规模化养殖粪污处理与利用

随着我国畜禽养殖业的迅猛发展,畜禽养殖产生的污染已经成为我国农村及城市郊区面临污染的主要来源。解决集约化畜禽养殖场的污染问题不能只考虑畜禽粪便的污染治理,而应从污染的各个环节,如源头控制、中间处理、污染物的出路等系统地、综合地加以考虑,这样才能切实解决畜禽养殖场的污染与环境保护的矛盾问题,保护好我们生存的环境。

首先必须控制畜禽养殖场的污染物排放源头,对养殖场建设要进行系统规划,合理布局,保证养殖场与居民点、水源、旅游景点有一定的间距。要根据当地的消纳粪污能力及粪污处理水平,控制养殖规模,做到能就地消纳养殖场产生的粪便和污水。

第二要开发环保饲料,降低污染物的排放量,提高畜禽饲料利用率,尤其是提高饲料中氮和磷的利用率,降低畜禽粪便中氮、磷污染,一方面要采用培育优良品种、科学饲养、科学配料、应用高新技术;另一方面要根据生态营养原理,开发环保饲料。

第三是改变水冲清粪方式,以干拣粪方式代替水冲粪方式。

第四是做好污水畜禽粪便的资源化利用,处理后的废水利用应以灌溉还田和鱼塘养鱼为主,有条件时,可以考虑回用冲洗畜禽舍。固体粪污处理后可作为肥料、燃料。粪便的再利用不仅减少了粪便污染,而且充分利用了宝贵资源,取得了环境和经济双重效益。

一 、畜禽粪便处理方法

集约化畜禽养殖场粪便处理技术包括清粪工艺,固体粪污处理方法。对于农业生产来说,无论过去、现在和将来,畜禽粪便都是一种优质的有机肥源。畜禽粪便处理后用作肥料,是资源化利用的根本出路,也是世界各国最常用的办法。至今,国内绝大多数畜禽粪便都是作为肥料予以消纳的。畜禽粪便经过适当的加工处理,可转化为宝贵的农业生产资源,为种植业和园艺业提供优质肥料,还可提供能源,不仅可解决农村污染问题,而且可提高农村的经济、社会、生态效益,促进农业可持续发展。

通过干捡粪工艺得到的畜禽固体类便中含有大量的有机质和氮磷钾等植物必需的营养元素,也含有大量的微生物和寄生虫,必须经过无害化处理,消灭病原微生物和寄生虫(卵),才能应用。常用的处理方法有土地直接处理、干燥处理、堆肥化处理、生物处理等。

1.土地直接处理  把畜禽场的固体污物旷存在黄池中,一般可直接用于土壤作底肥,在土壤中微生物的作用下氧化分解。这种处理方法虽然简单,但是因为没有进行无害化处理,容易造成环境污染和疾病传播。

2.干燥处理  脱水干燥分机械干燥和热力脱水,机械干燥设备可用固液分离机,含水率可降至50%以下,热力脱水的方法有太阳能大棚自然干燥、高温快速干燥、烘干膨化干燥、热喷微波干燥等,可使含水率降到3~13%,干燥后的畜禽粪便可加工成颗粒肥料。

3.堆肥化处理  堆肥化处理技术是利用自然环境条件,将作物秸杆与养植场粪便一起使处理过程中养分损失少且可达到去臭、灭菌的目的,处理的最终产物臭气较少,且较干燥,容易包装。撒施。故对于备禽场的干类和由粪水中分离出的干物质,进行堆肥化处理是目前采用最多的固体粪污净化处理方法,在发解过程中形成的特殊理化环境也可基本杀灭粪中的病原体:主要方法有充氧动态发酵、堆肥处理、堆肥药物处理。在农村大量用肥季节,养殖场的固体粪污可以通过各自养殖场的分散车肥处理直接还田,而在用肥淡季,有机肥生产中心可将附近养殖场多余的固体粪便收集起来,采用好氧性集中堆肥发酵干燥的方法制作优质复合肥。

4.生物处理

(1)生产沼气:厌氧发酵是利用自然微生物或接种微生物在缺氧条件下,将有机物转化为二氧化碳与甲烷。其优点是处理的最终产物患臭味减少,产生的甲烷气可以作为能源使用。缺点是NH2挥发损失多,处理池体积大。沼气工程处理畜禽粪便除产生的沼气是优良的清洁能源外,沼液、溶清可方便地进行综合利用,成为农业生产中的肥料。沼气生产过程中要注意沼气房的通风,不能堆放易燃物品,并防缺氧,清除沉清时要注意安全,以免中毒,生产沼气时要合理搭配原料(一般原料的调氧比以(12)为宜),控制原料与水的比例(多采用原料与加水量为1:1),保持沼气池周围环境的适宜温度为20~30℃。

(2)蚯蚓养殖综合利用:采用低等动物如蚯蚓吞食畜禽粪便,在分解大量废弃物的同时,也提供了动物蛋白饲料及大量优质有机肥。蚯蚓作为一个潜在的土壤生物资源,对改善土壤肥力、保护环境、开发动物蛋白质饲料资源等都具有一定作用。畜禽粪便发酵腐熟后,都可作为蚯蚓的饲料,有关蚯蚓人工养殖可参考其他参考书。的处理方法

1.深坑掩埋病死畜禽不能直接埋入土壤中,因为这样容易造成土壤和地下水被污染深埋时应当建立用水泥板或砖块砌成的专用深境。

2.焚烧处理对病死畜禽进行焚烧处理是一种常用的方法,以煤或油为燃料,在高温焚烧炉内将病死备禽烧成灰类,可以避免地下水及土壤的污染问题,但这种方法常常会产生大量臭气而且消耗燃料较多,处理成本较高。因此,在选择焚烧炉时,应注意其燃烧效率,而且最好有二次燃烧装置,以清除臭气。

3.堆肥处理主要用于病死禽,原理与粪污堆肥处理相同,而且注住是病死禽和鸡类混合堆肥处理。污水的处理与利用

畜牧业的高速发展和生产效率的提高,畜牧养殖场产生的污水量大大增加,如乳牛养殖场和养猪场,这些污水中含有许多腐败有机物,也常带有病原体,若不妥善处理,就会污染水源、土壤等环境,并传播疾病。畜牧养殖场污水处理的基本方法有物理处理法、化学处理法和生物处理法。这三种处理方法单独使用时均无法把养殖场高浓度的污水处理好,要采用综合系统处理。

1. 物理处理法  物理处理法是利用物理作用,将污水中的有机污染物质、悬浮物、油类及其他固体物分离出来,常用方法有固液分离法、沉淀法、过滤法等。

（1）固液分离法  固液分离法首先将畜舍内粪使清扫后堆好,再用水冲洗,这样既可减少用水量,又能减少污水中的化学耗氧量,给后段污水处理减少许多麻烦。对于漏缝地板清粪所得到的粪水,可用分离机将粪便固形物与液体分离,常见的分离机有两种:一种是旋转筛压榨分离机,另一种是带压轮刷筛式分离机。

（2）沉淀法利用  污水中部分悬浮固体其密度大于1的原理使其在重力作用下自然下沉,与污水分离,此法称沉淀法。固形物的沉淀是在沉淀池中进行的,沉淀池有平流式沉淀池和竖流式沉淀池两种：

①平流式沉淀池:沉淀池呈矩形,污水从池的一端进入,按水平方向在池内流动,澄清水经挡板从池的另一端流出,池进口底部设有贮存沉淀污泥的漏斗,由排泥管将污泥排出。

②竖流式沉淀池:沉淀池为圆形或方形。畜舍污水从中心管进入,由下部流出,通过反射板的作用向四周均匀分布,然后沿沉淀池的整个断而上升,澄清的水由池四周溢出,过滤的污泥进入污泥池中。

（3）过滤法过滤法  主要是使污水通过带有孔隙的过滤器使水变得澄清的过程。养殖场污水过滤时一般先通过格栅,用以清除漂浮物,如草末、大的粪团等,之后,污水进入滤池。

2. 化学处理法

根据污水中所含主要污染物的化学性质,用化学药品除去污水中的溶解物质或胶体物质。

（1）混凝沉淀  用三氯化铁、硫酸铝、硫酸亚铁等混凝剂,使污水中的悬浮物和胶体物质沉淀而达到净化目的。

（2）化学消毒  各种消毒方法中,以次氯酸消毒法最经济、有效。

混凝沉淀与化学消毒的原理和方法,可参看其他教材的饮用水的净化与消毒。

3. 生物处理法  

生物处理法是利用微生物的代谢作用,分解污水中的有机物的方法,净化污水的微生物大多是细菌,此外,还有真菌、藻类、原生动物等。

（1）氧化塘亦称生物塘,是构造简单,易于维护的一种污水处理构筑物,可用于各种规模的养殖场,塘内的有机物由好氧细菌进行氧化分解,所需氧由塘内藻类的光合作用及塘的再曝气提供。好气生物处理的原理是在好氧微生物的氧化分解过程中,废水中呈溶解状的有机物首先透过细菌的细胞壁,为细胞所吸收,并在细胞分泌的外酶作用下,分解成溶解状物质,然后再渗入细胞内,进入细胞内的溶解性有机物,在内酶的作用下,一部分被分解成简单的无机物,并稀放能量,供细菌生命活动所用;另一部分作为其生长繁殖的营养物质。为保证废水中有足够的细菌,污水中的有机物就有一定浓度,实践中采用好氧生物处理废水时,有机物浓度以生物耗氧量计,一般为100~500mg/L较好。生物耗氧量、氮、磷三者的比例关系应为100:5:1。氧化塘可分为好氧、兼性、厌氧和曝气氧化塘：

①好氧氧化塘:深度较浅,约0.5m,阳光能照到底部,主要由藻类供氧,由好氧微生物起污水净化作用,污水在此停留2~6d,BOD降解量为80%以上。

②兼性氧化塘:塘深1~2m,在阳光能透入的上部藻类光合作用旺盛,溶解氧较充足,呈好氧状态,深处塘水溶解氧不足,由兼性微生物起净化作用,沉淀的污泥在坑底进行厌氧发酵分解。

③厌氧氧化塘:塘深2m以上,BOD物质负荷很高,塘处于厌氧状态,净化速度慢,污水停留时间长,该塘一般作为好氧氧化塘的预处理。

④爆气氧化塘:一般池深3~4m,其特征是塘水面安装特别的曝气装置,如浮筒式曝气器,全塘水均保持好氧状态,BOD负荷很高,可达0.03~0.06kgm2(塘面),BOD除去率可达90%,停留时间短,为3~8d。氧化处理污水时,一般以厌氧一兼氧一好氧氧化塘连串成多级的氧化塘,具有很高的脱氢除磷功能,可起到三级处理作用。氧化糖优点是土建投资少,可利用天然湖泊、池塘、机械设备的能耗少,有利于废水综合作用,缺点是受土地条件的限制,也受气温、光照等的直接影响,管理不当可滋生蚊蝇,散发臭味而污染环境。

（2）活性污泥法化  由无数细菌、白菌、原生动物和其他微生物与吸附的有机物、无机物组成的絮凝体称活性污泥,其表面有一层多糖类的角质层,对污水中悬浮态和胶态有机频粒有强烈的吸附和絮凝能力。在有氧时,其中的微生物可对有机物发生强烈的氧化和分解传统的活性污泥需建初级沉淀池,曝气池和二级沉淀池,即污水→初级沉淀池·曝气池→一级沉淀池→出水,沉淀下来的污泥一部分回流入曝气池,剩余的进行脱水干化、近年来,采用表面曝气沉淀池,沉淀池的曝气区和沉淀区合建在一个构筑物内,当设在爆气区表面的叶轮刷烈转动翻动水面时,使空气中的氧气溶入水中,设备简单,动力效率和充氧能力高,占地少,造价低,不需污泥回流等设备,污水从池底进入带气区形,立即与池内大量浓度低的水混合,故也称完全混合式曝气池。（3）生物膜法  通过生长在物料(滤料、转盘)等表面上的生物模来处理源水的方法:此法处理设备有生物滤池,生物转盘和生物接触池等。经处理后的污水,无论是哪种处理方法,水源还需进行消毒,消灭其中的病原体,才能安全利用。

4. 人工湿地处理污水

采用湿地净化污物的研究起始于20世纪50年代,已有的研究表明宽叶香蒲能去除污水中的大量有机和无机物质,同时宽叶香蒲还能通过从其根部分泌抗生素,大大降低废水中的细菌浓度。目前北至加拿大,南到澳大利亚和新西兰,数以百计的天然湿地和人造湿地用于处理污水。所以,人工湿地的碎石床起到生物滤床的高效化作用,是一种理想的全方位生态净化系统。另外,人工湿地碎石床也是一种效率很高的过滤悬浮物的结构,使富含污染物质和营养物质的畜牧污水经过入工湿地后水质明显变清。

畜禽粪便在资源化利用与生态环境系统的循环流动,是一种深层次的循环,体现了畜禽粪便在循环经济过程中的减量化、再利用、无害化。它将畜禽粪便资源化利用链条作为子系统和谐地纳入生态环境系统中,促进两个系统的协调共生。这种方式能够减少对自然资源的索取,更有效地利用畜禽粪便,化为可以继续利用的资源,形成资源+产品一再生资源一再生产品的物质流动闭合回路,最终顺畅地进入生态环境系统中,降低畜禽粪便对生态环境的影响,为生态环境减轻负担,并且提供自我恢复的空间。

(1)生态农业模式:根据畜禽粪便的产生量,建立一个现代农业园区,内设立工厂化养殖场、无公害果园、大棚蔬菜、稻米等多元化生产基地,建设沼气池,沼气用于圈舍照明、增温大棚,沼液用于果蔬苗木液肥,沼渣用于农田作物有机肥和畜禽饲料,成为畜禽一沼农作物一能源“四位一体”的生态农业模式。从宏观农业及生态原理来看此生态系统包括了4个子系统:即初级生产者(农作物、果蔬生产);初级消费者(畜禽);分解者即利用系统(粪便污水净化,沼气工程):消费者(社会和农户)。系统内食物链达到最佳优化状态,使系统的正负反馈协调统一形成物流、能流、经济流的良性循环,这是一种使物流循环增殖、资源利用率提高、废弃物产生减少的低碳技术。资源化了的畜禽类便废物作为新的资源.在降低自然资源消耗的同时,给农业经济增长提供了有力的支撑。循环经济模式下,人、畜禽养殖与生态环境之间互动影响已不再是破坏生态环境、限制经济发展的障碍,而是表现为一种社会、经济和环境“共赢”的有利局面

(2)发酵床养腐:发酵床养猪技术是一种无污染、零排放的有机农业技术,是利用我们周围自然环境的生物资源,即采集本地土壤中的多种有益微生物,通过对这些微生物进行培养、扩繁,形成有相当活力的微生物母种,再按一定比例将微生物母种、锯木屑以及一定量的辅助材料和活性剂混合,发酵形成有机垫料。在经过特殊设计的猪舍里,填入上述有机填垫,再将仔猪放入猪舍。猪从小到大都生活在这种有机垫料上面,猪的排泄物被有机垫料里的微生物迅速降解、消化,不再需要对留的排泄物进行人工清理,达到零排放,生产有机猪肉,同时减少对环境污染的目的。