规模化奶牛场粪污全量贮存及肥料化还田工艺设计

为推进粪污全量贮存和肥料化还田模式在规模化奶牛场的应用，该研究以存栏500头规模奶牛场为例，分析了粪污收集量、贮存工艺与设施和粪肥还田等内容，提出了粪污贮存池设计容积和粪肥还田配套土地面积等参数。结果表明：奶牛粪污全量收集量为17.33 t/d，全量贮存设施分为舍内贮存池和舍外贮存囊2种。单个舍内贮存池尺寸为85 m×12 m×2 m（长×宽×深），粪污存储期9个月，所需贮存池数量为5个，总容积10 200 m3；舍外贮存囊占地尺寸为90 m×30 m（长×宽），深2.2 m，总容积5 615 m3。粪肥全部还田所需土地面积与种植作物类型和种植制度相关，种植作物为小麦、玉米、小麦+玉米和水稻（1年2熟）时，需配套土地分别为248.4、400.6、122.8和127.0 hm2。粪肥还田成本为10.37万元/a，全部还田可节省化肥22.8万元/a，年可产生经济效益12.43万元。     

中国东北地区畜禽粪污处理技术与资源化利用模式分析

为摸清东北地区畜禽粪污处理技术与资源化利用模式应用现状,该研究采用问卷调研与现场评估相结合的方式,对黑龙江、吉林和辽宁3省272个规模化养殖场进行了调研,分析了养殖畜种与存栏量、粪污产生量、粪污处理技术、粪污处理设施设备以及粪肥还田参数等数据,总结了东北地区畜禽粪污处理技术应用现状和资源化利用模式特点。结果表明：东北地区主要粪污收集工艺为干清粪,占比达94.35%。固体粪便以堆沤肥工艺为主,占所调研养殖场的86.93%,各畜种粪便存储设施面积符合畜禽规模化养殖场粪污资源化利用设施建设规范要求。液体粪污主要处理方式为粪水贮存,占所调研养殖场的68.18%;奶牛养殖场粪水贮存设施小于建设规范要求。东北地区粪肥还田主要种植作物为玉米,占所有种植作物的78.13%,现有配套土地面积普遍低于畜禽粪污土地承载力测算需求面积。固体粪肥主要施肥方式为人工施肥,占比达88.00%;液体粪肥主要施肥方式为漫灌和喷灌,占比分别为54.17%和37.50%。整体来看,东北地区粪污处理与资源化利用主要技术模式为“干清粪+粪便堆沤+粪水贮存”。研究结果可为东北地区粪污处理和资源化利用模式推广和政策制定提供参考。     

中国畜禽粪污资源化利用技术应用调研与发展分析

中国畜禽粪污资源化利用技术模式的选择和应用情况底数不清,缺乏系统研究。该研究采用问卷调研与实地测量相结合的方式,对中国190个县（市区）2 589个养殖场进行调研,并从畜禽粪污收集方式、粪污处理方式、粪肥还田利用情况等方面进行统计分析。结果表明,畜禽规模养殖场清粪方式以干清粪为主,占养殖场总数的89.40%;固体粪便处理普遍采用堆（沤）肥处理,占养殖场总数的89.44%,液体粪污处理主要采用厌氧发酵和贮存发酵等技术,分别占41.59%和39.09%,目前大部分规模养殖场粪污处理设施建设符合规范要求,但部分养殖场设施水平不高;粪污处理后还田是主要利用方向,利用粪肥的作物以水果蔬菜等经济作物为主,占比可达61.83%。总结分析了中国畜禽粪污资源化利用存在问题,提出中国畜禽粪污资源化利用亟需提升处理设施标准化水平,提高设施装备水平,同时还需引导养殖场按照种养平衡要求配套足够消纳土地,提高粪肥还田利用机械化水平。该研究可为畜禽粪污资源化利用科技创新、技术推广提供基础支撑,对于促进畜禽粪污资源化利用和农业绿色发展具有指导意义。     

规模化肉牛场粪污收集与堆肥处理工艺设计

针对规模化肉牛场粪污的收集与处理问题,以干清粪工艺为研究对象,总结归纳了规模化肉牛场粪污收集量的计算公式,并以1万头肉牛养殖场为例计算了粪污的产生和收集量,在此基础上选取了堆肥技术处理牛粪,进行了牛粪堆肥处理工艺设计。结果表明:干清粪工艺下规模化肉牛场粪污收集量可由公式直接算出,粪污收集率系数为0.83。养殖规模为1万头的肉牛养殖场,每天的粪尿收集量为150 t,含水率为82%。日处理210 t原料(牛粪150 t+辅料60 t,含水率60%),可产生含水率35%的堆肥产品93.04 t;堆肥项目主要土建工程占地面积为17 738 m2,采用连续动态好氧堆肥处理工艺和配套设备后,实现了整个系统的自动化运行。     

畜禽养殖粪水酸化贮存及氮素减损增效研究进展

畜禽粪水酸化贮存能够有效调控粪水贮存中微生物、环境与氮素间的作用关系,实现粪水氮素的减损增效,是一种具有广泛应用前景的关键技术。该研究系统综述了粪水酸化贮存中氮素的迁移转化机理,比较评价了常见酸化剂和不同酸化贮存工艺的应用效果,分析了酸化贮存技术对粪水氮素减损增效的影响。梳理总结得到,粪水酸化存储中氮素的迁移转化机制主要包括有机氮矿化、铵态氮固持、无机氮转化的抑制及硝化3个关键环节,可以依靠改变微生物作用和化学平衡状态实现氮素的减损;与其他酸化工艺相比,长期酸化工艺具有酸化效果更加稳定、应用范围较为广泛等优势;粪水酸化技术能够大幅降低NH3排放,以及部分N2O的排放,进而提高粪肥还田后土壤肥效,但不合理的酸化贮存技术及施用方式也会降低粪水肥效,甚至引起二次污染;未来应重点从氮素迁移转化路径的定量分析、复合酸化剂的开发、粪肥施用效果及风险的评估应对等方面进行深入研究。     

FZ-12固液分离机在规模化猪场污水中的应用效果

该文简要说明了FZ-12型固液分离机的构造特点和应用固液分离机处理污水的工艺流程。为了了解FZ-12固液分离机前处理效果，对3个规模化猪场进行污水前处理试验，结果表明，FZ-12固液分离机能有效地收集粪渣，平均收集量为2.9 t/h左右，粪渣含水率＜55%；对猪场污水的TS、COD和BOD平均去除率分别达到82.4%、77.5%和73.5%；应用该机处理猪场污水，增加相关投资约人民币5.3万元，收集的粪渣出售后，扣除运行成本，年可增收税利约人民币4.5万元，投资回报率达84.9%，约1.18年可收回投资，因此，应用FZ-12固液分离机处理猪场污水，具有广阔的应用前景。     

养殖粪水长期贮存过程理化特性变化规律

目前中国中小规模畜禽养殖场主要采用自然贮存后还田的形式处理养殖粪水,受场地制约,养殖粪水贮存时间通常仅有1～2个月,之后便直接还田利用,贮存后的粪水理化特性变化尚不清楚,是否适宜直接还田尚需研究。该研究以猪粪水和牛粪水为研究对象,重点分析粪水在长期贮存中粪大肠菌群、电导率(Electrical Conductance,EC)以及化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)的变化,分析粪水最佳贮存期及还田利用方式,以期为粪水资源化及安全还田提供参考。结果表明,粪水经自然贮存6个月,铵态氮损失达68%以上,不仅引起环境污染,且降低了养分;贮存后粪水基本可达到无害化要求,但pH值、EC值以及COD浓度仍然偏高,还田前应制定合理的粪水资源化利用方案;固液分离可以有效降低粪水中的COD浓度和EC值,促进粪水无害化进程。该研究为中国畜禽养殖粪水资源化用探索了新的技术路径。     

蛋鸡舍冬季CO2浓度控制标准与最小通风量确定

中国现行的蛋鸡舍内CO_2浓度控制的农业行业标准为1 500 mg/m~3,主要适用于传统的刮板式清粪鸡舍。目前新建、改建鸡舍都采用传送带清粪方式,鸡舍内的相对湿度和氨气等有害气体浓度均明显减少,其冬季最小通风量和舍内CO_2浓度参数标准均有待重新研究。该文通过总结分析国内外相关学者对不同清粪方式蛋鸡舍内NH_3、CO_2浓度的测试数据,提出传送带清粪蛋鸡舍内CO_2浓度取值建议,并根据CO_2浓度平衡原理,提出该类蛋鸡舍冬季最小通风量的取值建议。结果表明:传送带清粪蛋鸡舍内CO_2浓度参数控制标准建议可取5 000 mg/m~3;蛋鸡舍冬季连续通风最小通风量为0.40~0.50 m~3/(h·kg)。该研究为中国新建、改建传送带清粪模式蛋鸡舍CO_2浓度参数标准的取值以及调控蛋鸡舍冬季通风与保温矛盾等问题提供了参考依据。     

山西省畜禽粪污年产生量估算及环境效应

为了解山西省畜禽粪便产生量及其环境效应,根据《山西统计年鉴2017》中畜禽养殖数据,估算了2016年山西省畜禽粪污产生量。结果表明,2016年山西省畜禽粪便总排放量约为3 410.97万t,按年粪便产生量排序,依次为牛羊猪鸡兔。畜禽粪污的总氮、总磷、总化学需氧量、总生化需氧量、总氨氮产生量分别为23.54、7.56、75.97、70.85万t和7.72万t。畜禽粪便发酵可产沼气总量约为21.33亿m~3,畜禽粪便产沼气潜力相当于山西省天然气年消费量的25.42%。2016年山西省平均单位耕地面积畜禽粪尿氮、磷养分负荷分别为63.28、20.32 kg·hm~(-2),均未超过欧盟粪肥年施氮和年施磷限量标准,畜禽粪便耕地负荷预警值为0.38,为Ⅰ级。然而从区域分布的角度来看,太原,晋城和晋中三市的单位耕地面积畜禽粪尿磷负荷超过了欧盟粪肥年施磷限量标准,除了临汾和运城,山西省其他地市的畜禽粪便农田负荷量对环境有不同程度的威胁。因此,迫切需要对部分重点区域进行畜禽养殖粪便综合管理。     

不同农作物秸秆收储运模式成本和能耗比较

为降低农作物秸秆收储运过程中成本和能耗损失,选择合适的收储运组合模式,促进秸秆规模化利用,该文建立了基于设备—人工—费用的秸秆收储运数学模型,并以华北平原为例,分析不同秸秆收储运模式(分为集中型、分散型;人工收集、机械收集等)和不同秸秆收集量对成本、能耗的影响以及人工、设备的实际需求。结果表明,秸秆收储运成本一般在120~260元/t之间,秸秆收储运能耗在(1.2~5.5)×105 kJ/t之间;田间机械收集比人工捡拾成本低,但所需设备投资较高,能耗明显升高;人工收集则需要大量的人工。收集方式相同时,集中型收储运模式成本和能耗都比分散型低;人工收集时秸秆收集量小于25万t或机械收集时收集量小于50万t,建议选择集中型收储运模式,否则选择分散型收储运模式。该文建立的收储运数学模型,为选择合适的秸秆收储运组合模式提供了参考依据;对促进秸秆能源利用,具有很大的指导意义。     

基于定标模型云共享的奶牛粪水微型NIR现场速测系统

针对还田利用中粪水成分现场获取困难的问题，该研究设计开发了基于定标模型云共享的奶牛粪水微型近红外（Near-Infrared，NIR）现场速测系统，并对系统进行了验证。该系统主要包括微型近红外光谱传感器、云服务器、Android客户端。微型近红外传感器采集被测样品光谱数据，通过蓝牙协议将数据传输给Android客户端，再通过移动网络将光谱数据传送到云服务器；云服务器利用部署在云端的定标模型对接收到光谱数据进行计算、分析得到定量预测结果，并将预测结果回送Android客户端，可以实现总氮（Total Nitrogen，TN）、总磷（Total Phosphorus，TP）、总钾（Total Potassium，TK）、铵态氮（Ammonium Nitrogen，NH4+-N）、硝态氮（Nitrate Nitrogen，NO3--N）、酰胺态氮（Amide Nitrogen，CONH2-N），有效磷（Available Phosphorus，AP）、有效钾（Available Potassium，AK）、有机质（Organic Matter，OM）、pH值共10种粪水成分的快速检测。结果表明：对粪水TN、TP、TK、NH4+-N、NO3--N、CONH2-N、AP、AK、OM、pH值的预测相对误差分别约为9.251%、4.261%、8.238%、8.906%、17.825%、15.123%、9.829%、5.507%、10.558%、2.969%。微型近红外光谱技术结合定标模型云共享能够实现粪水中多种成分的现场速测，完成了定量模型的资源共享，且因微型近红外光谱传感器的便携性、Android客户端的操作简便性、定标模型云共享的低成本和无需用户具备专业知识要求等优点，具有广阔的市场前景和重要的现实应用价值。     

猪舍内粪污废弃物和有害气体减量化工程技术研究

源头减量和过程控制是猪场废弃物综合治理的关键环节,而猪舍是废弃物产生的源头场所,该文针对猪舍内部污水和有害气体等养殖废弃物,从饮水系统、圈栏设计和清粪方式等3个方面,介绍分析了当前国内外在舍内废弃物减量化工程技术领域的研究进展。其中减少猪只饮水浪费水量是舍内污水减量的首要环节,通过优化饮水器选型、调整饮水器安装方式、选择适当水流速度等可以降低饮水浪费水量;合理的圈栏布置和地面类型可以促进猪只定点排泄,从而降低圈栏污染程度以及舍内有害气体浓度,配合适当的圈舍冲洗方式可以减少大量圈舍冲洗用水;不同的清粪方式会影响舍内空气环境、污水产生量及污染物浓度,与干清粪相比,水冲粪和水泡粪都存在耗水量大、污水产生量大及其污染物浓度高、舍内有害气体含量高等问题,从清洁生产的角度考虑,干清粪工艺是规模化猪场的必然选择。该文旨在为减少猪场废弃物总量、降低处理利用成本和实现清洁健康养殖提供工程技术支撑,促进中国生猪养殖业绿色转型升级。     

畜禽养殖废弃物贮存设施的设计

粪便贮存是废弃物农田利用和无害化处理的关键环节之一，该文对畜禽养殖粪便污水贮存设施设计过程中的选址、基本参数确定、如何防渗等进行了论述，提出优化设计方法，为资源化处理粪便的肥料利用成为可能，该设计运行费用低，使用方便，且能取得良好的经济效益，环境效益。设计可供畜牧环境工程设计和管理人员参考。     

畜禽养殖废弃物贮存设施的设计

粪便贮存是废弃物农田利用和无害化处理的关键环节之一,该文对畜禽养殖粪便污水贮存设施设计过程中的选址、基本参数确定、如何防渗等进行了论述,提出优化设计方法,为资源化处理粪便的肥料利用成为可能,该设计运行费用低,使用方便,且能取得良好的经济效益,环境效益。设计可供畜牧环境工程设计和管理人员参考。     

水泡粪物料中固体和氨氮含量对厌氧消化产气特性的影响

目前不少猪场使用水泡粪清粪工艺清理猪粪便,同时对水泡粪清理的粪污进行沼气工程处理,但不同水泡粪贮存条件对其粪污后续厌氧发酵的影响尚不清楚.本试验将猪粪和尿液通过不同贮存温度（20℃,30℃）和时间（7d,14d,21d）组成6种前处理条件,模拟不同条件水泡粪出水,研究水泡粪物料特性对出水厌氧发酵的影响.结果表明,水泡粪出水的单位挥发性固体（VS）的厌氧发酵产气率在369.2 ～702.0mL/g,厌氧发酵前7d的日产沼气量一直处于较高水平,之后快速下降,厌氧发酵10d后产气基本处于较低水平且下降平缓;氨氮对厌氧发酵有显著的抑制作用,厌氧消化甲烷产率（y）与氨氮浓度（x）的关系为y =4＆#215;10-5x2-0.3618x＋1283（R2=0.9846）.水泡粪物料总固体物含量越高厌氧发酵产气越低,据此建议适当缩短水泡粪时间以提高后续厌氧发酵产气量.     

北京大中型沼气工程冬季运行状况及发酵前后物料理化生物特性

为了解北京市大中型沼气工程冬季运行情况及发酵剩余物理化特性,该文实地调查了北京市29座沼气工程冬季运行情况,以调研问卷的形式了解沼气工程运行状况,并采样分析了发酵原料、沼渣和沼液样品的养分含量、粪大肠菌群数、铜、锌、砷、铅等指标。结果表明:北京29座冬季运行的沼气工程中主要以畜禽粪便为原料,其中有20座沼气工程采用猪粪进行厌氧发酵,厌氧消化反应器类型主要是全混式厌氧反应器和升流式厌氧固体反应器,沼气以供周边农户使用为主,沼渣和沼液以农田利用为主,从区域沼气工程运行状况来看,房山区的沼气工程运行状况相对较好,大兴区和顺义区的沼气工程运行状况参差不齐;所调研沼气工程沼渣和沼液的pH值适宜向农田施用,沼渣的EC值相对原料平均下降了56.97%,沼渣有机质和可挥发性固体的质量分数相对原料分别降低了20.99%和27.93%,沼渣的养分质量分数较高,沼液的养分质量浓度较低,沼渣中的粪大肠菌群数和沼液的化学需氧量、粪大肠菌群数整体偏高,有6座沼气工程的砷含量较高。调查结果可为北京市沼气工程冬季运行效果及沼渣沼液资源化利用提供基础数据,促进北京市沼气工程的可持续发展,提高生态和经济效益。