进行开发利用,变废为宝,会成为一项重要的可利用资源。通过深加工,蝇蛆、蚯蚓可利用畜禽粪便中各种残存的养分,可以防止对动物的“二次污染”;其中,通过应用微生物无害化活菌制剂发酵技术处理畜禽粪便是比较科学的、理想的、经济实用的方法,所产生的无害化生物有机肥和有机-无机复合肥是一种重要的肥料资源。按上述畜禽粪便年排放量19亿t计,折算成标准化学氮肥570万t,标准磷肥420万t,标准钾肥330万t,合计折算标准化肥总量约1320万t,并提供有机质约2850万t。因此,经合理地开发利用后畜禽粪便将成为一项重要的再生资源。同时,畜禽粪便通过生物发酵处理后消除了病菌、虫卵等有害微生物,使环境得到改善和净化。BYM是近年来出现的一类新型生物制剂[8],是从自然界中分离纯化获得的有益微生物,将其组合发酵形成,包括细菌、酵素菌、丝状菌三大类二十余种能产生活性分解酶的微生物群体组成的产品,酵素菌是好气性微生物群体,具有很强的发酵力。在发酵的过程中,多种有益菌迅速增殖,产生大量有益代谢物质,分泌出多种活性分解酶,这些酶具有很强的催化分解能力。它能催化分解农作物秸秆、树叶畜禽粪便杂草等有机物,形成腐殖质。2　饲料化技术对经济发达国家而言,粪便作肥料还田成为主要出路,对发展中国家来说,粪便作饲料仍是主要出路。粪便资源的饲料化,是畜禽粪便综合利用的重要途径。但由于畜禽粪便是有害物的潜在来源,含有病原微生物、化学农药残留等,因此要将畜禽粪便经过无害化处理后方能作为饲料使用。各国学者对饲料化的安全性进行了广泛的研究后认为,带有潜在病原菌的畜禽粪便经过适当处理后,再用作饲料是安全的。目前饲料短缺,尤其是蛋白质饲料供求矛盾加剧,面对畜牧业的高速发展,新的蛋白质饲料的开发已迫在眉睫。试验证明,风干鸡粪中蛋白质含量为24%～30%[9],猪粪为3.5%～4.10%,羊粪为4.10%～4.70%,牛粪为1.7%～2.3%[10]。鸡粪由于其蛋白质含量高,氨基酸种类齐全,而成为最有开发潜力的非常规饲料资源。牛粪作为猪的饲料,用30%牛粪为基料与70%的猪配合饲料混合,加人培养好的酵母菌(按1∶500倍与混合料均匀混合),按含水量为50%～65%的标准加水,以手捏指缝有水,但不滴下为宜,再次混匀,然后用塑料薄膜封严气温在20℃以下经7～10d,20～30℃经3～5d,30℃以上经1d即可发酵成功经发酵之后的牛粪料呈现黄褐色,具有酵母的特殊气味,无异味,粉末状。牛粪亦可喂鸡,将新鲜牛粪晾到半干,混以少量的鸡毛、杂草、垃圾,堆成三尺高,四尺宽、一丈长的育虫堆,淋以适当温水,外面抹一层稀泥密封,再盖上稻草防龟裂,约经15～20d后,就可以开堆让鸡啄虫。虫子吃完后,还可在原堆上添加原料再育虫,直至牛粪完全腐烂,不能再育虫时,可转作蚯蚓的饲料或作为肥料使用。・05・动物疾病防治养殖与饲料2006年第12期2.1　干燥处理(1)自然干燥:利用日光干燥是最简单的方法,将新鲜畜禽粪便摊在水泥地面或塑料布上,随时翻动和摊散,有利于其通风排湿,加速水分蒸发。使水分降低到1%以下(手感干燥疏松即可),粉碎过筛,贮存于阴凉干燥处备用。这样做降低成本,节省能源,但缺点是效率低,湿营养成分损失较为严重,而且对环境的污染较为严重。(2)人工干燥:利用机械进行粪尿的固液分离和烘干生产有机肥料,可以及时处理畜禽粪尿,减少畜舍的臭气,但不能消除烘干过程产生的臭气,所以产生的有机肥因为没有经过发酵处理而使其肥效降低,还由于烘干需要耗费较多的电能而不宜推广。利用微波烘干技术,即用高温烘干迅速使湿鸡粪中水分量降到13%以下的处理方法。在干燥过程中可以达到消毒、杀灭细菌、消除臭味的效果,但是养分损失较大,成本较高。2.2　生物分解利用优良品种的蝇蛆、蚯蚓和蜗牛等低等动物分解畜禽粪便(尤其是牛的粪便),达到既提供动物蛋白质又能处理畜禽粪便的目的。此法比较经济、生态效益显著。蝇蛆、蚯蚓和蜗牛都是很好的动物性蛋白质饲料。据测定:鲜蚯蚓含10%～40%的蛋白质,蚯蚓的粪便可以作为肥料。将蝇蛆、蚯蚓加工成粉或浆,是营养价值很高的蛋白质饲料。先将牛粪与饲料残渣混合堆沤腐熟,达到蚯蚓产卵、孵化、生长所需的理化指标,然后按适当厚度将腐熟料平铺于地,放入蚯蚓让其繁殖。使用蚯蚓床微生物通透剂,可以减少蚯蚓的育成周期由常规的45d减缩减到23d,年增产蚯蚓49%。据测算,每η培养基可收获鲜蚯蚓1.5万至2万条,约30～40kg。被蚯蚓利用过的牛粪和饲料残渣叫蚓粪,富含无机养分,是理想的盆花和园林种植肥,还可用作养殖业的辅助饲料;而作为优质蛋白饲料的蚯蚓本身,则是养鸡、养鸭、养鱼、养家畜的极好饲料,极有益于禽业和渔业的发展。蚯蚓也可用于喂养珍稀动物,还可用来加工生产成食品罐头,出口创汇。3　能源化技术3.1　厌氧发酵在能源短缺的今天,利用农村废弃物资源化处理,发展沼气工程,已成为解决农村用能、培肥地力、防治农业污染、清洁生产的双赢之举。现代的工业化高效厌氧沼气技术不受外界温度和环境条件的影响,以沼气或电作为能源,自动控制反应器内的温度。建一个10m3的沼气池,一般需要占据直径为3m、深2.3m的空间。从实际情况看,建一个8～10m3的沼气池,农户年可节省燃料和电费500元左右;减少化肥和农药使用量节支200元左右,如果每户年育肥出栏5～6头商品猪,又将增加效益500～600元。高效沼气技术处理畜禽粪尿的一次性投资大于堆肥设备,但沼气发酵池可采用混凝材料,沼气罐可用碳钢代替不锈钢,其投资就小的多。建设投资可以由沼气的综合利用和出售有机肥回收。沼液作根外追肥时,宜先澄清或过滤,用量以叶面布满水珠而不滴水为宜。炎夏中午和雨天不宜施肥。沼液可以喂猪,用沼液喂猪的方法很简单,用粪勺或其它容器从沼液出料口取出适量的中层沼液,放入饲料中搅拌即可,要注意饲料拌好后要放置一定的时间,主要是让沼液渗透到饲料中,同时挥发掉氨味。沼渣作果树底肥,沼液叶面喷施防止作物病虫害。在花期、果实膨大期和冬季清园三个时期,选择晴天上午8～11时、下午3～6时,或阴天用沼液喷施果树叶面,以叶面布满水珠而不滴水为宜。对结果多的果树,在沼液中加入0.05%～0.1%的尿素,幼树或挂果少的果树,加入0.2%～0.5%的磷钾肥。果实膨大期,加入0.15%的尿素和0.2%的磷酸二氢钾喷施。沼液采用正常产气30d以上的沼气池、喷施以叶背为主。在虫害多发期,选择气温高的下午,在提取的沼液中添加适量适宜的农药、洗衣粉,用喷雾器将沼液喷施果树叶面。3.2　焚烧产热直接燃烧可以产热,这种方式适合于草原上的牛、马等动物的粪便。对于集约化养殖场来说,所产生的大量粪便,含水量高,干燥起来很困难,必须进行转化才能用作燃料。这种方法需要耗费大量的能量。美国加利福尼亚州将牛粪在焚化炉里燃烧,得到的热量驱动发电机发电,每天可以处理牛粪900t,足以供应当地2万户居民的用电[11]。4　目前存在问题与前景设备不配套,能耗高,技术不完善,再加之资金・15・2006年第12期养殖与饲料动物疾病防治