畜禽粪便无害化处理技术研究进展_张家才

第３８卷第１期家畜生态学报Ｖｏｌ．３８Ｎｏ．１２０１７年１月ＡｃｔａＥｃｏｌｏｇｉａｅＡｎｉｍａｌｉｓＤｏｍａｓｔｉｃｉＪａｎ．２０１７畜禽粪便无害化处理技术研究进展＊?张家才１，胡荣桂２，雷明刚１，刘婕１，高鑫１，齐德生１＊（１．华中农业大学动物科技学院，２．华中农业大学资源与环境学院，湖北武汉４３００７０）［摘要］我国畜禽养殖业规模化、集约化发展迅速，畜禽粪便产生量逐年增加，畜禽粪便无害化处理已成为影响养殖业发展的重要因素。论文对畜禽粪便处理不当的危害以及国内外畜禽粪便的无害化处理方法进行了综述，并提出我国未来畜禽粪便处理的可行的发展模式，为提高我国畜禽粪便处理效率，促进养殖业健康快速发展提供参考。［关键词］畜禽粪便；饲料；堆肥；沼气；无害化处理［中图分类号］Ｓ８１１．５［文献标识码］Ａ［文章编号］１００５－５２２８（２０１７）０１－００８５－０６我国是传统的农业大国，养殖业正向规模化、集约化快速发展，同时产生了大量畜禽粪便。据估算，２００９年我国畜禽养殖业粪便产生总量为３２．６４×１０８ｔ鲜重［１］。目前，畜禽粪便主要靠耕地消纳，但畜禽粪便施用太多会导致耕地负荷粪便过载，造成土壤污染和作物减产。欧盟农业政策规定，粪肥年施氮（Ｎ）量的限量标准为１７０ｋｇ／ｈｍ２［２］。朱兆良等［３］提出我国耕地的粪便年施氮（Ｎ）量应控制在１５０～１８０ｋｇ／ｈｍ２。杨飞等［４］研究表明，２００９年我国平均单位耕地面积的畜禽粪便氮负荷达１３８．１３ｋｇ／ｈｍ２，而四川等六省都已达到２０２．９８ｋｇ／ｈｍ２以上。可知我国畜禽粪便产量存在区域差异，部分地区产量过大。因此畜禽粪便若无法得到有效处理，会严重影响环境卫生及制约我国经济发展。１我国养殖现状我国是人口大国，对肉、奶、蛋的需求量逐年上升，这也促进我国养殖业的发展。由散养逐渐转化为集约化养殖，养殖规模也越来越大。２００５年至２０１４年，国家统计局网站公布的数据显示，我国养殖业肉奶蛋的产量逐年增加（图１），肉类产量增加２５．５％，牛奶产量增加３５．３％，禽蛋产量增加１８．７％。畜禽粪便产量随之增加，１９９９年我国畜禽粪便产量为１９×１０８ｔ，２００９年畜禽粪便产量为３２．６４×１０８ｔ［１］。据估算，２０２０年全国畜禽粪便的产生量将达到４２．４４×１０８ｔ［５］。畜禽粪便引发的环境问题日益严重。２禽粪便处理不当的危害畜禽粪便的化学成分随饲养水平、饲料成分、动物消化水平不同而变异很大。李书田等［６］分析了我国２０个省（市）主要畜禽粪便的养分含量，其平均值见表１。畜禽粪便富含氮（Ｎ）、磷（Ｐ）、钾（Ｋ）等养分。２００２年，我国畜禽粪便中Ｎ、Ｐ、Ｋ产生量相当于同年施用化肥中氮（２１５７．３×１０４ｔ）、磷（７１２．２×１０４ｔ）、钾（４２２．５×１０４ｔ）的７０．９％、８９．８％和２５．１％［７］。但畜禽粪便含大量病原菌、寄生虫及Ｚｎ、Ｃｕ等重金属，未经处理或处理不当会对水体、空气、土壤造成污染。２．１对水体的污染畜禽粪便含氮、磷及有机质，如果直接排放入水体中或施用后氮、磷流失，使水体富营养化。Ｅｄ－ｗａｒｄｓ等［８］研究表明，粪便随雨水流失的流失物化学需氧量（ＣＯＤ）及悬浮固体（ＴＳＳ）均比无机肥料高。粪便中的大量病菌、寄生虫及其虫卵会污染水源，引发传染病。养殖场排放的污水平均每毫升含有３３万个大肠杆菌和６９万个大肠球菌；每１０００ｍＬ沉淀池污水中含有１９０多个蛔虫卵和１００多个线虫卵［９］。＊［收稿日期］２０１６－０２－２１修回日期：２０１６－０４－１５［基金项目］湖北省低碳农业模式研究（４００５－３５０１３０２０）；国家生猪产业技术体系（ＣＡＲＳ－３６）［作者简介］张家才（１９９１－），男，河南信阳人，在读硕士，主要从事畜禽粪便恶臭控制研究。Ｅ－ｍａｉｌ：７９９８３５８９２＠ｑｑ．ｃｏｍ＊［通讯作者］齐德生（１９６５－），男，河南驻马店人，教授，博士生导师，主要从事动物营养与饲料科学、家畜环境卫生研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｑｄｓｈｚａｕ＠１２６．ｃｏｍ２．２对空气的污染畜禽粪便能产生大量具有恶臭气味的气体，对空气产生严重污染，进而影响人类健康。这些恶臭气体种类繁多，目前已确定的约有１６８种。一般按化学性质分为４类，即含硫化合物、含氮化合物、挥发性脂肪酸及芳香族物质［１０］。恶臭气体会影响养殖场附近居民的身体健康［１１］。Ａｖｅｒｙ等［１２］研究发现臭气能抑制人的粘膜免疫功能，使唾液中的免疫球蛋白Ａ的含量及其分泌效率都降低。２．３对土壤的污染畜禽粪便是良好的有机肥料，被微生物分解后图１我国畜产品产量Ｆｉｇ．１ＴｈｅｏｕｔｐｕｔｏｆｌｉｖｅｓｔｏｃｋｐｒｏｄｕｃｔｉｎＣｈｉｎａ表１我国畜禽粪便平均养分含量Ｔａｂｌｅ１Ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｎｕｔｒｉｅｎｔｉｎｌｉｖｅｓｔｏｃｋａｎｄｐｏｕ