盐城市土地资源畜禽粪便承载力与畜禽粪便处理利用模式的研究

2018-01-26 02:27葛建东卞红春陈静华韩昆鹏
山东畜牧兽医 2018年1期
关键词:盐城市沼气粪便

杨 凌 葛建东 卞红春 陈静华 韩昆鹏

(①江苏省盐城市畜牧兽医站 2240021 ②江苏省盐城市农委)

本课题主要通过全市畜牧业发展现状、畜禽粪便产生量与土地资源承载力的分析与研究,确定本市合理畜禽饲养量;通过不同畜禽粪便处理利用模式研究与探索,寻找确定适合本市市情的最佳处理利用模式。为科学制订盐城市畜牧业发展规划,着力发展资源节约型和环境友好型的绿色畜牧业提供科学依据和技术支撑。

盐城市地处苏北黄海之滨,交通便利,气候温和,发展畜牧业条件得天独厚,区位优势明显,是全省畜牧业大市和长三角地区重要的畜禽产品供应基地。2016年全市生猪、家禽、奶牛饲养量分别为1323.75万头、2.74亿只和3.12万头,分别占全省21.83%、17.54%和15.31%,肉蛋奶总产量分别达97.60万t、100.67万t和11.22万t,牧业产值达300亿元,牧业总产值占农业总产值近30%。随着畜牧业的快速发展,规模日益扩大、养殖日趋集中、密度越来越高的畜禽养殖与相对滞后的畜禽粪污治理的矛盾日显突出,对农村生态环境的影响日益增大,已成为严重影响本市农村生态环境的主要“污染源”和制约畜牧业持续发展的“瓶颈”。

1 畜牧业发展特点与问题

1.1 养殖规模总体偏小,标准化规模养殖程度不高 近年来,由于各级政府的重视、政策和项目的支持,畜禽规模养殖发展较快。2016年全市畜禽规模场(户)共21423个,其中:生猪、肉禽、蛋禽和奶牛规模养殖场(户)分别为11581个、838个、8981个和23个,规模养殖比例分别为89.65%、89.69%、94.71%和99.7%。生猪和家禽是本市产值超双百亿元二大畜禽养殖支柱产业,虽有上海光明、广东温氏等一批全国知名农牧龙头企业在本市安家落户、投资建场,但总体养殖规模仍然偏小。如生猪2016年年出栏5000头以上的规模养殖场(户)数仅占1.41%,而50-199头的场(户)占52.49%;蛋鸡存栏规模在10000只以上的场(户)数仅占16.87%,而5000只以下的场(户)占50.21%(详见表1、表2、表3)。由此可见,中小规模养殖户仍是我市现阶段畜禽养殖的主体。

表1 2016年度盐城市生猪规模养殖情况 (头、个、%、万头)

表2 2016年度盐城市肉禽规模养殖情况 (只、个、%、万只)

表3 2016年度盐城市蛋禽规模养殖情况 (只、个、%、万只)

1.2 土地和环境双重制约矛盾突出,产业发展空间趋紧生猪和家禽一直是本市农村经济发展、农民增收传统骨干支柱产业。上世纪80年代以前,畜禽养殖以广大农村千家万户分散饲养为主体,饲养的主要目的是解决日常生活油、盐和畜禽粪便“肥田”;80年代初期,利用家前屋后发展“百头猪场”、“千只鸡场”的畜禽养殖专业户开始起步,至90年代中期,随着“千头猪场”、“万只鸡场”的大批涌现,散养户逐年快速下降,畜禽养殖步入以“蛋鸡笼养、商品猪小群圈养”为主的规模养殖时期,畜禽养殖也由“传统家庭副业”转变为农村经济发展的“骨干产业”,农村“庭院经济”发展和农民增收的主要支柱产业;从90年代后期以来,随着畜牧业在农村经济发展和农民增收的作用日益突显,各级政府对畜牧业发展高度重视,政策上给予支持、项目上给予扶持,畜禽规模养殖进入快速发展期,2016年全市生猪和蛋鸡规模养殖比例分别达89.65%、94.71%,初步形成了覆盖全市的生猪产业带,灌溉总渠以南为主的良种蛋(肉)鸡产业带,沿海地区为主的奶牛、肉羊、毛兔等草食畜禽产业带,里下河地区为主的水禽产业带,灌溉总渠以北为主的优质草鸡产业带等五在产业带。虽然我市为农业大市,土地资源丰富,但大多为基本农田,可用于发展畜牧业的养殖用地十分紧张,大多农户仍是利用家前屋后自留地发展畜禽养殖,造成养殖场(户)大多集中于人口密集的村庄,形成人畜“混居”,既不符合动物卫生防疫和现代畜牧业发展要求,又严重影响农村生态环境和农民生活居住条件,养殖用地和生态环境双重制约的矛盾日益突出,导致畜禽养殖发展空间趋紧。

1.3 产业规划布局不合理,区域畜禽养殖密度偏高 由于过去制订畜牧业规划时主要注重养殖数量、发展规模,强调区域产业特色和规模经营,忽视产品质量和运行质量,规划不够科学合理,养殖户又为片面追求规模养殖效益盲目无序扩张,形成畜禽养殖在局部区域高度集中,养殖密度过大,导致畜禽养殖与种植比例失衡,畜禽粪便无法就地就近全量有效消纳还田,严重影响当地生态环境,甚至因超过环境承载能力出现局部地区区域化“面源污染”。

表4 2016年东台市唐洋镇主要畜禽养殖情况 (个、万头、万只)

据对以蛋鸡养殖为主的“畜禽养殖第一镇”东台市唐洋镇调查统计,全镇共1.74万个农户, 8.9万亩耕地,现有畜禽养殖户(场)11769个,其中规模养殖户(场)965个、散养户10804个。2016年全镇年末栏存蛋鸡394.32万头,年出栏生猪和山羊为2.41万头、2.62万头(详见表4)。根据国家畜禽养殖业污染物排放标准[1]以猪当量单位测算,蛋鸡为30:1猪单位、羊为3:1猪单位,该镇蛋鸡为13.14万猪单位、猪为2.14猪单位、羊为0.87猪单位,合计为16.15猪单位,耕地载畜量为1.81猪单位/亩。

1.4 养殖设施条件粗放,畜禽生产管理水平不高 近年来,通过引进上海光明、广东温氏、中粮肉食等全国知名农牧龙头企业,着力组织开展国家畜禽标准化示范场、省级畜禽生态健康养殖示范场和畜牧业绿色发展示范县创建,畜禽养殖规模和标准化规模养殖总体水平显著提升。2016年全市畜禽规模场(户)为21423个,累计创建农业部标准化畜禽养殖示范场20个,省级生态健康养殖示范场1886个,建成国家级、省级大型畜牧龙头企业21家,通过畜产品“三品”认证119个,但畜禽标准化养殖和生产管理水平总体还不高。如蛋鸡养殖,据调查,全市蛋鸡存栏规模在1万只以上的养殖专业户,基本都采用“半封闭砖混结构或钢结构彩钢瓦鸡舍、阶梯式笼养、乳头自动饮水、行车机械喂料、刮粪板机械清粪、湿帘+风机鸡舍小环境控制、人工集蛋”养殖模式,72周龄只平产蛋重达17.0~17.5kg;但蛋鸡存栏规模在几千只的养殖户,虽采用“阶梯式笼养、乳头自动饮水”,但因砖瓦结构畜禽舍建筑手续难以审批、一次性投资大等原因,大多仍采用“开放式大棚鸡舍、地下集粪槽人工清粪、遮阳网和‘湿帘+风机’机械通风降温、人工喂料、人工集蛋”模式,养殖设备设施简陋、机械化程度较低、鸡舍小环境控制效果较差,生产性能受自然环境的影响较大,72周龄只平产蛋重仅16.0~16.5kg。

1.5 畜禽粪便处理系统不完善,粪便处理利用严重滞后畜禽粪污处理系统主要包括:收集、贮藏、运输、处理和利用等5个环节。在选择处理系统时应综合考虑畜禽的种类、年龄与重量、饲料、场所、垫料、配套消纳农田土壤特性、作物品种、种植模式、离水源及居民区的距离等因素。多年来,由于广大畜禽养殖场(户)注重生产发展和养殖经济效益,轻视畜禽粪污治理,在规划建设时,重视养殖设备设施的投入,忽视配套粪便收集处理设备设施的投入,加至养殖的不种田、种田的不养殖,“种养结合”严重脱节,无稳定配匹消纳地,畜禽粪便还田成本高等原因,畜禽粪便处理利用严重滞后。一是粪便配套设备设施滞后,处理利用率低。据2016年全市畜禽养殖污染专项整治行动时对生猪养殖状况的摸底调查统计,全市50%以上小型养猪户为外置露天排粪沟、敞口贮粪池,仍未实行“雨污分离”;规模养殖户虽建设了配套的堆粪大棚、排雨沟、封闭的排污沟(管道)和贮粪池,实行“干湿分离、雨污分离”,但大多体积偏小,达不到容纳半年排污量的要求,且大多无稳定配匹的消纳地,不能保证畜禽粪便作有机肥即时有效还田。二是户用沼气不能正常运行,使用效率低。通过沼气工程厌氧发酵,一方面可杀死畜禽粪便的寄生虫卵和病原微生物,一方面可生产沼气用作发电和生产生活的燃料,是畜禽粪便资源化利用的效途径。全市规模畜禽养殖场(户)中,共建有规格为8m3的“户用沼气”12.44万户,合计沼气池容积为99.52万m3;规格50~300m3中小型沼气工程680座、1200 m3以上大型沼气工程49座,合计容积为22.37万m3。但据调查,除用于生产天然气和沼气发电的大中型沼气工程四季常年正常运行外,大多小型沼气工程因冬季气温低、产气效果差,大多处于半运行状态,近50%“户用沼气”因维护管理不到位,嫌产气不足、出料麻烦,已停止运行,仅将沼气池用作贮粪池。不仅造成工程设备设施浪费,而且因沼气排入大气造成二次环境污染。

2 全市畜禽粪便产生量及总氮、总磷产生量

2.1 畜禽饲养量与饲养周期 畜禽养殖量数据采用2016年盐城市畜牧月报表。饲养周期超过1年的畜禽如种母猪、蛋鸡、奶牛和毛兔,以年末存栏量计算饲养量[2],肉牛以年出栏量和50%年末存栏量计算饲养量[3];饲养周期在1年以内的如生猪、肉鸡按年出栏量计算饲养量,羊以年出栏量和50%年末存栏量计算饲养量[3]。饲养周期在1年以上的如种母猪、蛋鸡、奶牛、肉牛、种母羊按1年365d计算饲养周期;饲养周期不满1年的如肥育猪、羊、肉鸡和草鸡,以本市实际调查平均饲养时间计算饲养周期。根据上述原则,2016年盐城市畜禽饲养量和饲养周期详见表5。

表5 2016年盐城市畜禽饲养量和饲养周期 (万头、万只、d)

注:快大型肉鸡42日龄上市占40%,中速型肉杂鸡60日龄上市占30%,中速型黄羽肉鸡70日龄上市占30%,加权计算后饲养周期为55.6d。

2.2 畜禽粪便排泄系数 不同畜种的粪尿排泄量差异很大,同一畜种由于品种、生产类型、饲喂方式、生长阶段、体重、性别、日粮性质、气候、季节等因素的不同亦有较大差异。因目前尚无畜禽排泄系数国家标准,本研究采用的各种畜禽平均日产粪便量和粪便养分量主要根据《畜禽养殖业源产排污系数手册(2009)》和参考文献[2-6]。具体数值见表6。

表6 各种畜禽平均日产粪便量及粪便养分量

2.3 全市畜禽粪便年排放总量及氮磷年产生总量 根据计算公式一Q1=N1×T1×M1×0.001[3]估算全年各种畜禽粪便排放总量。式中:Q1表示畜禽粪便产生量,单位:万t;N1畜禽年饲养量,单位:万头、万只;T1为畜禽饲养周期,单位:天(d);M1畜禽粪便日排泄系数,单位:kg/d,0.001为转换常数。根据计算公式二Q2=N2×T2×M2×0.001[4]估算全年各种畜禽粪便产生氮、磷总量。式中:Q2表示畜禽粪便氮、磷产生量,单位:万kg;N2畜禽年饲养量,单位:万头、万只;T2为畜禽饲养周期,单位:天(d);M2畜禽粪便氮、磷日排泄系数,单位:g/d,0.001为转换常数。

表7 2016年盐城市畜禽粪便排放总量及氮磷年产生总量

根据表4、表5参数和计算公式一、计算公式二估算,全市2016年畜禽粪便总量为1698.62万t,畜禽粪便产生总氮量为11221.31万kg、总磷量为2238.46万kg。详见表7。

3 土地资源畜禽粪便承载力

3.1 各类畜禽粪便猪粪当量转换系数和猪单位量 我市畜禽粪便处理利用主要方式是发酵后用作有机肥直接还田。由于各类畜禽粪便肥效养分差异较大,农田消纳量差异也较大[5],为增强可比性,以各种畜禽粪便年产生量以及所产粪便中氮、磷的含量为基准,统一换算成猪粪当量(即猪单位),这样可将某个区域的畜禽养殖量和土地资源的畜禽承载量统一换算猪粪当量[2]。各种畜禽粪便猪粪当量转换系数和2016年全市实际猪单位量见表8。

表8 各种畜禽粪便猪粪当量转换系数和2016年盐城市猪单位量 (kg/头(只)•a、万头)

经测算,以N为基础全市2016年畜禽总量为1452.40万N猪单位,以P为基础全市2016年畜禽总量为2303.88万P猪单位。

3.2 全市农田果园林地畜禽粪便养分容量 根据各种农作物氮、磷吸收系数[4,5],作物总产量或面积,按计算公式:NAC=YA×UC[3]估算盐城市农田、果园和林地年畜禽粪便养分容量。式中NAC表示1年农田养分容量,单位为万kg;YA表示1年农作物产量或面积吨或公顷,单位为万t或万hm2;UC表示吸收系数,单位为kg/t或kg/hm2。经用2016年各类作物总量测算,全市各类作物氮吸收总量为25411.23万kg、磷吸收总量为4175.42万kg。详见表9。

表9 各种农作物吸收系数和2016年盐城市作物养分吸收量

3.3 盐城市土地资源畜禽粪便承载力 土地资源畜禽承载力,是指在确保土地资源合理开发利用和保持生态环境良性循环的条件下,特定区域内土地资源可持续承载的畜禽养殖数量[2]。盐城市是全省畜牧大市,也是农业大市。根据本市农区畜牧业的特点和 “种养结合、农牧循环”有效处理利用畜禽粪便的主要模式,故采用土地资源消纳畜禽粪便的能力研究分析盐城市土地资源的畜禽承载力。(1)土地资源畜禽粪便承载率分析。全市耕地面积为83.47万hm2,林地面积为23.16万hm2,合计为106.63万hm2。根据孙宏进等[2]研究推荐:以氮肥施用限量计,每公顷农地的畜禽承载力为21个猪单位;以磷为标准,每公顷农用地承载力为30个猪单位。据此以氮测算,盐城市理论载畜量为2239.23万N猪单位,根据表7测算2016年实际畜禽饲养量为1452.40万N猪单位,承载率为64.86%;以磷测算,理论载畜量为3198.9万猪单位,根据表7测算,2016年实际畜禽饲养量为2303.88万P猪单位,承载率为72.02%。从以氮、磷为基础测算的土地资源畜禽粪便承载率看,还有30%左右的发展空间。(2)农作物对畜禽粪便消纳能力分析。因区域农作物氮、磷吸收量是该区域农田消纳养分能力的直接反映,可作为农田养分容量指标[4]。根据表6测算,2016年畜禽粪便总量为1698.62万t,畜禽粪便氮、磷产生量分别为11221.31万kg、2238.46万kg,耕(林)地年承载量为:畜禽粪便总量15.93t/hm2、总氮量105.24kg/hm2、总磷量20.99kg/hm2。结果与黄红英等[4]研究一致,总氮量比欧盟和荷兰(170 kg/hm2)、法国(150 kg/hm2)限量标准分别低38.09%、29.84%,总磷量比Oenem(35kg/hm2)法国(44 kg/hm2)限量标准分别低40.03%、52.30%。通过与欧盟及国外相关氮、磷限量标准测算比较,本市畜牧业仍有较大发展空间。根据表8测算,2016年全市各类作物氮、磷吸收量分别为25411.23万kg、4175.42万kg。如畜禽粪便全量还田且不考虑收集处理过程中养分损失,则2016年全市畜禽粪便氮、磷养分分别占作物吸收氮、磷容量比例为44.12%、53.61%。根据黄红英等[4]、沈根祥等[6]研究结果,本市氮、磷报警值分别为0.44、0.54,在0.4~0.7稍有风险区间。但据常志州等[7]研究和相关资料介绍,畜禽粪便在收集、处理和利用过程中,氮、磷输移损失61.3%、15.0%,如以氮损失系数0.387、磷损失系数0.85[4]测算,实际畜禽粪便氮、磷养分分别占作物吸收氮、磷容量比例为17.07%、45.57%,氮报警值0.17在<0.4无风险区间,磷报警值0.46在0.4~0.7稍有风险区间。据此,虽以畜禽粪便中氮含量为基准,本市畜牧业还有较大的发展空间;但因以磷含量为基准,全市畜禽饲养总量已接近理论临界载畜量。本市地处江苏苏中沿海,是全省农业大市。粮食作物主要采用“稻麦两熟”种植制度,沿海林地资源丰富。2016年全市粮食、大豆、油菜和棉花等农作物总产量为703.61万t,蔬菜面积为17.27万hm2,桑园、果园的面积为3.02hm2,林地面积为23.16万hm2。根据本市土壤结构和特性,各类农作物生长特性和养分需求,实际畜禽粪便作有机肥替代无机肥比例为粮田为30%(与邢鹏飞等[8]研究推荐结果一致),菜地、桑园和果园为70%,林地为80%。据此测算,2016年全市各类农作物实际吸收转移畜禽粪便总氮量为9570.05万kg、总磷量为1555.39万kg(详见表10)。如以畜禽粪便氮损失系数0.387、磷损失系数0.85[4]测算,畜禽粪便实际产生可利用氮、磷总量分别为4342.65万kg、1902.69万kg。氮占农作物实际转移总量的45.38%,磷达到农作物实际转移总量1.22倍。

表10 2016年盐城市各类农作物实际吸收畜禽粪便养分总量

综上所述,如以氮为基础测算盐城市土地资源畜禽粪便承载力,畜牧业仍有较大发展空间;但以磷为基础测算,本市土地资源畜禽粪便承载力已到稍有风险区间,畜禽饲养总量已大于土地环境承载理论临界值。以磷为基础测算,盐城市合理畜禽饲养总量为1883.42万P猪单位。

4 畜禽粪便处理利用主要典型模式

畜禽粪便富含氮、磷等植物生长必需的营养物质,经有氧或厌氧发酵处理后用作农田园艺种植、林木花卉栽培有机肥,既可改善土壤中营养元素含量,提高土壤的肥力,又可增加农作物的产量,是实行“种养结合、农牧循环”,发展绿色有机生态循环农业,保障畜牧业持续发展的必要途径。客观事实说明:畜禽粪便科学处理、合理使用即为发展农业之“宝”,反之则是影响和污染农村环境之“源”。为切实做好畜禽粪污治理工作,近年来,根据对畜禽粪污实行“源头减量化、处理无害化、利用资源化”和“就地处理、就近消纳”处理利用原则,结合我市土地资源状况、农作物结构、生态环境条件、畜禽养殖设施装备和技术水平,对畜禽粪便处理利用组织进行了专题研究与探索。现将本市畜禽粪便处理利用主要典型模式总结如下:

4.1 直接还田模式(1)模式简述:即每日将从畜禽舍清理出的畜禽粪便收集于贮粪池或堆粪场,经堆沤(堆积)自然发酵成传统农家有机肥,再根据农作物生长施肥需要,实行“定期施肥还田”。在畜禽粪便收集方式上,生猪散养户和小型规模养殖户主要采用粪尿全部进池;中型以上规模生猪养殖专业场(户)大多采用“干湿分离”模式,即干粪清出后进堆粪场,尿和污水进贮粪池。(2)技术要点:一是养殖场建有配套畜禽粪便贮存设施。贮粪池要防渗、防漏,上有盖板或雨棚防雨,大小要满足贮存养殖场半年畜禽粪便量,如生猪以0.3m3/头为宜;二是周边有稳定配套农田消纳地。首先根据农田土壤特性、农作物品种结构确定合理载畜量。省农委推荐我省载畜量以1.32头猪单位/亩为宜。其次根据农田耕作制度、农田土壤特性和作物生长需要科学施肥。主要农作物如水稻每个生长期以施肥3~4次为宜,麦子每个生长期以施肥1~2次为宜。施肥方式以把有机肥翻耕覆盖入土肥效为佳。(3)应用评价:这是一种典型传统、经济有效“种养结合、农牧循环”处理模式。但因畜禽粪便主要是自然厌氧发酵,一方面,发酵产生的甲烷、硫化氢、氨气等有害气体会影响和污染周边环境;一方面,因发酵不够充分完全,存在着传播畜禽疾病和人畜共患病的危险。我市20多万户的传统生猪散养户和中小规模畜禽养殖场(户)仍主要采取此种模式处理利用畜禽粪便。

4.2 异位发酵床模式(1)模式简述:在畜禽舍外建造以通透性和吸水性较好的原料如锯木屑、稻壳、蘑菇渣、秸秆粉等作为载体的发酵床,用来处理发酵降解畜禽粪污即为“异位发酵床”。床宽一般为3.0~4.0m,为保证发酵效果,高度中小规模养殖场(户)小型发酵床可为0.8~1.2m、大中型规模养殖场高度大型发酵床为1.5~1.7m,长度以60~90m为宜,床体总体积应根据畜禽粪饲养总量确定,一般以每个猪单位0.15~0.2m3为佳[9]。发酵床为长方形,在污道一侧设出料口,并安装闸板,另3边为水泥砂浆砖墙、水泥墙面,在纵向两侧墙体顶部安装轨道,轨道上安装“轨道式”旋抛机,床底为防渗漏混凝土地面。小型单个发酵床可在上方1.8~2.2m处设置防雨顶棚,严防因雨水进行载体湿度过大造成“死床”,两侧安装塑料薄膜卷帘,主要用于防雨防雪进入和冬天发酵床保温;大型发酵床应建设专门发酵处理车间,车间跨度一般以18m为宜,采用钢结构透光瓦屋面,高度为4~4.5m,四周为砖墙或透光瓦为墙体,两侧墙体在屋檐下口留80cm高通风窗口,大多采用4座并列发酵床、1座粪池、1台自动喷粪机、1台旋翻机为1个处理单元,设备利用率最高、投资最省。(2)技术要点:因盐城市地处沿海地区,地下水位较高,故床体均为“地上床”;发酵床载体配比以60%锯木屑:40稻壳或60%锯木屑:20稻壳:20%蘑菇渣,其C/N控制在40~70:1,C/P控制在75~150:1,pH调节为5.5~9.0为佳;菌种应选择耐75℃高温、易生长且繁殖快、纤维素酶活性低的复合菌种;初次使用时在床体表面均匀喷洒菌种,添加量为10g/m2,用旋翻机将菌种和床体充分混合,再喷洒粪污,床体开始发酵;小型发酵床每2~3d喷洒一次粪污,大型发酵床每天喷洒一次粪便;床体每天旋翻2~3次,发酵时床体水份以控制在45%~55%为佳;畜禽粪污应保持一定的浓度,一般以6%为宜。(3)应用评价:一次性投资少、运行成本低、发酵效果好,通过畜禽粪便全量进床发酵降解,真正做到“零排放”。但占地面积大,需要专人负责日常管理,严格控制每次喷洒量,及时添加载体和菌种,定时旋翻,严防发生“死床”。因猪粪中铜、锌、锰等重金属含量较高,发酵对重金属不能降解,长期反复使用会造成床体重金属积累,用作肥料时导致农作物重金属超标,故一般以使用2~3年为宜。在消纳地紧张的畜禽规模养殖场(户)均可使用该模式,也可用于中小规模较多的畜禽养殖密集区,由第三方建造发酵床处理车间,专门收集处理畜禽粪便,对养殖户畜禽粪便实行“统一收集、集中处理”。目前,正在全市适度规模生猪养殖户中主推,其中大丰、响水、滨海已有300多家专门化商品猪场推广应用此模式。

4.3 发酵塔处理模式(1)模式简述:本市推广的为立式发酵塔模式,是一种通过微生物对鸡粪进行发酵降解,并充分利用鸡粪发酵时产生的发酵热干燥鸡粪新型鸡粪便干燥发酵装置。发酵塔上下共7层,每层厚以0.4~0.6m,7d为一个周期,每天依次自上而下下行一层、从顶层投料口补充一层新鲜鸡粪、从底层出料口排出一层发酵好鸡粪。鸡粪经7d发酵,利用发酵过程中自身产生的热量,可把60%含水率的鸡粪干燥到30%,为进一步干燥到20%(这是保持鸡粪最合适的水分),还需在底部通入80℃左右的热风,一般只需间歇加热即可,无需连续输入热空气。利用这种工艺的发酵干燥装置,若把60%含水率的鸡粪干燥到20%,发酵本身可提供总能量的85%。发酵产生的废气经水吸收处理后排放。(2)技术要点:一是注意水分调节。当鸡粪含水率在65%以上时,应在鸡粪中加入稻壳、木屑或草粉等载体搅拌均匀后,将水分调至60%再投入发酵塔;当鸡舍清除的鸡粪含水率在60%±时,可直接投料进行发酵;二是注意C/N、C/P和pH调节。但为确保发酵效果,C/N控制在30-701∶,C/P控制在75-1501∶,pH调节为5.5~9.0。(3)应用评价:这是针对蛋鸡粪便中含钙高,解决沼气发酵等处理模式过程中易发生石粉(贝壳粉)沉淀有效方法。且具有所需场地面积少、发酵充分效果好、废气水处理吸收后排放小特点。发酵好的鸡粪以输送带送至成品车间,可直接装袋作为农家有机肥,也可根据作物生长对P、N 、K等的需要重新配比、造粒、分级,装袋即成商品有机肥,是处理鸡粪最有效的模式。但一次性投资比较大,运行成本高。目前,已在本市盐都又一春鸡场、建湖裕丰禽业有限公司、响水创有禽业等大型蛋鸡场推广应用。

4.4 肥料利用模式(1)模式简述:主要是通过建立有机肥厂,依靠简单设备,将养殖场粪便干湿分离,将干物质进行堆肥发酵,生产商品有机肥进行销售利用,从而实现在更大区域内的种养平衡。好氧堆肥发酵是目前利用畜禽粪便生产有机肥的主要模式。畜禽粪便进入加工车间后,根据其含水率适当添加谷糠、碎农作物、干粪等有机物调节水分和碳氮比,增加通气性,接入专用微生物菌种和酶制剂,以促进发酵过程正常进行。并配备专用设备,进行匀质、发酵、翻抛、干燥。(2)技术要点:碳氮比和碳磷比要平衡,一般C/N以20~35:1为宜,C/P以75~150为宜;含水率要适中,以控制在50%~60%为宜,其中55%最理想;堆体内温度以保持在50~60℃为宜;发酵时间20~30d。(3)应用评价:针对全市农区畜牧业和畜禽养殖高度集中、密度大的特点,就地就近处理消纳较为困难,通过生产有机肥可扩大辐射半径,进行“异地消纳”,实现更大区域内的种养平衡。在本市江苏梅林、滨海温氏、盐都又一春蛋鸡场、建湖裕丰禽业有限公司等大型畜禽养殖场均自建有机肥厂或车间,对本场畜禽粪便进行处理加工生产有机肥;对畜禽养殖场(户)多、规模小、密度大、消纳地紧张的高密度生产区,如东台、大丰、亭湖等县(市、区),由第三方建立有机肥厂,专门负责对区域内畜禽养殖场(户)的畜禽粪便收集处理,通过“统一收集、集中处理”实行肥料化利用。

4.5 能源利用模式(1)模式简述:沼气工程和户用沼气是我市目前畜禽粪便能源化利用主要模式。即对畜禽粪污进行固液分离,干粪经发酵作有机肥,污水排入防渗密闭的沼气发酵池或沼气发酵罐,通过厌氧发酵降解粪污中颗粒状的无机、有机物,杀死或抑制其中的寄生虫和病原菌,产生的沼气作为能源进行利用。目前本市沼气利用有3种模式:一是生活燃料。所有户用沼气主要是用沼气替代液化气,直接用作生活燃料;二是沼气发电。中型沼气工程用贮气柜对沼气进行收集贮存,根据自身生产需要进行定期发电,如亭湖泰来神乳品公司每天下午用沼气发电进行乳品加工。大型沼气工程如东台中粮实现沼气发电并网;三是清洁能源。指用沼气经脱硫、脱水、脱碳净化后生产天然气。如大丰苏港河顺是用鸡粪发酵产生的沼气生产天然气的专业公司,对大丰区蛋鸡养殖户鸡粪实行“统一收集、集中处理”。目前已与全区612家蛋鸡养殖场(户)签订鸡粪收集处理合同,日处理鸡粪达600t、生产天然气10000m3。沼液利用也有3种模式:一是直接还田。即把沼液作为液态肥直接施于农田或林地,通过“畜-沼-种”、“畜-沼-菜”和“畜-沼-林”实行“种养结合、农牧循环”,这是目前我市沼液利用的主要方式。小型的用吸粪车运输还田,大型的用管道还田。如江苏梅林、东台中粮等超大型养殖企业为方便沼液还田,都建设有几十公里专用沼液输送管道;二是清洁回用。即沼液通过预处理或深度处理后,用来冲洗转群后空置猪栏。工艺流程为:沼液→集水池→固液分离机→调节池→USR/UASB→初级沉池→两级AO池(两段皆采用活性污泥法)→二级沉池→除磷沉淀池→消毒/清水池→氧化塘→场内回用/灌溉。滨海温氏公司采用此模式平均每天节约用水近100t;三是达标排放。沼液经污水处理系统处理后达到国家Ⅳ级水标准直接排放。大丰区大桥镇中北畜牧场采用“厌氧-缺氧-好氧-缺氧-好氧-生物分层”处理工艺,依托先进的脱氮除磷菌种和现代化设备,构建养殖污水稳定达标排放工程体系,吨污水净化处理成本仅2.8元。沼渣利用有2种模式:一是用作肥料。直接作有机肥使用或用于生产有机复合肥;二是清洁回用。即对沼渣进行回收再利用。如大丰丰海奶牛场用牛粪发酵后的沼渣作牛床垫料,不仅实现“废物”利用,提高资源利用率,而且奶牛乳房炎明显下降。(2)技术要点:发酵池(罐)要密封完好,以保持无氧环境;投料物中有机物要充足;保持适宜的环境温度,沼气菌生存温度为8~70℃,以35℃时产气量最大;控制发酵物的酸碱度,一般PH值控制在6.2~7.2为宜。(3)应用评价:用畜禽粪便发酵产生沼气进行能源利用,不仅要处理利用好沼气,还要处理利用好沼液和沼渣,是处理利用畜禽粪便最完善、也最复杂的系统工程,具有占地少、能源回收率和资源综合利用率高,发酵完全效果好等特点,可以实现粪污的无害化与资源化,降低粪污的COD及氮含量。但前期设备设施一次性投资大,后期沼液“就地就近”处理需要周边有一定数量稳定配套的消纳地,并有污染地下水的可能与风险。目前本市江苏梅林、东台中粮、正大苏垦等绝大多数大中型畜禽养殖企业,均采用沼气工程处理模式;小型户用沼气因产气差、利用率低,正逐步退出。

[1] 中华人民共和国. GB18596-2001,畜禽养殖业污染物排放标准[s].2006.

[2] 孙宏进, 华棣. 江苏耕地资源畜禽承载力的理论分析与应用[J].江苏农村经济, 2012,(2012年度江苏省农业委员会机关中青年获奖论文专刊): 76-80.

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[9] 刘波. 异位发酵床微生物组多样性[R]. 201303094. 福州: 福建省农业科学院. 2017.

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