畜禽粪便无害化处理利用现状与展望

畜禽粪便无害化处理利用现状与展望
作者：江苏省农业机械试验鉴定站马合群赵海瑞
摘要：随着农村产业结构的调整和居民饮食结构的变化，我国各地的养殖业发展迅速，由此产生了大量的畜禽粪便。

不仅污染了环境，也影响了养殖业的可持续发展。

禽畜粪便的无害化处理已成为亟待解决的难题。

本文分析了国内外对畜禽粪便综合利用的现状，介绍了畜禽粪便的处理方法和资源化利用技术，并提出了今后对畜禽粪便综合利用技术的研究方向和发展趋势。

关键词：畜禽粪便；综合利用；无害化；资源化；固液分离
随着农业产业结构的调整和居民饮食结构的变化，我国各地的养殖业发展迅速，由此产生了大量的畜禽粪便。

一方面，如果把畜禽粪便堆积在一起，任其腐烂，造成大量的细菌病毒繁殖传播，蚊子、苍蝇泛滥，臭气难挡，严重影响了生态环境。

如果不经处理畜粪污水排入河流、湖泊、稻田等水域，使水中的水生植物，特别是藻类大量繁殖，消耗水中含氧，严重威胁鱼类生存和影响水稻生长；另一方面，家禽粪便又是一种宝贵的饲料或肥料资源，通过加工处理可制成优质饲料或有机复合肥料，不仅能变废为宝，而且可减少环境污染，防止疾病蔓延，具有较高的社会效益和一定的经济效益。

如何解决畜禽粪便无害化处理问题已成为许多科技工作者共同关心的热点。

1 国外处理技术的发展概况
国外对畜禽粪便的开发研究始于20世纪40年代初，到60年代中后期，欧美、日本等发达国家已解决了鸡粪的干燥难题，并成功地将干鸡粪用于牛、猪、鱼和绵羊的饲料中，取得了较好的效果，同时各国专家学者对粪便饲料化的安全性进行了大量的试验研究并得出结论：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。

美国为此还制订了相应的鸡粪饲料标准。

目前国外粪便干燥常用的方法有以下几种：
（1）太阳能干燥或自然通风与太阳能干燥相结合，干燥场地设有封闭的玻璃大棚，并备有可移动的搅拌机。

（2）火力干燥，以油或煤作燃料，但成本高，使用不普遍。

（3）发酵脱水干燥，此法能够达到除臭、灭菌、脱水的目的，使用较为普遍[1]。

2 国内处理技术的发展概况
2.1 处理技术的发展历史及现状[1]
我国畜禽粪便的开发研究始于20世纪80年代初，最初是将晒干的鸡粪用作鱼饲料和猪饲料，目前也有用于牛和绵羊饲料的，近几年来，有些地区将鸡粪加工成有机复合肥，效果较好。

目前我国畜禽粪便干燥主要有以下几种方法：
（1）自然干燥或自然干燥与通风干燥相结合，生产场地设有塑料大棚并备有搅拌装置，此法成本低，但周期长（一般25～45d）。

（2）热喷膨化法是利用高温高压，瞬时喷爆蒸发水分、杀菌、除臭；同时可改善适口性，有利于羽毛等杂物处理。

（3）高温高压真空干燥法可以处理鸡粪、死鸡和屠宰下脚料，一次完成消毒灭菌、干燥、粉碎、除臭，产品质量好，但原料含水率不能超过30％。

（4）快速发酵法又称为动态充氧法，此法成本低，处理后的鸡粪可作饲料或肥料，缺点是发酵前需掺入大量干料调节水分，而且所生产的产品只能鲜喂，不能贮存，需进一步干燥才能形成商品。

（5）微波法杀虫彻底，但耗电高，要求原料水分不超过35％。

（6）火力干燥法是利用煤、油或燃气作燃料，直接将含水率75％～80％的湿鸡粪干燥到14％以下，此法尽管能耗高，但相对于其他几种方法而言，应用要普遍一些。

2.2 国内畜禽粪便处理成套设备的研究现状
2.2.1 输送设备
输送粪便的关键设备是泵，这是处理粪便的第一步。

目前，我国主要采用PW型和WD型污水泵，这类污水泵通常只适用于输送含固率不超过3%的均质污水，对于含有大量纤维和杂质的粪便，用这类泵常常出现堵塞现象。

为了解决这个问题，近年来，国内开发出了几种适于粪便输送的离心式杂质泵。

就总体而言，用于粪便输送的泵，国内已基本形成了系列产品。

2.2.2 分离设备
粪水分离是处理畜禽粪便的关键环节。

国内有关用于粪便固液分离设备的研究甚少，到80年代，才从国外引进了几种分离设备，如斜板筛、转动筛、挤出式分离机和带式压滤机等，到目前为止，除了少数仿制的样机外，几乎没有形成规模的产品。

固液分离是处理畜禽粪便的重要条件。

国内的研究工作才刚起步，有各种各样的固液分离设备需要开发研究，这是目前生产中急切需要解决的问题。

2.2.3 发酵设备
生粪不可直接施撒在田间，一般都必须经过发酵处理。

传统的发酵方法是不需要设备的，只要将粪便堆施好，再覆盖一层泥土即可，经过一个月左右的时间，发酵过程自然完成。

制成堆肥后，即可施用。

传统的堆肥方法虽然简单，但发酵时间长、占地面积大，不适合大中型畜禽场的要求，研究开发畜禽粪便的发酵设备，正是对粪便进行无害化处理的关键技术，将有广阔的市场前景。

2.2.4 干燥设备
我国在畜禽粪便干燥设备方面的研究主要集中在对鸡粪便的干燥处理上，干燥后的蓄禽粪便可以加工成粉状或颗粒状有机复合肥或饲粒。

总的看来，我国在鸡粪烘干设备的研制方面取得了很大的进展，并在全国各地推广使用；但是对于猪粪和牛粪的干燥问题，国内研究很少，它们只能作肥料，其价值较低，采用什么样的干燥方式适当，尚是需要进一步研究的问题。

3 畜禽粪便的无害化处理及资源化利用技术
3.1 畜禽粪便的无害化处理技术
形成粪便污染的主要原因是由于从大、中型禽畜饲养场排出的粪便量大且含水量高,
难于运输、存放或直接利用。

因此, 粪便的固液分离是对粪便进行处理和综合利用的重要
环节。

固液分离是禽畜粪便处理的第一步, 要进一步减少污染, 提高经
济效益, 就必须对分
离的固体物和污水再次加以处理, 进行综合利用。

现有的粪便处理方法主要有:
（1）自然堆放发酵法: 即将粪便自然堆放在露天广场上, 使其自然发酵。

这种方法占地面积大、周期长, 对环境污染十分严重；但其方法简单, 投资少, 适用于饲养规模小、人口稀少的偏远地区。

（2）太阳能大棚发酵法: 其方法是将粪便置于塑料大棚内, 利用太阳能加快发酵速度。

其优点是投资少, 运行成本低, 但发酵时间相对较长[2]。

（3）高温快速干燥法: 此法灭菌、干燥一次完成, 生产率高, 可实现工业化生产, 但设备投资大, 能耗高, 对原料含水率有一定要求。

（4）综合技术：一般来说,干燥、除臭等技术只达到了废弃物的减量化和无害化目的，而综合技术既能够使废物减量化、无害化，又利用了其中的资源，主要包括好氧堆肥、厌氧发酵与好氧发酵等[3]。

禽畜粪便的处理和综合利用是制约禽畜饲养向规模化、集约化方向发展的一个重要问题。

禽畜粪便处理得好, 就能够促进饲养业的发展, 并能有效地进行综合利用, 提高经济效益；处理得不好, 就会阻碍饲养业的发展。

3.2 畜禽粪便的资源化利用技术
畜禽粪便资源化处理的流程如图1所示，养殖场排出的畜禽粪便首先要经过固液分离，分离出粪渣、絮凝沉淀、污水，粪渣经过发酵和干燥后最终制成饲料或有机肥料，而污水最终经过净化而排放。

图1 畜禽粪便处理工艺流程图
3.2.1 肥料化技术
畜禽粪便通过生物好氧发酵与干燥处理，制成无公害高效活性有机肥。

在国外许多国家(如日本和加拿大等国) ,畜禽粪便还田仍是处理利用的主要方向。

日本之所以在短短几年内解决了畜禽粪便的污染问题，是因为政府推动畜禽粪便还田运动，协调畜禽养殖业与种植业之间的关系。

畜禽粪便经过减量化无害化处理后，制成优质的有机无机肥，进行无公害和绿色食品的生产；同时还可以进行有机肥与无机肥商品化生产[1]。

3.2.2 饲料化技术[4]
畜禽粪便不仅是优质的有机肥料, 而且也是畜禽较好的饲料资源。

畜禽粪便特别是鸡粪中含有大量未消化的粗蛋白质、B 族维生素、矿物质元素、粗脂肪和一定数量的碳水化合物, 经过加工处理后可成为很好的饲料资源。

畜禽粪便不仅含有很多水分, 而且还含有各种细菌, 只有进行去臭、除菌、脱水, 才能达到提高利用价值、便于贮藏的目的。

畜禽粪便具有很高的营养价值，富含粗蛋白、矿物质及微量元素,对家禽和水产养殖具有很好的营养作用,经过高温高压、热化、灭菌和脱臭等过程，将粪便制成粉状饲料添加剂。

3.2.3生产沼气[3]
甲烷的燃烧值非常高, 是沼气中主要的可燃气体。

用畜禽粪便生产沼气是利用受控制的厌氧细菌分解作用, 将粪便中的有机物( 碳水
化合物、蛋白质和脂肪) 转化成简单的有机酸, 然后再将简单的有机酸转化为甲烷和二氧化碳。

利用畜禽粪便生产沼气受以下因素的影响, 处理不好会影响产气效果。

综合利用就是对畜禽粪便中的有机营养物质多层次的分级利用, 使资源和能源循环利用, 实现无废物、无污染生产。

畜禽养殖业是农业的重要组成部分, 养殖业的发展离不开种植业, 种植业为养殖业提供
饲料, 养殖业为种植业提供充足的有机肥料。

因此畜禽粪便的综合利用要建立立体生态农业模式, 以养殖户为对象、配套农田为依托、沼气综合利用为纽带, 实现种养结合。

4 目前我国畜禽粪便处理存在的主要问题[1]
4.1 设备不配套，处理不完善，应用范围窄
如热喷法、真空干燥法、微波法，只能处理含水率30％～40％以下的半干鸡粪，动态充氧法产品质量好，但只能处理含水率45％的混合料，不仅需加入干料调节水分，而且发酵后水分仍在40％，只能鲜喂，形不成商品。

因此，这几种方法都需解决前后段的干燥问题。

4.2 处理周期长，占地面积大，环境卫生差
如大棚发酵干燥法，虽然能耗低，但处理周期长，一般为40d左右，从而需堆贮场地大，建设费用高，加上发酵最适宜的含水率为55％～60％，因此存在一个水分调节过程，需在鲜粪中（含水率75％左右）加入大量干料。

4.3 能耗高，臭气治理不彻底
如火力干燥法，采用高温快速干燥工艺，可以直接干燥含水率75％左右的鲜鸡粪，但能耗高，作饲料适口性差，作肥料易烧根，加上尾气成分复杂。

单一除臭方法达不到理想效果，因而排出的尾气产生了二次污染，须继续治理。

4.4 推广应用受地域和气候限制
如太阳能大棚发酵干燥法，在潮湿多雨的季节不能使用，火力干燥法在城镇居民区不能使用。

5展望
由于对环境保护的要求越来越严，固液分离作为禽畜粪便处理与利用的一个重要手段，已普遍受到各国的重视，研制出了各式各样的分离设备。

我国在这方面的研究开发工作刚刚起步，研制适合我国国情的禽畜粪便固液分离设备已成为国内饲养业迫切需要解决的问题，具有广阔的应用前景。

禽畜粪便造成的环境污染是制约畜禽饲养发展的主要因素, 而固
液分离是禽畜粪便处理的重要手段, 如何因地制宜、经济有效地搞好粪便的综合利用是促进饲养业发展的关键。

因此有必要在以下几方面进一步开展深入的研究：
（1）基础特性研究[2]。

研究畜禽粪便的基础特性，包括畜禽粪便的物料特性、生化特性、热特性等，它们与处理工艺及设备的设计密切相关。

（2）固液分离工艺及设备的整体研究设计。

根据粪便的基础特性，有针对性地选择分离设备，形成适合不同情况的系统模式，这主要取决于固液分离的目的是治理环境为主，还是以获取能源为主，或者以经济
效益和综合利用为主。

（3）固液分离预处理技术的研究。

要充分发挥固液分离设备的作用，必须在固液分离之前，对物料进行预处理。

预处理工作包括去毛、沉降、絮凝等。

其中去毛是提高分离效率的一个关键问题。

（4）禽畜粪便是一种量大、有机物含量高、腐蚀严重的处理物, 因此在处理上应尽量简化工艺, 力求设备简单、自流化强, 以减少动力消耗。

（5）对不同地区、不同规模的饲养场要灵活地选择粪便处理工艺和设备, 不可盲目照搬, 应根据自身的经济和技术条件、社会环境以及市场需求, 因地制宜地选择适合自己的工艺及设备, 使粪便和粪水得到充分利用, 提高其综合利用率。