我國禽畜養(yǎng)殖業(yè)廢棄物污染及資源化利用資料

1、畜禽養(yǎng)殖過程中廢棄物污染及資源化利用,組長：劉彬 組員：王甲 赫丹,主要內(nèi)容,,一 、我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展及污染現(xiàn)狀二 、畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染的危害及產(chǎn)生原因三 、畜禽糞便資源化四 、我國糞污處理基本工藝模式五 、發(fā)達國家畜禽養(yǎng)殖廢物的處理體系,一、我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展及污染現(xiàn)狀,1.1 我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展狀況,,據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示：2009年肉類總產(chǎn)量7642萬噸，比2008年增長5.0%。,1.2 全國畜禽養(yǎng)殖業(yè)肉產(chǎn)量分

2、布,,1.3 我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)帶來的污染 改革開放以前，在我國農(nóng)村普遍采用“小沼氣”來處理以生產(chǎn)隊或家庭為單位的畜禽養(yǎng)殖廢物，其沼渣和沼液可以就地種植消納，及時還田，不存在對環(huán)境的污染問題。但是，自改革開放以來，在全國各地出現(xiàn)了大批集約化、規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場，其產(chǎn)生的畜禽廢物大量局部集中，使得養(yǎng)殖場周圍種植業(yè)無法消納，又無力投資進行畜禽糞便污染治理，導致畜禽糞污直接排放，造成了嚴重的環(huán)境污染問題。 污染的現(xiàn)狀：2007年我國

3、農(nóng)業(yè)面源污染物的化學需氧量(COD)排放量為1325.09萬噸，占COD排放總量的43.7 %，總氮(TN)、總磷(TP)排放量分別為270.46萬噸和28.47萬噸，分別占排放總量的57.2 %和67.4 %。而其中，畜禽養(yǎng)殖業(yè)的COD、TN和TP分別占農(nóng)業(yè)源的96 %、38 %和56 %。,二、畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染的危害及產(chǎn)生原因,,2.1 畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染的危害造成水體污染：畜禽污水排入江河湖泊中，造成水體N、P量升高，導 致水體嚴重富

4、營養(yǎng)化；污水中有毒、有害成分一旦進入地下水中，可造成持久性的有機污染，很難治理恢復。造成空氣污染：畜禽糞便中含臭味化合物168種，其中含量最多的有硫化氫、氨氣、脂肪族醛類、糞臭素和硫醇類等。造成農(nóng)田土壤污染：畜禽養(yǎng)殖污水長期用于灌溉，會使作物倒伏、晚熟或不熟，造成減產(chǎn)，大面積腐爛。此外，高濃度污水可導致土壤孔隙堵塞，造成土壤透氣、透水性下降及板結(jié)，嚴重影響土壤質(zhì)量。引起病毒傳播：全世界約有人畜共患疾病250多種，中國有120種，其

5、中由豬傳染的25種，由禽類傳染的24種，由牛傳染的26種，這些人畜共患疾病的載體主要是家畜廢棄物。,,2.2畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染產(chǎn)生原因： 畜禽業(yè)養(yǎng)殖方式和規(guī)模發(fā)生了重大變化：過去的畜禽業(yè)多為分散經(jīng)營，在農(nóng)村中僅作為副業(yè)生產(chǎn)，畜禽飼養(yǎng)頭數(shù)少、規(guī)模小，畜禽廢物可及時處置，對環(huán)境影響不大。近十多年來，由于農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖得到了迅速發(fā)展，畜牧生產(chǎn)發(fā)生了質(zhì)的變化，逐步發(fā)展成為一個獨立的產(chǎn)業(yè)。 畜禽養(yǎng)殖場的布局不合

6、理：為了便于運輸，許多規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖場都建在了大中城市近郊。由于城市近郊無足夠的土地消納大量的畜禽糞便，加之監(jiān)管不力，出現(xiàn)了畜禽糞便、污水隨意丟棄、排放的現(xiàn)象，給大中城市帶來了巨大的環(huán)境壓力。近年來，由于城市建設的發(fā)展，城市外延不斷擴大，一些養(yǎng)殖場逐漸進人城市的范圍，導致畜禽環(huán)境污染問題更加突出。 農(nóng)牧脫節(jié)，畜禽廢棄物得不到充分利用：我國傳統(tǒng)的畜禽業(yè)以家庭分散養(yǎng)殖為主，畜禽養(yǎng)殖的廢棄物可通過周圍農(nóng)田及時施肥自然消化，建立了良

7、好的生態(tài)平衡體系。而隨著規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展及畜禽養(yǎng)殖業(yè)向城市周邊的轉(zhuǎn)移，造成了嚴重的農(nóng)牧脫節(jié)，最終導致了養(yǎng)殖業(yè)與種植業(yè)的分離，畜禽糞便得不到及時利用和消納。 化肥生產(chǎn)的發(fā)展：種地者逐漸用化肥取代了畜禽糞肥，于是畜禽糞便失去了應用出路。,,畜禽糞便是可利用資源，是數(shù)量龐大的資源寶庫。據(jù)測算，全國每年由豬糞中排出的磷多達106.2萬t-212.4萬t。另有資料顯示，全國每年使用的微量元素添加劑為15萬t-18萬t，而大約有10

8、萬t左右未被動物利用，隨著畜禽糞便排出。由此可見，畜禽糞便確實是重要資源，其中含有相當比例可利用的營養(yǎng)成分，即資源化利用的潛力巨大。 新鮮畜禽糞便的養(yǎng)分平均含量(％),三 畜禽糞便資源化利用,,3.1 畜禽糞便資源化特點:(1) 富含營養(yǎng)，資源化潛力大 畜禽糞便中含有大量有機質(zhì)，以及氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素。這些物質(zhì)是從畜禽攝取的食物中因沒被轉(zhuǎn)化殘留下來獲

9、得的。由于在食物中添加大量鈣、磷等礦物元素以及銅、鐵、鋅、錳、鉆、硒和碘等微量元素，未被吸收的過量礦物元素又從畜禽糞便中排出。因此，畜禽糞便所含營養(yǎng)豐富，如果不加處理的任意排泄和堆放，就會危害環(huán)境，造成惡臭、細菌繁殖、傳播疫病，嚴重影響周圍居民的生活、工作和身體健康。,,(2) 不同畜禽糞便的成分差異大 不同種類的畜禽糞便成分差異較大。常見的畜禽種類中，雞糞的有機質(zhì)含量最豐富，而豬糞的有機質(zhì)含量最低。牛糞的含水率最高。由于不同畜

10、禽，其飼養(yǎng)方式差異更直接加劇了這種差異的程度。因此，應根據(jù)飼養(yǎng)畜禽的種類選擇適宜的資源化技術(shù)和相應的污染防治措施。,,(3) 不同畜禽的糞便量差異大 我國畜禽喂養(yǎng)種類有:豬、牛、馬、羊、驢、騾、雞、鵝、鴨等。此外還有少量的鹿、兔、狐貍、狗、鴕鳥、鴿等特種養(yǎng)殖種類。不同種類畜禽個體產(chǎn)生糞便量差異較大。另外，同一種類在不同生長期的排放量也有較大差異。由于各地區(qū)主要養(yǎng)殖種類不同，而不同畜禽的糞便成分和排放量差異較大，所以各地區(qū)產(chǎn)生的畜

11、禽糞便污染的嚴重程度也不同。,,(4) 糞便量分布不均勻 我國養(yǎng)殖業(yè)過去是以農(nóng)家畜牧分散養(yǎng)殖為主，而現(xiàn)在規(guī)?；图s化的商品養(yǎng)殖生產(chǎn)已占主要地位。養(yǎng)殖業(yè)在地域上存在分布不均勻的特點。大中型養(yǎng)殖場主要分布在人口密集的沿海一帶，如遼寧、山東、江蘇、浙江、福建和廣東等地區(qū)，因此，進一步加重了這些較發(fā)達地區(qū)環(huán)境污染的程度。,,(5)距居民生活區(qū)近 我國許多規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場地處城郊，30%-40%的規(guī)?；B(yǎng)殖場距離居民或水源地最近

12、距離不超過150m。另外，養(yǎng)殖場的選址不當，造成了一些城鎮(zhèn)被畜禽糞便包圍的情況。,,3.2 畜禽糞便資源化技術(shù),3.2.1 肥料化技術(shù) 由于農(nóng)業(yè)上長期使用化肥，造成土壤板結(jié)、沙化、地力下降，使我國土壤平均有機質(zhì)含量已接近聯(lián)合國公布的最貧瘠的土壤水平 。而改良土壤的最直接最根本的途徑就是多使用有機肥和農(nóng)家肥，少使用化肥。 畜禽糞便是傳統(tǒng)的有機肥料，其養(yǎng)分齊全，有機質(zhì)含量高，施用后可改良土壤，幫助維持并提高土壤肥力，增加土

13、壤持水能力，促進有益微生物的生長，從而提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)與產(chǎn)量。 但，如果把沒有經(jīng)過處理的糞便直接施入土壤內(nèi)，一是遇水發(fā)酵產(chǎn)生高溫，容易燒根燒苗。二是微生物參與發(fā)酵而大量活動，消耗氧氣，造成土壤缺氧，將會致使生長較弱的作物死亡。三是糞便在發(fā)酵時會產(chǎn)生臭味，招來蠅蛆，危害作物生長。 因此，現(xiàn)在人們廣泛開展對畜禽糞便肥料化技術(shù)的研究。堆肥化是處理各種有機廢棄物的有效方法之一。畜禽糞便經(jīng)過良好的堆肥，具有改善土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤

14、功能、增加土壤有機質(zhì)、促進作物生長和增產(chǎn)的效用。,,有機肥生產(chǎn)設備：禽畜糞便處理設備可以在短期內(nèi),將禽畜糞便處理成有機肥,所以也稱有機肥生產(chǎn)設備。 禽畜糞便處理設備主要由五部分組成(如圖所示)：(1)混合攪拌機、(2)螺旋輸送機、(3)加壓混煉機、(4)粉碎機、(5)電氣控制系統(tǒng)。,,混合攪拌機：使禽畜糞便與配料 混合均勻。螺旋輸送機：把攪拌混合后的原 料送進加壓混煉機中。加壓混煉機：擠壓磨混

15、內(nèi)部混合 物使其升溫，殺死或抑制低溫 菌等。粉碎機：粉碎混煉機處理后的物 料。電器控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)中各部 件動作，使系統(tǒng)正常運行。,有機肥生產(chǎn)工藝流程圖,,,實驗證明,實驗方法如圖所示,,生態(tài) 有機無機復合肥在青菜上的應用效果1）改善土壤物理性狀，提高土壤肥力 不同處理的土壤間的微生物數(shù)量差異顯著，施用生態(tài)有機無機復合肥（有機肥+蔬菜復合肥）后微生物數(shù)量增加，其中細

16、菌總數(shù)增加1-1.7倍，真菌數(shù)增加1-1.3倍，放線菌增加1.4-1.9倍，但不同堆肥的有機無機復合混肥之間的差異不顯著。由于堆肥內(nèi)含有一定的酶促基質(zhì)等活性物質(zhì)，因此土壤酶活性有所提高。有利于土壤中養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化及通透性提高；有利于土壤中有益微生物活動和繁殖。土壤中含氮有機物的分解，有機磷和無機磷的轉(zhuǎn)化都需要通過微生物進行。 2）對青菜農(nóng)藝性狀的影響從表可以得知，堆肥產(chǎn)品對青菜的生長有利。處理B(施化肥)，處理C(生態(tài)有機無機復合肥

17、)的鮮重分別為處理A（不施肥）的163.4%和232.3%；處理C的鮮重分別 為處理B的142.1%。,實驗結(jié)果,,3.2.2飼料化技術(shù) 畜禽糞便含有大量的營養(yǎng)成分，如粗蛋白質(zhì)、脂肪、鈣、磷、維生素B12等;同時又是一種有害物的潛在來源，有害物質(zhì)包括病原微生物、化學物質(zhì)、殺蟲劑、有毒金屬、藥物和激素等。所以，畜禽糞便需經(jīng)過無害化處理后才可用作飼料。 飼料化技術(shù)主要的處理方法有微波法、高溫干

18、燥法、青貯法、化學法(用福爾馬林、乙烯、氫氧化鈉)等，將畜禽糞便經(jīng)過高溫高壓、熱化、滅菌、脫臭等過程制成飼料添加劑。,料飼料化技術(shù)方法技術(shù)青貯法：糞便中碳水化合物的含量低，不宜單獨青貯，常和一些禾本科青飼料一起青貯，調(diào)整好青飼料與糞便的比例，并掌握好適宜含水量，就可保證青貯質(zhì)量。青貯法不僅可防止糞便中粗蛋白損失過多，而且可將部分非蛋白氮轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)，殺滅幾乎所有有害微生物。,干燥法：處理雞糞常用的方法。干燥法處理糞便的效率最高，而且設

19、備簡單，投資小，糞便經(jīng)干燥后可制成高蛋白飼料。這種方法既除臭又能徹底殺滅蟲卵，達到衛(wèi)生防疫和生產(chǎn)商品飼料的要求。干燥法中自然干燥成本較低，節(jié)省能源，但缺點是效率低，濕營養(yǎng)成分損失較為嚴重，而且對環(huán)境的污染較為嚴重。人工干燥可以達到消毒、殺滅細菌、消除臭味的效果，但是養(yǎng)分損失較大，成本較高。,分解法：利用優(yōu)良品種的蠅、蝸牛等低等動物分解畜禽糞便，達到既提供動物蛋白質(zhì)又能處理畜禽糞便的目的。這種方法比較經(jīng)濟實用，生態(tài)效益顯著。但是一次投人成

20、本過大，周期過長，不適合中小型養(yǎng)殖場。,,現(xiàn)以雞糞為例，介紹幾種技術(shù)處理制作過程。(1)自然干燥法。將收集到的雞糞剔除雜質(zhì)，攤放在平坦干凈的水泥地面或塑料布上，翻動，曬至含水率13％以下時，收集存放，備用。此法除冬季之外，其他季節(jié)都可進行。(2)簡單發(fā)酵法。雞糞干燥至7—8成干，粉碎過篩，摻入10％糠麩，加水至含水量60％，拌勻后裝入塑料袋、池、缸中發(fā)酵。發(fā)酵時間：氣溫20°C以上1-2天，低于20°C 2～3天

21、。,,(3)青貯發(fā)酵法：35％雞糞、35％糠麩或秸稈粉、30％青綠飼料混勻，含水量調(diào)至60%。按青貯飼料法操作裝缸、袋、窖。30～50天后開窖飼用。 (4)氧化處理法：將鮮雞糞曬至含水量60％，按干重的0．5％加硫酸或1％磷酸，繼續(xù)風干，使混合物水分降到35％，加入甲醛(37％～40％)水溶液0．5％ ，攪拌后風干。當水分降至30％時，再按雞糞干重添加2％尿素，攪拌使尿素充分溶解，自然干燥到含水量13％后，裝袋備用。(5)機械加工處

22、理法：主要有熱噴、膨化、充氧發(fā)酵法3種，具有省時、省力、無二次污染的優(yōu)點，值得推廣。,22,,目前，國內(nèi)外的畜禽糞便燃料化途徑主要有沼氣處理法和直接焚燒法。其中直接焚燒法，除在牧區(qū)有少量的直接燃燒外，其他用的較少。3.2.3.1 生產(chǎn)沼氣 沼氣法處理畜禽糞便的原理是利用受控制的厭氧細菌的分解作用，將有機物(碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂肪)經(jīng)過厭氧消化作用轉(zhuǎn)化為沼氣和二氧化碳。 集約化養(yǎng)殖場畜禽糞便轉(zhuǎn)化成能源，主要是通過

23、厭氧消化工藝轉(zhuǎn)化而獲得沼氣。采用以厭氧發(fā)酵為核心的能源環(huán)保工程，是目前畜禽糞便無害化處理、綜合利用最有效的方法。集約化養(yǎng)殖場，大多是水沖式清除畜禽糞便的，糞便含水量高。對這種高濃度的有機廢水，采用厭氧消化法具有低成本、低能耗、占地少、負荷高等優(yōu)點，是一種有效處理糞便和資源回收利用的技術(shù)。 這種方法不但提供清潔能源(沼氣)，解決我國廣大農(nóng)村燃料短缺和大量焚燒秸稈的矛盾，還能消除臭氣，殺死致病菌和致病蟲卵，解決了大型畜牧養(yǎng)殖場的畜禽

24、糞便污染問題。沼氣法不但適于家禽的工廠化大規(guī)模生產(chǎn)，而且對于家庭的小規(guī)模養(yǎng)殖也非常有效。 以養(yǎng)雞為主導產(chǎn)業(yè)的福建省光澤縣興建了一座雞糞發(fā)電廠，并于2008年11月開始投用，每年可供電3億多KW·h。這是亞洲第一個利用家禽糞便發(fā)電的項目。,3.2.3能源化技術(shù),23,,3.2.3.2 發(fā)展燃料乙醇技術(shù) 畜禽糞便中同樣也含有豐富的纖維素資源，而人們卻忽略把它作為乙醇化的原料。畜禽糞便纖維素的乙醇化研究在國外已開始有

25、初步報道，而我國在這方面的研究還是一個空白。 Wen, Lisoetal. (2004)研究顯示，牛糞中纖維素含量為26.6%、半纖維素為11.3% 。Liao, Liuetal. ( 2006 )研究顯示，牛糞中纖維素含量為22%、半纖維素為12.5% 。豬糞中纖維素含量為32%、半纖維素為23%。從數(shù)量上來看，是相當可觀的，將其作為制取乙醇的新型原料，具有良好的發(fā)展前景。 因而，如果能把這部分廢棄物充分利用起來，將

26、其中的木質(zhì)纖維素轉(zhuǎn)化為糖，進一步發(fā)酵成酒精，這不僅可以減少畜禽糞便類廢棄物帶來的環(huán)境污染問題，消除公害，保護環(huán)境，也是解決未來能源和資源短缺問題的重要途徑，以進一步代替糧食生產(chǎn)酒精，這必將成為解決畜禽糞便污染的新途徑。,,四 我國糞污處理基本工藝模式 我國糞污處理基本工藝模式可分為三種，其中模式Ⅰ、Ⅱ適應范圍是：養(yǎng)殖規(guī)模在存欄2000頭以下，養(yǎng)殖場應位于非敏感區(qū)，周圍環(huán)境容量大，周邊有足夠土地能夠消納全部沼液、沼渣（干清糞工藝的

27、養(yǎng)殖場不宜采用模式Ⅰ）。模式Ⅲ 適于能源需求不大且沼氣沼渣無法消耗，廢水必須處理后達標排放或回用，養(yǎng)殖規(guī)模在存欄10000頭以上的情況。,,模式Ⅰ 糞尿連同廢水一起進入?yún)捬醴磻?、以能源利用和綜合利用為主要目的。 工藝適宜條件：養(yǎng)殖場規(guī)模為年出欄5000頭以下的豬場，日處理污水量50t以下。養(yǎng)殖場周圍應有較大規(guī)模的魚塘、農(nóng)田、果園和蔬菜地，可供沼液、沼渣的綜合利用。沼氣用戶與養(yǎng)殖場距離較近。養(yǎng)殖場周圍環(huán)境容量大，環(huán)境不太敏

28、感和排水要求不高的地區(qū)。,,模式Ⅱ 廢水進入?yún)捬醴磻髑跋裙桃海ǜ蓾瘢┓蛛x、然后固液分別處理適于能源需求不大，主要以污染物減排為目的。 沼氣池中每天產(chǎn)生的大量沼液能否100%還田消納是實現(xiàn)畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化目標的關鍵。在我國，剩余沼液的排放是造成江河、湖泊富營養(yǎng)化的原因之一。沼液營養(yǎng)豐富、肥效高，是一種高效的有機肥。目前，將沼液還田實現(xiàn)種養(yǎng)平衡是沼液消納的主要方式。剩余的沼液可以儲存起來分季還田，也可發(fā)展剩余沼液與植物秸稈

29、等干生物質(zhì)混合的厭氧消化技術(shù)，還可以采用某些低成本好氧生物處理技術(shù)（例如：氧化塘，氧化溝等）處理剩余沼液，再作為回用水沖洗豬舍等。,,模式Ⅲ 適于能源需求不大且沼氣沼渣無法消耗，廢水必須處理后達標排放或回用養(yǎng)殖規(guī)模在存欄10000頭以上。 工藝適用條件：養(yǎng)殖場規(guī)模為年出欄5000-100000頭的豬場，以及100000頭以上的豬場。日處理污水量50-1500t，甚至1500t以上。排水要求高的地區(qū)。,,五 發(fā)達國家畜禽養(yǎng)殖

30、廢物的處理體系,發(fā)達國家對畜禽養(yǎng)殖廢物的管理和處理已有近40年的歷史，至今已形成較為成熟、行之有效的“零廢物”目標防治管理技術(shù)體系。5.1 畜禽養(yǎng)殖種養(yǎng)區(qū)域平衡“零廢物”目標理念 零廢棄物意味著廢棄物應該被當作一種“剩余產(chǎn)品”或“潛在資源”來對待，并使之成為系統(tǒng)的原料，以此削減成本、增加利潤以及減輕對環(huán)境的影響。而“零廢物”就畜禽養(yǎng)殖廢物而言是指在種養(yǎng)區(qū)域平衡條件下，規(guī)?；B(yǎng)殖場按循環(huán)再生利用原理將畜禽糞便及廢水經(jīng)資源化后（例

31、如堆肥化、能源化），其殘余物全部還田被農(nóng)作物消納。 利用此理念，既可以有效地處理農(nóng)村面源污染問題，又充分地利用了畜禽養(yǎng)殖廢物這一寶貴的資源，實現(xiàn)廢棄物的資源化。,,5.2發(fā)達國家的“零廢物”目標技術(shù)體系 發(fā)達國家鼓勵畜禽養(yǎng)殖廢物的綜合利用和資源化，推行好氧堆肥和大沼氣工程相結(jié)合的“零廢物”目標技術(shù)體系。即糞便和其它可生化廢棄物與尿液和沖洗水實施分離收集，糞便和其它可生化廢棄物實現(xiàn)堆肥化并對產(chǎn)生的臭氣集中處理；尿液和糞便