畜禽糞便污染與資源化利用

隨著中國加WTO後經濟一體化進程的加快，中國農業在國際市場競爭中面臨著嚴峻的挑戰。同時，由於集約化養殖業的迅速發展，大量畜禽糞便直接排放成為引起農業生態環境惡化的一個主要原因。因此，對畜禽糞便進行無害化處理，資源化利用，防止和消除養殖場畜禽糞便的污染，對保護生態環境，推動農業可持續發展和增強中國農產品市場競爭力具有十分重要的意義。

1 畜禽糞便對環境污染的現狀
1.1 畜禽糞便的排放量
從改革開放和菜籃子工程實施以來，養殖業規模及產值均發生了巨大的變化，許多城郊建立了大中型集約化養殖場，畜禽數量飛速遞增，畜禽糞便的排放量也在增加。根據國家環保總局2001年開展的23個省畜禽養殖污染調查顯示，1999年全國畜禽糞便排放量為19億t，為同年工業固體廢物排放量（7.8億t），的2.4倍，而且，畜禽糞便COD排放已達7118萬t，大大超過工業廢水與生活污水的COD排放量之和。隨著中國養殖業的進一步發展，畜禽分別排放量還會進一步增大，由此造成的環境污染將會更加嚴重。

1.2 畜禽糞便對環境的污染
1.2.1 空氣污染 有研究表明，畜禽養殖場中檢測出的有害氣體有近200種。奶牛、豬、雞飼料中的70%左右的含氮物質被排泄出來。大量的畜禽糞便如果不及時處理，在高溫下，發酵和分解產生的氨氣和硫化氫等臭味氣體，排放到大氣中，將會使臭味成倍增加。同時產生的甲基硫醇，二甲基二硫醚，甲硫醚，二甲胺及多種低級脂肪酸等有毒有害氣體，污染空氣，造成空氣中含氧量相對下降，使動物及人的免疫力下降，呼吸道疾病頻發，影響畜禽產品品質。
1.2.2 水體污染 糞便和沖洗糞便廢水中含有氮、磷及糞渣等有害物質，可以通過地表徑流污染地表水，也可以通過土壤滲入地下污染地下水。水中過多的氮、磷會使水體富營養化，引起藻類瘋長，爭奪陽光、空氣和氧氣，最終將使水體變黑髮臭，導致魚類及水生物死亡，並影響沿岸的生態環境。畜禽糞便過量施用，殘留土壤中的N、P等物質滲入地下水，將導致地下水中NO2、N、NO3濃度的升高，人若長期或大量飲用，可能誘發癌症。
1.2.3 土壤污染 畜禽糞便中含有大量的鈉鹽和鉀鹽，如果直接用於農田，過量的鈉和鉀通過反聚作用而造成某些土壤的微孔減少，使土壤的通透性降低，破壞土壤結構，危害植物。

2 畜禽糞便的資源化技術
2.1 飼料化技術
畜禽糞便含有大量的營養成分，如粗蛋白質、脂肪、無氮浸出物、Ca、P、維生素B12，同時有許多潛在的有害物質，如礦物質微量元素（重金屬如銅、鋅、砷等）、各種藥物（抗球蟲藥、磺胺類藥物等）、抗生素和激素等以及大量的病原微生物、寄生蟲及其卵；畜禽糞便中還含有氨、硫化氫、吲哚、糞臭素等有害物質。所以，畜禽糞便只有經過無害化處理後才可用作飼料。帶有潛在病原菌的畜禽糞便經過高溫、膨化等處理後，可殺死全部的病原微生物和寄生蟲。用經無害化處理的飼料飼喂畜禽是安全的；只要控制好畜禽糞便的飼喂量，就可避免中毒現象的發生；禁用畜禽治療期的糞便作飼料，或在家畜屠宰前不用畜禽糞便作飼料，就可以消除畜禽糞便作飼料對畜產品安全性的威脅。 目前將畜禽糞便飼料化有以下幾種方法。
2.1.1 用新鮮糞便直接做飼料 這種方法主要適用於雞糞。由於雞的消化道短，從吃進到排出大約需4h，吸收不完全，所食飼料中70%左右的營養物質未被消化吸收而排出體外，因而雞糞中含有豐富的營養物質。在排泄的雞糞中，按幹物質計算，粗蛋白含量為20%～30%，其中氨基酸含量不低於玉米等穀物飼料，此外還含有豐富的微量元素和一些未知因子。因此，可利用雞糞代替部分精料來養牛、喂豬。但是此種方法還存在一些問題，例如添加雞糞的最佳比例尚未確定，另外，雞糞成分比較複雜，含有吲哚、尿素、病原微生物、寄生蟲等，易造成畜禽間交叉感染或傳染病的爆發，這也限制了其推廣使用，但可以用一些化學藥劑，如同含甲醛品質分數為37%的福馬林溶液進行混合，24h後就可以去除吲哚、尿素、病原微生物等病菌，再飼喂牛、豬。還可採用先接種米曲霉與白地霉，然後進行殺菌，這種方法最簡單適用。
2.1.2 青貯 糞便中碳水化合物的含量低，不宜單獨青貯，常和一些禾本科青飼料一起青貯，調整好青飼料與糞的比例並掌握好適宜含水量，就可保證青貯品質。青貯法不僅可防止糞便中粗蛋白損失過多，而且可將部分非蛋白氮轉化為蛋白質，殺滅幾乎所有有害微生物。用青貯法處理畜禽糞便時，應注意添加富含可溶性碳水化合物的原料，將青貯物料水分控制在40%～70%，保持青貯容器為厭氧環境。例如，用65%新鮮雞糞、25%青草（切短的青玉米秸）和15%麩皮混合青貯，經過35d發酵，即可用作飼料。
2.1.3 乾燥法 乾燥法是處理雞糞常用的方法。乾燥法處理糞便的效率最高，而且設備簡單，投資小，糞便經乾燥後可製成高蛋白飼料。這種方法既除臭又能徹底殺滅蟲卵，達到衛生防疫和生產商品飼料的要求。目前由於夏季雞糞大批量處理時仍有臭氣產生，處理氣臭和產物的成本較高，使該方法的推廣使用受到限制，有研究表明在處理中加光合細菌、細菌鏈黴菌、乳酪菌等具有很好的除臭效果。
2.1.4 分解法 分解法是利用優良品種的蠅、蚯蚓和蝸牛等低等動物分解畜禽糞便，達到既提供動物蛋白質又能處理畜禽糞便的目的。這種方法比較經濟、生態效益顯著。蠅蛆和蚯蚓均是很好的動物性蛋白質飼料，品質也較高，鮮蚯蚓含10%～40%的蛋白質，可作雞、鴨、豬的飼料或水產養殖的活餌料，蚓糞可作肥料。但由於前期畜禽糞便滅菌、脫水處理和後期蠅蛆分離技術難度較大，加之所需溫度較苛刻，而難以全年生產，故尚未得到大範圍的推廣。如果採用籠養技術，用太陽能熱水器調節溫度，在飼養場地的周圍噴撤除臭微生態製劑，採收時利用蠅蛆的生活特性，用強光照射使蠅蛆分離，這一系列問題就解決了。

2.2 肥料化技術
畜禽糞便中含有大量的有機物及豐富的氮、磷、鉀等營養物質，是農業可持續發展的寶貴資源。數千年來，農民一直將它作為提高土壤肥力的主要來源。過去採用填土、墊圈的方法或堆肥方式將畜禽糞便製成農家肥。如今，伴隨著集約化養殖場的發展，人們開展了對畜禽糞便肥料化技術的研究。當前研究得最多的是堆肥法。堆肥是處理各種有機廢棄物的有效方法之一，是一種集處理和資源迴圈再生利用於一體的生物方法。是把收集到的糞便摻入高效發酵微生物如EM（有效微生物群），調節糞便中的碳氮比，控制適當的水分、溫度、酸鹼度進行發酵。這種方法處理糞便的優點在於最終產物臭氣少，且較乾燥，容易包裝、撒施，而且有利於作物的生長髮育。堆肥存在的問題是處理過程中有NH，的損失，不能完全控制臭氣，而且堆肥需要的場地大，處理所需要的時間長。有人提出採用發酵倉加上微生物製劑的方法，可以減少NH3的損失並能縮短堆肥時間。
在一些畜禽有機肥生產廠，常採用的方法有厭氧發酵方法、快速烘乾法、微波法、充氧動態發酵法。目前北京市峪口雞場已建成雞糞加工場，每年可生產幹雞糞1萬t。浙江寧波利用畜禽糞便經過與輔料混合、發酵、乾燥、造粒等工藝處理，製成無味、高效的有機肥料，真正實現了糞便資源化，甚至商品化。隨著人們對無公害農產品需求的不斷增加和可持續發展的要求，對優質商品有機肥料的需求量也在不斷擴大，用畜禽糞便製成有機肥具有很大市場潛力。

2.3 能源化技術
採用以厭氧發酵為核心的能源環保工程，是畜禽糞便能源化利用的主要途徑。目前對於集約化養殖場，大多是水沖式清除畜禽糞便的，糞便含水量高。對這種高濃度的有機廢水，採用厭氧消化法具有低成本、低能耗、佔地少、負荷高等優點，是一種有效處理糞便和資源回收利用的技術。它不但提供清潔能源（沼氣），解決中國廣大農村燃料短缺和大量焚燒秸桿的矛盾，還能消除臭氣、殺死致病菌和致病蟲卵，解決了大型畜牧養殖場的畜禽糞便污染問題。另外，發酵原料或產物可以生產優質飼料，發酵液可以用作農作物生長所需的營養添加劑。目前，這種工藝已經基本成熟。

3 畜禽糞便資源化技術展望
針對養殖場的畜禽污染問題，國家環保總局2001年發佈了《畜禽養殖污染防治管理辦法》，指出養殖場在建設和運行過程中必須對畜禽廢渣進行資源化利用，包括還田、生產沼氣、製造有機肥料、製造再生飼料等，並達到規定的無害化標準，防止病菌傳播。2005年初，在國務院的直接推動下，國家環保總局還著手將《畜禽養殖污染防治管理辦法》提升為《畜禽養殖污染防治管理條例》，將為畜禽糞便資源化處理提供有力的制度保障。
雖然國內已有部分養殖場開始利用各項技術對畜禽糞便進行減量化處理、資源化利用，但是內部環境管理粗放，投資力度明顯不足，技術單一、糞便利用率低、遺留問題難解決。對於畜禽糞便這一嚴重污染環境的可再生資源，必須把現有的資源化技術在一定程度上進行科學組合，綜合治理，遵循“資源化、減量化、無害化、生態化”的原則，使畜禽糞便得到多層次的迴圈利用，才能有效地解決養殖業的環境污染問題。例如，先對畜禽糞便進行固液分離，把分離出的固體堆肥、生產蚯蚓或飼料，液體用厭氧發酵法處理，發酵後產物中，沼渣堆肥，沼氣用宋照明或採暖，最後把剩餘的液體再用好氧法進一步處理。這樣通過固液分離技術的綜合處理，既提高了對畜禽糞便處理的效果和綜合利用率，又取得了良好的環境效益、經濟效益和社會效益。目前，把幾種方法有機地結合起來使用已成為畜禽糞便資源化技術發展的主要方向。