我国禽粪的开发研究始于20世纪80年代初,最初是将晒干的鸡粪用作鱼饲料和猪饲料,目前也有用于牛和绵羊饲料的,有些地区将鸡粪加工成有机复合肥,效果较好。
粪便处理与一个国家的经济发展水平有关,从国际国内未来走势看,粪便做成商品肥料还田利用将成为主要出路。目前欧美、日本等经济发达国家基本上不主张用粪便作饲料,东欧和独联体国家主张粪水分离,固体部分用作饲料,液体部分用于生产沼气或灌溉农田。
7.1.1国外禽粪干燥常用的方法和禽粪干燥尾气的处理
7.1.1.1粪便干燥的方法。
1.有太阳能干燥或自然通风与太阳能干燥相结合法。干燥场地设有封闭的玻璃大棚,并备有可移动的搅拌机。
2.火力干燥法。以油或煤作燃料,但成本高,使用不普遍。
3.发酵脱水干燥法。此法能够达到除臭、灭菌、脱水的目的,使用较为普遍。
7.1.1.2粪便干燥尾气的处理。
1.稀释分散法。利用高烟囱(50m以上)将尾气直接排到大气中,让臭气浓度迅速降低到其阈值以下(人的嗅觉刚好闻不到的浓度以下)。
2.燃烧法。将废气在700~800℃下燃烧,除掉其中的臭味,此法应从普遍人担投资较大。
3.吸收法。用水或化学溶液吸收尾气中的臭气。
4.吸附法。利用吸附剂(如活性碳、干鸡粪)在常温下吸附臭气。此外,还有生物法、化学法除臭。
7.1.2国内禽粪干燥主要方法和禽粪干燥尾气的处理
7.1.2.1粪便干燥的方法。
1.自然干燥或自然干燥与通风干燥相结合。生产场地设有塑料大棚并备有搅拌装置,此法成本低,但周期长(一般25~45d)。
2.热喷膨化法。是利用高温高压,瞬时喷射蒸发水分、杀菌、除臭,同时可改善适口性,有利于羽毛等杂物处理。
3.高温高压真空干燥法。可以处理鸡粪、死鸡和屠宰下脚料,一次完成消毒灭菌、干燥、粉碎、除臭,产品质量好,但原料含水率不能超过30%。
4.快速发酵法又称为动态充氧法。此法成本低,处理后的鸡粪可作饲料或肥料,缺点是发酵前需掺入大量干料调节水分,而且所生产的产品只能鲜喂,不能贮存,需进一步干燥才能形成商品。
5.微波法。杀虫彻底,但耗电高,要求原料水分不超过35%。
6.火力干燥法。是利用煤、油或燃气作燃料,直接将含水率75%~80%的湿鸡粪干燥到14%以下,此法尽管能耗高,但相对于其它几种方法而言,应用要普遍一些。
7.1.2.2粪便干燥尾气脱臭技术。国内研究起步较晚,目前主要有以下几种方法。
1.与养殖工艺相结合。在饲料中添加沸石、硫酸亚铁等添加剂或在新鲜粪中添加除臭剂,使粪便本身不臭或在干燥过程中少排出臭气。
2.水治法。由于干燥尾气温度高(回转圆筒200℃左右,搅拌气流100℃左右)湿度大,将废气直接通过水洗降温,不仅可除去粉尘,使部分臭气冷凝成液态溶解于水中,而且还可将溶于水的臭气吸收,从而达到除臭的目的。
3.稀释法。通过30m以上的高烟囱直接排放,将臭气稀释
4.吸附法。利用活性碳、木屑或干鸡粪吸附臭气。
5.吸收法。通过化学溶液使臭气分解。
这些方法各有优缺点,虽然都能除去部分臭味,但不彻底。
7.2存在的主要问题
上述处理粪便的几种方法,虽各具特色,但是存在一些致命的缺陷,主要表现在以下几方面。
7.2.1设备不配套,处理不完善,应用范围窄
如热喷法、真空干燥法、微波法,只能处理含水率30%~40%以下的半干鸡粪,动态充氧法产品质量好,但只能处理含水率45%的混合料,不仅需加入干料调节水分,而且发酵后水分仍在40%,只能鲜喂,形不成商品。因此,这几种方法都需解决前后段的干燥问题。
7.2.2处理周期长,占地面积大,环境卫生差
如大棚发酵干燥法,虽然能耗低,但处理周期长,一般为40d左右,从而需要堆贮场地大,建设费用高,加上发酵最适宜的含水率为55%~60%,因此存在一个水分调节过程,需在鲜粪中(含水率75%左右)加入大量干料。
7.2.3能耗高,臭气治理不彻底
如火力干燥法,采用高温快速干燥工艺,可以直接干燥含水率75%左右的鲜鸡粪,但能耗高,作饲料适口性差,作肥料易烧根,加上尾气成分复杂。单一除臭方法达不到理想效果,因而排出的尾气产生了二次污染,须继续治理。
7.2.4推广应用受地域和气候限制
如太阳能大棚发酵干燥法,在潮湿多雨的季节不能使用,火力干燥法在城镇居民区不能使用。
7.3国内家禽粪便处理的新趋势
由于家禽粪便含水率高,粘附性大,气味恶臭,易成团结块,难于处理。此外还含有大量生物酶、细菌和寄生虫卵(部分细菌和虫卵是病毒性的,是家禽致病的主要因素)、消毒药水、重金属等有害物质,因此必须进行无害化处理,即脱水干燥、快速发酵腐熟、消毒灭菌、除臭除杂;尽可能多地保持粪便的有效成分,对分离出的杂物和干燥产生的尾气进行彻底治理,不产生二次污染;随着“EM”微生物技术的广泛应用,在现有基础上进一步提高产品品质,降低能源消耗。
“EM”微生物技术,“EM”即Effective microorganisms(有效微生物群)的缩写,是由5科10属共80多种微生物培育出的一种复合菌群。“EM”技术对高产、优质、低耗、高效地发展农业,净化环境和提高人民健康水平都具有重要意义。
“EM“技术是由日本冲绳琉球大学教授比嘉照夫发明的,指有效微生物的生产应用技术。“EM”(复合微生物菌剂)非化肥亦非农药。这种菌剂在种植、养殖、环境保护等方面能发挥多种功能,既可促进动植物生长发育,抑制病害发生,又可减少化肥、农药的用量,还能除臭除蝇,净化环境。用它生产的产品,被称作绿色无公害产品,最宜人们食用,其生产、经济、生态及社会效益显著。据最新统计,目前,全世界已有泰国、美国、澳大利亚等90多个国家和地区引进并推广这种微生物技术。
从我国的实际情况出发,目前我国处理粪便主要有以下的新趋势。
7.3.1新型沼气厌氧发酵法
利用此法生产新能源--沼气。此法不仅可以处理含水多的鸡粪而且可处理污水,适于南方阴雨天多,晒干比较困难的地方,其所产生的沼渣、沼液可用于肥田养鱼,有利于形成生态农业。(下面将重点介绍)
我区“宁夏恒泰元”种禽有限责任公司就是采用这种方法将家禽粪便进行无害化处理。项目于2011年5月20日正式竣工,开始运营。本项目主要建设内容包括:预处理系统、高效厌氧消化系统、沼液沼渣固液分离和贮存系统、沼气净化和贮存系统、沼气发电及余热利用系统、配套工程房屋建筑等。该项目总装机容量3兆瓦。日可消耗300吨鸡粪及500吨废水,发酵后产生的沼气被输送到燃气内燃机中,供于周边地区以及场区的取暖和炊事需要,发酵剩余的沼渣制成优质肥料施用于周边农田。减少了养鸡场的粉尘污染和空气污染物的排放,改善了工人工作环境以及周边地区的空气质量和水质。这些举措充分响应政府地下水保护法,新农村建设规划以及分布式能源解决方案等法规的要求。
2008年8月5日,拥有GE能源集团绿色创想认证的颜巴赫燃气内燃机,在京郊北部的大型养鸡场利用鸡粪产生的沼气进行发电与供热。此举开创了中国鸡粪发电的先河,为同类项目的进一步开展铺平道路。
7.3.1.1沼气的基本知识。
1.沼气是一种可燃混合气体。由于这种气体最先是在沼泽中发现的,所以称为沼气。定义:沼气是有机物(如人畜粪便、污泥等)在厌氧(隔绝空气)和一定的温度、湿度、酸碱度等的条件下,通过种类繁多、数量巨大、且功能不同的各类沼气发酵微生物的分解代谢,最终产生的一种可燃混合气体,主要成分是50%~80%甲烷、20%~40%CO2、少量H2、H2S、CO、N等。由于沼气含有少量的硫化氢,所以略带臭味。其特性与天然气相似。空气中含有8.6~20.8%(按体积计算)的沼气时,就会形成爆炸性的混合气体。
2.沼气物理、化学性质。沼气的主要成分是甲烷。甲烷是无色、无臭的气体,分子式CH4,分子量为16.04,在0oC 101325Pa标准状态下,甲烷对空气的相对密度为0.5548,沼气约为0.94;甲烷的热值为35.9MJ/m3,沼气低热值2025MJ/m3。