畜禽粪便能源化、肥料化及饲料化再利用

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1、畜禽粪便能源化、肥料化及饲料化再利用　　0引言　　近年来，随着农业结构的调整和农业产业的推进，各级政府部门高度重视畜牧业的发展，随之大规模畜禽养殖业出现，极大地满足了人们对肉、蛋、奶的需求，提高了人们生活的质量，同时也产生了大量的畜禽粪便污染物。畜禽粪便污染物已成为我国环境的重要污染源之一。长期以来，我国畜禽粪便大多未经处理而随意排放，引起了生态环境的恶化:一方面是畜禽粪便经微生物发酵、氧化后产生亚硫酸、硝酸及亚硝酸等，加剧了局部酸雨的形成，且其发酵产生的沼气会加剧地球的温室效应;另一方面是含有高浓度的

2、有机物流入水体后，会严重污染地表水和地下水。因此，防止和消除畜禽粪便的污染、保护生态环境，需加强对畜禽粪便资源化利用及无害减量化处理，以推动我国农业可持续的发展，增强我国农产品市场竞争力。　　1畜禽粪便养分情况　　畜禽粪便中含有大量的营养物质(见表1)和丰富的矿物质元素(见表2)，还含有74%的易挥发的有机物。其中，具有15．5%～24．5%的蛋白质含量及18．2%mg/kgVB12(干质量)经处理后可作为饲料具有可观的经济价值;施于农田中有利于提高土壤有机物含量，进而促进农作物的生长。因此，通过不同的

3、处理技术可生产多种高效性、资源化及无害化的产品，不仅防治了环境的污染，也能获得很好的社会效益和经济效益。　　2畜禽粪便能源化再利用　　2．1乙醇化利用　　Liao等［1］研究表明:牛粪中半纤维素的含量为12．7%、纤维素为31．9%、木质纤维素为55．4%，将畜禽粪便经过发酵处理后生成糖类物质，之后转变为酒精，即获得了以乙醇为主要的原料物质。李静等［2］研究表明:超声波与碱联合预处理畜禽粪便能够强化预处理效果，还原糖得率明显高于碱单独预处理时得率，同时超声波与碱联合处理能够缩短反应时间，减少碱的用量。畜

4、禽粪便是一种具有开发利用价值的宝贵资源，其中含有大量的纤维素。国内外已初步研究了畜禽粪便纤维素的乙醇化，然而我国仍未见报道。由于畜禽粪便纤维素具有结构紧密性，在微生物酶解乙醇化之前必须对纤维素进行预处理，进而提高酶解效率。　　2．2热解化利用　　畜禽粪便在缺氧或无氧条件下通过高温分解、直接液化和气化，最终可以生成经济价值较高的生物油、木炭及热解气等。K．S．ＲO等［4］研究表明，碳化或低速高温分解能提高猪粪中木炭的转化率。尚斌［5］在研究畜禽粪便的热解中发现，温度为450℃生物油产率最大，并且小于1mm

5、的物料粒径对生物油的产率无影响。涂德浴等［6］利用热重－微商热重分析法研究畜禽粪便热解时的动力学参数，发现畜禽粪便具有良好的受热性能。崔益华等［7］处理畜禽粪便后产生了一种可燃气体，此种可燃气体即可以直接燃烧，也可以用于发电。韩磊等［8］验证了煤和畜禽粪便混合之比为6:4可压缩成蜂窝煤，其硫含量低于原煤。　　利用加入少量木屑的畜禽粪便可烧制成活性炭，作为生产火药、电池芯的优质原料，此方法比传统生产活性炭的方法大大减少了木材的使用量，既环保又经济。对畜禽粪便进行热解处理，不仅减轻了化石能源对环境的污染问题

6、，也解决了燃煤能源短缺问题，因此对畜禽粪便生物质利用，在实际推广过程中具有十分重要的现实意义。　　2．3沼气化利用　　沼气化发酵技术是在厌氧细菌的同化作用下，有效地把畜禽粪便中的有机质转化，最后生成具有经济价值的甲烷及部分二氧化碳，即可作为燃烧及发电使用，且沼渣可以作为动物饲料或土地肥料，沼液还可以作为农作物的营养液。因此，沼气化利用是具有多种功能、生物质资源循环利用一种生物技术，不仅适合于工厂化大规模生产的畜禽，而且适合于小规模的家庭养殖。D．Z．Masse等［9］研究了猪粪在批式反应器中低温厌氧消化

7、过程中营养物质的分布情况，表明磷氮营养物质含量会逐渐上升。ＲeneAlvarez等［10］研究了利用不锈钢反应器畜禽粪便产生气体的性能，表明进料负荷为0．069%～0．135%时，甲烷产气量为46．5%～56%。张翠丽等［11］指出了畜禽粪便最优氧化温度为25～35℃之间。赵国明等［12］研究了混推式高效畜禽粪便沼气系统。王真真等［13］研究表明，添加7．4%的活性炭纤维的牛粪进行厌氧消化反应，可明显提高化学需氧量(COD)的去除率和反应器中沼气的含量。周岭等［14］研究表明，用NaOH溶液处理过的牛粪

8、反应效果比水处理组产气量增加34%。畜禽粪便进行厌氧发酵处理，实现了能源物质的转换，减少了化石能源燃料的利用，并具有消除污染物、促进能源和资源的循环利用等优点。　　3畜禽粪便肥料化再利用　　畜禽粪便中具有大量的有机质及矿物质元素，直接还田或经过堆肥发酵制成肥料还田后，能起到比化肥更好的作用效果。其不仅能提高土壤的肥力和有机质，而且能改善土壤的物理化学环境。　　3．1直接施用　　畜禽粪便直接还田是一种传统而又经济简便的方式。刘会强［15］研究