近年來我國奶牛業(yè)發(fā)展迅速,隨著社會發(fā)展和科技進步,呈現(xiàn)出由粗放型向集約型轉(zhuǎn)變,由小規(guī)模向大規(guī)模轉(zhuǎn)變的趨勢。國家統(tǒng)計局公布數(shù)據(jù)顯示,2014年規(guī)?;翀瞿膛4鏅冢ㄈ?00頭以上)占全國存欄比例的45%(農(nóng)業(yè)部監(jiān)測數(shù)據(jù))。規(guī)?;膛pB(yǎng)殖場在為發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟、提高城鄉(xiāng)居民生活水平做出巨大貢獻的同時,也因為糞污相對集中排放帶來了一系列的環(huán)境問題[ ]。奶牛糞污中含有較高的氮、磷養(yǎng)分,如果過量還田,進入土壤后會轉(zhuǎn)化為硝酸鹽、磷酸鹽,破壞土質(zhì)。根據(jù)歐美國家養(yǎng)殖經(jīng)驗,平均每頭奶牛需配備2~3畝土地來消納其產(chǎn)生的糞污,在中國,如果不加處理很難有相應(yīng)面積的土地來消納規(guī)?;翀鏊a(chǎn)生的糞尿。奶牛中還含有大量的病原微生物、寄生蟲卵以及孳生的蚊蠅等,因而增加了疫情傳播的風(fēng)險[ ],糞污的處理處置已成為規(guī)?;膛瞿壳凹毙杞鉀Q的問題。
1 規(guī)?;膛鑫廴局卫碓瓌t
1.1 科學(xué)規(guī)劃,種養(yǎng)結(jié)合
各地在新建、擴建、改建奶牛養(yǎng)殖場時,應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件、生態(tài)環(huán)境、社會環(huán)境和擁有的土地面積對養(yǎng)殖規(guī)模、衛(wèi)生防疫、糞污處理等進行科學(xué)規(guī)劃。
實行種養(yǎng)結(jié)合,在選擇場址時應(yīng)考慮周圍可耕種作物的土地面積和對污染物的承載能力。奶牛場的糞污經(jīng)處理可與適量的農(nóng)田配套,減少糞污對環(huán)境的壓力,并提高土壤肥力和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量,節(jié)約種植業(yè)的成本,提高生態(tài)、環(huán)境、經(jīng)濟綜合效益。
1.2 實行清潔生產(chǎn),改善生產(chǎn)工藝,減少污染物產(chǎn)生量
奶牛養(yǎng)殖業(yè)利潤低、風(fēng)險大,難以承受高額的污染治理設(shè)施投入和運行費用[ ],因此其糞污處理不能簡單地依靠單一的末端治理來解決環(huán)境污染問題,應(yīng)實行清潔生產(chǎn),減少污染物產(chǎn)生量,從而降低處理難度和處理成本。
在奶牛日糧中合理使用酶制劑、微生態(tài)制劑(EM) 、絲蘭屬植物提取物等類飼料添加劑可提高飼料營養(yǎng)物質(zhì)的消化率和利用率,降低糞便的惡臭氣味,減少糞尿的排泄量和氮、磷的產(chǎn)生量[ ]。
1.3 因地制宜,采用經(jīng)濟有效的污水處理技術(shù)
奶牛養(yǎng)殖污水的產(chǎn)生量及污染物的濃度因養(yǎng)殖規(guī)模的大小而異。糞污處理方案應(yīng)根據(jù)牧場實際情況制定, 選用糞污處理工藝時,應(yīng)根據(jù)奶牛場的養(yǎng)殖規(guī)模、糞污收集方式、當(dāng)?shù)氐淖匀坏乩憝h(huán)境條件以及排水去向等因素確定工藝路線及處理目標,在實現(xiàn)綜合利用或達標排放的情況下,優(yōu)先選擇低運行成本的處理工藝 [ ]。生物處理法技術(shù)成熟,二次污染少,運行成本低,是優(yōu)先選用的奶牛場糞污處理工藝。糞污處理工程應(yīng)與主體工程同時設(shè)計,同時施工,同時投產(chǎn),從源頭上防治污染。
2 規(guī)?;膛pB(yǎng)殖場糞污收集處理工藝分析
2.1 糞污的產(chǎn)生及收集
規(guī)模化奶牛場的糞污產(chǎn)生來源主要為各牛舍產(chǎn)生的奶牛糞尿及擠奶廳生產(chǎn)過程中沖洗設(shè)備、擠奶臺及待擠區(qū)糞污的沖洗廢水。
目前規(guī)?;膛鰪S常用的糞污收集模式為:(1)成母牛舍多為封閉式,不設(shè)開放式運動場。牛舍內(nèi)的糞尿采用刮板自動清糞系統(tǒng)收集至封閉的地下糞溝,再由擠奶廳的廢水和固液分離后的液體沖至接收池,接收池的糞污再通過封閉管道泵送至后續(xù)處理設(shè)施;(2)后備牛舍端頭設(shè)置集糞池,舍內(nèi)糞污采用人工或鏟車清理至集糞池堆積,定時用配套車輛運送至晾曬場晾曬發(fā)酵;(3)擠奶廳設(shè)備和擠奶臺使用清水沖洗,沖洗水經(jīng)收集進入室外集水池后通過泵和管道等設(shè)施沖洗待擠區(qū)地面,循環(huán)數(shù)次后采用管道輸送至后續(xù)收集處理設(shè)施。
這一收集方法與傳統(tǒng)方法相比具有以下優(yōu)點:(1)成母牛舍刮板自動清糞系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)的手工或鏟車清糞,可節(jié)省大量的人力和設(shè)備維修費用,并避免了奶牛對噪音產(chǎn)生的應(yīng)激;(2)水力輸送避免了糞車運輸過程中的跑、冒、滴、漏以及由于糞的粘糊特性所產(chǎn)生的卸車不凈,運輸效率低下等問題,同時節(jié)省大量人力與維護費用。沖洗水為擠奶廳廢水與固液分離后的沼液循環(huán)利用,不加入潔凈水,有利于節(jié)約水源,減少污水產(chǎn)生量。(3)成母牛舍不設(shè)運動場提高了牛糞收集率,也有效地防止了牛糞對清潔區(qū)域污染,全封閉地下收集輸送管道能保證雨水、污水嚴格分流[ ]。(4)后備牛舍采用完全干清糞工藝,糞污處理難度小,降低了后續(xù)糞污處理系統(tǒng)的負擔(dān)。
2.1 糞污的處理和處置工藝分析
(1)糞污處理基本工藝模式
規(guī)?;膛黾S污產(chǎn)生量大,污染物濃度高,其處理處置工藝需結(jié)合牧場實際情況,養(yǎng)殖規(guī)模在存欄200頭及以下的應(yīng)盡可能采用模式Ⅰ或模式Ⅱ處理工藝;存欄(以豬計)1000頭及以上的,宜采用模式Ⅲ處理工藝[5]。
圖1 模式Ⅰ基本工藝流程
圖2 模式Ⅱ基本工藝流程
圖3 模式Ⅲ基本工藝流程
(2)糞污處理工藝模式分析
模式Ⅰ以能源利用與綜合利用為主要目的,奶牛場糞污未經(jīng)固液分離即進行厭氧發(fā)酵,該模式可充分發(fā)掘奶牛糞的產(chǎn)氣潛力,適用于當(dāng)?shù)赜休^大的能源需求,沼氣能完全利用,同時周邊有足夠土地消納沼液、沼渣,并有一倍以上的土地輪作面積,使整個養(yǎng)殖場(區(qū))的畜禽排泄物在小區(qū)域范圍內(nèi)全部達到循環(huán)利用的情況,該模式適用于養(yǎng)殖規(guī)模在存欄200頭及以下且位于全年氣溫較高地區(qū)的奶牛場。
模式Ⅱ工藝適用于能源需求不大,主要以進行污染物無害化處理、降低有機物濃度、減少沼液和沼渣消納所需配套的土地面積為目的,且養(yǎng)殖場周圍具有足夠土地面積全部消納低濃度沼液,并且有一定的土地輪作面積的情況。能源需求不高且沼液和沼渣無法進行土地消納,廢水必須經(jīng)處理后達標排放或回用的,應(yīng)采用模式Ⅲ處理工藝[5]。
模式Ⅱ和模式Ⅲ中,廢水進入?yún)捬醴磻?yīng)器之前應(yīng)先進行固液分離,然后再對固體糞渣和廢水分別進行處理。這是因為我國沼氣工程裝備技術(shù)在高濃度輸送和攪拌機械等方面還有一些技術(shù)瓶頸,不經(jīng)固液分離的糞污水中固形物、纖維雜質(zhì)等含量可高達12%~20%,由于厭氧發(fā)酵是一個污泥逐步沉積的過程,反應(yīng)過程中需要排泥,牛糞中混雜的長草、鋸糠、細沙會使厭氧發(fā)酵設(shè)備堵塞,厭氧發(fā)酵池工作一般不超過3~5 年就會因堵塞嚴重而造成投資高昂的沼氣發(fā)酵系統(tǒng)癱瘓。因此為了增加沼氣的產(chǎn)氣量將固液分離放在厭氧發(fā)酵后端是錯誤的。尤其對于東北等嚴寒地區(qū)的規(guī)?;膛觯邕M水不經(jīng)固液分離,因沼氣發(fā)酵效率較低,水力停留時間長,厭氧發(fā)酵構(gòu)筑物體積龐大,為了達到適宜的發(fā)酵溫度,僅保溫和加熱和加熱就需要付出巨大的能源代價,同時高濃度牛糞水中的重物很容易沉積在反應(yīng)器底部,大量浮渣則會在反應(yīng)器頂部結(jié)殼,嚴重影響產(chǎn)氣效率和系統(tǒng)的正常運行。這在東北某些牧場正在運行的沼氣工程中有所體現(xiàn),如圖4、圖5所示。所以固液分離應(yīng)設(shè)在厭氧發(fā)酵的前端以將污水中的固形物控制較低濃度范圍之內(nèi)
圖4 沼氣發(fā)酵池頂部結(jié)殼情況
圖5 運行中的推流式沼氣發(fā)酵池
3 結(jié)語
近年來隨著規(guī)?;膛pB(yǎng)殖場的快速發(fā)展,我國沼氣工程發(fā)展較快,但工程技術(shù)進步并不明顯[1]。目前沼氣的綜合利用率低,許多沼氣沒有得到利用就被直接排放到空氣中,造成嚴重的溫室氣體效應(yīng)。與國外相比,我國的奶牛場糞污處理沼氣技術(shù)還有一定差距,如沼氣工程的沼氣發(fā)電率很低,熱電聯(lián)用項目更少。熱電聯(lián)用技術(shù)既可以提高沼氣工程的經(jīng)濟效益,同時解決沼氣裝置的增溫問題,這對于在北方推廣沼氣工程技術(shù)尤為重要。由于生物處理法的適宜溫度在15℃以上,北方地區(qū)應(yīng)注意糞污生物處理設(shè)施的保溫性能。
總之,規(guī)模化奶牛養(yǎng)殖場應(yīng)采取切實可行的糞污治理措施以減少污染,只有強化環(huán)保意識,充分認識奶牛糞污治理的重要性和迫切性,綜合運用環(huán)境管理和環(huán)境污染治理的各項政策、措施,積極推進奶牛養(yǎng)殖業(yè)污染防治工作,才能實現(xiàn)奶牛養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
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