集約化養(yǎng)禽場糞便無害化處理與利用技術
國外對家禽糞便的開發(fā)研究始于20世紀40年代初,到60年代中后期,歐美、日本等發(fā)達國家已解決了雞糞的干燥難題,并成功地將干雞糞用于牛、豬、魚和綿羊的飼料中,取得了較好的效果,同時各國專家學者對糞便飼料化的安全性進行了大量的試驗研究并得出結論:帶有潛在病原菌的畜禽糞便經(jīng)過適當處理后,再用作飼料是安全的。美國為此還制訂了相應的雞糞飼料標準。目前國外糞便干燥常用的方法有以下幾種:①太陽能干燥或自然通風與太陽能干燥相結合,干燥場地設有封閉的玻璃大棚,并備有可移動的攪拌機;②火力干燥,以油或煤作燃料,但成本高,使用不普遍;③發(fā)酵脫水干燥,此法能夠達到除臭、滅菌、脫水的目的,使用較為普遍。
關于糞便干燥尾氣的處理,目前國外主要采用以下幾種方法:①稀釋分散法——利用高煙囪(50m以上)將尾氣直接排到大氣中,讓臭氣濃度迅速降低到其閾值以下(人的嗅覺剛好聞不到的濃度以下);②燃燒法——將廢氣在700-800℃下燃燒,除掉其中的臭味。此法應從普遍人擔投資較大③吸收法——用水或化學溶液吸收尾氣中的臭氣;④吸附法——利用吸附劑(如活性碳、干雞糞)在常溫下吸附臭氣。此外,還有生物法、化學法除臭。
20世紀80年代初,最初是將曬干的雞糞用作魚飼料和豬飼料,目前也有用于牛和綿羊飼料的,近幾年來,有些地區(qū)將雞糞加工成有機復合肥,效果較好。目前我國禽糞干燥主要有以下幾種方法:①自然干燥或自然干燥與通風干燥相結合,生產場地設有塑料大棚并備有攪拌裝置,此法成本低,但周期長(一般25-45d);②熱噴膨化法是利用高溫高壓,瞬時噴爆蒸發(fā)水分、殺菌、除臭,同時可改善適口性,有利于羽毛等雜物處理;③高溫高壓真空干燥法可以處理雞糞、死雞和屠宰下腳料,一次完成消毒滅菌、干燥、粉碎、除臭,產品質量好,但原料含水率不能超過30%;④快速發(fā)酵法又稱為動態(tài)充氧法,此法成本低,處理后的雞糞可作飼料或肥料,缺點是發(fā)酵前需摻入大量干料調節(jié)水分,而且所生產的產品只能鮮喂,不能貯存,需進一步干燥才能形成商品;⑤微波法殺蟲徹底,但耗電高,要求原料水分不超過35%;⑤火力干燥法是利用煤、油或燃氣作燃料,直接將含水率75%-80%的濕雞糞干燥到14%以下,此法盡管能耗高,但相對于其它幾種方法而言,應用要普遍一些。
國內“糞便干燥尾氣脫臭技術”的研究起步較晚,目前主要有以下幾種方法:①與養(yǎng)殖工藝相結合:在飼料中添加沸石、硫酸亞鐵等添加劑或在新鮮糞中添加除臭劑,使糞便本身不臭或在干燥過程中少排出臭氣;②水治法:由于干燥尾氣溫度高(回轉圓筒200℃
左右,攪拌氣流100℃左右)濕度大,將廢氣直接通過水洗降溫,不僅可除去粉塵,使部分臭氣冷凝成液態(tài)溶解于水中,而且還可將溶于水的臭氣吸收,從而達到除臭的目的;③稀釋法:通過30m以上的高煙囪直接排放,將臭氣稀釋;④吸附法:利用活性碳、木屑或干雞糞吸附臭氣;③吸收法:通過化學溶液使臭氣分解。
這些方法各有優(yōu)缺點,雖然都能除去部分臭味,但不徹底。
上述處理糞便的幾種方法,雖各具特色,都能處理家禽糞便,但也存在一些致命的缺陷,主要表現(xiàn)在以下幾方面。
2.1設備不配套,處理不完善,應用范圍窄
如熱噴法、真空干燥法、微波法,只能處理含水率30%-40%以下的半干雞糞,動態(tài)充氧法產品質量好,但只能處理含水率45%的混合料,不僅需加入干料調節(jié)水分,而且發(fā)酵后水分仍在40%,只能鮮喂,形不成商品。因此,這幾種方法都需解決前后段的干燥問題。
2.2處理周期長,占地面積大,環(huán)境衛(wèi)生差
如大棚發(fā)酵干燥法,雖然能耗低,但處理周期長,一般為40d左右,從而需堆貯場地大,建設費用高,加上發(fā)酵最適宜的含水率為55%-60%,因此存在一個水分調節(jié)過程,需在鮮糞中(含水率75%左右)加入大量干料。
如火力干燥法,采用高溫快速干燥工藝,可以直接干燥含水率75%左右的鮮雞糞,但能耗高,作飼料適口性差,作肥料易燒根,加上尾氣成分復雜。單一除臭方法達不到理想效果,因而排出的尾氣產生了二次污染,須繼續(xù)治理。
如太陽能大棚發(fā)酵干燥法,在潮濕多雨的季節(jié)不能使用,火力干燥法在城鎮(zhèn)居民區(qū)不能使用。
從國內外最新資料來看,糞便處理與一個國家的經(jīng)濟發(fā)展水平有關,對經(jīng)濟發(fā)達國家而言,糞便作肥料還田成為主要出路,對發(fā)展中國家來說,糞便作飼料仍是主要出路。目前歐美、日本等經(jīng)濟發(fā)達國家基本上不主張用糞便作飼料,東歐和獨聯(lián)體國家主張糞水分離,固體糞法用作飼料,液體部分用于生產沼氣或灌溉農田。
目前日本的養(yǎng)雞場中,主要采用好氧性堆肥發(fā)酵系統(tǒng),使雞糞成為商品肥料,包括純雞糞和以雞糞為主配制的復合有機肥。由于其肥效一般較高,有利改良土壤,而且價格比化肥低,施用方便,頗受市場歡迎。日本1300戶蛋雞場中,有45%的雞場采用這種模式。隨著“em”生物技術的廣泛應用,今后還有大力發(fā)展的趨勢。從我國的實際情況出發(fā),我國處理糞便主要有以下新趨勢。
利用此法生產新能源——沼氣。此法不僅可以處理含水多的雞糞而且可處理污水,適用刮糞和水沖法的飼養(yǎng)工藝,適于南方陰雨天多,曬干比較困難的地方,其所產生的沼渣、浴液可用于肥田養(yǎng)魚,有利于形成生態(tài)農業(yè)。
采用兩種以上的方法組合使用,優(yōu)勢互補,可以達到滿意的效果。如用太陽能蒸發(fā)水分到一定程度,再用烘干法或真空干燥法、膨化法、微波法、熱噴法等,既節(jié)約能源、降低成本,又可生產出優(yōu)質產品。
利用此法,可較好地解決糞便造成的非點源污染問題。根據(jù)處理后的不同用途及作物的不同吸肥特性,可制成生物飼料,如反芻動物飼料、寵物飼料或制成堆肥、有機復合肥、復混肥、生物菌肥等顆粒肥料。從國際國內未來走勢看,糞便做成商品肥料還田利用將成為主要出路。
針對畜禽養(yǎng)殖廢棄物產生的污染和目前治理中存在的問題,我們已對糞便無害化處理技術作了進一步完善提高,解決了目前存在的主要問題,其工藝技術路線如下。(圖略)
目前國內雞糞干燥設備(發(fā)酵干燥設備和火力干燥設備)都或多或少存在尾氣凈化不徹底或不凈化,造成二次污染的問題。本項目在分析對比國內外糞便干燥尾氣凈化技術的基礎上,結合我國的經(jīng)濟實情,采用“組合式凈化工藝及脫臭裝置”對干燥尾氣進行處理。由于尾氣溫度高(一般在100℃以上),含有大量的惡臭氣體,如氨氣、硫化氫、甲硫醇、β一吲哚(糞臭素)等,處理不好不僅臭氣熏人,而且對人體造成傷害,嚴重影響周圍居民的正常生活。因尾氣成分復雜,未知因子較多,采用單一方法脫臭難以達到滿意的凈化效果。本項目所采用的技術方案為“降溫、水洗、噴淋吸收、吸附”四個連續(xù)過程。降溫的目的是為了利用余熱,減少凈化氣量,避免熱氣直接排入大氣,產生溫室效應。水洗的目的是將溶于水的臭氣吸收并且除去一些粉塵,噴淋吸收段主要是通過添加化學藥劑使臭氣物質發(fā)生化學分解,變?yōu)闊o臭氣體。吸附過程是通過活性碳或干雞糞等吸附劑吸收臭氣,從而達到除臭目的。通過上述凈化過程可以達到惡臭污染物排放標準(GB14554—93)。
糞便不論作飼料或肥料都可通過發(fā)酵干燥來完成。經(jīng)過發(fā)酵腐熟不僅能降低含水率、消滅病菌、去除臭味、提高有機物的利用率,而且可分解消除有害物質,減小體積,增加腐殖質含量。作飼料時可大大改善適口性,提高飼料品質,作肥料時可保證安全性,避免燒根及生長障礙。目前除“充氧動態(tài)發(fā)酵法”制飼料只需隊左右發(fā)酵時間外,其余發(fā)酵方法周期都較長。如堆肥自然發(fā)酵,夏天需兩個月,冬天長達300d。塑料大棚或玻璃大棚發(fā)酵日光干燥設備,發(fā)酵時間一般為25-45d。如pjf-86生產線需 25-35d,日本晃伸機械株式會社生產的kf-Ⅱ型畜禽糞便處理裝置,需40-45d發(fā)酵,才能使水分降到20%。20世紀80年代中期,生物技術的引入,加快了發(fā)酵過程,經(jīng)“em”法加工制取生物有機肥只需13- 20d。發(fā)酵時間過長,堆貯場地和建設費用大。
發(fā)酵的關鍵要素在于:①合適的含水率。糞便發(fā)酵含水率一般在55%-65%,充氧動態(tài)發(fā)酵法,含水率在45%;②適宜的溫度,一般為50-70℃;③充足的氧氣:為加快發(fā)酵過程,縮短發(fā)酵腐熟時間,除滿足水分和氧氣供給條件外,如何使糞便快速升溫達到發(fā)酵溫度要求是關鍵。在充分研究國內外發(fā)酵技術及設備的基礎上,采用“在em技術的基礎上,利用預干和干燥尾氣余熱升溫加速發(fā)酵的工藝路線,從而縮短了發(fā)酵腐熟時間”。具體工藝路線為:鮮糞(含水率75%)經(jīng)預干燥后,水分達到60%-65%,然后引入em菌種發(fā)酵,同時利用干燥尾氣的余熱加熱和日光補熱使糞便迅速升溫,達到50-70℃,進行好氧發(fā)酵。待含水率降到40%以下時,結束發(fā)酵過程,利用火力干燥將發(fā)酵料進一步干燥為成品。發(fā)酵車間(或發(fā)酵機內)散發(fā)的臭氣和干燥尾氣一起進入凈化裝置脫臭。
經(jīng)em技術快速發(fā)酵后,水分可減少20多個百分點,即由60%-65%降到35-40%,干燥負荷減少40%左右,加上余熱利用,從而達到節(jié)能降耗目的。快速發(fā)酵、干燥、尾氣凈化、節(jié)能降耗四個過程是一個有機的動態(tài)過程,相互作用,共同受益。預干使物料含水率降低并升溫,同時利用尾氣余熱加熱,使物料迅速進入發(fā)酵階段,縮短發(fā)酵腐熟時間,尾氣余熱利用后,溫度下降,體積減小,從而凈化負荷降低,發(fā)酵后水分降低產品品質提高,干燥負荷減小,從而實現(xiàn)節(jié)能降耗降低生產成本。
該工藝與國內外同類產品比較,克服了現(xiàn)有處理方法的缺點,發(fā)酵快、周期短、余熱利用充分、熱效率高、能耗低、尾氣凈化徹底。
家禽糞便無害化處理技術的完善和推廣,為貫徹執(zhí)行國家環(huán)保局信禽養(yǎng)殖業(yè)污染防治管理辦法》和《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準》提供了可靠的技術保障,對開辟飼料或肥料資源,減少環(huán)境污染,防止疫病蔓延,促進畜禽業(yè)持續(xù)健康發(fā)展,都具有積極意義,同時也將帶來較好的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)環(huán)境效益。
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