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    家禽養殖糞便污染預防范文

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    家禽養殖糞便污染預防

    畜牧業已經成為我國部分農村經濟最主要的支柱產業,近年來,隨著畜禽養殖業的經營方式和飼養規模發生的重大變化,畜禽養殖業日益朝著集約化、規模化方向發展[1],與其迅速發展相伴的是日益突出的環境問題。國家環保部的統計資料顯示:我國2009年畜禽糞便產生總量約40億t,是當年工業固體廢棄物產生量的4.1倍[2]。多數的畜禽糞便未經處理即直接予以排放,其迅速腐爛發酵后產生NH3、H2S、胺、硫醇、苯酚、揮發性有機酸以及吲哚、糞臭素、乙醇、乙醛等上百種有毒有害物質[3]。畜禽生產過程中積累的大量糞尿不僅會污染表土層和地下水,其產生的有害氣體還會污染大氣,并由此產生一系列公害。如何有效的解決養殖業畜禽糞便治理問題,并使其無害化、資源化已經成為一個重要的研究熱點。

    1國內外對畜禽養殖污染的處理

    各國對畜禽糞便的治理主要分為產前、產中和產后治理,產前主要包括制定相關政策,合理規劃調整養殖場布局,科學配方飼料,加入各種添加劑提高N、P和微量元素Cu、Fe、Zn利用率,減少其排放量,降低糞尿發酵中氨與硫化氫的揮發;產中采取動物營養性環保措施,推廣養殖場清潔生產技術,對可能出現污染的環節實行全程控制;產后通過物理、生化技術等對畜禽糞尿進行資源化、無害化處理[4]。目前對治理方法的研究側重于末端治理,主要利用物理、化學、生物技術手段對畜禽糞尿進行脫水干化、絮凝沉淀、好氧厭氧發酵等各種處理,畜禽糞便經處理后可用于制作動物飼料、產生沼氣,使其得到有效利用。范建偉等[5]采用活性污泥膜分離技術處理畜禽污水,用膜取代傳統二沉池,活性污泥濃度高,剩余量少,同時解決了傳統裝置結構占地多等缺點,達到了良好的處理效果。鄧良偉等[6]采用內循環厭氧反應器(IC工藝)處理豬場廢水,BOD5去除率達到95.8%,懸浮物去除率為78.5%,沼氣產氣率達1.5~3m3/d。發達國家除了通過立法加以規范化管理外,在技術層面上主要采用厭氧堆肥和大沼氣工程技術,使畜禽養殖廢物達到綜合利用和資源化處理[7],即以厭氧消化為主要技術環節,把糞便和其它可生化廢棄物與尿液和沖洗水實施分離收集后,實現堆肥化并對產生的臭氣集中處理;使產生的沼渣、沼氣和沼液達到綜合利用[8,9]。據德國國家環保部2008年統計,德國使用牛、豬養殖場的糞便作為厭氧消化的基質,建設大型厭氧消化裝置近4000座[10]。近年來,法國、荷蘭、瑞士等國對工程化沼氣干法發酵技術進行了深入的研究。從目前的研究來看,對畜禽養殖污染防治,研究末端治理的很多,考慮源頭控制的少。而對畜禽養殖的污染防治應從污染的源頭控制人手,開展清潔生產,減少糞污產生和排放。

    2開發提高營養物利用率的環保飼料

    由于質量平衡,營養物質利用率的提高將使畜禽糞便中營養物質的排出量減少。Galdámez-Cabrera[11]報道飼料利用率提高0.1%可減少營養物排出3.3%。開發環保飼料,提高畜禽飼料利用率,是降低污染物排放量,消除畜牧業環境污染的“治本”之舉。具體措施可從以下幾個方面考慮。

    2.1降低氮和磷的排泄

    國內外許多研究均已證明,畜禽養殖業中氮和磷排放是造成水體富營養化的重要原因。研究發現畜禽糞便中含有大量的氮素和磷素,經檢測肉子雞糞便中大約含食入氮的50%、食入磷的55%;生長豬排出物中含有的氮磷占食入量的80%~85%[12]。因此,提高氮、磷等營養物質的利用率,降低其在排泄物中的含量尤為重要。畜禽營養調控技術是解決這一問題的有效方法。

    2.1.1按理想蛋白質模式配制畜禽生理需要的日糧所謂理想蛋白質就是能夠被特定動物完全消化吸收的蛋白質,也就是說構成蛋白質的各種必需氨基酸都恰到好處地滿足了動物的營養需要,既不多余,又不欠缺。以可消化氨基酸為基礎,按照理想蛋白質模式來配制符合畜禽營養需要的日糧,可將傳統日糧的粗蛋白水平降低2~3個百分點,而不影響生產性能,減少氮的排出[13]。工業合成氨基酸的誕生使降低日糧粗蛋白質的做法成為可能。據試驗,在豬日糧中補充賴氨酸這種合成氨基酸,使其日糧中粗蛋白質水平降低2%,則豬的糞尿中排出的氮可減少25%。有研究表明,與15%蛋白質的日糧相比,生長豬11%蛋白質的日糧中添加賴氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸、異亮氨酸,氮的利用率可提高11%,氮的排泄量降低18%。Lee[14]的研究表明,使用合成氨基酸的低蛋白日糧可降低尿中氮的濃度并減少排尿量,兩項總計可減少尿中總氮41%。

    2.1.2飼料中添加酶制劑和微生態制劑添加酶制劑可以使存在于細胞內的蛋白質、淀粉等大分子營養物質釋放出來,被動物消化吸收,所以酶制劑有利于營養物質吸收,可以提高飼料轉化率。目前國內外市場上出售的酶制劑主要是植酸酶、植物細胞壁降解酶,脂肪酶、蛋白酶、纖維素分解酶等。我國畜禽飼料中大部分的磷(約75%)是屬于有機態的植酸磷,不能被單胃動物所利用。研究證明,在日糧中添加植酸酶,減少無機磷的添加量,可以提高家禽飼料中植酸磷的利用率。日糧中磷含量每降低0.05個百分點,磷排出量減少8.2%[15]。Clark[16]報道,添加植酸酶使玉米-豆餅為主的肉雞飼料中約33%不可利用的磷變為可利用磷,可降低磷排泄量17%~42%。Souza等[17]在生長豬的日糧中添加植酸酶的試驗表明,植酸酶含量為1000FTU/kg時,飼料中磷的生物學效價可提高30%左右,從而使1/3不可利用的磷轉變為可利用形式。但日常生產中,在大多數飼料廠,大部分的飼料會被加工成顆粒狀。在造粒的過程中通常涉及溫度在80~90℃、時間為30~90s的高溫熱處理,如何在飼料加工的過程中保持酶的熱穩定性有待進一步研究。國外一些研究表明,植物細胞壁降解酶可以破壞細胞壁,降解抗營養因子。蛋白酶可以提高植物性飼料中氨基酸的利用率,減少糞氮的排泄量。在飼料中添加纖維素分解酶,在改善飼料消化率同時也減少了排糞量。微生態制劑是根據動物腸道內微生態環境平衡、營養理論,選用對動物消化道內營養物質消化代謝有益菌群,增加機體內源酶,促進營養物質的吸收轉化,從而提高營養物質的利用。微生態制劑具有可以提高飼料轉化率、清除糞便臭味和減輕畜禽排泄物中礦物元素對環境的污染等優點。有試驗表明:在豬飼料中添加益生素1%~2%,可提高其生長速度10%以上,降低飼料消耗8%~10%,提高豬瘦肉率5%~8%,背膘厚度下降20%[18]。

    2.2降低有毒金屬元素銅、鐵和鋅的排泄

    各飼料廠和養殖場普遍采用的微量元素添加劑如高銅、高鐵、高鋅等,生物效價低,多數未被動物利用便隨畜糞排出而污染環境[19]。有機微量元素在消化道內可以溶解,并且是電中性的,更容易被動物所吸收利用。因此,與無機鹽相比,在飼料中添加有機微量元素,劑量少便可以達到相同的效果,且可以減少金屬離子的排出量。氨基酸和肽類微量元素的螯合物添加劑具有容易吸收、效價高的特點。有試驗表明,100mg/kg的賴氨酸銅和250mg/kg蛋氨酸鋅可以起到相當或高于250mg/kg硫酸銅和2500mg/kg氧化鋅的促生長作用。

    2.3合理加工日糧

    采用合適的粉碎粒度、制粒和膨化技術、液體后噴涂技術均可提高飼料的質量和利用率,如對于仔豬,谷物最適宜的粉碎粒度為300~500μm,其中斷奶后0~14天300μm為宜,15天以后500μm為宜。而且仔豬料的適合粒度因谷物種類的不同而變化,如小麥要求的粉碎粒度較玉米粗[20]。研究表明僅飼糧制粒,可使飼料利用率提高6.6%,使干物質和氮的排出量減少23%和22%。適宜的原料粉碎粒度、產品粒度對于改善動物對飼料的消化利用非常重要。

    3發展農牧結合的生態畜牧業

    從農業生態系統的角度看,畜牧業產生環境影響的關鍵是現代農業導致的農牧嚴重脫節[1]。現代集約農業的發展割裂了農業生態系統中種植業與畜牧業的有機聯系,種植業和養殖業分離是造成糞便沒有出路的關鍵,使畜禽糞便難以得到有效利用。特別是東部地區,集約化的養殖業與分產到戶的種植業的矛盾更加尖銳,造成了生態鏈的嚴重斷裂。因此實現畜禽養殖污染防治首先要重構農業產業體系,建立符合現代農業發展要求的農牧結合機制,發展生態畜牧業。

    生態畜牧業體現了循環經濟的原則,主要模式有種養結合和養養相結合兩種,即畜牧業與種植業相結合,畜牧業與漁業相結合。通過畜牧業紐帶,建立如雞-魚-藕、豬-沼-果的生態養殖模式,形成物流、能流、經濟流的良性循環,提高資源利用率,自行消化畜牧養殖場產生的廢棄物,變廢為寶,這也是從源頭減少畜禽污染的一條有效途徑。

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