集约化养禽场粪便无害化处理与利用技术

随着大规模集约化养禽业的迅猛发展，家禽（鸡、鸭、鹅、肉鸽、鹌鹑、特种珍禽等）养殖废弃物（粪便、圈舍垫料、废饲料、散落的羽毛、孵化产生的胚蛋、蛋壳等）处理已成为亟待解决的难题。一方面禽场废弃物造成了很大的污染，危及畜禽本身及人体健康；另一方面，家禽粪便又是一种宝贵的饲料或肥料资源，通过加工处理可制成优质饲料或有机复合肥料，不仅能变废为宝，而且可减少环境污染，防止疾病蔓延，具有较高的社会效益和一定的经济效益。但是，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。无害化处理必须做到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，在现有基础上进一步提高产品品质，降低能源消耗。

　　国外对家禽粪便的开发研究始于20世纪40年代初，到60年代中后期，欧美、日本等发达国家已解决了鸡粪的干燥难题，并成功地将干鸡粪用于牛、猪、鱼和绵羊的饲料中，取得了较好的效果，同时各国专家学者对粪便饲料化的安全性进行了大量的试验研究并得出结论：带有潜在病原菌的畜禽粪便经过适当处理后，再用作饲料是安全的。美国为此还制订了相应的鸡粪饲料标准。目前国外粪便干燥常用的方法有以下几种：①太阳能干燥或自然通风与太阳能干燥相结合，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，以油或煤作燃料，但成本高，使用不普遍；③发酵脱水干燥，此法能够达到除臭、灭菌、脱水的目的，使用较为普遍。

　　关于粪便干燥尾气的处理，目前国外主要采用以下几种方法：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。

　　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，近几年来，有些地区将鸡粪加工成有机复合肥，效果较好。目前我国禽粪干燥主要有以下几种方法：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，瞬时喷爆蒸发水分、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％；⑤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。

　　国内“粪便干燥尾气脱臭技术”的研究起步较晚，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；③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。

　　上述处理粪便的几种方法，虽各具特色，都能处理家禽粪便，但也存在一些致命的缺陷，主要表现在以下几方面。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　从国内外最新资料来看，粪便处理与一个国家的经济发展水平有关，对经济发达国家而言，粪便作肥料还田成为主要出路，对发展中国家来说，粪便作饲料仍是主要出路。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，固体粪法用作饲料，液体部分用于生产沼气或灌溉农田。

　　目前日本的养鸡场中，主要采用好氧性堆肥发酵系统，使鸡粪成为商品肥料，包括纯鸡粪和以鸡粪为主配制的复合有机肥。由于其肥效一般较高，有利改良土壤，而且价格比化肥低，施用方便，颇受市场欢迎。日本1300户蛋鸡场中，有45％的鸡场采用这种模式。随着“em”生物技术的广泛应用，今后还有大力发展的趋势。从我国的实际情况出发，我国处理粪便主要有以下新趋势。

　　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，适用刮粪和水冲法的饲养工艺，适于南方阴雨天多，晒干比较困难的地方，其所产生的沼渣、浴液可用于肥田养鱼，有利于形成生态农业。

　　采用两种以上的方法组合使用，优势互补，可以达到满意的效果。如用太阳能蒸发水分到一定程度，再用烘干法或真空干燥法、膨化法、微波法、热喷法等，既节约能源、降低成本，又可生产出优质产品。

　　利用此法，可较好地解决粪便造成的非点源污染问题。根据处理后的不同用途及作物的不同吸肥特性，可制成生物饲料，如反刍动物饲料、宠物饲料或制成堆肥、有机复合肥、复混肥、生物菌肥等颗粒肥料。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。

　　针对畜禽养殖废弃物产生的污染和目前治理中存在的问题，我们已对粪便无害化处理技术作了进一步完善提高，解决了目前存在的主要问题，其工艺技术路线如下。(图略)

　　目前国内鸡粪干燥设备（发酵干燥设备和火力干燥设备）都或多或少存在尾气净化不彻底或不净化，造成二次污染的问题。本项目在分析对比国内外粪便干燥尾气净化技术的基础上，结合我国的经济实情，采用“组合式净化工艺及脱臭装置”对干燥尾气进行处理。由于尾气温度高（一般在100℃以上），含有大量的恶臭气体，如氨气、硫化氢、甲硫醇、β一吲哚（粪臭素）等，处理不好不仅臭气熏人，而且对人体造成伤害，严重影响周围居民的正常生活。因尾气成分复杂，未知因子较多，采用单一方法脱臭难以达到满意的净化效果。本项目所采用的技术方案为“降温、水洗、喷淋吸收、吸附”四个连续过程。降温的目的是为了利用余热，减少净化气量，避免热气直接排入大气，产生温室效应。水洗的目的是将溶于水的臭气吸收并且除去一些粉尘，喷淋吸收段主要是通过添加化学药剂使臭气物质发生化学分解，变为无臭气体。吸附过程是通过活性碳或干鸡粪等吸附剂吸收臭气，从而达到除臭目的。通过上述净化过程可以达到恶臭污染物排放标准（GB14554—93）。

　　粪便不论作饲料或肥料都可通过发酵干燥来完成。经过发酵腐熟不仅能降低含水率、消灭病菌、去除臭味、提高有机物的利用率，而且可分解消除有害物质，减小体积，增加腐殖质含量。作饲料时可大大改善适口性，提高饲料品质，作肥料时可保证安全性，避免烧根及生长障碍。目前除“充氧动态发酵法”制饲料只需队左右发酵时间外，其余发酵方法周期都较长。如堆肥自然发酵，夏天需两个月，冬天长达300d。塑料大棚或玻璃大棚发酵日光干燥设备，发酵时间一般为25－45d。如pjf－86生产线需 25－35d，日本晃伸机械株式会社生产的kf－Ⅱ型畜禽粪便处理装置，需40－45d发酵，才能使水分降到20％。20世纪80年代中期，生物技术的引入，加快了发酵过程，经“em”法加工制取生物有机肥只需13－ 20d。发酵时间过长，堆贮场地和建设费用大。

　　发酵的关键要素在于：①合适的含水率。粪便发酵含水率一般在55％－65％，充氧动态发酵法，含水率在45％；②适宜的温度，一般为50－70℃；③充足的氧气：为加快发酵过程，缩短发酵腐熟时间，除满足水分和氧气供给条件外，如何使粪便快速升温达到发酵温度要求是关键。在充分研究国内外发酵技术及设备的基础上，采用“在em技术的基础上，利用预干和干燥尾气余热升温加速发酵的工艺路线，从而缩短了发酵腐熟时间”。具体工艺路线为：鲜粪（含水率75％）经预干燥后，水分达到60％－65％，然后引入em菌种发酵，同时利用干燥尾气的余热加热和日光补热使粪便迅速升温，达到50-70℃，进行好氧发酵。待含水率降到40％以下时，结束发酵过程，利用火力干燥将发酵料进一步干燥为成品。发酵车间（或发酵机内）散发的臭气和干燥尾气一起进入净化装置脱臭。

　　经em技术快速发酵后，水分可减少20多个百分点，即由60％－65％降到35－40％，干燥负荷减少40％左右，加上余热利用，从而达到节能降耗目的。快速发酵、干燥、尾气净化、节能降耗四个过程是一个有机的动态过程，相互作用，共同受益。预干使物料含水率降低并升温，同时利用尾气余热加热，使物料迅速进入发酵阶段，缩短发酵腐熟时间，尾气余热利用后，温度下降，体积减小，从而净化负荷降低，发酵后水分降低产品品质提高，干燥负荷减小，从而实现节能降耗降低生产成本。

　　该工艺与国内外同类产品比较，克服了现有处理方法的缺点，发酵快、周期短、余热利用充分、热效率高、能耗低、尾气净化彻底。

　　家禽粪便无害化处理技术的完善和推广，为贯彻执行国家环保局信禽养殖业污染防治管理办法》和《畜禽养殖业污染物排放标准》提供了可靠的技术保障，对开辟饲料或肥料资源，减少环境污染，防止疫病蔓延，促进畜禽业持续健康发展，都具有积极意义，同时也将带来较好的经济效益、社会效益和生态环境效益。