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【畜牧养殖】畜禽粪污处理20问
2019-11-8 10:59:30 青贮传奇产业联盟 眉县猕猴桃  
 

1、粪污主要有哪些形态?


粪污的形态根据其中的固体和水分含量进行区分:直观上,粪污主要以固体和液体两种不同形态存在;如果按照粪污中固体物含量多少则可将其形态进一步细分成固体、半固体、粪浆和液体,这四种形态的固体物含量分别为>20%、10%~20%、5%~10%、<5%。由于畜禽种类不同,生理代谢过程不同,所排泄粪便的干湿程度和尿液的多少也有所差别,因而排泄时粪污的状态也不相同(如下图所示)。粪污的相邻形态之间,如粪浆和半固体之间,并不一定有明显的分界线。


当粪污受到外界环境影响,其中的固体物含量或水分含量发生变化时,可能从一种形态转变成另一种形态,另外动物品种、饲喂日粮、垫草的类型和数量等因素都可能影响粪污的形态。


2、养殖污水的主要来源有哪些?


养殖场污水主要来源于畜禽舍冲洗用水、滴漏的饮水、降温用水以及养殖场生活污水等。冲洗用水量取决于清粪工艺,不同清粪工艺的冲洗用水量差别很大,因而养殖污水量差别也很大。对猪场而言,如果采用发酵床养猪生产工艺,生产过程中的冲洗用水量很少、甚至不用水冲洗,因此养殖污水量也很少甚至没有;但是如果采用水冲清粪工艺,畜禽排泄的粪尿全部依靠水冲洗进行收集,冲洗用水量大,污水量也很大。滴漏的饮水主要来自饮水器或饮水系统的接头,如果饮水器因为质量问题导致闭合不严或饮水系统的接头损坏或松动,则会有水不断滴漏,另外饮水器的安装高度不合适,在动物饮水过程中也会产生滴漏现象,这些滴漏的饮水也将混入粪污。


3、清粪为什么重要?


在现代畜禽养殖场,尤其是规模化养殖场,畜禽都饲养在畜禽舍内,它们的生产、繁衍等生命活动均在畜禽舍内完成,它们生命代谢所产生的粪和尿也排泄到畜禽舍内,如果畜禽排泄的粪尿没有被及时清理出去,则粪尿废弃物将在微生物的作用下发生一定程度的降解,挥发出氨气、硫化氢等有害气体,这些有害气体在畜禽舍内蓄积,导致畜禽舍内空气环境质量下降,畜禽会感到不舒服,它们的生长和繁殖性能就会受到影响,严重时甚至可能引发疾病和死亡。

不仅如此,畜禽粪尿中还含有多种微生物,其中包含致病微生物,如果带有致病微生物的粪尿长时间滞留于畜禽舍内,也可能出现致病微生物传播发病。可见,清粪是畜禽养殖过程中的重要环节,不仅有助于保持畜禽舍内环境清洁,还有助于减少疾病发生。因此,畜禽养殖过程中要采取适当的清粪方式,及时清理出畜禽舍内的粪便,以便于后期的无害化处理。


4、如何选择清粪方式?


目前畜禽养殖过程中的主要清粪方式有干清粪、水冲清粪和水泡粪3大类清粪方式,清粪方式选择应遵循以下原则:首先,清粪方式应与粪污后期处理环节相互参照。清粪只是粪污管理过程的一个环节,它必须与粪污管理过程的其他环节相连接形成完整的管理系统,才能实现粪污的有效管理。也就是说,可以根据选定的清粪方式,确定后续的粪污处理技术;也可以根据选定的粪污处理技术,确定相匹配的清粪方式。例如,如果某猪场打算采取沼气工程处理粪污,该猪场的清粪方式最好选择为水泡粪清粪方式;同样,如果某猪场采用水泡粪清粪方式,粪污的后期处理确定为达标排放处理就不合适,因为水泡粪的粪污中有机物浓度很高,对这样的粪污进行净化处理,显然要付出很高的代价,得不偿失。


其次,选择清粪方式还应综合考虑畜禽种类、饲养方式、劳动成本、养殖场经济状况等多方面因素。由于畜禽种类不同,其生物习性和生产工艺不同,对清粪方式的选择也有影响,例如,蛋鸡主要采用叠层笼养,由于鸡的尿液在泄殖腔与粪便混合后排出体外,生产过程中几乎只产生固体粪便,因而采用干清粪方式。


5、什么是干清粪?


干清粪是采用人工或机械方式从畜禽舍地面收集全部或大部分的固体粪便,地面残余粪尿用少量水冲洗,从而使固体和液体废弃物分离的粪便清理方式。干清粪工艺的主要目的是尽量防止固体粪便与尿和污水混合,具体做法是粪尿一经产生便分流,干粪由机械或人工收集、清扫、运走,尿及冲洗水则从下水道流出,分别进行处理。干清粪的优点包括:冲洗用水较少,减少水资源消耗;污水中有机物含量较低,有利于简化污水后处理工艺及设备,降低污水后处理成本;保持固体粪便的营养物质,提高有机肥肥效,有利于粪便肥料的资源利用;能有效地清除畜禽舍内的粪便和尿液,保持畜禽舍环境卫生。

干清粪工艺分为人工清粪和机械清粪两种。


6、什么是机械清粪?


机械清粪也是干清粪方式之一,该清粪方式是利用专用的机械设备替代人工清理出畜禽舍地面的固体粪便,机械设备直接将收集的固体粪便运输至畜禽舍外,或直接运输至粪便贮存设施;地面残余粪尿同样用少量水冲洗,污水通过粪沟排入舍外贮粪池。

机械清粪的优点是快速便捷、节省劳动力、提高工作效率;相对于人工清粪而言,不会造成舍内走道粪便污染。缺点是一次性投资较大,还要花费一定的运行和维护费用;工作部件沾满粪便,维修困难;清粪机工作时噪声较大,不利于畜禽生长;此外,国内生产的清粪设备在使用可靠性方面还有些欠缺,故障发生率较高。尽管清粪设备在目前使用过程中仍存在一定的问题,但是随着畜牧机械工程技术进步,清粪设备的性能将会不断完善,机械清粪也是现代规模化养殖发展的必然趋势。


7、固液分离的作用是什么?


固液分离是粪污的预处理工艺,通过采用物理或化学的方法和设备,将粪污中的固形物与液体分开。该方法可将粪污中的悬浮固体、长纤维、杂草等分离出来,通常可使粪污中的化学需氧量(COD)降低14%~16%。

粪污经过固液分离后,固体部分便于运输、干燥、制有机肥或用做牛床垫料等;液体部分不仅易于输送、存储,而且由于液体部分的有机物含量低,也便于后续处理。目前的固液分离主要采用化学沉降、机械筛分、螺旋挤压、卧螺离心脱水等方法。


8、养殖粪便的主要处理方法有哪些?


养殖粪便的处理方法较多,本文主要介绍干燥处理、好氧堆肥、沼气发酵以及饲料利用。


干燥处理。就是粪便脱水以方便使用,主要有自然干燥和高温快速干燥。自然干燥是利用阳光照晒畜禽粪便进行干燥处理;高温快速干燥则是通过干燥机进行人工干燥。我国常用滚筒式干燥机,能使鸡粪的含水量由70%~75%在短时间内下降至8%以下,但存在烘干机排出的臭气二次污染以及处理温度过高导致肥效较差等缺点。


好氧堆肥。畜禽粪便中含有大量的有机物及丰富的氮、磷、钾等营养物质,是农业可持续发展的宝贵资源,因此对粪便进行好氧堆肥是目前广泛使用的处理方式。根据粪便原料和辅料的特性,根据堆肥要求的碳氮比和水分含量,对粪便和辅料按一定比例混合,并对堆体中氧气和温度进行适当控制,使粪便快速发酵生产有机肥。这种方法处理粪便的优点在于最终产物臭气少,且较干燥,容易包装、施用,可作为土壤改良剂或有机肥料应用于农业生产。


沼气发酵。根据畜禽粪便中有机物含量高的特点,在一定的水分、温度(35℃~55℃)和厌氧条件下,通过各类微生物的分解代谢,最终形成甲烷和二氧化碳等可燃性混合气体(沼气),同时杀灭粪水中大肠杆菌、蠕虫卵等。沼气是清洁能源,可作为燃料用于家庭生活,养殖场大量沼气也可进行发电并网;沼渣沼液中含有氮、磷等成分,可作为肥料用于农业生产、也可用于养鱼、作物浸种等,沼气发酵是我国目前使用较广泛的粪便处理方法之一。


饲料利用。研究证明,畜禽粪便含有大量未消化的粗蛋白、粗纤维、粗脂肪和矿物质等,其中氨基酸的组成也比较齐全、含量也较丰富,经过加工处理后,可杀死病原菌、提高蛋白质的消化率和代谢能、改善适口性,能成为较好的饲料资源。


9、什么是好氧堆肥?


好氧堆肥(即堆肥)是在有氧条件下,依靠好氧微生物(主要是好氧细菌)的作用使粪便中有机物质稳定化的过程。在堆肥过程中,粪便中的可溶性有机物质深入细胞,微生物通过自身的生物代谢活动,对一部分有机物进行分解代谢,即氧化分解以获得生物生长、活动所需要的能量,把另一部分有机物转化合成新的细胞物质,使微生物生长繁殖产生更多的生物体。


粪便堆肥具有以下特点:


(1)自身产生一定的热量,并且高温持续时间长,不需要外加热源,即可实现无害化。


(2)使纤维素这种难于降解的物质分解,堆肥物料矿质化、腐殖化,产生重要的土壤活性物质。


(3)基建投资低,易于管理,设备简单。


(4)产品无味无臭、质地疏松、含水率低,便于运输和后续商品肥料加工。


目前,好氧堆肥是养殖场普遍使用的粪便处理方式。


10、什么是厌氧堆肥?


厌氧堆肥是在无氧的条件下,借助厌氧微生物(主要是厌氧细菌)将有机质进行分解,被分解的有机碳化合物中的能量大部分转化贮存于甲烷中,仅一小部分有机碳化合物氧化成二氧化碳,释放的能量供微生物生命活动需要的过程。


厌氧堆肥又称沼气干发酵,其原料中总固体含量在20%左右。厌氧堆肥按发酵温度可分为常温发酵(自然发酵)、中温发酵和高温发酵。常温发酵的主要特点是发酵温度随自

然气温的四季变化规律而变化,但沼气产量不稳定,因而转化效率低。


中温发酵的温度控制恒定在28℃~38℃,沼气产量稳定,转化效率较高。


高温发酵的温度控制在48℃~60℃,分解速度快,处理时间短,产气量高,能有效杀死寄生虫(卵),但需加温和保温设备。

目前,厌氧堆肥主要用于养殖粪污处理。


11、常用的粪便堆肥方式有哪些?


粪便堆肥是一个好氧过程,堆体中必须有足够的氧气才能使好氧微生物正常活动。根据堆肥过程中供氧方法不同以及是否有专用设备,可将堆肥分成以下4种方式:


条垛堆肥:通过定期对条垛进行翻堆实现供氧。


静态通气堆肥:在堆体底部或中间安装带空隙的管道,通过与管道相连的风机运行实现供氧。


槽式好氧堆肥:搅拌机器沿着堆肥槽往复运动搅拌给堆体供氧。


容器堆肥:其供氧方式与静态通气堆肥相似,但堆肥是在专用的设备(容器)中进行,目前国内外有多种商品化的堆肥产品,如各种堆肥箱(仓)和生物发酵塔等。


12、什么是沼气工程?


沼气工程是一项以开发利用养殖场粪污为对象,以获取能源和治理环境污染为目的,实现农业生态良性循环的农村能源工程技术。它包括厌氧发酵主体及配套工程技术,主要是通过厌氧发酵及相关处理降低粪水有机质含量,达到或接近排放标准并按设计工艺要求获取能源——沼气;沼气利用产品与设备技术,主要是利用沼气或直接用于生活用能,或发电、或烧锅炉、或直接用于生产供暖、或作为化工原料等;沼肥制成液肥和复合肥技术,则主要是通过固液分离,添加必要元素和成分,使沼肥制成液肥或复合肥,供自身使用或销售。


沼气工程的关键技术是沼气厌氧发酵技术,包括常规和高效发酵工艺技术,如上流式厌氧污泥床(UASB)、上流式厌氧固体反应器(USR)和全混式厌氧反应器(CSTR)等。


13、什么是生物滤池?


生物滤池又称生物接触氧化法,其在反应器内设置填料,经过充氧的废水与长满生物膜的填料相接触,在生物膜生物的作用下,污水得到净化。


生物滤池具有体积负荷高,处理时间短,占地面积小,生物活性高,微生物浓度较高,污泥产量低,不需污泥回流,出水水质好,动力消耗低等优点;但由于生物膜较厚,脱落的生物膜易堵塞填料,生物膜大块脱落时易影响出水水质。该技术适用于大中型养殖场污水处理。


14、什么是氧化塘?


氧化塘是一种依靠微生物生化作用来降解水中污染物的天然池塘或经过一定人工修整的有机废水处理池塘。氧化塘处理是自然处理方法中的一种,一个氧化塘就是一个小型污水处理厂。其处理污水的过程实质上是一个水体自净的过程。在净化过程中,既有物理因素(如沉淀、凝聚),又有化学因素(如氧化和还原)及生物因素。污水进入塘内,首先受到塘水的稀释,污染物扩散到塘水中从而降低了污水中污染物的浓度,污染物中的部分悬浮物逐渐沉淀至塘底成为污泥,这也使污水污染物质浓度降低,随后,污水中溶解的和胶体性的有机物质在塘内大量繁殖的菌类、藻类、水生动物、水生植物的作用下逐渐分解,大分子物质能转化为小分子物质,并被吸收进微生物体内,其中一部分被氧化分解,同时释放出相应的能量,另一部分可为微生物所利用,合成新的有机体。


15、什么是人工湿地?


湿地是由水、永久性或间歇性处于水饱和状态下的基质及水生植物和微生物等所组成的、具有较高生产力和较大活性、处于水陆交界的复杂的生态系统。而人工湿地是为处理污水而人为设计建造的工程化的湿地系统。这种湿地系统是在一定长宽比及地面坡度的洼地中,由于土壤和基质填料(如砾石等)混合组成填料床,污水在床体的填料缝隙或床的表面流动,并在床的表面种植具有处理性能好、成活率高、抗水性强、成长周期长、美观及具有经济价值的水生植物(如芦苇等)。


16、畜禽污水好氧处理技术条件和工艺参数是什么?


目前在国内畜禽养殖污水处理中,应用最多的好氧处理技术有序批式活性污泥法、活性污泥法、生物滤池和人工湿地等,其处理技术适用条件和工艺参数见下表。


17、沼渣有哪些用途?

沼渣是沼气发酵后的残余悬浮物,由部分未分解的原料和新生的微生物菌体组成,其中无机营养元素和有机营养含量丰富,主要用途包括用作肥料、配制培养土、制作人工基质以及牛场垫料等。


(1)用作肥料。施入土壤后,一部分被作物吸收利用,其余的营养仍存在于土壤之中,并随水进入土壤较深层次,改良土壤肥力。沼渣中含有大量的氯、磷、钾等速效养分,还含有丰富的中量元素及微量元素,可促进作物的生长发育;沼渣中还含有大量有机质和腐殖质,能改善土壤结构、理化性质,培肥地力,而且沼渣中不含硝酸盐成分,是优质的无公害、绿色、有机农产品生产的肥料。国内沼渣大多用作基肥,生产蔬菜、水果以及大田农作物,具有很好经济和生态环境效益。


(2)配制营养土。与肥沃大田土按1∶3比例掺匀,可作为营养土使用。用沼渣配制的营养土能较好地防治枯萎病、立枯病、地下害虫的危害,并起到壮苗作用。


(3)制作人工基质。沼渣产品不仅营养丰富,而且质地疏松,酸碱适中,是食用菌等栽培的优质人工基质,既可单独使用,也可与稻壳、锯末混合使用。研究表明,用沼渣

人工基质栽培食用菌,可增产30%~50%,并能提高食用菌品质。优质沼渣人工育苗基质部分甚至可完全替代草灰,且育苗效果优于常规人工育苗基质。


(4)牛场垫料。目前散栏饲养牛场,牛舍里都是水泥地面,养殖户为了给奶牛提供舒适环境,常在地面铺上沙子、锯末等形成卧床,用沼渣铺床,既可增加舒适度,也可节约成本。生产中,沼渣更多用于运动场地面的铺垫。


18、沼液有哪些用途?


沼液是经过厌氧发酵后的残留液体,仍属高浓度有机废水,如果未经合理处理和利用而直接排放到环境中,将会造成二次污染。


沼液中含有大量的营养成分,主要包括丰富的氮(0.03%~0.08%)、磷(0.02%~0.07%)、钾(0.05%~1.40%)等大量营养元素,钙、铜、铁、锌、锰等中量和微量营养元素,


还含有丰富的氨基酸、B族维生素、各种水解酶、某些植物激素以及对病虫害有抑制作用的物质或因子,正因为此,沼液作用可分为沼液肥用、沼液浸种、叶面喷施、沼液养鱼等。


(1)沼液肥用。沼液栽培应用最为广泛,可将沼液作为液体肥料用作大田作物、蔬菜、果树、牧草等的种植。沼液肥用时,既可进行浇灌施用,也可作为叶面肥施用。在浇灌施用时,可将沼液直接与灌溉水以一定的比例混合浇灌,也可直接结合滴灌或渗灌利用。沼液作为一种液态速效肥料,追施具有较好的增产效果。


(2)沼液浸种。主要是利用沼液所含的生物活性物质和速效养分,对种子进行预处理,可刺激、活化种内营养物质,促进种内细胞分裂和生长,并为种子提供发芽和幼苗生长所需营养,同时还能消除种子携带的病原体、细菌等,因此沼液浸种后种子的发芽率高、芽齐、苗壮、根系发达,长势旺,并且沼液能增强秧苗的抗旱、抗病及抗逆性能。


(3)沼液叶面喷施。利用沼液中所含的厌氧微生物的代谢产物,特别是铜、铁、锌、锰等微量元素以及多种生物活性物质,能迅速被植株吸收,有效调节作物生长代谢,为作物提供营养;沼液中还所含有多种微生物、有益菌群、各种水解酶、某些植物激素及分泌的活性物质,对植物的许多有害病菌和虫卵具有一定的抑制和杀灭作用,也对一些植物病虫害有抑制作用。

沼液养鱼在南方应用较多,使用时应注意沼液的用量要适度,同时注意沼液的生物安全问题。


19、粪污农田施用的最佳季节是什么时候?


粪污施用于农田后,如果不能及时被农作物吸收和利用,则其中的含氮养分可能转变成硝酸盐向地下渗漏,也可能脱氮而挥发。也就是说,如果粪污施用的时间不当,会有一些氮挥发或硝化造成氮源浪费,如果粪污在作物最需要时施用,则其中的养分可得到最有效的利用,损失也会减到最小。


冬季,尤其在冰雪覆盖和土壤冻结地区施用粪污,其中的肥料营养和细菌会长时间留在土壤表层,很容易被融化的雪水或春季雨水冲离土壤表面而进入临近水体,因此应避免冬季施肥。夏季,即使粪污可深施至0.46米以下,作物快速吸收也无法完全避免臭气,夏季施用臭气较大。秋季,施用粪肥同样存在氨气挥发问题,而且硝酸盐向地表水渗漏的风险较大。春季,在作物种植之前施用或者在土壤排干后施肥,植物吸收的养分量最大,环境污染最小。由于我国南北气温差别较大,春季种植作物的时间也稍有差别,各地应根据当地具体农时确定粪污施肥时间范围(雨天和土壤太湿的日子除外),以确保在作物种植之前完成粪污施用。


20、如何确定合适的粪污农田施用量?


施用量对粪污的农田利用非常重要:施用不足,可能导致农作物减产;施用过多,又可能导致环境污染。合适的粪污农田施用量的确定,可参照我国广泛使用的“测土配方施肥”方法,具体分三步进行:


(1)估算作物的养分需要量(以氮为标准)。作物养分需要量是以实际的产量为基础,计算一年作物生产的养分需要量。因此对实际产量的估算很重要。实际产量可根据历史产量资料、土壤有关信息估算,也可根据种植者保存的往年记录或者前人的记录进行估算。目前多数以氮为标准进行估算,即将农作物的氮含量与产量和种植面积相乘确定氮需要量(公斤):农作物的氮含量(公斤/吨)×作物产量(吨/公顷)×作物面积(公顷)=作物的氮需要量(公斤)。


(2)确定粪污中氮养分含量。粪污中氮养分含量(公斤/立方米)既可进行现场测定,同一养殖场也可参照往年的测定数据。


(3)确定粪污的施用量。首先计算每年粪污的体积:动物数量×每日粪污体积×365%=年粪污总体积(立方米);然后计算粪污中氮养分总量:年粪污总体积×粪污中氮养分含量(公斤/立方米)=氮养分总量(公斤)。

如果粪污的氮养分总量(公斤)≤作物的氮需要量(公斤),则可以全部施用;如果粪污的氮养分总量(公斤)>作物的氮需要量(公斤),则根据以上步骤(1)和(2)计算出来的数据进行计算:粪污施用量(立方米)=作物的氮需要量(公斤)÷粪污中氮养分含量(公斤/立方米),以确定粪污施用体积。


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