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猪场养殖废弃物减量化、无害化和资源化利用的方法

来源: 2017-01-22 11:58:24| 查看:

  我国畜禽养殖业废弃物的产生量十分庞大,已对环境造成严重污染。为减轻污染、节约资源,我国政府对畜禽养殖废弃物采取了减量化、无害化和资源化利用的综合防控措施,科研单位在理论方面也对相关技术进行了大量研究。然而,由于我国社会、经济和自然环境等方面都存在极其复杂的因素,许多地方采取的技术手段没有结合地方实际或缺少创新应用,养殖废弃物污染目前仍十分严重。本文拟从畜禽生产生命周期的角度分析当前畜禽养殖全产业链污染防控技术的优缺点,目的在于探索畜禽养殖废弃物污染防控中存在的关键问题,为进一步研发相关新技术和新策略提供思路。
 

猪场养殖废弃物减量化、无害化和资源化利用的方法

 

  1 畜禽养殖全产业链污染减量化技术优缺点分析
 

  由于我国人民生活水平不断提高,肉蛋奶需求十分旺盛,畜禽养殖产业总体规模十分庞大,近年来养殖规模化、集约化趋势迅猛,废弃物量大集中,土地消纳有机肥的距离延长。而我国有效耕地面积因城镇化发展在逐步缩小,农村劳动力急剧减少,种植业机械化水平低,生产方式粗放,导致养殖废弃物还田消纳有限、污染物排放不断增大。因此,在保证畜禽产品供给满足基本需求的前提下,如何减少废弃物产生量,达到种养平衡,如何在生产中减少污染物排放和节约能源,是养殖废弃物污染防控的战略问题。
 

  从畜禽生产生命周期的角度分析,目前的技术包括饲料作物生产减排技术、饲料加工减排技术、饲料营养配方减量技术、良种畜禽高效利用减量技术、饲养管理减量技术、畜禽舍环境控制减量技术和废弃物处理减量技术等。
 

  以上减量化和减排技术中,几乎包括了所有提高生产效率的技术,这些技术的应用让动物生产出栏相同数量产品时存栏减少,不管是动物生长速度的加快还是死亡率及料肉比的降低,都会使单位畜禽产品的废物产生量和污染排放量减少。例如,饲料作物生产技术优化可以减少化肥、农药的使用,减少土壤、水体污染和温室气体排放;饲料加工、饲料配方、品种改良和饲养管理技术的合理应用可提高养分吸收、减少发病死亡、降低饲料消耗,从而减少饲料作物种植消耗的石化产品投入量和动物尸体数量、降低粪便和污水中的有机物、重金属、氮和磷的含量;圈舍环境控制和清粪系统的科学设计可以直接实现干湿分离,减少污水养分含量,便于后续的处理和利用。因此,动物生产全产业链中提高生产效率的技术,其优势是在提高经济效益的同时,实现废弃物减量化、节能和污染物减排,在实践中容易被接受和实施。
 

  但在全产业链污染减量化技术应用中,目前有一些突出的矛盾和问题急需解决。一是饲料作物生产中化肥、农药过量使用造成污染排放加大,或走向另一个极端,不使用化肥、农药导致生产力严重下降,造成资源浪费,间接增加污染排放;二是动物配合饲料中加入抗生素和过量重金属,虽然对生产效率提高有利,对环境却造成巨大危害,需要在控制动物疾病、死亡和降低污染与残留方面寻找最佳平衡点,并逐步转型,推广更加倚重环境控制技术预防疾病的生产模式;三是采用良种,进行高密度工厂化养殖的现代集约化生产提高了生产水平,在减量化中意义重大,但由于动物福利和产品品质方面的要求越来越高,提倡本土品种、生态放养的观点受到社会支持,而采用这样一些近乎原始养殖的方式,会大大降低生产水平,造成资源和能源消耗的增加,如何在维持高效的前提下保证品质和动物福利,对高效养殖持续发展提出了新的课题;四是在圈舍设计方面,干湿分离系统仍然存在收集粪便人工成本高的问题,如何设计高效自动化的干清粪系统是需要重点开发的技术
 

  2 畜禽养殖废弃物无害化技术优缺点分析
 

  养殖废弃物含有病原微生物、寄生虫卵、有毒和恶臭物质等,需要经过适当的处理才能安全利用。对于病原微生物和寄生虫卵的杀灭,成本最低而又最有效的是通过好氧高温堆肥化处理,在物料配方和技术参数控制合理的情况下,自然发酵可达到70℃以上温度,而温度55℃以上并维持一周以上时间足以杀灭主要病原微生物和寄生虫卵。动物尸体处理常用掩埋、焚烧、化尸池、化制、酶解等方法,其实也可采用高温好氧堆肥技术,同样达到无害化目的。沼气池厌氧发酵在一定程度上也可达到无害化目的,但时间长,无害化不彻底。除臭方面,好氧高温堆肥、蝇蛆处理、蚯蚓处理均可达到较好的效果。
 

  综上所述,畜禽养殖固体废弃物无害化处理方法中最经济有效的是好氧高温堆肥化处理,液体废弃物无害化处理方法采用最多的是沼气池厌氧发酵,其他方法可以起到辅助作用,但都不是主流方法。目前这些方法存在的问题主要是:①高温好氧堆肥可以在短期内快速减量化、无害化,但由于氨气挥发导致肥效损失较大,且发酵时间过短,缺少腐植酸等,堆肥产品质量差,使用效果不明显,销售十分困难;②沼气系统在国内广泛采用,是养殖污水无害化处理生产清洁能源和液态有机肥的好方法。但是,目前有调查表明,中小型沼气系统因设施建设差、管理不到位和设备质量等原因,经过不到一年时间大部分无法正常使用。农村90%以上的沼气池没有将沼气用掉,甚至由于目前电和天然气使用方便、价格低,大型沼气系统也有很多没有将沼气用掉,产生的沼气挥发到空气中成为温室气体,成为气候变暖的重要推手;③固体废弃物蝇蛆处理和蚯蚓处理可以起到除臭及生产蛋白饲料和有机肥的作用,但因人工成本过高、土地占用面积大等原因,很难规模化高效生产,经济效益有限,推广困难。
 

  3 畜禽养殖废弃物资源化利用技术优缺点分析
 

  养殖废弃物无害化处理之后,固体部分发酵成腐熟堆肥和沼液一起用作有机肥综合利用,沼气则作为能源利用,这种方式相对于达标排放具有明显的优势。一方面可以节省资源,另一方面又减少了达标排放处理的设施投入和运行成本。因为养殖废弃物资源化利用的好处十分明显,我国在《畜禽规模养殖污染防治条例》中强调了养殖废弃物综合利用。但在没有田地消纳时,厌氧发酵后的养殖污水要经过CAAS、SBR等活性污泥法曝气和序批式处理,再经人工湿地、氧化塘等后续处理达标后排放。
 

  目前,畜禽养殖废弃物资源化利用的主要问题有:①作为主流利用方法的堆肥技术在国内多数没有实行标准化生产,肥料质量差。由于畜禽废弃物生产有机肥中高温好氧堆肥使氮素大量损失,而且为了节约成本,堆肥时间普遍较短(正常一次发酵30天左右,二次发酵2个月以上时间,许多有机肥厂物料发酵总时间只有7~10天),产品无法达到成熟有机肥的腐植酸含量,加之垃圾堆肥生产的低有机质肥料充斥市场,使商品有机肥信誉度较低。②我国目前处于农业转型阶段,农村劳动力缺乏、农业比较效益低甚至严重亏损,以致目前农业生产粗放,使用化肥多,使用有机肥少,导致有机肥销售困难。③在有机肥使用的经济可行性运输半径内,种养殖规划不合理,养殖过于集中,土地承载力不够,使最经济的有机肥料就地还田模式无法完全实现。④有机肥还田的奖励力度太小,没有足够的吸引力,甚至不能补偿运输和劳动力成本,使有机肥还田尤其是异地还田无法实施。⑤生产沼气的厌氧发酵系统多数因设施设备质量差、产气不稳定、使用不方便,使用很短时间就闲置或部分闲置,成为温室气体污染排放的重要污染源。
 

  4 畜禽养殖废弃物污染防控对策
 

  笔者根据对畜禽养殖废弃物处理与资源化利用优势与问题的分析,从全产业链角度比较各种技术在生态和经济方面的贡献大小并提出对策,为进一步研发相关新技术和新策略提供思路,以利于畜禽产业长期健康可持续发展。
 

  ⑴废弃物和污染物减量化技术在整个大农业生态系统中具有重要意义,对预防为主的污染防治工作贡献突出,应该加强宣传。减量化技术最核心的内容是生产效率提高与动物福利、生态安全及人类健康等方面的可持续发展目标的平衡,因此,应正确认识现代良种动物大规模、高密度饲养和配合饲料使用在减排、资源和能源节约方面的积极意义,解决高效生产与动物福利、生态养殖、有机养殖和无抗养殖的关系是畜禽产业科学规划和污染预防取得成效的前提。
 

  ⑵在猪舍环境控制工作中,关键要解决的是如何实现机械化、自动化干清粪,提高干湿分离效率。加强物联网与生产效率分析的结合,通过大数据把环境指标与节能减排结合起来分析,选择畜禽舍最优控制模型。
 

  ⑶改养殖污水处理系统为液肥生产系统。沼气无法利用导致沼气池成为气候变暖的推手,改沼气发酵为直接储存发酵生产液肥的短链利用,采取技术措施提高肥效,改进液肥利用方法,提高利用的安全性和有效性,实现就近还田,是未来循环型农业发展的关键。
 

  ⑷制定有机肥生产的标准化生产技术。保证有机肥生产一次发酵和二次发酵均有足够时间,发酵设施逐步由露天堆肥和槽式发酵向大型封闭仓发酵转变,技术参数控制逐步实现自动化和智能化,以保证有机肥质量。
 

  ⑸为减少氮素损失,可以把高温好氧堆肥与蚯蚓堆肥结合起来,采用联合堆肥,一方面可以在满足快速除臭、杀菌基础上减少氨气和温室气体释放,提高有机肥质量;另一方面可大大缩短优质有机肥生产的时间周期。
 

  ⑹加大有机肥还田利用的补贴力度,同时将沼气池建设补贴、母猪补贴等改为有机肥使用补贴,根据植物性生产的土壤有机质提高率(限制在适宜植物生长的范围内)作为补贴依据,增加种植业对有机肥的市场需求,促进有机肥的使用。
 

  ⑺在养殖废弃物处理和利用中,可广泛采取PPP模式。所谓PPP模式是指政府采取竞争性方式选择具有投资、运营管理能力的社会资本,双方按照平等协商原则订立合同,由社会资本提供公共服务,政府依据公共服务绩效评价结果向社会资本支付对价。推广“政府+有机肥运输专合社+养殖场(户)+种植基地”的异地循环利用PPP模式,可以通过“抽粪合作社”和专门的有机肥料还田公司打通废弃物资源化利用“最后一公里的路程”。
 

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