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规模化奶牛场粪污处理技术

来源: http://www.huiguo.net.cn/    发表日期:2015-09-01    浏览:6806

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近年来,奶牛养殖集约化、专业化、规模化的程度不断提高,我国各地陆续建立起大量的百头、千头规模的奶牛场。为有效缓解牛奶市场的供求矛盾,许多大城市诸如北京、上海、广州等地已经建立起一批万头规模的奶牛场,奶牛业的规模化养殖在大中城市及经济富裕地区发展尤为迅速。但是奶牛代谢旺盛,采食量大,因而在奶牛业飞速发展的同时也随之产生大量养殖废弃物,主要有奶牛粪、尿、牛舍和挤奶厅的冲洗污水及有害气体等恶臭物质,如果不能对其进行及时有效地处理,将会成为严重的污染源,对奶牛场周边环境造成严重的污染,并会危及牲畜和人体的健康。


1 奶牛养殖废弃物产生的危害

1.1 污染土壤和水

奶牛场是用水大户,同时也是产污大户,奶牛场对水体污染的主要来源是奶牛粪尿、牛场冲洗及挤奶厅冲洗等所产生的污水。奶牛养殖污水中含有大量的有机质和N、P、K等养分,污水的生化指标极髙。奶牛粪污中的大量有机质和氮、磷等养分若进人到水体中,可为藻类和其他水生生物的生长繁殖提供物质条件,极易造成水体的富营养化,进而减少地表水中溶解氧的含量,使水中氨、氮含量增加。

奶牛粪便中含有大量的氮、磷和有机质,是一种良好的有机肥,一般应用到农田中供作物生长利用。土壤一般对粪便中的养分有较好的吸收和缓慢的释放能力,但是如果过量施用粪肥就会使土壤的续存能力迅速减弱,导致残留在土壤中的氮和磷渗人到地下,促使地下水中的硝酸盐、亚硝酸盐和磷酸盐浓度升高,造成地下水源的污染。

奶牛粪便、污水中含有大量的钠盐、钾盐如果直接施用于农田,过量的钠和钾离子会通过反聚作用造成土壤微孔减少、土壤孔隙阻塞,使土壤因透气性和透水性下降而造成板结,破坏土壤的结构,严重影响土壤质量。

1.2 传播人畜共患疾病,危害人类健康

畜禽排放的类便中含有大量源自动物肠道中的病原微生物、致病寄生虫卵等,且极易滋生大量蝇蛆、蚊虫及其他昆虫,大量增加环境中病原菌的种类和数量,促使病原菌和寄生虫的大量繁殖,造成人和畜禽传染病的蔓延,甚至引发公共健康问题。据《中国环境报》报道,目前已知全世界约有250多种“人畜共患疾病”,中国有120种,其中由牛传染的有26种,这些人畜共患疾病主要以患病动物的粪尿、分泌物、养殖废水、污染的饲料等为载体进行传播。另外由于养牛业属于微利行业,我国绝大多数规模化养殖场产生的粪污排放前均未进行妥善处理,排放不达标,不仅对环境造成了严重污染,还增加了人畜共患疾病发生的概率,给人畜带来了灾难性的危害。

1.3 其他影响

畜禽饲料中含有大量的铜、铁、锌、猛、铅、铬、镜、砷等重金属元素添加剂,这些饲料添加剂并不能完全被动物体吸收利用,有很大部分会随粪便排出体外进而对周边环境造成污染。另外,药物残留污染也是影响奶牛业健康发展的一个重要方面,造成奶牛药物污染的物质主要有抗生素类和激素类两种,目前我国 已知的饲料添加剂药物中,抗生素、抗氧化剂和激素类药物共有17种,抗菌剂类药物共有11种。动物若采食了这些含有抗生素和激素等添加剂的饲料,残留的药物一般会积存在肌肉、肝脏和肾脏等器官中,人类若食用这种肉食会对人体健康产生严重危害。此外这些药物在动物体内不能完全被吸收、分解,通过粪尿排人环境后,会引起生态环境系统的变化。

2 规模奶牛场粪污处理方法

按照《畜禽养殖场污染防治管理办法》的要求,我国规模化奶牛场粪污处理要坚持“减量化收集、无害化处理和资源化利用”的基本原则。规模化奶牛场的粪污主要包括固体粪便、尿液和生产过程中产生的废水(牛舍及挤奶厅冲洗废水和生活废水)。奶牛场粪污处理的模式主要包括清粪、预处理和综合处理等三部分。

规模化奶牛场粪污的产生具有产量高、排量大、处理难度大等特点。奶牛粪便的收集和处理是养牛业中最繁重的一项劳动过程,占整个养牛全部工作量的50%以上。清粪工艺是整个粪污处理的第一个环节,目前国内外奶牛场清美工艺主要有水冲式清粪和干清粪两种工艺方式:

2.1 水冲式清粪工艺

20世纪70年代初,欧美等发达国家首先发展起水冲粪工艺来进行规模化畜禽养殖的粪污收集和处理。由于欧洲、美洲国家人力成本较高,一般采用自动化程度较高的水冲式清粪工艺。水冲粪工艺主要是通过地设喷管、高压喷枪等喷水设施对牛舍、挤奶厅等区域进行冲洗,冲洗粪水)粪沟或漏缝地板的缝隙排人污池内。畜禽粪便采用水冲类工艺的奶牛场需要保证有充足的水量、配套的污水处理系统、水位提升装置、合适的牛舍坡度以及粪污输送管道和抽水泵等设施。该工艺技术不复杂,但污水处理部分基建投资及动力消耗很高。

2.2 干清粪工艺

干清粪工艺指动物的粪、尿一经排出便进行分流,干粪由机械或人工收集、清扫、运走,尿液则从地下排尿沟流出,然后再分别单独进行处理。干清粪工艺具有节约用水、污水产量少、污染物浓度低且易于后续处理,同时分离出的干粪养分损失小,肥效高等优点,粪尿一经排出便进行分流处理,可保持畜舍的干净清洁、无臭味,是目前养殖场比较提倡的一种清粪工艺。

3 规模奶牛场粪污处理技术——固体粪便处理技术

养殖场废水无论采取什么工艺或综合措施进行处理,前期都要进行一定的预处理措施一一固液分离,这是养殖场粪污处理一道必不可少的环节。固液分离的重要意义在于两方面,首先是通过预处理使废水污染物负荷降低,其次,防止大的固体或杂物进人后续处理环节,造成设备的堵塞或破坏等。

固液分离技术的原理是利用物理或化学的方法,把粪污中的固形物与液体分开。分离后的固液部分分别进行后续处理,达标后排放和使用。

我国规模化畜禽养殖场粪便的特点是含水量髙、污染物含量高、带有恶臭气味、处理过程中NH3-挥发等。针对这些特点,固体粪便的处理主要包括干燥处理、除臭处理及综合利用处理等几方面。

3.1 干燥处理

干燥处理法是利用燃料、太阳能、风能等产生的热量促使畜禽粪便的水分快速减少,直至达到进行堆积发酵的程度(55%)不同畜禽粪便的干燥处理方法也各不相同,现有的干燥处理技术主要有物理法、化学法和生物法三种。物理法主要是通过沉淀、离心、过滤或过蹄、冷冻、直接烘干与焚烧等手段对粪便进行干燥处理;化学方法主要是在粪便中加人适量化学药剂,使粪便发生絮凝作用,并通过沉淀分离成液体或脱水污泥;生物干燥法是最近兴起的一类干燥技术,其原理是畜禽粪便在堆肥过程中,利用微生物分解有机质产生的热量加快粪便中水分的蒸发,达到干燥粪便、降低固体粪便含水量的目的。生物干燥法具有操作简单、投资少、粪便养分在处理过程中损失少且可以与除臭技术结合使用等优点。

3.2 除臭技术

养殖场产生的粪便在储存和堆肥过程中,粪便会发酵产生大量带有臭味的气体,目前我国养殖场主要通过物理除臭、化学除臭和生物除臭等手段对粪便产生恶臭物质进行除臭防治。除臭技术包括吸收法、吸附法、氧化法、掩蔽剂、中和剂、高空扩散稀释及臭氧氧化等。生物除臭法是利用微生物对恶臭气体成分进行分解、转化,最终达到除臭的目的,因此也叫微生物除臭法,是目前应用最为广泛的除臭方法,适合广大规模化畜禽养殖场进行推广使用。

3.3 综合处理法

综合处理法是以尽可能多地利用畜禽粪便中的养分和能源,降低或消除对环境造成破坏的污染物的排放量为最终目的。综合处理的方法一般是多种粪便处理技术相组合的方式,其中以生物处理技术为主。生物处理技术是最近几年研究较多、应用较广泛的一种畜禽粪便处理方法,主要有发酵法和低等动物处理法等。发酵法主要包括厌气池、曝气氧化池与堆肥三种方法,与干燥技术相比,发酵法具有节省燃料、投资成本低、发酵产物生物活性强、肥效强、便于技术推广等特点,同时粪便在发酵过程中还可以达到除臭、灭菌的目的,但发酵所需时间一般比较长。热喷技术的原理是利用热效应或喷放机械将畜禽粪便转变为高蛋白饲料,该技术既可以除臭又能彻底杀灭粪便中的病原菌和寄生虫卵等,达到卫生防疫标准和商品饲料制作的要求。

无论采用何种处理模式,综合利用优先、减量化、资源化、无害化和运行费用低廉应是规模化奶牛养殖场粪污处理的首要原则。


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