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。     

多级处理模式下粪污中氮、磷削减规律及其农田可消纳量——以苏南水网地区规模猪场为例

针对规模养殖场粪污多级处理模式下氮、磷削减规律及土地承载力不清等问题,以苏南水网地区一规模猪场为研究对象,系统分析了污水经二级厌氧消化、三级沉淀池和水生植物塘逐级处理后氮、磷的去除特征,进一步核算了此模式下粪污实际农田可消纳量。结果表明:猪场全年粪、尿总产生量分别约为4 086.9 t和10 995.8 t,粪便收集率约为90.5%。收集的粪污中可利用的总氮(TN)和总磷(TP)量分别为183.12 t和148.97 t。粪污经过厌氧消化后TN和TP去除率小于25.3%和57.2%,进一步通过三级沉淀池处理后二者可去除80%以上,最终通过水生植物生态处理后二者去除率均达95%以上。养殖废水经过多级处理工艺,可大幅提高其农田消纳量,降低粪污处理成本,特别适用于集约化程度高、经济发达、土地资源有限地区的畜禽养殖场。     

规模化养猪场粪污全量收集及贮存工艺设计

基于全量收集的粪污贮存技术具有粪尿收集方便、运行成本低廉和养分利用率高等特点,在欧美等发达国家得到了普遍应用,是一种适合在中国华北、西北等地区和土地匹配较充足的区域进行推广的粪污处理与还田利用技术。文章以规模化养猪场尿泡粪全量贮存技术为研究对象,分析了尿泡粪收集量、贮存工艺控制参数、贮存设施设计和投资运行成本等内容,旨在为该技术的推广应用提供参考。结果表明:每头生猪整个饲养周期内尿泡粪收集量为0.70 m~3;粪污贮存设施分为舍内贮存池和舍外贮存罐2种,粪污贮存方法可采取舍内贮存、舍外贮存和舍内结合舍外贮存3种。粪污pH值酸化至5.5～6.5,氨排放量最高可减少80%;粪肥还田前一般要求存储时间为6个月。以存栏5000头规模养猪场为例,舍内贮存池所需容积为6 600 m~3,投资660万元;舍外贮存罐所需容积为4 118 m~3,投资206万元;舍内结合舍外贮存设施所需容积为8 214 m~3,投资651万元;粪污处理成本为3.83万元/a,施肥成本为10.8万元/a;全部粪肥还田可满足133 hm~2农田用肥,节省化肥6.0万元/a,该研究可为粪污贮存及利用提供参考。     

规模化猪场固体粪便收集系数与成分测定

为初步探讨规模化猪场不同饲养阶段固体粪便的实际收集量，该文选择北京一典型规模化猪场，定期对采用干清粪工艺的保育猪、育肥猪、妊娠母猪和分娩母猪的固体粪便日收集系数进行测量和相关成分测定，为估算规模化猪场固体粪便收集量和相关污染负荷提供依据。结果表明：妊娠后期母猪，妊娠前期母猪，分娩母猪、育肥猪和保育猪的固体粪便平均收集系数分别为2.19±1.10， 1.22±0.3， 1.27±0.32， 0.75±0.26 和 （0.47±0.14）kg·d^－1·头^－1；各饲养阶段的新鲜固体粪便的含水率基本一致，平均含水率为66％；保育猪和育肥猪的粪便挥发性固体平均含量（干基）为81.8%，分娩母猪与妊娠前期和妊娠后期母猪固体粪便挥发性固体平均含量为（干基）74.4%；保育猪与育肥猪的固体粪便有机物和大部分重金属含量比妊娠母猪和分娩母猪高。     

养殖场粪污“三分离一净化”综合处理技术集成研究

通过对现有的比较成熟的雨污分流工艺、干清粪工艺、挤压脱水工艺以及废水深度净化处理等工艺技术集成,设计养殖场粪污“三分离一净化”综合处理工程模式,并选择养殖场实施示范工程建设。实践表明,本研究在解决规模畜禽养殖场粪污综合处理与利用方面成效显著,养殖污水COD和氨氮去除率均达96%以上,且运行可靠、管理方便,适宜有条件的地区推广运行。     

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。     

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。     

规模化猪场固体粪便收集系数与成分测定

为初步探讨规模化猪场不同饲养阶段固体粪便的实际收集量,该文选择北京一典型规模化猪场,定期对采用干清粪工艺的保育猪、育肥猪、妊娠母猪和分娩母猪的固体粪便日收集系数进行测量和相关成分测定,为估算规模化猪场固体粪便收集量和相关污染负荷提供依据。结果表明:妊娠后期母猪,妊娠前期母猪,分娩母猪、育肥猪和保育猪的固体粪便平均收集系数分别为(2．19±1．10),(1．22±0．3),(1．27±0．32),(0．75±0．26)和(0．47±0．14)kg·d~(-1)·头~(-1);各饲养阶段的新鲜固体粪便的含水率基本一致,平均含水率为66％;保育猪和育肥猪的粪便挥发性固体平均含量(干基)为81．8％,分娩母猪与妊娠前期和妊娠后期母猪固体粪便挥发性固体平均含量为(干基)74．4％;保育猪与育肥猪的固体粪便有机物和大部分重金属含量比妊娠母猪和分娩母猪高。     

我国规模化畜禽养殖粪污资源化利用分析

针对我国规模化畜禽养殖污染严重的突出问题及推动粪污资源化利用的技术需求,以"十二五"污染物总量减排认定规模化畜禽养殖场为例,统计了粪污资源化利用模式的类别及比例,并结合全国典型地区规模化畜禽养殖粪污治理现状对其进行了深入调研与分析。结果表明:不同规模、不同畜种粪污资源化利用模式存在一定差异,生猪、奶牛、肉牛养殖采用储存农用模式处理粪便的占75%以上,蛋鸡、肉鸡养殖采用粪便生产有机肥的占65%左右,粪污资源化利用模式主要与该地区的自然特征、农业生产方式、养殖场规模、经济发展水平等相关;规划不合理、养殖清洁生产严重不足、区域粪污资源化利用模式选择不当是当前我国规模化畜禽养殖粪污资源化利用中存在的主要问题。     

添加腐熟粪及蜉金龟堆肥过程中碳氮转化与腐殖质的变化

利用蜉金龟(Aphodiidae)对哺乳动物粪便的喜食性,将200条蜉金龟放入400kg的新鲜牛粪(以鲜重计)中进行堆肥试验,研究堆肥过程中碳氮转化特征及腐殖质变化,并在堆肥的49d内,根据堆温采样7次,分析堆肥样品中温度、pH、氮素及腐殖质的变化情况。研究结果表明,接种蜉金龟处理的升温效率最佳,堆肥第3天时即达最高堆温(46.9℃);pH值在堆肥第35天时达到高峰,为8.88,显著高于新鲜牛粪和添加腐熟粪处理;堆肥49d后,接种蜉金龟处理的NH4+-N含量分别比新鲜牛粪和添加腐熟粪处理降低了26.4,41.9mg/kg。添加腐熟粪处理堆肥第21天时的NH4+-N含量最高,为142.7mg/kg,分别显著高于新鲜牛粪和接种蜉金龟处理28d时的42.1,27.1mg/kg;添加腐熟粪处理的NO3--N含量增幅最高,为244.2%,分别显著高于新鲜牛粪和接种蜉金龟处理104.4%,182.2%。堆肥49d与0d相比,添加腐熟粪处理的有机碳含量降幅最高,为39.9%,类胡敏酸的E4/E6值降幅最大,为19.3%。     

中国规模化养殖场畜禽粪便资源沼气生产潜力评价

为探明中国规模化养殖场畜禽粪便排放量、沼气生产潜力及其分布情况,该文利用2009年统计数据,确定了中国畜禽粪便年排放量估算方法和各种估算参数,估算中国主要畜禽年粪尿排放量、产沼气潜力和温室气体减排潜力。结果表明,2009年中国规模化养殖畜禽粪便排放总量约8.37亿t,年沼气生产潜力约为472.1亿m3,减排潜力为1.9亿t CO2。生猪、奶牛和肉牛养殖是中国畜禽粪便的主要来源,粪便排放主要在东北、华北和西北等北方地区。这可为中国规模化养殖场治理污染提供决策依据。     

Estimation of the amount of nutrients in livestock manure

(Jpn. J. Soil Sci.Plant Nutr., 77, 283–291, 2006)

Nutrient amounts in livestock manure management, including manure treatment and use, were estimated using published statistical data and other information. The eight categories for manure treatment were defined in this study as composting at facility, composting at stockyard, raw feces, dried feces, urine, slurry, purification and other. The three categories for use of manure were defined as application to farmland, sale and exchange and other.

The regional daily excretion units per head of dairy and beef cattle, including the amount of excreta, nitrogen (N), phosphorus (P) and potassium (K), were calculated based on the quantities and qualities of feed in each region. There was found to be a difference in the values for Hokkaido and other regions.

Concerning manure treatment methods in the dairy sector, the sum of the proportion of raw feces and compost at stockyard was high in Hokkaido. On the other hand, the sum of the proportion of composting at facility and dried feces was high in Hokuriku, Tokai, Kinki and Shikoku. In Kyushu, the proportion of slurry production was higher than in any other region.

The amounts of N, P, and K in compost estimated in this study were compared with those calculated from published statistics. The results were as follows. The amounts of N, P, and K in dairy cattle compost, N and K in beef cattle compost, and N in poultry compost in this study were similar to the amounts cited in reported statistics. The amounts of P in beef cattle, swine, and poultry compost in this study were lower than those cited in reported statistics.

As for the use of manure, application to farmland is the most common use of manure in the dairy and beef cattle sector. The proportions of purification, and sale and exchange were high for the swine and poultry sectors, respectively.

Large amounts of liquid manure, such as urine and slurry, are applied to farmland. To clarify the nutrient load resulting from liquid manure, the usable amount of dairy slurry was calculated based on both the standard application rate of fertilizer and the area of grassland and forage crops. As a result, the amount of usable N was lower than the amount of liquid manure N in the Kanto-Tosan, Tokai and Kinki regions.     

规模化养殖场畜禽粪污处理综合评价指标体系构建与应用

该研究针对当前规模化养殖场畜禽粪污处理技术模式区域差异大、缺乏综合效益评价等问题,以规模化畜禽养殖场为研究对象,从规划布局、粪污收储运、高效处理转化、农田利用的全链条出发,应用层次分析法构建了一套全面衡量畜禽粪污处理的综合评价指标体系,涵盖技术、经济、环境3个方面,包括3个一级指标、6个二级指标和15个三级指标,并运用该指标体系对中国3个主要奶牛养殖区6种粪污处理技术模式进行评价比较。结果表明:东北地区宜采用前分离肥料模式和前分离垫料模式,西北地区宜采用肥料模式和前分离垫料模式,华北地区宜采用厌氧发酵模式。进一步以河北某规模化奶牛养殖场为例进行应用分析表明,该养殖场的粪污处理水平达到了良好水平,与实际情况相符。该指标体系能够客观评价规模化养殖场畜禽粪污处理的综合效益,且能根据评价情况给出优化改进建议,具有实践指导性和可操作性,可为粪污处理工程建设和综合效益评价提供方法体系和理论支撑。     

Agricultural Composting in the United States

In the United States, more farms are composting than municipalities, commercial/institutional establishments, and other private sector groups combined. To obtain an overview of agricultural composting in the United States, industry, government, and university representatives from the top 10 beef and dairy cattle, poultry, and swine producing states were contacted between January and April of 1995. These states represent at least 70 percent of the nation's production of these commodities (except for beef cattle at 52 percent). The representatives provided information about the number of farms composting, the materials composted, composting methods, how the compost is used, and motivating and impeding factors for farms to compost. In addition, information was gathered concerning composting crop residues. In this case, specific applications of crop residue composting were identified and individuals knowledgeable about the applications were contacted for background information.

Note the estimated numbers of composting operations presented here represent a best attempt to quantify the composting activity taking place on various types of farms. In many cases, the numbers are rough estimates, based on the assessments of the representatives contacted in each state. Also, they only include the composting operations in the top 10 producing states. A considerable amount of composting occurs outside of these states. Therefore, Tables 1 and 2 underestimate the number of farms that compost.     

京郊畜禽粪污氮磷含量特征及影响因素分析

中国规模化养殖废弃物中养分资源数量可观,但缺乏循环利用技术,处置不当易引发环境污染问题。该文通过问卷调研和粪污样品检测,对京郊典型养殖场粪便和废水中的总氮、总磷含量特点进行分析,同时追踪典型规模化猪场废水中总氮、总磷含量变化的影响因素及其季节性变化特征。结果表明:所调研的养殖场中,猪粪、牛粪的总氮质量分数平均值分别为29.1,17.8 g/kg,总磷质量分数平均值分别为15.1,6.8 g/kg,猪粪便的总氮、总磷含量变异程度大于牛粪;猪场和牛场中废水总氮、总磷质量分数的平均值分别为892,540和82.4,53.3 mg/L,猪场废水总氮、总磷含量变异程度明显大于牛场。规模化猪场粪便总氮、总磷含量受到饲料配方的影响较大;受饲料和圈舍用水量的影响,现行饲养工艺及粪污处理方式下粪便对废水中总氮、总磷含量的影响较小;万头以上的规模化猪场废水中总氮、总磷含量存在季节性差异,且随着废水存储时间的推移其无机磷比例增加。这些变化特征可对畜禽粪便和养殖废水的资源化再利用提供了有用的参考。     

不同地区机械通风式密闭畜禽舍空气氨减排潜力分析

氨气是大气中唯一的碱性气体,减少氨排放对控制大气雾霾有重要作用,畜禽养殖业是重要的氨气排放源,科学评估不同环节的氨气排放量及减排潜力具有重要意义。本文根据文献资料总结了国内外不同畜禽养殖舍的氨排放因子情况、主要减排技术及效率,并结合第二次全国污染源普查获得的全国主要畜禽采用机械通风养殖场的数量和养殖量,对中国分地区、分畜种密闭式畜舍外排空气的氨减排潜力进行了分析。结果表明：中国机械通风畜舍外排空气氨气年减排潜力为26.56万t,主要来自生猪、蛋鸡和肉鸡三种畜禽,其减排潜力分别为10.18万t、7.73万t和6.75万t,三种畜禽舍减排潜力占比92.8%;从地区上看,主要可实施地区为华东区、中南区和华北区,氨气减排潜力分别占全国的35.1%、26.9%和14.9%。建议开展密闭式生猪、蛋鸡和肉鸡舍氨减排设施建设,可为全国氨减排和大气环境质量改善提供保障。     

规模化养牛场粪便处理生命周期评价

以某规模化养牛场为例,应用生命周期评价方法,对畜禽粪便两种不同处理方式进行生命周期污染物排放清单分析,在此基础上进行了生命周期环境影响评价。结果表明,畜禽粪便处理过程中主要的环境影响类型是全球变暖,其次是环境酸化和富营养化。其中好氧堆肥工艺的环境酸化和富营养化潜力大于厌氧发酵处理工艺,厌氧发酵工艺全球变暖潜力大于好氧堆肥。综合比较,厌氧发酵的环境影响优于好氧堆肥,其环境影响综合指数分别为0.011 2、0.024 3,该养殖场宜采用厌氧发酵工艺处理畜禽粪便。