规模化养猪场固体粪污的处理和利用研究

2022-09-10

集约化养猪场粪污处理利用不当是造成环境污染的主要原因之一, 而养猪场粪污中含有大量的有机质和植物营养素, 又是极其宝贵的资源, 经无害化处理后加以资源化利用, 不仅可防止环境污染, 保障猪群健康和安全生产, 同时, 对促进农牧结合、物质良性循环和生态平衡也具有重要意义。

1 猪粪的营养成分及利用状况

猪场粪便污水中含有大量的腐殖物质, 是土壤肥力很好的改良剂, 可以改善土壤的团粒结构, 防止土壤板结, 提高土壤的保水、保肥能力, 减少土壤中养分的流失。猪场粪污中的大量有机质和丰富的氮磷钾等营养元素, 进行无害化处理后制作成有机肥, 可施入森林、草地、池塘、农田、菜地、果园等生态系统, 参与生态系统的物质循环, 保持生态系统的平衡。如在农田生态系统的物质循环中, 来自养猪场的粪污, 进入土壤后, 经过微生物的分解等作用, 转化为可给态养分和土壤肥力, 供给绿色植物所利用, 可为人和动物生产更多的植物产品。

猪粪中含有大量的有机质和氮磷钾等植物生长必需的营养元素, 但也含有大量的微生物 (其中包括正常的微生物群和病原微生物群) 和寄生虫及其卵。尽管猪粪是一种很好的有机肥, 但是必须经过无害化处理, 杀灭病原微生物和寄生虫及其卵。处理过的猪粪作为有机肥被利用, 不仅可改善产品品质, 而且可减少化肥用量和产品中污染物残留量。有机肥的施用是发展有机持续农业、促进农牧结合、实现物质良胜循环和保持生态平衡的必要措施。

2 猪粪的处理

肥料的正确使用与否, 是影响作物产量和品质、人类生存环境的一大因素。世界化肥的发展是从磷肥开始, 然后发展钾肥, 最后生产氮肥;因此在较长时间内世界化肥的消费量是磷、钾肥高于氮肥。美国十分重视施肥前土壤分析和配方工作。所以其复合肥、混配肥品种在化肥生产和使用中占有相当大的比重, 目前该国对单质肥的使用越来越少, 因此形成其复混肥生产发展迅速。我国化肥工业发展晚, 从氮肥开始, 而后发展磷肥、钾肥工业尚在起步中, 磷、钾肥比例较低。化肥的产品结构和养分结构很不平衡。养分结构形成了“氮多、磷少、钾缺”的现象, 三者比例严重失调。磷、钾严重不足已成为我国粮食产量进一步提高的限制因子, 不少地方大面积过度使用单一化肥, 引起土壤有机物质越来越少, 土壤理化性状恶化, 农产品质量下降, 所谓瓜果不甜、菜果无味、米面不香, 农产品口感越来越差, 失去市场的竞争力。畜禽粪便的综合利用不仅是治理畜禽场废弃物, 通过好氧堆肥处理工艺生产固体有机肥, 解决我国过度依赖单一品种化肥的局面, 变废为宝, 将会收到良好的经济效益、环境效益和社会效益。目前我国固体粪便处理的工艺流程是:粪便—烘干—粉碎—调整成分—搅拌—造粒—低温干燥—商品肥。

2.1 堆肥处理

堆肥是一种好氧发酵处理粪便的方法。微生物分解物料中的有机质并产生50℃~70℃的高温, 可杀死病原微生物、寄生虫及其卵和草籽等, 腐熟后的肥料无臭, 高分子有机物被降解为易被植物吸收的低分子化合物, 变成高效有机肥, 有机复合肥可以突破农田施有机肥的季节性、农田面积的限制, 克服禽畜粪便含水率高和使用、运输、储存不便的缺点, 并能消除粪便直接堆沤恶劣卫生状况, 同时可以补充禽畜粪便中的有机质和营养元素, 使禽畜粪便转化成性质稳定、无害化的有机肥料。并可根据不同作物的吸肥特性, 按不同比例添加无机营养成分, 制成不同种类的复合肥、复混肥。

2.2 堆肥的种类

(1) 自然堆肥。

自然堆肥是传统的堆肥方法, 基本无需设备和耗能, 但占地面积大、腐熟慢、效率低。具体做法是:将物料围成长、宽、高分别为10m~15m, 2m~4m, 1.5m~2m的条垛, 在气温20℃左右约需腐熟15~20天, 其间需翻堆1~2次, 以供氧、散热和使发酵均匀, 此后需静置堆放2~3个月即可完全腐熟。为加快发酵速度, 可在垛内埋秸秆束或垛底铺设通风管, 在堆垛后的前20天因经常通风, 则不必翻垛, 温度可升至60℃, 此后在自然温度下堆放2~3个月即可完全腐熟。

(2) 现代化堆肥。

根据堆肥原理, 利用发酵池, 发酵罐、发酵塔、卧式发酵滚筒等设备, 为微生物活动提供必要条件, 天冷适当供温, 可提高效率3~4倍以上, 一般4~6天即可完成有机物降解, 含水率降至25%~30%, 放置20~30天完全腐熟, 为便于贮存和运输, 最好将水分降至13%左右, 并粉碎、过筛、装袋。因此, 堆肥发酵设备包括发酵前调整物料水分和碳氮比的预处理设备和腐熟后物料的干燥、粉碎等设备, 可形成不同组合的成套设备。

3 固体粪污的利用和效益分析

3.1 固体粪污的利用

固体粪污堆肥腐熟后作肥料还田是有效化的资源化利用方式, 如不经腐熟作肥料则须及时施用, 以防堆放过程中污染环境, 此外, 必须作为底肥施用, 使其在土壤中有一定时间自然腐熟, 然后再行播种。猪场固体粪污作蚯蚓、蝇蛆、食用菌培养料, 然后作肥料还田, 也是一种合理的利用方式, 但利用数量有限。用猪场固体粪污制沼气, 既开发了新能源, 沼液沼渣作肥料还可提高肥效, 但其净化程度较差, 存在二次污染问题, 同时其运行受地域气候制约, 但不失为粪便处理的好方法。畜禽粪便好氧发酵制固体有机肥可以突破农田施有机肥的季节性、农田面积的限制, 克服畜禽粪便含水率高和使用、运输、储存不便的缺点, 并能消除粪便堆肥恶劣卫生状况, 同时可以充分利用畜禽粪便中的有机质和营养元素, 使畜禽粪便转化成性质稳定、无害化的有机肥料。

3.2 效益分析

(1) 利用堆肥处理养猪场固体粪污, 除增加有机质含量外, 还可以保留粪便中的氮、磷和钾等无机成份, 利用好氧发酵杀死粪便中9090以上的病原微生物、寄生虫及其卵, 减少粪便固有的臭味和污物感, 便于施用, 是优质和绿色食品的生长营养肥料。对养猪场粪便的加工处理使传统的有机肥在高新技术的指导下以商品的形式进入市场, 具有良好的生态环保效益、社会效益和经济效益。

(2) 有机复合肥解决了普通有机肥的缺点, 在具有有机肥改良土壤, 增强地力、肥料养分密度大, 施肥量少等功效的同时, 还可根据施用对象的需要调整肥料成份的构成和肥料成份的释放速度, 提高肥料的利用效率。有机复合肥的使用可以促进有机肥的施用, 节约化肥, 改善土壤理化性状, 保证农业生产的可持续发展, 使农业生产步入良性循环, 并有着巨大的潜在市场, 前景良好。

摘要：随着我国畜禽养殖业向规模化的方向发展, 一方面促使了我国养殖业的集约化和高效化, 另一方面每天产生大量的粪污所带来的环境问题又成为其发展的制约因素。如何合理的处理和利用这些粪污已经成为我们必须解决的问题, 本文基于此主要探讨规模化养猪场固体粪污的处理和利用。

关键词：规模化养猪场,固体粪污,处理,利用