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雞糞資源高效利用途徑及現(xiàn)狀分析

2021-10-12 09:59:32  來源:《農(nóng)家科技》  作者:崔哲銘

隨著我國家禽產(chǎn)業(yè)養(yǎng)殖規(guī)模的擴(kuò)大,以雞糞為主的處理問題備受人們關(guān)注。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)統(tǒng)計,2018年,我國活雞數(shù)量為53.7億只,占世界飼養(yǎng)雞總量的22.7%,以成年雞每天產(chǎn)雞糞0.1~0.16 千克計算,我國每天的雞糞產(chǎn)量至少為53.7萬噸,年產(chǎn)近2億噸,雞糞干物質(zhì)含量(TS)平均為29.62%,每生產(chǎn)1千克雞糞干物質(zhì)產(chǎn)氣0.04立方米。在雞糞資源得到充分利用的條件下,我國的雞糞資源每天可產(chǎn)沼氣近6.4×106立方米,折合電能為1.14×107千瓦時,相當(dāng)于三峽工程50%的發(fā)電量。然而,我國雞糞資源的利用并不充分,中小規(guī)模的養(yǎng)雞場普遍存在雞糞資源不受重視以及雞糞資源利用技術(shù)不成熟的問題,處理不當(dāng)?shù)碾u糞會對周圍的人畜和環(huán)境產(chǎn)生危害,雞糞的危害不僅表現(xiàn)在其惡臭氣味所帶來的不適感上,更能通過蚊蟲的滋生,加速禽類疾病的傳播。此外,微生物分解雞糞中的含氮、含硫化物所產(chǎn)生的氨氣和硫化氫對人畜黏膜組織有刺激作用,嚴(yán)重時可通過黏膜或呼吸系統(tǒng)進(jìn)入血液,結(jié)合血紅蛋白,影響血液運輸,從而引起并發(fā)癥。本文對我國雞糞資源利用現(xiàn)狀進(jìn)行綜合分析,以期為雞糞產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展提供參考。

一、我國家禽養(yǎng)殖行業(yè)發(fā)展概況

我國家禽養(yǎng)殖業(yè)正處于密集型產(chǎn)業(yè)向集約化、工業(yè)化產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變的過程中,多種養(yǎng)殖模式與營銷模式并存是我國家禽養(yǎng)殖行業(yè)的現(xiàn)狀。我國是世界第三大雞肉生產(chǎn)國,養(yǎng)殖場(戶)數(shù)量眾多,2012年,平均年屠宰量在2000只以下的肉雞養(yǎng)殖場(戶)24387555個,占肉雞養(yǎng)殖場(戶)總數(shù)的98%,年屠宰量在10000只以上的肉雞養(yǎng)殖場(戶)180262個,占肉雞養(yǎng)殖場(戶)總數(shù)的7.25%。隨著養(yǎng)殖規(guī)模逐漸擴(kuò)大,專業(yè)化、規(guī)模化的養(yǎng)殖模式凸顯出更強(qiáng)的市場競爭力,我國整體養(yǎng)雞產(chǎn)業(yè)進(jìn)入存量競爭的發(fā)展階段,養(yǎng)殖規(guī)模普遍由集約化向著規(guī)?;l(fā)展。我國家禽養(yǎng)殖業(yè)的現(xiàn)狀為:集約化養(yǎng)殖、農(nóng)村專業(yè)戶養(yǎng)殖與農(nóng)民院落散養(yǎng)方式并存,營銷模式為:公司經(jīng)營、公司加農(nóng)戶經(jīng)營與農(nóng)戶個體經(jīng)營方式并存,此外,由于地理和氣候因素,南北方養(yǎng)殖存在明顯差異:北方養(yǎng)殖業(yè)的集約化程度較高,多使用封閉式禽舍,以籠養(yǎng)和網(wǎng)養(yǎng)方式為主,衛(wèi)生指標(biāo)把控較嚴(yán),飼養(yǎng)品種上以快速出欄的白羽肉雞為主;南方養(yǎng)殖業(yè)的集約化發(fā)展相對不均衡,禽舍多為半開放和開放式,注重通風(fēng)降溫,除圈養(yǎng)方式外還輔以散養(yǎng)、籠養(yǎng)和地養(yǎng)等模式,對生物安全措施把控相對不足,飼養(yǎng)品種上以慢速雞為主。

二、雞糞資源利用途徑及現(xiàn)狀分析

隨著我國養(yǎng)雞業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大,導(dǎo)致雞糞資源不斷集中,而雞糞是一種危害較大的生物質(zhì),如何合理有效地使用雞糞資源從而避免雞糞對環(huán)境的污染是目前家禽養(yǎng)殖業(yè)的重點難題之一。目前,雞糞的資源的主要利用途徑包括:直接法(肥料、飼料)、生物法(厭氧發(fā)酵、堆肥)、物理法(熱處理、焚燒)。

1.雞糞直接使用的弊端。雞糞直接使用的主要途徑如:施肥、飼料和菌類栽培等,這些方式存在一定的弊端。眾所周知,糞肥與傳統(tǒng)的礦物肥料相比,能夠增加土壤的養(yǎng)分含量,促進(jìn)根系的生長,然而糞肥中含有大量的抗生素、抗生素耐藥基因、重金屬和病原體,這種直接施用的方式會導(dǎo)致土壤富營養(yǎng)化、對后續(xù)植物產(chǎn)生毒性效應(yīng)、水體污染和大氣污染等問題,對生態(tài)系統(tǒng)和人類健康產(chǎn)生危害。此外,雞糞作為飼料喂食牲畜時仍存在危險性,雞糞中可能含有的一系列致病菌,包括:彎曲菌、沙門氏菌、大腸桿菌、獸藥殘留物、霉菌以及酵母菌,會增加牲畜患病的風(fēng)險,并且這些致病菌可以通過被喂食的牲畜傳染給人類,產(chǎn)生不良的后果。

2.雞糞無害化處理和利用方式。為了避免直接法可能產(chǎn)生的一些負(fù)面影響,在使用雞糞時,應(yīng)對其進(jìn)行預(yù)處理,從而減小其危害,常見雞糞的處理方式有:堆肥以及熱處理。

(1)雞糞堆肥處理。盡管堆肥方式在國際上未被廣泛認(rèn)可,但堆肥法仍是目前處理雞糞相對環(huán)保有效的途徑之一。堆肥是指在微生物作用下糞肥中的有機(jī)物向腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化的過程,微生物通過呼吸作用產(chǎn)生的熱可使堆肥溫度達(dá)到70℃以上,從而達(dá)到殺滅病原菌、蟲卵以及雜草種子的作用,降低了糞肥對環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)面影響。然而我國堆肥產(chǎn)業(yè)對于雞糞的利用率較低,只有約3%的雞糞進(jìn)行了堆肥處理。我國現(xiàn)階段的堆肥處理工藝與設(shè)施相對單一,機(jī)械化程度不高,堆肥的腐熟和生產(chǎn)依賴人工經(jīng)驗,缺乏精準(zhǔn)的控制系統(tǒng),隨著環(huán)保政策的落實和完善,我國的雞糞堆肥產(chǎn)業(yè)可能會迎來新一輪的發(fā)展。

(2)雞糞熱處理。高溫干燥和熱解是大型養(yǎng)殖場的兩種熱處理的雞糞方式,相比之下熱解方式處理的雞糞則更具環(huán)保效應(yīng)。高溫干燥技術(shù)是以轉(zhuǎn)筒烘干爐為代表的烘干設(shè)備在短時間(250℃、30秒)內(nèi)對雞糞進(jìn)行快速脫水脫臭的雞糞加工處理方法;高溫?zé)峤鈩t是在缺氧條件下對雞糞進(jìn)行長時間高溫(400℃、2 小時)處理的方法,兩種方式處理過的雞糞常作施肥、飼料或發(fā)電等用途。據(jù)報道,高溫干燥處理過的雞糞檢測到病原菌和抗生素殘留,容易產(chǎn)生不利的影響,而高溫?zé)峤獾碾u糞生物毒性較低、滅菌效果更為徹底、雞糞中的抗生素和耐藥基因被完全降解,可見高溫?zé)峤獾姆绞礁攮h(huán)境友好的特性,可以作為大型養(yǎng)殖場主要的雞糞處理方式。然而,目前有關(guān)雞糞的熱解特性以及動力學(xué)的研究還停留在實驗階段,熱解處理的工藝參數(shù)和設(shè)備設(shè)計等方面的參考資料略顯不足,還有待進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

(3)雞糞發(fā)電。禽畜糞便的焚燒發(fā)電是一項極具前景的生物質(zhì)利用技術(shù)。焚燒發(fā)電是在燃燒設(shè)備的作用下使用禽畜糞便的生物質(zhì)能進(jìn)行發(fā)電的技術(shù),家禽糞便產(chǎn)生的電力在很大程度上避免了燃煤排放,間接減少了能源生產(chǎn)對氣候變暖的作用,是可再生能源發(fā)電的一種。此外,糞便燃燒產(chǎn)生的灰燼富含磷、鉀等營養(yǎng)元素,穩(wěn)定、無菌且易于運輸,可以作為肥料或者填充建材使用。循環(huán)式流化床是目前使用最廣泛的禽畜糞便發(fā)電技術(shù),英國、美國、荷蘭以及我國的大部分雞糞發(fā)電廠均采用循環(huán)式流化床技術(shù),此技術(shù)的優(yōu)點為:燃燒效率高、氣固混合良好以及反應(yīng)體系中添加或移除材料(如:床料、催化劑或灰分)相對簡單。我國建設(shè)的兩座大型雞糞發(fā)電廠目前均已投入使用,裝機(jī)容量分別為20兆瓦和30兆瓦,每年消耗的雞糞、谷殼混合物和農(nóng)業(yè)廢棄物約50萬噸,相當(dāng)于節(jié)省約16萬噸標(biāo)煤。禽畜糞便發(fā)電的技術(shù)是解決目前能源短缺的途徑之一,符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展模式,增加了農(nóng)民的收入,減少了農(nóng)業(yè)廢料處理帶來的污染,其發(fā)展前景相當(dāng)廣闊。

據(jù)調(diào)查,目前我國生物質(zhì)能源企業(yè)的發(fā)展,也受到多重因素的限制:①新能源項目補(bǔ)貼的退坡,影響了一些企業(yè)在新能源產(chǎn)業(yè)上的投資積極性;②生物質(zhì)發(fā)電項目缺乏相關(guān)的排放標(biāo)準(zhǔn),企業(yè)目前執(zhí)行煤電項目排放的標(biāo)準(zhǔn),在超凈排放的改造和維護(hù)上投入了大量資金,巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)同樣成為該類項目的攔路虎;③生物質(zhì)燃料市場受地區(qū)和季節(jié)影響價格變動幅度大,增加了企業(yè)的經(jīng)營風(fēng)險。綜上所述,我國應(yīng)積極推動生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,落實新能源項目補(bǔ)貼和相關(guān)政策,改變我國生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)長期低迷的現(xiàn)狀,以迎來生物質(zhì)熱電產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)時期。

(4)生產(chǎn)沼氣。沼氣是糞肥經(jīng)過微生物厭氧發(fā)酵后產(chǎn)生的可燃?xì)怏w,是一種重要的生物質(zhì)能源,可用于產(chǎn)生熱能或電能,然而較高的財務(wù)投入以及對管理知識的要求大大降低了這種方式的普適性。沼氣的主要成分是甲烷,它是一種比二氧化碳更能增強(qiáng)溫室效應(yīng)的氣體,通過糞便厭氧處理的方式,將甲烷轉(zhuǎn)化為熱能或電能的同時,將甲烷轉(zhuǎn)化為二氧化碳排放,大大降低了回收碳的溫室效應(yīng)潛力,是生物質(zhì)最環(huán)保的利用途徑之一。沼氣工程是我國生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)的重要環(huán)節(jié),近年來,我國沼氣工程建設(shè)呈現(xiàn)不斷增長趨勢,2000—2014年,我國農(nóng)村沼氣池用戶從848萬戶增長至4750萬戶。2007年,全國大中型沼氣工程達(dá)8576處。目前,小型沼氣池主要集中在農(nóng)村地區(qū),而大中型沼氣工程則集中于長江中下游、黃淮海以及華南地區(qū)。然而,通過研究人員的實地走訪調(diào)研發(fā)現(xiàn),現(xiàn)在部分農(nóng)村地區(qū)的沼氣使用率出現(xiàn)持續(xù)性下降、沼氣池廢棄現(xiàn)象突出等問題,其原因在于:①農(nóng)村電網(wǎng)改造,使得農(nóng)村的用電不再困難;②大量農(nóng)村青壯年外出務(wù)工,沼氣池日常管理困難;③沼氣池建設(shè)維護(hù)困難,維護(hù)成本高;④沼氣使用中存在諸多不安全因素。而部分大中型沼氣工程存在施工和管理未實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、整體技術(shù)偏低以及缺乏具體應(yīng)用人才等問題。針對目前我國沼氣產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀,國家有關(guān)部門應(yīng)避免重建輕管現(xiàn)象的發(fā)生,加強(qiáng)農(nóng)村小型沼氣池的重啟,實行合理規(guī)培和沼氣工程的擴(kuò)建工作,以提高我國對清潔生物質(zhì)能的利用率,同時,規(guī)范化大中型沼氣工程的建設(shè),提高我國沼氣產(chǎn)業(yè)的技術(shù)含量和管理質(zhì)量,培養(yǎng)相關(guān)的建設(shè)與管理的專業(yè)化人才,以實現(xiàn)我國沼氣工程建設(shè)的不斷推進(jìn)和穩(wěn)步運行。

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