畜禽綠色養殖
畜禽養殖業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染問(wèn)題是當前制約畜牧業(yè)可持續發(fā)展的兩大突出問(wèn)題之一。
畜禽綠色養殖【1】
摘要 分析發(fā)展綠色養殖的必要性,并簡(jiǎn)要總結了畜禽綠色養殖技術(shù),以推動(dòng)我國綠色食品事業(yè)的發(fā)展。
關(guān)鍵詞 畜禽;綠色養殖;必要性;技術(shù)要點(diǎn)
隨著(zhù)人民生活水平的不斷提升和公眾安全健康意識的提高,綠色、安全、環(huán)保的畜禽肉、禽蛋及與畜禽相關(guān)食品已成為人們飲食的首選。
因此,緩解乃至最終解決當前化學(xué)藥劑使用甚至濫用的情況,尋求綠色循環(huán)的畜禽疾病防治方法已到了刻不容緩的田地。
基于人們的消費理念,綠色產(chǎn)品必將成為廣大消費者的飲食主流,而養殖業(yè)的持續健康發(fā)展,也必將依賴(lài)于發(fā)展綠色養殖。
1 發(fā)展綠色養殖的必要性
當前環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)成為國際政治的熱點(diǎn),畜禽養殖業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染問(wèn)題是當前制約畜牧業(yè)可持續發(fā)展的兩大突出問(wèn)題之一[1]。
控制環(huán)境污染,保護環(huán)境已成為國際合作的重要行為準則。
只有大力發(fā)展生態(tài)與健康養殖[2],才能推動(dòng)畜牧業(yè)再上新臺階,實(shí)現新跨越。
只有以建設環(huán)境友好型、生態(tài)健康型畜牧業(yè)為目標,大力推行綠色養殖模式,有效改善生態(tài)環(huán)境,減輕環(huán)境壓力,才能促進(jìn)畜牧業(yè)可持續增長(cháng),實(shí)現畜牧業(yè)經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境良性互動(dòng),協(xié)調發(fā)展。
2 畜禽綠色養殖技術(shù)
2.1 飼養環(huán)境的選擇
在建立養殖場(chǎng)的時(shí)候要合理選擇飼養場(chǎng),應該選擇工業(yè)“三廢”污染以外的地方,以生態(tài)環(huán)境優(yōu)良的無(wú)重大動(dòng)物疫病的非疫區場(chǎng)地為宜[3]。
養殖場(chǎng)周?chē)拇髿鈽藴蕬摬荒艿陀贕B3095-1996國標一級水平,畜禽飲水標準不能低于GB5749-85的生活用水水平。
2.2 減少氮排放,優(yōu)化飼養環(huán)境
許多研究表明,養殖場(chǎng)動(dòng)物的相關(guān)生理活動(dòng)會(huì )造成氨(NH3)的排放、水體富營(yíng)養化等環(huán)境問(wèn)題。
氮(N)的排放是影響畜禽生長(cháng)環(huán)境的重要因素之一,控制環(huán)境污染經(jīng)濟有效的方法之一就是控制氮的動(dòng)態(tài)變化,即降低日糧粗蛋白質(zhì)含量,由此可有效減少氮的排泄和氨的排放,有利于優(yōu)化飼養環(huán)境。
2.3 微生態(tài)制劑的使用
動(dòng)物飼喂微生態(tài)制劑之后,通過(guò)生物奪氧,恢復優(yōu)勢菌群,增加腸道內的有益微生物,通過(guò)生物拮抗致病微生物,減少致病性微生物的排放,從而凈化動(dòng)物機體的內外環(huán)境;增強動(dòng)物體的免疫功能,促進(jìn)機體免疫器官的生長(cháng)發(fā)育,并促進(jìn)抗體和免疫因子的產(chǎn)生等,從而增強機體抵御感染的能力;促進(jìn)動(dòng)物消化,增強消化酶的種類(lèi)和活性,從而促進(jìn)機體生長(cháng),提高動(dòng)物的生成性能。
微生態(tài)制劑來(lái)源于天然物質(zhì)或其提取物,是一種新型的綠色飼料添加劑,微生態(tài)制劑將在綠色養殖的實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)揮不容忽視的作用,為畜禽的綠色養殖保駕護航[4]。
2.4 開(kāi)發(fā)使用中草藥
獸藥使用將是綠色養殖中的主要技術(shù)環(huán)節。
國際上公認的能最終替代抗生素等化學(xué)藥物的,并作為綠色飼料添加劑和治療用的主要為中草藥[5],目前中草藥在我國已被廣泛應用于養殖實(shí)踐。
中草藥的療效在當今世界上越來(lái)越受重視,中國作為中草藥的發(fā)源地,目前有超過(guò)1.2萬(wàn)種可用藥用植物,這是其他國家所不具備的。
中草藥以其毒副作用小、不易產(chǎn)生耐藥性、具有促進(jìn)雞體生長(cháng)等獨特的優(yōu)點(diǎn),已成為目前解決球蟲(chóng)耐藥性的一大突破口。
有研究顯示,利用中藥配方不僅可以起到治愈疾病的作用,而且還能促進(jìn)動(dòng)物機體的生長(cháng)和肉質(zhì);常見(jiàn)的中藥復方制劑,既可以大大地提高藥用效果,又能降低西藥的使用劑量,從而減少藥物殘留帶來(lái)的影響[6-9]。
中草藥具有“已病輔治,未病防病,無(wú)病保健”的作用,所以中草藥將成為綠色飼料添加劑的發(fā)展趨勢[10-12]。
我國應該大力支持并鼓勵研制中草藥,使之逐漸替代化學(xué)藥物。
3 結語(yǔ)
發(fā)展無(wú)公害和綠色健康食品與當前的社會(huì )背景相適應,是順應消費主潮流的,同時(shí)我國經(jīng)濟的高速發(fā)展為綠色食品消費提供了可能。
當前,我國綠色養殖業(yè)處于起步和探索的階段,許多方面還有不完善的地方,相關(guān)的技術(shù)標準尚未完全建立及健全,國家有關(guān)部門(mén)應該給予足夠的重視和關(guān)懷,并引導、支持、促進(jìn)養殖業(yè)的健康發(fā)展。
4 參考文獻
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畜禽養殖污染負荷與治理【2】
摘要:最近幾年畜禽養殖業(yè)快速發(fā)展,但是發(fā)展的同時(shí)帶來(lái)很多污染問(wèn)題,本文根據近幾年的畜禽養殖調研情況,對所得結果進(jìn)行分析,為畜禽養殖污染提供了根據,對現有養殖中的污染總結,并以此對污染狀況提出治理分析對策與建議。
關(guān)鍵詞:畜禽養殖 污染負荷 治理
1 畜禽養殖污染綜述
最近幾年我國畜禽養殖業(yè)快速發(fā)展,同時(shí)不容忽視的一點(diǎn)就是畜禽養殖業(yè)發(fā)展過(guò)快就我國生態(tài)造成很大的破壞,是我國環(huán)境的一大威脅。
畜禽養殖業(yè)是地下水質(zhì)量下降的重要原因,我國的眾多河流中,由于畜禽養殖業(yè)的原因造成的水污染比比皆是,總體來(lái)說(shuō),50%以上的污染負荷均來(lái)自畜禽養殖業(yè)。
其中飼養圈的清洗與污水的隨意排放是一方面;另一方面,糞便污水排入環(huán)境中,未凈化污水對水體造成破壞,許多專(zhuān)家研究表明畜禽糞便流失是造成地表水地下水的有機污染的關(guān)鍵因素。
當然,畜禽業(yè)還會(huì )污染空氣,傳播細菌,危害生態(tài),但歸結到底還是產(chǎn)生的糞便造成的。
下面我們就探討一下該污染的負荷計算與治理分析。
2 禽養殖產(chǎn)生糞便負荷量計算
(1)畜禽養殖產(chǎn)生糞便負荷量,首先要考慮的是計算畜禽每年的糞便量,主要利用存欄量與排泄系數和飼養周期相乘求積。
(2)畜禽糞便負荷量的計算:計算完每年的糞便量后,便可以考慮負荷量計算,而糞便的處理方式也比較單一,即以有機肥料的形式重復利用。
但由于不同畜禽糞便的肥料效果相差巨大,所以在計算負荷量之前還要以含氮量為基準將其進(jìn)行轉化,轉化為標準豬糞當量,然后就可以計算負荷量。
計算過(guò)程中,以耕地面積作為我們實(shí)際的負載面積,再根據糞便的負載量,即可算出結果。
對應計算公式為:
式中,為畜禽糞便以豬糞當量計的負荷量[];Q為畜禽糞便轉化為豬糞的總量();s為有效農耕面積();X為各類(lèi)畜禽糞便量();T為各類(lèi)畜禽糞便轉換為豬糞當量的換算系數。
(3)畜禽最大負荷值計算:畜禽最大負荷值即可承受極限,作用為當地肥料是否超過(guò)農耕地的最大承受能力,是否對周邊會(huì )有環(huán)境威脅。
計算公式為:
其中,R為各種糞便最大負荷值,為畜禽糞便以豬糞當量計的負荷量[];為農田有機肥料最大承載量。
(4)小結。
通過(guò)對近幾年一些調研結果的參閱,我們可以發(fā)現畜禽養殖污染負荷量與調研當地的自然條件關(guān)系很大,人口集中地和畜禽產(chǎn)品供應地的污染相當嚴重,同時(shí)必須要警醒的一點(diǎn)是,全國只有不超過(guò)10個(gè)省份污染負荷量合格,對環(huán)境都存在潛在威脅。
所以,針對已經(jīng)發(fā)生的情況,我們必須采取合理的措施去對這些污染進(jìn)行治理,并在日常勞作過(guò)程中注意防治結合。
3 畜禽養殖污染治理分析
(1)畜禽業(yè)污染治理的第一步,就要最廣泛的使飼養者和企業(yè)認識到問(wèn)題的嚴重性,加強思想認識,提高環(huán)保意識,由于畜禽養殖業(yè)的工作疏忽給周?chē)鷰?lái)的環(huán)境問(wèn)題致使周遭環(huán)境破壞,甚至造成與當地住戶(hù)的矛盾,所以宣傳工作很重要。
此外,各大主要部門(mén)也要將畜禽養殖業(yè)污染防治工作放在重要位置,各級領(lǐng)導、有關(guān)部門(mén)要把治理工作記為議事日程,制定工作計劃,對于困難企業(yè)與個(gè)人政府要適當予以補貼與幫助,對畜牧業(yè)的主管部門(mén)給予經(jīng)濟支持,把規;笄蒺B殖污染防治工作落到實(shí)處。
(2)根據不同地區的畜禽養殖現狀,可以適當調整布局,合理規劃,實(shí)現有效治理。
同時(shí)應堅持加大治理投入,加大法制管理。
在充分論證證據合理的前提下,對于污染較大的地方一定要嚴格處理,按照“誰(shuí)污染、誰(shuí)治理”的基本原則來(lái)處理。
相關(guān)污染防治的行政主管部門(mén)應加強監管舉措,積極發(fā)揮政府職能,開(kāi)展專(zhuān)項整治,地區政府部門(mén)之間通力合作,以糞便資源化和綜合利用為立足點(diǎn),以環(huán)境容量為基準,嚴格按照《畜禽養殖業(yè)污染防治技術(shù)規范》、《畜禽養殖污染防治管理辦法》等法律法規來(lái)執行,同時(shí)加強對私排偷排的監管,對于那些完全依靠污水處理的企業(yè)或畜禽場(chǎng)提高征收費用,爭取早日實(shí)現地區污染負荷達標。
(3)對于畜禽養殖污染,最簡(jiǎn)單最基本的處理方法是對污染物的合理處置,比如盡量減少水洗籠舍,改為人工清理糞便,源頭上減少污染物的排放,這樣就可以很大程度減小水的污染程度。
其次,還可以加強廢水污水的處理,加大技術(shù)投資,爭取實(shí)現污水處理后的資源回收利用,如可以采用廢水厭氧處理方法等,都能有效治理污水,改善環(huán)境,還可在規;笄蒺B殖場(chǎng)推廣糞便干、濕分離技術(shù),也可以達到變廢為寶的效果,實(shí)現生產(chǎn)模式從傳統農業(yè)“資源—畜產(chǎn)品—廢物排放”的生產(chǎn)過(guò)程向“資源—畜產(chǎn)品—再資源化”生產(chǎn)過(guò)程的成功轉變。
(4)我們要明確的一點(diǎn)就是處理污染的水資源是一方面,但其他處理的污染同樣不可忽視,比如如果動(dòng)物為了保證生長(cháng)需要攝入某些營(yíng)養元素,如氨磷等,那么必然會(huì )造成排糞中兩種元素的污染;再比如為了解決上述問(wèn)題我們采用種養配套結合的辦法,回收糞污返田,結果則是飼料中的其余添加劑的殘留致使土壤遭到破壞。
相關(guān)問(wèn)題還有很多,所以在思考的解決辦法時(shí)候必須從畜禽品種,圈養方法,食用飼料全方位多角度考量,這樣才能有效解決污染問(wèn)題。
(5)加大科學(xué)投入與糞污處理與資源化技術(shù)研究。
根據當前的養殖計劃,找到最合適的科學(xué)的養殖與排污方案,實(shí)現城市鄉村網(wǎng)畜禽糞污處理和資源綜合利用。
例如可以推廣清潔生產(chǎn)的技術(shù),整個(gè)養殖過(guò)程從飼料,飼養管理,飼養清潔等多方面全程控制,控制飼料種類(lèi),以科學(xué)的方式喂養與管理養殖,科學(xué)飼養,科學(xué)配料,環(huán)保排放,增添防污措施,降低排泄物的氣味散發(fā),廢水沼氣化,綜合利用各種條件治理防污。
同時(shí),在城市郊區,如果經(jīng)濟能力允許,可以建設畜禽污水處理工程集中處理,也可與鄰近企業(yè)共建環(huán)保污水排放處理區;如果經(jīng)濟能力不高或是規模不大,可以先作為試點(diǎn)高效肥料生產(chǎn)基地,研究有機肥料與飼料的改進(jìn)方案;加強畜禽糞便的無(wú)害化處理研究,爭取技術(shù)早日完成研發(fā),投入市場(chǎng),這樣污染的防治定會(huì )更上一層樓。
(6)建立一批糞污處理企業(yè)也是一種解決途徑,畢竟現如今的很多污水污物排放都是企業(yè)或養殖場(chǎng)自行解決,處理手法業(yè)余,也沒(méi)有積極性,如果建立很多專(zhuān)門(mén)的廠(chǎng)商的話(huà),問(wèn)題就迎刃而解。
另一方面要加強模范單位的帶頭示范作用,給予表?yè)P與優(yōu)惠,推廣成功經(jīng)驗與經(jīng)營(yíng)模式,這樣會(huì )帶動(dòng)整個(gè)行業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展。
4 結語(yǔ)
總之,只要我們堅持按照合法,科學(xué),有效地污染治理道路前進(jìn),我有理由相信未來(lái)我國的畜禽養殖前途光明。
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農業(yè)畜禽養殖糞便堆肥技術(shù)【3】
摘 要:根據我國畜禽養殖糞便巨大產(chǎn)生量的現狀,本文主要闡述畜禽糞便堆肥發(fā)酵的原理及過(guò)程。
對我國集約化畜禽養殖場(chǎng)糞便的處理提供一些重要的物理參數指標,對我國畜禽糞便堆肥化具有積極的指導意義。
關(guān)鍵詞:農業(yè)畜禽;養殖;堆肥技術(shù);
隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高,動(dòng)物性蛋白在人民飲食結構中的比重越來(lái)越大[1]。
尤其近幾年,隨著(zhù)中國農業(yè)產(chǎn)業(yè)化結構的調整,集約化、工廠(chǎng)化的養殖業(yè)得到迅猛發(fā)展,而且規模和數量也逐年大幅增加[2]。
而農業(yè)畜禽養殖糞便的產(chǎn)生量也急劇增加[3]。
據第一次國家污染源普查數據顯示[4],我國農業(yè)畜禽糞便產(chǎn)生量為2.43×108t。
其中COD、N、P的總量分別為1.268×107t、1.06×106t和1.6×105t。
近年的污染源普查動(dòng)態(tài)數據顯示,畜禽養殖糞便產(chǎn)生量在總污染物中的占比也在逐年升高[1,5,6]。
但隨之而來(lái)的問(wèn)題是畜禽糞便的排放量的大量增加,業(yè)己成為一個(gè)不可忽視的污染源,對人類(lèi)、其他生物以及畜禽自身生活環(huán)境的污染愈來(lái)愈突出。
因此,及時(shí)、有效、安全的處理和利用畜禽糞便,化害為利、變廢為寶對減輕環(huán)境污染促進(jìn)養殖業(yè)和種植業(yè)的健康穩步發(fā)展具有重要意義。
畜禽糞便的污染治理已是迫在眉睫。
但畜禽糞便也是非常有價(jià)值的有機肥原料,通過(guò)堆肥化處理畜禽糞便生產(chǎn)的有機肥料,具有肥效穩定、持續時(shí)間長(cháng)、所含營(yíng)養物質(zhì)豐富全面等優(yōu)點(diǎn),并對土質(zhì)改良和促進(jìn)植物的生長(cháng)也有積極的促進(jìn)作用。
堆肥化既是在人為控制條件下,利用自然界廣泛存在的細菌、真菌、乳酸菌、放線(xiàn)菌等微生物的代謝作用,在中高溫及氧氣充足條件下,把固體廢物中可降解的有機物轉化為穩定的腐殖質(zhì)的過(guò)程。
堆肥化按過(guò)程中是否消耗氧而分為好氧堆肥和厭氧堆肥;而好氧堆肥化處理堆體溫度高,一般高溫階段在50~65℃,最高可達70℃以上。
此階段可以有效殺滅蟲(chóng)卵、病原菌等,同時(shí)可快熟降解堆體中有機質(zhì),因此高溫好氧堆肥化處理方式現被廣泛應用。
一、國內外高溫堆肥研究現狀
(一)堆肥化的定義
堆肥化技術(shù)在全球范圍內許多國家和地區得到廣泛的應用和推廣,被大家普遍認可的是堆肥化是一種生物降解和轉化的過(guò)程。
一些研究者認為,堆肥化是在人為控制條件下,使含有機質(zhì)的固體廢物在一定濕度、溫度、和溶氧等條件下,通過(guò)微生物的新陳代謝作用,將高分子量有機質(zhì)轉化為相對較小、穩定的、容易被機體吸收的類(lèi)腐殖質(zhì)的過(guò)程,對環(huán)境、土壤不構成危害,且對農作物的生長(cháng)和土壤改良具有很好的促進(jìn)作用,經(jīng)堆肥化有氧處理所得的產(chǎn)物稱(chēng)堆肥。
(二)堆肥化的基本原理
在堆肥化進(jìn)程中,堆料中的溶解性小分子有機質(zhì)、無(wú)機鹽等可透過(guò)微生物的細胞壁被微生物吸收,不溶解的有機質(zhì)附著(zhù)在微生物體表,由微生物分泌的胞外水解酶分解為溶解性小分子物質(zhì),通過(guò)主動(dòng)運輸到細胞內。
微生物通過(guò)新陳代謝來(lái)完成物質(zhì)的分解、氧化-還原、合成等一系列細胞內過(guò)程,把吸收的一部分有機質(zhì)轉變成自身新陳代謝需要的物質(zhì)形式,同時(shí)放出一定的能量來(lái)維持自身的生命活動(dòng);把部分有機質(zhì)轉化成自身所必須的營(yíng)養物質(zhì),合成微生物自身的細胞組成物質(zhì),以便微生物的生長(cháng)繁殖,產(chǎn)生大量的生命體。
下圖簡(jiǎn)要表述此過(guò)程:
1、有機物的氧化
有機物+微生物+氧氣 → + 能量
2、細胞物質(zhì)合成
nCXHYOZ+NH3/NH4++(nx+ny/4-nz/4-5x)O2→ C5H7NO2(細胞質(zhì))+(ny-4)H2O+ 能量
(三)堆肥發(fā)酵的過(guò)程
堆肥發(fā)酵的過(guò)程一般分為4個(gè)階段,分別為:中溫階段(即升溫階段)、高溫階段、降溫階段和腐熟階段。
由于不同階段微生物種群數量、新陳代謝速度等不同的同時(shí)堆體溫度差異也相對較明顯。
1、中溫階段(即升溫階段):在發(fā)酵前期,堆體中便存在各種大量的有益的、有害的、中性的微生物,當溫度和濕度等其他物理條件適宜時(shí),堆體中微生物菌群便逐漸加快自身新陳代謝水平,并利用一定的有機質(zhì)和微量元素進(jìn)行快速分裂,同時(shí)堆體的溫度也逐漸升高,當達到 20℃以上時(shí),中溫菌群逐漸進(jìn)入繁殖的旺盛期,開(kāi)始快速地對堆體中有機物進(jìn)行分解、轉化。
此階段微生物以中溫、好氧型為主,通常以細菌和霉菌等嗜溫好氧型微生物為主。
此階段主要是將堆體中的寡糖、淀粉、蛋白質(zhì)、脂類(lèi)等易分解的有機物快速分解。
在大量中溫微生物不斷進(jìn)行生命活動(dòng)的同時(shí),堆體熱量不斷累積,致使溫度迅速升高并逐漸進(jìn)入高溫階段。
2、高溫階段:即堆體溫度達到 50~65℃,此時(shí)堆體中中溫微生物的新陳代謝受到抑制并開(kāi)始大量死亡,此時(shí)嗜熱細菌、芽孢桿菌、真菌、放線(xiàn)菌等微生物新陳代謝逐漸旺盛、并占據優(yōu)勢。
此時(shí)易分解有機物繼續分解的同時(shí),一些較難分解的有機物,如木質(zhì)素、纖維素等也逐漸開(kāi)始被分解,腐殖質(zhì)逐漸形成。
當溫度達到 70℃以上時(shí)大量的嗜熱微生物開(kāi)始死亡或形成芽孢休眠,在各種酶和物理條件綜合作用下,有機質(zhì)繼續進(jìn)行分解。
同時(shí)由于大量死亡的微生物的酶的作用消退而逐漸減少熱量的產(chǎn)生,當溫度回落 70℃以下時(shí),休眠的嗜熱菌群的新陳代謝活性又逐漸活躍起來(lái)并再次產(chǎn)生熱量,如此反復幾次維持在 70℃左右的高溫水平,腐殖質(zhì)便基本形成,堆肥物質(zhì)逐漸趨于穩定。
3、降溫階段:當高溫階段進(jìn)行一段時(shí)間后,微生物的新陳代謝活動(dòng)逐漸減弱,當溫度緩慢下降到 40℃時(shí),其中易腐熟的有機物基本腐熟完成,剩下的大部分為難降解的纖維素和其它較難分解的物質(zhì)。
剩余男分解物質(zhì)不再需要分解,因為在土壤中,由于土壤中微生物的存在和代謝可以被完全分解,使這些物質(zhì)達到促進(jìn)植物的生長(cháng)和改良土質(zhì)的的效果。
4、腐熟階段:到此階段,堆體中的大部分有機物已被分解、趨于穩定,溫度逐漸下降。
堆體中的腐殖質(zhì)和氮、磷、鉀肥等營(yíng)養物質(zhì),已趨于穩定,為使腐熟的營(yíng)養成分維持穩定,堆體應處于厭氧條件,以防止營(yíng)養物出現礦化。
同時(shí)堆體溫度應維持在 60℃左右 4d 以上,以便有效殺死堆體中的病原微生物、蟲(chóng)卵等,達到堆肥無(wú)害化的目的。
在高溫堆肥化過(guò)程中,固體糞便中不同有機物被分解的時(shí)間、難易程度不同,糖類(lèi)、蛋白質(zhì)、淀粉最易被分解利用,其次是脂類(lèi)物質(zhì),木質(zhì)素、纖維素抗分解能力較強,不容易被微生物分解。
在高溫堆肥進(jìn)程中,由于堆體中溶解氧氣的量有限,當溶解氧氣的量降低到一定程度時(shí),好氧微生物的新陳代謝趨于停止甚至瀕于死亡,故在高溫發(fā)酵的同時(shí)若采用通風(fēng)或翻堆等供氧措施則能更好的發(fā)酵堆體。
經(jīng)過(guò)高溫發(fā)酵后,堆體中有機物經(jīng)的耗氧量會(huì )逐漸降低。
如果堆肥化進(jìn)程處于合理狀態(tài),溫度便持續降低并預示堆肥化進(jìn)程即將結束。
當溫度趨于穩定則堆肥基本形成腐殖質(zhì)。
上述進(jìn)程稱(chēng)堆肥發(fā)酵過(guò)程。
研究表明,好氧微生物發(fā)揮主要作用在于其自身利用氧氣進(jìn)行新陳代謝活動(dòng)的同時(shí)將有機質(zhì)進(jìn)行氧化,同時(shí)伴有大量的能量釋放。
(四)肥化的原料與填充料
以往堆肥化原料主要是畜禽糞便、作物秸稈等,隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的不斷發(fā)展,有機廢棄物的產(chǎn)生量越來(lái)越大,種類(lèi)也越來(lái)越多,適用于堆肥的原料相當廣泛如污泥、生活垃圾、工業(yè)固廢等。
堆肥的基本原料是畜禽糞便及填充料,由原料特性決定堆肥處理方法。
填充料能更好的均衡碳源、調節物料濕度、提升堆體的空隙度等作用。
較理想的填充料應具備干燥、疏松、輕有機物等條件,能夠及時(shí)有效提供堆體中碳源的含量,改善堆體的營(yíng)養成分及組成結構,從而利于通風(fēng)等。
據研究表明木屑、米糠、稻殼、蘑菇渣等作為調理劑。
二、影響堆肥腐熟的因素
有機物料耗氧分解的過(guò)程是整個(gè)堆肥化過(guò)程的關(guān)鍵部分。
發(fā)酵的主要工藝過(guò)程包括溫度控制、翻堆、通風(fēng)、水分控制、無(wú)害化處理、堆肥腐熟等幾個(gè)方面。
(一)溫度
溫度是堆肥化過(guò)程能否順利完成的重要指標因素。
它直接影響微生物的新陳代謝活性及有機質(zhì)的分解效率和堆肥的腐殖化程度。
堆體溫度在 55℃以上保持3天或在50℃以上保持 5~8天,能有效殺滅堆肥中病原微生物和寄生蟲(chóng)蟲(chóng)卵,從而確保堆肥的衛生指標和堆肥腐熟化的程度。
一般而言,嗜溫菌最適宜溫度是 20~40℃,嗜熱菌發(fā)酵的最適宜溫度是 40~50℃。
高溫分解和腐熟進(jìn)程較中溫的速度要快,且可有效殺滅病原菌、寄生蟲(chóng)、蟲(chóng)卵等。
堆肥進(jìn)程中,對于溫度變化主要分三個(gè)過(guò)程,即升溫過(guò)程、高溫過(guò)程和降溫過(guò)程。
堆肥起始期,堆體溫度基本與環(huán)境溫度相同,經(jīng)中溫菌 2~3d 的作用,堆體溫度能達到高溫菌的適宜溫度,50~65℃時(shí)堆體進(jìn)入高溫持續過(guò)程,機物質(zhì)分解主要在這一階段。
在此高溫條件下,一般堆肥只要 5~8d 便可達到無(wú)害化,腐殖質(zhì)開(kāi)始形成,堆肥初步腐熟。
然后由于微生物的大量死亡,堆肥逐漸降溫,堆溫最終接近環(huán)境溫度。
堆肥化過(guò)程中,溫度過(guò)高或過(guò)低都將影響堆肥腐熟進(jìn)程。
過(guò)高的堆溫(�75℃)將殺死大部分微生物而延遲堆肥進(jìn)行[30],而過(guò)低的堆溫將大大降低堆體微生物的新陳代謝活性而延長(cháng)腐熟時(shí)間。
因此,高溫堆肥溫度最好在 50~60℃。
(二)通風(fēng)供氧
通風(fēng)供氧是堆肥腐熟過(guò)程關(guān)鍵因素之一。
堆肥需氧量與堆體有機物成分息息相關(guān),堆體中有機碳源愈多,其耗氧量越大。
有關(guān)研究表明,堆肥過(guò)程中氧濃度為15~20%時(shí)較適合發(fā)酵腐熟,最低氧濃度不應�10%,氧含量�5%將導致厭氧發(fā)酵。
通風(fēng)是提供堆體氧含量的主要方式,堆體氧含量決定堆體微生物活性,影響有機物的分解、腐熟、轉化速率。
其主要作用有:①為微生物的新陳代謝提供足夠的O2,同時(shí)釋放堆體中微生物呼吸作用累積的 CO2。
、诔ミ^(guò)多的水分。
、壅{節堆肥的溫度,在腐熟后期來(lái)降低堆體溫度和稀釋有害氣體。
采用通風(fēng)的好氧堆肥體系使有機物的分解、轉化速度加快,縮短腐熟周期。
一次發(fā)酵時(shí)間正常為 3周左右,二次發(fā)酵(即后熟期)在 10~20d 便可完成。
而沒(méi)有采取通風(fēng)措施的堆體對有機物的分解緩慢、堆肥周期長(cháng)、易產(chǎn)生惡臭。
所以,強制通風(fēng)堆肥可通過(guò)縮短堆肥周期,提高堆體有機物的腐熟和轉化效率來(lái)提高經(jīng)濟效益。
堆肥主要有四種供氧方式:自然通風(fēng)、定期翻堆、被動(dòng)通風(fēng)和強制通風(fēng)。
自然通風(fēng)指利用堆體表面與其內部氧含量的濃度差而自由擴散進(jìn)入,使氧氣與物料接觸而被微生物利用。
二次發(fā)酵階段,空氣中氧氣自堆體表面擴散至內部 1.3m 處,因此,此階段可通過(guò)自然通風(fēng)來(lái)提供氧以減少能耗。
定期翻垛,對于條垛式堆肥系統,堆肥過(guò)程中需翻動(dòng)堆垛,利用空氣中的氧含量與固體物料顆粒間隙的結合和滲透而達到供氧目的,同時(shí)翻堆也能充分混勻堆料及促進(jìn)水分蒸發(fā)加速堆肥的干燥。
被動(dòng)通風(fēng)即在堆體中插入穿孔管道,空氣透過(guò)穿孔后以對流形式經(jīng)過(guò)空眼,因堆體熱氣上升使空氣進(jìn)入堆體。
強制通風(fēng)是利用通風(fēng)系統對堆體強制通風(fēng)供氧,由風(fēng)機和通風(fēng)管道組成強制通風(fēng)系統。
通風(fēng)管道以采用穿孔管鋪設在堆肥池底部或設置活動(dòng)管道插入堆體中等方式。
必須使通過(guò)堆層的路徑與各路氣體大致相等,且通風(fēng)管路上的通風(fēng)孔排布要均勻。
(三)水分
堆肥發(fā)酵過(guò)程中,水分也是重要制約因素之一。
在堆肥過(guò)程中,水分的主要作用:①溶解堆體有機物,為微生物的新陳代謝提供營(yíng)養;②調節堆體溫度,當堆體溫度過(guò)高時(shí),可通過(guò)水分的蒸發(fā)使溫度下降。
相關(guān)研究表明,堆肥中最適含水量為 55%~60%范圍。
一般堆肥中的水分分為:化學(xué)結合水分、自由水分(附著(zhù)水分、溶賬水分、和間隙水分)、毛細管水分。
從微生物活動(dòng)角度看,水分含量越高對微生物的生長(cháng)繁殖越有利于。
因此,理論上當含水量達100%時(shí),對微生物而言是最適含量。
但是,如果堆體中水分過(guò)高,則堆料中有機物之間的空隙被堵塞導致通風(fēng)設備的通風(fēng)效果起到阻礙作用,以至于堆體中的氧含量嚴重不足而導致的厭氧發(fā)酵程度被加劇,最終導致降解速度的減緩,發(fā)酵時(shí)間的延長(cháng)等一系列負面作用。
如果水分過(guò)低,將直接影響微生物的生長(cháng)、繁殖,若水分含量低于 10~15%,微生物的代謝水平將趨于停止。
可見(jiàn)堆體原料中水分含量的多少將直接影響好氧堆肥反應周期的長(cháng)短和堆肥發(fā)酵質(zhì)量的好壞,甚至關(guān)系到好氧堆肥整個(gè)過(guò)程的成敗。
(四)C/N 在堆肥發(fā)酵過(guò)程中,微生物在分解有機固體廢棄物的過(guò)程中,對碳、氮的利用比例為30/1。
對微生物的營(yíng)養而言,碳、氮的比例是堆肥發(fā)酵過(guò)程中的關(guān)鍵因素之一。
碳、氮的比例與堆肥發(fā)酵溫度有直接關(guān)系。
當 C/N 低時(shí),有機質(zhì)分解速度快,溫度上升較快,從而有效縮短堆肥周期。
當C/N 高時(shí),有機質(zhì)分解速度慢,溫度上升較慢,導致堆肥周期延長(cháng)。
堆料中的 C/N,一般在 20~30 時(shí),比較適宜。
當C/N 過(guò)高(超過(guò) 35)時(shí),氮素相對匱乏,微生物的生長(cháng)、繁殖受到限制,此時(shí)微生物需經(jīng)過(guò)大量繁殖和生命循環(huán)來(lái)氧化掉過(guò)量的碳,從而為其提供一個(gè)合適的 C/N環(huán)境以促進(jìn)其新陳代謝活性,此過(guò)程中有機物的分解速度相對較慢,發(fā)酵周期長(cháng)。
而且,C/N 高的堆肥施入土壤中,由于土壤微生物和農作物存在爭奪氮的現象使農作物處于“氮饑餓”的狀態(tài)而影響生長(cháng)。
如果 C/N 過(guò)低,且處于 pH 值和溫度相對較高時(shí),堆體中的氮源將以 NH3的形式大量揮發(fā)到大氣中,導致堆體發(fā)酵過(guò)程中的氮肥的大量損失,同時(shí)其堆肥發(fā)酵產(chǎn)品也會(huì )對農作物產(chǎn)生不利影響。
(五)pH 值
pH 值對微生物的生長(cháng)、繁殖也是重要限制因素之一。
微生物最適宜的 pH 值一般為中性或弱偏堿性,pH 值太高或太低均會(huì )抑制微生物的生長(cháng)、繁殖。
pH值也是利用微生物環(huán)境作為估價(jià)的重要參數之一,在整個(gè)堆肥發(fā)酵過(guò)程中,pH 值隨時(shí)間、溫度、水分的變化而變化。
在堆肥初始階段,由于微生物作用產(chǎn)生有機酸使pH 值下降(可降至 5.5),然后逐漸上升至 8~8.5左右,如果堆肥有機物呈厭氧狀態(tài),則 pH 值將繼續下降。
此外,當pH 值大于 7.0 時(shí),將直接影響氮源的存在形式,使氮以氨氣的形式逸入大氣。
但在正常堆肥過(guò)程中,pH 值有足夠的緩沖作用使其穩定在可以保證堆肥的好氧分解。
三、結語(yǔ)
21 世紀是環(huán)境治理和保護的時(shí)代,隨著(zhù)畜禽業(yè)的快速發(fā)展,畜禽養殖場(chǎng)的規模也越來(lái)越大,所引起的環(huán)境問(wèn)題也已引起人們的普遍關(guān)注。
這些規;B殖場(chǎng)通常建在大中城市的近郊和城鄉的結合部,由于環(huán)境法規不健全和資金短缺等問(wèn)題,絕大多數畜禽養殖場(chǎng)在投入建設初期未將糞便的處理問(wèn)題考慮在內,致使部分養殖場(chǎng)糞便任意堆積,養殖廢水任意排放,嚴重污染了周邊的水源和環(huán)境,也直接影響養殖場(chǎng)自身的衛生防疫,降低了畜禽產(chǎn)品的質(zhì)量。
堆肥化處理畜禽糞具有占地面積小、運行投入成本低、操作管理簡(jiǎn)便、產(chǎn)品質(zhì)量穩定等特點(diǎn),對于國內中小型規;笄蒺B殖場(chǎng)固體廢物堆肥處理是比較可取的處理方法之一。
因此,本文主要闡述了國內外堆肥發(fā)酵的原理、進(jìn)程,在結合傳統堆肥發(fā)酵技術(shù)、理論的基礎上,深入分析和闡述了堆肥發(fā)酵過(guò)程中的不同階段的各項限制性物理參數,對人為控制堆肥化過(guò)程具有積極的指導意義。
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