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畜禽粪便沼气工程处理技术
本文作者:系统管理员 发布时间:2016-03-18 15:50:42
随着市场经济的发展和人民生活水平的提高,对蛋、奶、肉等畜产品的需求量逐渐增多。我国主要的畜 禽 养 殖 种 类 有 猪、奶 牛、肉 牛、蛋 鸡 和 肉鸡。依据畜禽养殖组织模式的不同,分为规模化养殖场、养殖小区和养殖专业户 3 类。畜禽养殖业的迅速发展带来了严重的环境污染问题,沼气工程作为处理畜禽粪便的一种方法可以有效的解决其污染问题。
                                                             畜禽养殖的污染现状
畜禽养殖粪便污水排放量和主要污染物排放问题急剧增加,成为我国一些以养殖为主要农业活动区域环境污染的重要污染源。在 2010 年 2 月 公 布的第 1 次全国污染源普查公报中,农业源普查对象为2 899 638个,其 中 畜 禽 养 殖 业1 963 624个,所占比重高 达 67. 7%。畜禽养殖业主要水污染物排放量: 化学需氧量1 268. 26万 t,总氮 102. 48 万 t,总磷 16. 04 万 t,铜2 397. 23 t,锌4 756. 94 t。畜禽养殖业粪 便 产 生 量 2. 43 亿 t,尿 液 产 生 量 1. 63亿 t。然而随着畜禽粪便排放量的大增,畜禽粪便作为农业肥料的比例不断大幅下降,而且大部分的粪便没有经 过 无 害 化 处 理。据 调 查 全 国 90% 的 规模化养殖场缺乏必要的污染治理设施,养殖小区和养殖专业户对畜禽粪便的处理重视程度就更低,随时随地排放、堆弃,畜禽粪便对环境的污染逐年加大。畜禽养殖业已成为农业污染源之首,也是部分水体水质恶化的重要污染源,严重影响村镇人居环境和人体健康。畜禽养殖业发展所造成的环境污染问题已经引起各级政府的高度重视,开展规模化畜禽养殖污染减排已纳入国家 “十二五”重点规划。畜禽粪便对环境的污染主要表现在对大气、水体和土壤的污染。
                                                                   对土壤的污染
养殖场粪污 不 经 无 害 化 处 理 直 接 进 ( 施) 入土壤,粪污中的有机物被土壤中的微生物分解,一部分被植物利用,一部分被微生物降解为二氧化碳和水,使土壤得到净化或改良。如 粪 污 进 ( 施)入量超过了土壤的承受力 ( 土壤自净能力) ,便会对土壤产生污染。据有关研究,尽管不同畜禽品种和不同区域会有所变化,但是一般每公顷土地能够负荷的畜禽粪尿 为 30 ~ 45 t,如 果 高 出 这 一 水 平,就会带来土壤的富营养化,对环境产生影响。在种养配套地区,我国畜禽粪便的总体土地负荷警戒值普遍超过环境 胁 迫 水 平 ( 正 常 < 0. 4) ,很 多 养 殖场周边的土地已经无法消纳畜禽养殖产生的沼液、沼渣和粪肥。另有研究发现,长期施用中、高量猪厩肥会明显提高稻田土壤中锌、铜和镉的生物有效性,其 有 效 态 含 量 分 别 比 对 照 组 增 加 87. 3%、65. 8%和 41. 4%,砷 的 总 量 提 高 明 显[6],最 后 通过植物链富集进入人体,危害人体健康。
                                                                                                                                  对大气的污染
畜禽粪便堆放期间在微生物的作用下,其中有机物质 被 分 解 而 产 生 一 些 诸 如 甲 烷、硫 化 氢、氨气、甲硫醇等恶臭气体。每年 出 栏 10. 8 万 头 的 猪场,每小时向 大 气 排 放 15. 9 kg 氨、14. 5 kg 硫 化氢、15 亿 个 菌 体、25. 9 kg 粉 尘,污 染 半 径 可 达4. 5 ~5. 0 km[4]。规模化养猪生产中产生的恶臭有230 多种,主要是以氨气为主。排放的氨气一部分挥发到大气中形成酸雨,余下大部分被氧化成有害的硝酸盐渗入地下水严重污染了空气、土壤和水源。以爱荷华州东北部距某规模化猪场半英里一所学校作为试验组,对照组为 10 英里范围内没有规模化 畜 禽 场 的 一 所 学 校。结果试验组患病率达19. 7%,对照组患病率 7. 3%,而爱荷华州学生群体哮喘患病率约 6. 7%。
                                                                                                                                      对水体的污染
养殖场的畜禽粪便对水体的污染表现在对地表水和地下水的污染。畜禽养殖场排出的污水含有大量的有机物,其 中 化 学 需 氧 量 浓 度 可 高 达 12 ~ 15g·L - 1,如不经处理直接排放,可使地表水化学需氧量含量远远超标,水体中氮磷等有机物的增加最终导致水体富营养化,危害水生生物生存,破坏水生态环境。根据王宣等对河南省 3 个具有一定代表性的规模化养殖场的研究,3 个畜禽养殖场周围的地下水中氨氮、高锰酸盐指数、总大肠菌群、细菌总数 4 个监测因子均有超标现象,其中总大肠菌群和细菌总数超标现象十分严重,水位为 9 ~ 130 m深的地下 水 井 均 有 超 标 现 象,总 大 肠 菌 群 超 标 率75% ~100%,最 大 超 标 倍 数 为 532 倍,细 菌 总 数超标率为 25% ~100%,最大超标倍数 229 倍[5]。
                                                                   对土壤的污染
养殖场粪污 不 经 无 害 化 处 理 直 接 进 ( 施) 入土壤,粪污中的有机物被土壤中的微生物分解,一部分被植物利用,一部分被微生物降解为二氧化碳和水,使土壤得到净化或改良。如 粪 污 进 ( 施)入量超过了土壤的承受力 ( 土壤自净能力) ,便会对土壤产生污染。据有关研究,尽管不同畜禽品种和不同区域会有所变化,但是一般每公顷土地能够负荷的畜禽粪尿 为 30 ~ 45 t,如 果 高 出 这 一 水 平,就会带来土壤的富营养化,对环境产生影响。在种养配套地区,我国畜禽粪便的总体土地负荷警戒值普遍超过环境 胁 迫 水 平 ( 正 常 < 0. 4) ,很 多 养 殖场周边的土地已经无法消纳畜禽养殖产生的沼液、沼渣和粪肥。另有研究发现,长期施用中、高量猪厩肥会明显提高稻田土壤中锌、铜和镉的生物有效性,其 有 效 态 含 量 分 别 比 对 照 组 增 加 87. 3%、65. 8%和 41. 4%,砷 的 总 量 提 高 明 显[6],最 后 通过植物链富集进入人体,危害人体健康。
                                                    畜禽粪便的沼气工程处理技术
为了减少畜禽粪便对环境产生的污染,必须经过一定的处理才能排放。畜禽粪便处理的方法主要分为 2 大类,一是直接利用,主要是作为肥料和饲料; 二是考虑其资源特性使其能源化,主要是利用沼气工程来解决畜禽粪便带来的环境污染问题。沼气法的原理是利用厌氧细菌的分解作用,将有机物( 碳水化合物、蛋白质和脂肪) 经过厌氧消化作用转化为沼 气 和 二 氧 化 碳。沼 气 法 具 有 生 物 多 功 能性,既能够营造良性的生态环境、治理环境污染,又能够开发新能源,为农户提供优质无害的肥料,从而取得综合利用效益。沼气工程因其在处理畜禽养殖污 染 中 的 优 势,已 经 纳 入 国 家 的 “十 二 五”规划。
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