王開(kāi)云,鄒 平,張榮波
(1.廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備研究所,廣州 510630;2.廣東廣興牧業(yè)機(jī)械設(shè)備有限公司,廣州 510520)
豬場(chǎng)糞污處理研究進(jìn)展
王開(kāi)云1,2,鄒 平1,2,張榮波1,2
(1.廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備研究所,廣州 510630;2.廣東廣興牧業(yè)機(jī)械設(shè)備有限公司,廣州 510520)
改革開(kāi)放30多年來(lái),我國(guó)養(yǎng)豬業(yè)得到了持續(xù)快速的發(fā)展,為滿(mǎn)足市場(chǎng)需求和農(nóng)民增收發(fā)揮了重要作用。2014年我國(guó)豬肉產(chǎn)量5 671萬(wàn)t,年末生豬存欄46 583萬(wàn)頭,生豬出欄73 510萬(wàn)頭,創(chuàng)歷史新高。然而,毋庸置疑的是隨之而來(lái)的、日趨嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。按一頭能繁母豬一天排糞3.29 kg,尿5.48 kg;一頭商品肉豬一天排糞2.17 kg,尿3.50 kg,則一個(gè)自繁自養(yǎng)的萬(wàn)頭豬場(chǎng)一年純糞污的排放量就達(dá)1.2萬(wàn)t左右[1]。如此大量的豬糞污如果未經(jīng)有效處理而直接排放到生態(tài)環(huán)境中,不僅對(duì)水質(zhì)、土壤及空氣造成污染[2],也給人和動(dòng)物的健康帶來(lái)危害[3]。集約化規(guī)模化豬場(chǎng)應(yīng)按照國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局發(fā)布的GB 18596-2001《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)豬場(chǎng)產(chǎn)生的豬糞便、污水進(jìn)行減量化、無(wú)害化和資源化處理,完全達(dá)標(biāo)后才能排放。
1.1?提高飼料利用率,減少浪費(fèi)
合理設(shè)計(jì)飼料配方,根據(jù)不同豬的品種、性別、不同生長(zhǎng)階段提供不同營(yíng)養(yǎng)需要,提高飼料利用率,減少糞便排放。向飼料中添加微生物制劑(如復(fù)合芽孢桿菌),增強(qiáng)飼料在動(dòng)物體內(nèi)的代謝活動(dòng),減少有害物質(zhì)排泄,加強(qiáng)糞便的分解作用;對(duì)豬飼糧添加一些酶制劑[4-6](如木聚糖酶、植酸酶),刺激腸道有益菌增殖并抑制有害菌增殖,減少氮排放;改進(jìn)食槽設(shè)計(jì)[7],減少飼料浪費(fèi);對(duì)飼料進(jìn)行制粒或者進(jìn)行膨化[8]。
1.2?改進(jìn)養(yǎng)豬生產(chǎn)工藝
采用管道模式設(shè)計(jì),做到雨污分離。即屋面雨水采用天溝(可用半邊塑料管連接)收集,從明道直接排放。采用漏縫地板設(shè)計(jì),污水走暗(管)道,接入集污池(沉淀池),從而達(dá)到雨污分離,以降低污水處理成本[9]。江西五豐牧業(yè)對(duì)豬場(chǎng)欄舍采取高床漏縫建筑,欄舍漏縫地板下部集糞池采用橫縱向斜坡設(shè)計(jì),高度差約為1.4 m,尿液自流進(jìn)入集水溝收集,干糞由于流動(dòng)性差被截留在斜坡上,通過(guò)人工或刮糞板進(jìn)行收集,實(shí)現(xiàn)固液分離;同時(shí)飲水器采用碗式飲水器,飲水器下部設(shè)計(jì)水泥槽將飲用余水通過(guò)專(zhuān)用管道引入清潔水池,避免飲用余水進(jìn)入糞污處理系統(tǒng),減少?gòu)U水產(chǎn)量。這2項(xiàng)生產(chǎn)工藝改進(jìn)后,每天污水量減少72%[10]。采用碗式飲水器與乳頭飲水器相比,碗式飲水器節(jié)水效果達(dá)37.2%,大大減少了水的浪費(fèi),做到了節(jié)能減排,減少了污水處理的壓力[11]。
2.1?堆肥發(fā)酵處理
由于新鮮豬糞作為有機(jī)肥直接施用于農(nóng)作物,不僅會(huì)帶來(lái)病蟲(chóng)害和雜草,而且其在土壤中快速分解也會(huì)產(chǎn)生一些有害物質(zhì)和大量的熱,對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育帶來(lái)不利影響。通過(guò)堆肥后,可以消除這些不利影響,并提高有效養(yǎng)分含量。厭氧堆肥耗時(shí)長(zhǎng),一般采用好氧堆肥將豬糞轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定化、無(wú)害化腐殖質(zhì)有機(jī)肥。為了提高堆肥效果,可以添加木炭促進(jìn)堆肥有機(jī)物料的降解,減少有害氣體氨氣的揮發(fā),加快堆肥腐熟脫毒,同時(shí)增加堆肥產(chǎn)品總氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù),提高產(chǎn)品質(zhì)量[12]。生物除臭菌的添加可以減少堆肥過(guò)程中臭氣的產(chǎn)生,同時(shí)對(duì)堆肥腐熟過(guò)程具有促進(jìn)作用,可在生產(chǎn)中應(yīng)用[13]。為了促進(jìn)豬只生長(zhǎng),飼料中常添加過(guò)量的重金屬添加劑(銅、鋅等),導(dǎo)致糞便中也有殘留,長(zhǎng)期積累會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染,因此堆肥過(guò)程中可以添加一些物理或化學(xué)的鈍化劑進(jìn)行處理,以達(dá)到堆肥無(wú)害化標(biāo)準(zhǔn)[14]。
2.2?沼液廢水處理
豬場(chǎng)污水沼氣發(fā)酵后,沼液中一些有害指標(biāo)明顯降低了,但仍不能直接排放,還需進(jìn)一步處理。后續(xù)處理工藝包括SBR工藝、組合工藝、膜生物反應(yīng)器、浮游植物處理系統(tǒng)等,利用 SBR 法來(lái)去除集約化豬場(chǎng)廢水高濃度的氨氮和磷時(shí),廢水初始氨氮1 680 mg/L,磷酸根離子185 mg/L,氨氮的去除率達(dá)到了 94.3%,P的去除率達(dá)到96.5%。普通小球藻Chlorella vugaris C9-JN2010在谷氨酸脫鹽廢液中生長(zhǎng),對(duì)總氮、總磷的消耗率分別為96%和97%,程露萍利用普通小球藻Chlorella vugaris C9-JN2010處理藍(lán)藻-豬糞沼液廢水,以實(shí)現(xiàn)廢水無(wú)害化利用,廢水中總氮、總磷、氨氮的去除率分別為84.6%、95.9%和90.5%,達(dá)到污水處理效果[15]。
3.1?豬糞有機(jī)肥利用
豬糞含有大量未利用的有機(jī)質(zhì)及氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素,經(jīng)適當(dāng)?shù)奶幚恚粌H可消除對(duì)環(huán)境的影響,還能變廢為寶。李海華等[16]在豬糞中接種NT 酵素菌三代菌,添加秸稈稻殼等有機(jī)物進(jìn)行調(diào)節(jié),使其堆肥原料的含水率、有機(jī)質(zhì)含量、顆粒度、碳氮比等達(dá)到最優(yōu),采用好氧方式進(jìn)行生物堆肥,最終將豬糞轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)肥,實(shí)現(xiàn)廢物的資源化,并為養(yǎng)殖場(chǎng)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
3.2?廢水資源化利用
豬場(chǎng)廢水一項(xiàng)資源化處理的措施就是進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣能源。由于豬場(chǎng)廢水中含碳量低,含氮高,進(jìn)行厭氧消化存在碳氮營(yíng)養(yǎng)不平衡的問(wèn)題,成喜雨等[17]通過(guò)秸稈豬糞共消化,使碳氮比為20~25:1時(shí),產(chǎn)氣速率和沼氣產(chǎn)率都得到了顯著提高。在厭氧消化過(guò)程中,沼氣產(chǎn)量與各種水解酶活性呈正比關(guān)系。楊自光等[18]利用混合菌種制備沼氣發(fā)酵活性添加劑,對(duì)混合菌種進(jìn)行篩選和馴化,制備出酶活性較高的沼氣發(fā)酵活性添加劑,與不加添加劑對(duì)照相比,產(chǎn)氣量最高增加17.81%,說(shuō)明沼氣發(fā)酵活性添加劑對(duì)提高沼氣產(chǎn)量有促進(jìn)作用。小球藻可以利用初級(jí)豬糞廢水實(shí)現(xiàn)藻細(xì)胞的生長(zhǎng)和油脂的累積,為生物油脂的生產(chǎn)提供一種途徑,朱靜靜等[19]利用初級(jí)豬糞廢水培養(yǎng)小球藻不需要添加微量金屬元素,生物量最大可達(dá)0.414 g/L,為在Bristol培養(yǎng)基培養(yǎng)的生物量的3.14倍。小球藻生物量隨初始化學(xué)需氧量(COD)的升高而升高,豬糞水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被高效地去除,其中豬糞水中的總氮、總磷和氨氮的去除率分別達(dá)到了50%,60%和90%以上。小球藻的油脂含量達(dá)到22.28%,實(shí)現(xiàn)了初級(jí)豬糞廢水中微藻的生物量轉(zhuǎn)化和資源化處理。
規(guī)模化豬場(chǎng)每天都有大量的糞污產(chǎn)生,如果未經(jīng)處理而直接排放,必定造成環(huán)境污染。豬場(chǎng)糞污處理應(yīng)以減量化、無(wú)害化和資源化為原則,以資源最大化利用為目標(biāo),將豬場(chǎng)糞污變廢為寶,以促進(jìn)畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
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2015-03-18)
2012年度廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技提升專(zhuān)項(xiàng)粵財(cái)農(nóng)[2012]626號(hào)