论文部分内容阅读
摘 要：近年来，畜禽养殖业规模化、集约化快速发展，产生越来越多畜禽粪污，造成了不容忽视的环境问题。该文对畜禽粪污沼气厌氧发酵处理技术及影响因素进行了综述，分析了畜禽粪污对环境的危害和能源化利用存在的问题，提出了发展措施，以期为畜禽粪污处理提供参考。
关键词：畜禽粪便污染;治理措施;沼气
我国畜禽养殖量居世界第一，畜禽粪便排放总量大，含能量丰富，不合理肥料化不仅会导致耕地负荷超标还会造成环境污染。畜禽粪便已经是世界公认的农村面源污染的主要来源，我国畜禽粪便利用率低，农村面源污染日益严重，已经威胁到广大农村的生态安全。
一、畜禽粪便污染现状
农业部官方数据显示，我国每年畜禽养殖粪污产生量约38 亿吨，其中家禽粪污年产生量约6 亿吨，占总量的16%。目前畜禽废弃物的有效利用率不足60%， 不仅没有足够的土地消纳， 而且也缺少对废弃物处理受过专业指导和培训教育的人员。大量畜禽粪便未经正常处理施入农田，不仅严重影响周围环境，还会产生有毒臭气和温室气体等。粪便中携带的各种致病微生物和虫卵，严重威胁食品生产安全或造成疫病传播。一些畜禽粪便中还含有大量药物添加剂和抗生素等，可能对环境生物造成极大危害。此外，畜禽粪便富含的氮、磷元素极易流失，从而引起水体富营养化，改变水体的理化环境，使水发臭，形成江河湖海的赤潮和水华。如何改善畜禽养殖环境、妥善处理废弃物防止污染是亟待解决的问题。
二、畜禽粪污对环境的危害
1.大气污染。众所周知，粪便本身气味恶臭难忍，这种恶臭的气味是在适宜温度下经过发酵后产生的氨、硫化氢、甲硫醚等有害气体，会挤压空气中的含氧量，造成空气污浊，影响人类呼吸。除此之外，粪便中的蛋白质和碳水化合物经过错误发酵后会产生二甲胺等气体，不但加重恶臭气味，还产生有害气体。
2.水质污染。水质污染主要包括两种，一是家禽的尿液，二是冲刷污水。再加上养殖者环保意识淡薄，将污水任意排放，造成水质污染。大多是畜禽养殖场都建在郊外，离农田或者河流比较近，污水中含有的氮、磷等物质排入河内会使水质恶化，变黑变臭，含氧量少，水中生物会缺氧致死。被污染的水经过流动和下渗会威胁到附近居民健康饮水。另外，青海畜禽养殖地区多为草原，大量污水排放会使土壤所含营养过剩，出现硬化，不利于植物生长，对于大地绿色植物美化也是一种损害。
3.生物污染。畜禽粪便中含有大量寄生虫和细菌，不但造成环境污染，还会带来生物污染。这些细菌是多种疾病的发病源，通过各种传播渠道造成传播性疾病，危害人类身体健康。据世界卫生组织相关资料报道，经常会出现人禽患有同种疾病，像众所周知的禽流感，最先是在家禽身上出现，然后经过空气或间接性接触传播致使人类患上同种疾病，而且病发突然，延期长，传染性强。由此可见，畜禽养殖造成的生物污染已经直接威胁人类身体健康。
三、沼气发酵
家禽粪便沼气发酵的关键技术特点是：1.利用分解菌系进行原料前处理;2.秸秆-粪便共发酵，实现高效产气;3.沼液全回流，消灭沼液排放;4.沼渣经过进一步好氧腐熟，进行深加工。通过沼气燃烧、沼渣沼液综合利用技术，形成以沼气发酵为核心的生态循环产业链模式，可因地制宜，根据当地情况进行优化组合，采取适合当地农业生产特点的生态养殖循环经济模式构建循环农业产业链，例如果沼畜循环利用模式等。
四、发展措施
沼气工程技术通过沼气厌氧消化过程产生沼气和有机肥，集环保、能源、资源再利用于一体，是规模化养殖场处理畜禽粪污的优选方式之一。针对存在的问题，在整体思路上应遵循因地制宜、农牧结合、种养平衡的原则，坚持生态循环的理念，采用发达国家普遍采用种养结合的模式，以种定养，科学布局和合理规划养殖业，鼓励通过土地流转等方式扩大种植业规模，为沼肥大规模利用提供经济可行的种植业基础。结合沼气工程产业发展需求，在工程装备方面进一步提高原料预处理、沼气发酵、气体净化、产品利用等环节装备设计标准化、成套化水平，进一步提高沼气工程装备自动化水平，降低运行成本。在“三沼”综合利用方面进一步加强沼渣沼液中有害物质监测、去除等方面研究，制定沼渣沼液农田施用规范。从畜禽养殖源头控制摄入品，坚持科学饲养，控制抗生素使用，严控饲料中重金属上限，降低畜禽粪污经处理还田后对土壤污染的风险。
五、畜禽粪便综合利用对策
1.将粪便能源化处理。能源化处理主要是将畜禽粪便当作一种资源，通过化学和物理手段將其所含能量最大化激发和利用。能源化主要涉及两方面，一是沼气工程，二是微生物燃料电池。沼气工程大家比较熟悉，许多家庭都按有沼气池，将粪便经过微生物发酵产生沼气，作为一种清洁能源进行照明、做饭等。不但减少了煤炭、天然气等资源的消耗，还有利于改善空气污染。对于畜禽养殖场来说，引进先进的沼气技术，建造沼气池，将粪便和污水在厌氧条件下进行集中发酵，按照处理—生产—利用的流程实施系统性工程。微生物燃料电池技术在当下还处于开发阶段，但是在该技术原理的支持下有很高的能量转化率，可以直接将有机物化学能转化为电能，作为一种电池使用。但是目前尚待解决的最大问题是如何提高电池功率，优化电池性能。结合化学领域电解知识来看，可以选择从阴阳极材料以及催化剂进行考虑，提高废水电解率尽可能优化废水排放造成的水质污染。
2.将粪便肥料化处理。畜禽粪便中含有许多农作物所需的营养物质，像氮、磷、钾等。传统农作方式都是将畜禽粪便作为主要肥料，进行堆肥还田。当下人们对健康要求越来越高，讲究绿色食品，倾向于选择有机肥培育出的蔬菜。因此，养殖管理者可以引进先进的有机肥技术，利用生物肥菌种将粪便进行发酵、除臭、加工。利用此种方式产生的有机肥能够减少病菌和虫卵，调节土壤性能，增加肥力，提高农作物产量，实现资源再利用。但是由于粪便中重金属含量无法有效剔除，所以，要控制有机肥的使用量，避免走向另一极端。
3.将粪便饲料化。畜禽粪便中除了含有大量微量元素，还富含蛋白质、维生素、矿物质元素等，是牛羊和家禽所需的营养物质。管理工作者可以考虑利用相关技术将粪便饲料化，实现资源循环利用。但是，由于粪便本身是经过消化后的产物，营养物质含量相对较少，如果过多投喂此种饲料会出现营养不良或者添加剂超标等现象，危害畜禽身体健康，所以需要慎重考虑。
六、结语
沼气工程作为处理畜禽粪污的一种有效手段，集环保、能源、资源再利用于一体，是规模化养殖场处理畜禽粪污的一种有效方法，近年来在工程实践中取得了较好的效果。
参考文献：
[1]吴佳军，张少鹏，韩瑞萍，等.江苏省沼气工程调研及工艺分析[J].中国沼气，2017，35（2）：104-109.
[2]聂新军，金娟，王强，等.浙江农村规模化沼气工程沼渣养分分析[J].浙江农业科学，2017，58（12）：2111-2114.
关键词：畜禽粪便污染;治理措施;沼气
我国畜禽养殖量居世界第一，畜禽粪便排放总量大，含能量丰富，不合理肥料化不仅会导致耕地负荷超标还会造成环境污染。畜禽粪便已经是世界公认的农村面源污染的主要来源，我国畜禽粪便利用率低，农村面源污染日益严重，已经威胁到广大农村的生态安全。
一、畜禽粪便污染现状
农业部官方数据显示，我国每年畜禽养殖粪污产生量约38 亿吨，其中家禽粪污年产生量约6 亿吨，占总量的16%。目前畜禽废弃物的有效利用率不足60%， 不仅没有足够的土地消纳， 而且也缺少对废弃物处理受过专业指导和培训教育的人员。大量畜禽粪便未经正常处理施入农田，不仅严重影响周围环境，还会产生有毒臭气和温室气体等。粪便中携带的各种致病微生物和虫卵，严重威胁食品生产安全或造成疫病传播。一些畜禽粪便中还含有大量药物添加剂和抗生素等，可能对环境生物造成极大危害。此外，畜禽粪便富含的氮、磷元素极易流失，从而引起水体富营养化，改变水体的理化环境，使水发臭，形成江河湖海的赤潮和水华。如何改善畜禽养殖环境、妥善处理废弃物防止污染是亟待解决的问题。
二、畜禽粪污对环境的危害
1.大气污染。众所周知，粪便本身气味恶臭难忍，这种恶臭的气味是在适宜温度下经过发酵后产生的氨、硫化氢、甲硫醚等有害气体，会挤压空气中的含氧量，造成空气污浊，影响人类呼吸。除此之外，粪便中的蛋白质和碳水化合物经过错误发酵后会产生二甲胺等气体，不但加重恶臭气味，还产生有害气体。
2.水质污染。水质污染主要包括两种，一是家禽的尿液，二是冲刷污水。再加上养殖者环保意识淡薄，将污水任意排放，造成水质污染。大多是畜禽养殖场都建在郊外，离农田或者河流比较近，污水中含有的氮、磷等物质排入河内会使水质恶化，变黑变臭，含氧量少，水中生物会缺氧致死。被污染的水经过流动和下渗会威胁到附近居民健康饮水。另外，青海畜禽养殖地区多为草原，大量污水排放会使土壤所含营养过剩，出现硬化，不利于植物生长，对于大地绿色植物美化也是一种损害。
3.生物污染。畜禽粪便中含有大量寄生虫和细菌，不但造成环境污染，还会带来生物污染。这些细菌是多种疾病的发病源，通过各种传播渠道造成传播性疾病，危害人类身体健康。据世界卫生组织相关资料报道，经常会出现人禽患有同种疾病，像众所周知的禽流感，最先是在家禽身上出现，然后经过空气或间接性接触传播致使人类患上同种疾病，而且病发突然，延期长，传染性强。由此可见，畜禽养殖造成的生物污染已经直接威胁人类身体健康。
三、沼气发酵
家禽粪便沼气发酵的关键技术特点是：1.利用分解菌系进行原料前处理;2.秸秆-粪便共发酵，实现高效产气;3.沼液全回流，消灭沼液排放;4.沼渣经过进一步好氧腐熟，进行深加工。通过沼气燃烧、沼渣沼液综合利用技术，形成以沼气发酵为核心的生态循环产业链模式，可因地制宜，根据当地情况进行优化组合，采取适合当地农业生产特点的生态养殖循环经济模式构建循环农业产业链，例如果沼畜循环利用模式等。
四、发展措施
沼气工程技术通过沼气厌氧消化过程产生沼气和有机肥，集环保、能源、资源再利用于一体，是规模化养殖场处理畜禽粪污的优选方式之一。针对存在的问题，在整体思路上应遵循因地制宜、农牧结合、种养平衡的原则，坚持生态循环的理念，采用发达国家普遍采用种养结合的模式，以种定养，科学布局和合理规划养殖业，鼓励通过土地流转等方式扩大种植业规模，为沼肥大规模利用提供经济可行的种植业基础。结合沼气工程产业发展需求，在工程装备方面进一步提高原料预处理、沼气发酵、气体净化、产品利用等环节装备设计标准化、成套化水平，进一步提高沼气工程装备自动化水平，降低运行成本。在“三沼”综合利用方面进一步加强沼渣沼液中有害物质监测、去除等方面研究，制定沼渣沼液农田施用规范。从畜禽养殖源头控制摄入品，坚持科学饲养，控制抗生素使用，严控饲料中重金属上限，降低畜禽粪污经处理还田后对土壤污染的风险。
五、畜禽粪便综合利用对策
1.将粪便能源化处理。能源化处理主要是将畜禽粪便当作一种资源，通过化学和物理手段將其所含能量最大化激发和利用。能源化主要涉及两方面，一是沼气工程，二是微生物燃料电池。沼气工程大家比较熟悉，许多家庭都按有沼气池，将粪便经过微生物发酵产生沼气，作为一种清洁能源进行照明、做饭等。不但减少了煤炭、天然气等资源的消耗，还有利于改善空气污染。对于畜禽养殖场来说，引进先进的沼气技术，建造沼气池，将粪便和污水在厌氧条件下进行集中发酵，按照处理—生产—利用的流程实施系统性工程。微生物燃料电池技术在当下还处于开发阶段，但是在该技术原理的支持下有很高的能量转化率，可以直接将有机物化学能转化为电能，作为一种电池使用。但是目前尚待解决的最大问题是如何提高电池功率，优化电池性能。结合化学领域电解知识来看，可以选择从阴阳极材料以及催化剂进行考虑，提高废水电解率尽可能优化废水排放造成的水质污染。
2.将粪便肥料化处理。畜禽粪便中含有许多农作物所需的营养物质，像氮、磷、钾等。传统农作方式都是将畜禽粪便作为主要肥料，进行堆肥还田。当下人们对健康要求越来越高，讲究绿色食品，倾向于选择有机肥培育出的蔬菜。因此，养殖管理者可以引进先进的有机肥技术，利用生物肥菌种将粪便进行发酵、除臭、加工。利用此种方式产生的有机肥能够减少病菌和虫卵，调节土壤性能，增加肥力，提高农作物产量，实现资源再利用。但是由于粪便中重金属含量无法有效剔除，所以，要控制有机肥的使用量，避免走向另一极端。
3.将粪便饲料化。畜禽粪便中除了含有大量微量元素，还富含蛋白质、维生素、矿物质元素等，是牛羊和家禽所需的营养物质。管理工作者可以考虑利用相关技术将粪便饲料化，实现资源循环利用。但是，由于粪便本身是经过消化后的产物，营养物质含量相对较少，如果过多投喂此种饲料会出现营养不良或者添加剂超标等现象，危害畜禽身体健康，所以需要慎重考虑。
六、结语
沼气工程作为处理畜禽粪污的一种有效手段，集环保、能源、资源再利用于一体，是规模化养殖场处理畜禽粪污的一种有效方法，近年来在工程实践中取得了较好的效果。
参考文献：
[1]吴佳军，张少鹏，韩瑞萍，等.江苏省沼气工程调研及工艺分析[J].中国沼气，2017，35（2）：104-109.
[2]聂新军，金娟，王强，等.浙江农村规模化沼气工程沼渣养分分析[J].浙江农业科学，2017，58（12）：2111-2114.