曾 錦,徐 銳,梁高飛,王艷飛,Sengkham BOUNMAXANON,衡圓圓,賀 俊
(云南師范大學(xué)能源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,云南 昆明 650500)
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速而穩(wěn)定的發(fā)展,人民的物質(zhì)基礎(chǔ)得到了很大的改善,對(duì)美好生活的需求也在不斷增長(zhǎng)。在這種情況下,我國(guó)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也作了相應(yīng)調(diào)整,較快地促進(jìn)了畜禽養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。2006—2016年,我國(guó)大牲畜、豬、羊年底存欄量由8.25億頭增加到8.55億頭,肉類產(chǎn)量由7 089.0萬(wàn)t增至8 537.8萬(wàn)t,奶類產(chǎn)量由3 302.5萬(wàn)t增至3 712.1萬(wàn)t[1]。 由此可以看出,我國(guó)畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅猛、增長(zhǎng)速度快,但在該過(guò)程中也產(chǎn)生了大量的畜禽養(yǎng)殖廢棄物。畜禽養(yǎng)殖廢棄物是由飼養(yǎng)畜禽過(guò)程中產(chǎn)生的畜禽糞便、養(yǎng)殖污水、廢棄飼料、病死畜禽尸體、動(dòng)物皮毛等養(yǎng)殖副產(chǎn)物構(gòu)成的[2]。其中,畜禽糞污的數(shù)量占畜禽養(yǎng)殖廢棄物總量的比例很大。畜禽養(yǎng)殖廢棄物自身含有一些可以再利用的物質(zhì),例如畜禽糞便中含有植物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)元素N、P、K等。在牛糞的干物質(zhì)中含13.74%的粗蛋白、1.65%的粗脂肪和43.60%的粗纖維等可利用的有機(jī)物質(zhì)[3],因此,從廣義上來(lái)說(shuō),畜禽糞便也屬于一種可開(kāi)發(fā)和利用的資源。但是,畜禽糞便中也含有較多的致病菌、抗生素及重金屬污染物質(zhì)[4],這就導(dǎo)致處理畜禽糞便的難度因此而增加,同時(shí)也大大提高了對(duì)畜禽糞便無(wú)害化處理技術(shù)和資源化利用方式的要求。
據(jù)2016年農(nóng)業(yè)部統(tǒng)計(jì),我國(guó)每年產(chǎn)生的畜禽糞污量已達(dá)38億t,然而綜合利用率不到60%[5]。這既是對(duì)資源的一種浪費(fèi),也加重了我國(guó)的環(huán)境污染程度。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,目前國(guó)內(nèi)畜禽養(yǎng)殖的氨氮排放量和化學(xué)需氧量(COD)分別占農(nóng)業(yè)源排放總量的44%和96%左右,畜禽養(yǎng)殖廢棄物污染已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)源污染的主要來(lái)源[6-7],因此,如何有效解決畜禽養(yǎng)殖廢棄物污染的問(wèn)題、實(shí)現(xiàn)資源化利用已經(jīng)成為我國(guó)關(guān)注的重點(diǎn)。姜海等[8]指出,當(dāng)前我國(guó)畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用主要采用政府監(jiān)督、養(yǎng)殖場(chǎng)(戶)處理的模式。而該模式缺少其他社會(huì)主體參與,長(zhǎng)期的應(yīng)用實(shí)踐表明,充分實(shí)現(xiàn)畜禽養(yǎng)殖廢棄物的資源化利用,仍需種植企業(yè)、有機(jī)肥企業(yè)等企業(yè)實(shí)體積極、廣泛的參與。首先,國(guó)內(nèi)畜禽養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展長(zhǎng)期受技術(shù)落后、加工比重小、高耗低效等問(wèn)題的制約;其次,在集約化、規(guī)?;笄蒺B(yǎng)殖業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展趨勢(shì)下,畜禽糞便的處理仍存在著量大、成本高和效率低等問(wèn)題,同時(shí)畜禽糞便里含有的多種抗生素和重金屬等有害物質(zhì)也未能得到有效的解決,多方面因素從不同層面限制了我國(guó)畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用的發(fā)展,更是對(duì)我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
在現(xiàn)階段,畜禽養(yǎng)殖廢棄物污染已成為國(guó)內(nèi)畜禽養(yǎng)殖業(yè)在轉(zhuǎn)型升級(jí)過(guò)程不得不面對(duì)且亟待解決的問(wèn)題,而畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用的現(xiàn)代生態(tài)養(yǎng)殖模式也成為解決該問(wèn)題的有效探索。該研究對(duì)我國(guó)畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用的主要技術(shù)及推廣模式進(jìn)行了綜述,以期進(jìn)一步指導(dǎo)和優(yōu)化畜禽養(yǎng)殖廢棄物的無(wú)害化處理方式,加快我國(guó)畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用進(jìn)程,同時(shí)也為畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用的前進(jìn)方向提供思考和借鑒。
2012年全國(guó)畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物COD、N、P排放量占所有污染物COD、N和P排放量的比例分別是45%、22%和38%[2]。大量的畜禽養(yǎng)殖廢棄物如未得到有效處理,必將對(duì)土壤、水體、大氣等生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的影響。畜禽糞便中含有大量的病原菌微生物、氮磷化合物和重金屬等,如果直接還田使用、施用過(guò)量或堆放處理方式不當(dāng),都可能會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu),影響土壤的生產(chǎn)價(jià)值。畜禽糞便對(duì)水體的污染主要為病原菌污染、有毒有害物污染、有機(jī)物污染[9],養(yǎng)殖廢水若不經(jīng)過(guò)處理直接排放,將通過(guò)地表徑流或地下水侵蝕并污染地表[10],周邊水體富營(yíng)養(yǎng)化可能會(huì)因此而形成。畜禽養(yǎng)殖廢棄物對(duì)空氣的污染物主要以硫醇類、氨、硫化氫、糞臭素為主[11-12],其中,對(duì)空氣質(zhì)量影響最大的是氨氣。
從目前國(guó)內(nèi)外畜禽養(yǎng)殖廢棄物利用的現(xiàn)狀來(lái)看,其主要處理方式有土地還原法、干燥法、沼氣發(fā)酵法、腐熟堆肥法、飼料青貯法和生物分解法等。其中,沼氣發(fā)酵和堆肥發(fā)酵技術(shù)相對(duì)比較成熟,應(yīng)用較多,正逐步成為畜禽糞便污染物資源化利用技術(shù)的主要方式。
沼氣發(fā)酵技術(shù)需要在適宜的溫度、一定的酸堿度和厭氧等條件下,利用微生物菌群凈化動(dòng)物、植物生產(chǎn)過(guò)程中引起的環(huán)境污染[13-14]。畜禽養(yǎng)殖廢棄物中所包含的有機(jī)物被微生物分解,主要的有機(jī)污染物在降解過(guò)程中被去除,最終形成CH4、CO2等可燃性混合氣體。其中,CH4的含量一般為60%左右,CO2為 35%左右,還有少量的 CO、O2、N2和S[15]。有機(jī)污染物經(jīng)過(guò)沼氣發(fā)酵之后,能夠去除其中大部分的化學(xué)需氧量 (COD)和生化需氧量(BOD),但是沼渣、沼液當(dāng)中仍有相當(dāng)量的有機(jī)物殘留。畜禽糞便經(jīng)過(guò)沼氣發(fā)酵之后,其中的N、P等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)基本沒(méi)被去除,氨氮還稍微增加[16]。實(shí)踐證明,畜禽糞便是優(yōu)質(zhì)的沼氣發(fā)酵原料。對(duì)于沼氣的利用可以有多種多樣的形式,既可作為燃料直接燃燒,也可利用沼氣進(jìn)行并網(wǎng)發(fā)電[17]。沼氣燈、沼氣孵化、沼氣保鮮等都是沼氣多元化利用的體現(xiàn)。與此同時(shí),沼氣發(fā)酵的副產(chǎn)物——沼液、沼渣還能通過(guò)綜合利用技術(shù)實(shí)現(xiàn)廢物的循環(huán)利用,大大提高畜禽養(yǎng)殖的經(jīng)濟(jì)效益[18]。近年來(lái),由沼氣凈化、提純成甲烷含量在95%以上的生物天然氣技術(shù)逐漸趨于成熟,相關(guān)生物天然氣產(chǎn)業(yè)也開(kāi)始興起。將沼氣提純制成天然氣,通過(guò)管道或氣罐運(yùn)輸,可用作車用燃料或者生活燃料[19]。畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用能夠依靠沼氣發(fā)酵技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn),它是一種環(huán)境友好、生態(tài)循環(huán)以及效益顯著的綜合性資源化利用技術(shù),在未來(lái)將得到更多、更大規(guī)模、更完善的應(yīng)用。
我國(guó)主要幾種畜禽糞便的總氮、總磷、總鉀產(chǎn)生量分別為 1 118.87 萬(wàn)、312.58 萬(wàn)和 106 萬(wàn) t[20],相當(dāng)于我國(guó)每年施用氮肥、磷肥、鉀肥的33%、24%和15%。因此,將畜禽糞便加工成生態(tài)有機(jī)肥具有很好的發(fā)展利用空間,有機(jī)肥施用于農(nóng)田,不僅減少了畜禽養(yǎng)殖廢棄物對(duì)環(huán)境的污染,而且實(shí)現(xiàn)了廢物的再利用,同時(shí)也減少了施用化肥的量,符合農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展原則。有機(jī)肥施入土壤后,能夠改善土壤的諸多性能,明顯提高了土壤的肥力,同時(shí)也能使農(nóng)作物增產(chǎn)增收。據(jù)相關(guān)研究表明,有機(jī)肥能給土壤增加膠體,使之形成水穩(wěn)定團(tuán)粒結(jié)構(gòu),提高土壤保水、保肥和通透性及調(diào)節(jié)土壤溫度的能力[21-23]。
2.2.1 堆肥發(fā)酵:畜禽養(yǎng)殖糞污通過(guò)固液分離后,固體通過(guò)篩選的細(xì)菌、放線菌等微生物的發(fā)酵作用進(jìn)行堆肥發(fā)酵,廢棄物中含有的有機(jī)質(zhì)被其降解,而有機(jī)物由最先不穩(wěn)定的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樽罱K穩(wěn)定的腐殖質(zhì)狀態(tài)。該過(guò)程中產(chǎn)生的高溫會(huì)殺死其中的病原菌、雜草種子和蟲(chóng)卵等,能夠達(dá)到去除糞便中有害物質(zhì)的目的[24]。堆肥發(fā)酵根據(jù)發(fā)酵的基本原理進(jìn)行分類,可分為好氧堆肥和厭氧堆肥。好氧堆肥是在擁有相對(duì)充足的氧氣條件下,有機(jī)物被好氧微生物菌群通過(guò)好氧發(fā)酵降解;而厭氧堆肥是在氧氣不足或無(wú)氧的條件下,有機(jī)物被厭氧微生物菌群通過(guò)厭氧發(fā)酵進(jìn)行降解。堆肥發(fā)酵也可以根據(jù)堆肥的原料組成以及不同地區(qū)的實(shí)況采用低溫、中溫、高溫等不同的發(fā)酵條件。白林等[25]指出,高溫好氧堆肥是無(wú)害化處理畜禽養(yǎng)殖廢棄物最經(jīng)濟(jì)有效的措施。高溫好氧堆肥在一定程度上已經(jīng)逐漸成為我國(guó)畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用的主要途徑,而其他方法與其相互配合使用,可起到一定的輔助作用。宋淑珍等[26]將堆肥發(fā)酵分為傳統(tǒng)堆肥發(fā)酵和現(xiàn)代堆肥發(fā)酵2種,其中,現(xiàn)代堆肥發(fā)酵是指按一定比例均勻混合固體畜禽糞便與農(nóng)作物秸稈等有機(jī)廢棄物,然后進(jìn)行堆肥發(fā)酵,該過(guò)程需要調(diào)節(jié)適宜的 C/N(30∶1)和含水率(50%~60%),以此提高糞便的腐熟程度。該技術(shù)需要較大的發(fā)酵場(chǎng)地,生態(tài)效益較差但是經(jīng)濟(jì)效益較好。中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)生態(tài)研究所改良并提出了塑料大棚高溫堆肥發(fā)酵成套技術(shù),其核心技術(shù)依靠利用太陽(yáng)能供熱的塑料大棚成套發(fā)酵設(shè)備和具有自動(dòng)翻料功能的發(fā)酵槽。為了縮短發(fā)酵周期,使腐熟更加充分,在該發(fā)酵過(guò)程中加入了腐熟劑來(lái)提高發(fā)酵溫度。EM和Rw微生物菌劑應(yīng)用技術(shù)主要用于畜禽糞便的快速發(fā)酵、除臭和蘑菇栽培等方面。通過(guò)微生物菌劑的應(yīng)用,高溫堆肥發(fā)酵的時(shí)間縮短到 14~20 d[27]。
2.2.2 沼肥利用:大量的沼液、沼渣是利用沼氣發(fā)酵技術(shù)對(duì)畜禽養(yǎng)殖廢棄物進(jìn)行無(wú)害化處理后的必然產(chǎn)物,沼液、沼渣的消納問(wèn)題如果得不到有效解決,既會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染,還浪費(fèi)了可利用的資源,進(jìn)而影響整個(gè)能源利用系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。而沼液、沼渣富含N、P、K元素以及維生素、氨基酸等活性成分[28],可作為有機(jī)肥使用。李元高等[29]對(duì)畜禽養(yǎng)殖廢水沼氣發(fā)酵產(chǎn)生的沼液及沼渣成分進(jìn)行了研究,初步分析認(rèn)為沼液、沼渣施用于農(nóng)田是安全可行的。該研究可以減少?gòu)V大農(nóng)民對(duì)沼液、沼渣還田利用的顧慮,也為后續(xù)驗(yàn)證沼肥對(duì)農(nóng)作物的施用效果提供了一定的理論基礎(chǔ)。賀密密等[30]對(duì)化肥、菌肥、沼肥對(duì)作物生長(zhǎng)的影響進(jìn)行經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析得出,沼肥優(yōu)于菌肥、化肥。所以,通過(guò)實(shí)際應(yīng)用研究發(fā)現(xiàn)沼肥具有 “促生增產(chǎn)、提高果實(shí)品質(zhì)、改良土壤、殺蟲(chóng)”等特性,同時(shí)具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。但是,國(guó)際上尚未擁有關(guān)于沼液、沼渣利用的標(biāo)準(zhǔn)化研究[31]。因此,在今后的一個(gè)階段,通過(guò)制定標(biāo)準(zhǔn)化檢測(cè)手段對(duì)沼液、沼渣的性能作定性、定量分析,可能會(huì)使沼液、沼渣的發(fā)展利用有一個(gè)質(zhì)的飛躍。魏泉源[32]系統(tǒng)考察了運(yùn)用沼液作為有機(jī)營(yíng)養(yǎng)液、沼渣作為有機(jī)肥和人工基質(zhì)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中的效果。一方面,通過(guò)沼肥還田利用可以有效地解決沼液、沼渣的消納問(wèn)題;另一方面,沼肥利用可以提高沼液、沼渣的附加利用價(jià)值。因此,大面積、規(guī)模化使用沼肥是未來(lái)發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì),也是當(dāng)前促進(jìn)畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用的重要舉措。
畜禽糞便中含有未被消化的多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),可通過(guò)加工處理制成飼料再次使用,既能達(dá)到殺菌、除臭和消毒的環(huán)保目的,還可提高蛋白質(zhì)的代謝能和消化率,飼料的適口性也可得到改善。當(dāng)前,畜禽糞便的飼料化利用技術(shù)主要有青貯法、直接喂養(yǎng)法、熱噴法、干燥法等[21-23]。許多國(guó)家對(duì)畜禽糞便的飼料化利用技術(shù)展開(kāi)了大量的研究,并做出了相應(yīng)的推廣示范。美國(guó)、日本、德國(guó)等國(guó)家大力推行利用雞糞生產(chǎn)飼料的方法已有了比較成熟的加工工藝,應(yīng)用相對(duì)比較廣泛。肖和良等[33]利用發(fā)酵的畜禽養(yǎng)殖廢棄物飼養(yǎng)蚯蚓,然后用蚯蚓養(yǎng)殖魚(yú)。因蚯蚓本身富含高蛋白質(zhì),也有將蚯蚓直接用來(lái)喂養(yǎng)畜禽或通過(guò)再加工成粉狀飼料,同時(shí)蚯蚓糞是上好的有機(jī)肥料,可收集再次還田利用,實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)的零污染排放。隨著畜禽糞便飼料化利用技術(shù)的發(fā)展,不僅能從源頭上解決環(huán)保問(wèn)題,而且能夠彌補(bǔ)市場(chǎng)上蛋白質(zhì)飼料短缺的現(xiàn)狀,在一定層面上大幅度提高了產(chǎn)品的附加值,讓“變廢為寶”成為現(xiàn)實(shí),具有較好的社會(huì)、生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益。
由國(guó)家發(fā)改委和農(nóng)業(yè)部共同制定的 《全國(guó)畜禽糞污資源化利用整縣推進(jìn)項(xiàng)目工作方案(2018—2020年)》,為今后我國(guó)畜禽糞污資源化利用指明了方向。該方案總結(jié)歸納出畜禽糞污資源化利用的主要推廣模式[34]見(jiàn)圖1。
圖1 畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用模式
3.1.1 糞污全量還田模式:將集中收集的養(yǎng)殖場(chǎng)產(chǎn)生的糞、尿和污水全部進(jìn)入氧化塘貯存,氧化塘分為覆膜式和敞開(kāi)式兩類,通過(guò)氧化塘貯存糞污對(duì)其進(jìn)行無(wú)害化處理然后在作物施肥期進(jìn)行還田利用。該模式設(shè)施建造成本、處理利用費(fèi)用相對(duì)較低,養(yǎng)分利用率高,但土地面積需求大、耗時(shí)長(zhǎng)、長(zhǎng)距離運(yùn)輸費(fèi)用高。
3.1.2 糞便堆肥利用模式:該模式發(fā)酵原料主要以豬、牛和羊等規(guī)?;笄蒺B(yǎng)殖場(chǎng)的固體糞便為主,而堆肥發(fā)酵床主要有槽式、筒倉(cāng)式、條垛式、異位發(fā)酵床、高(低)架發(fā)酵床這幾種類型。畜禽糞便經(jīng)好氧堆肥發(fā)酵后,將其就地就近用于農(nóng)田或再加工生產(chǎn)有機(jī)肥。該模式發(fā)酵周期短,無(wú)害化處理徹底。但大量臭氣會(huì)很容易在好氧堆肥過(guò)程中產(chǎn)生,控制難度大、要求高[35]。
3.1.3 糞水肥料化利用模式:利用氧化塘將養(yǎng)殖場(chǎng)產(chǎn)生的糞水進(jìn)行無(wú)害化處理后儲(chǔ)存或使用。在農(nóng)田灌溉、施肥期間,可將按照一定比例混合處理后的糞水與灌溉用水施用于農(nóng)田。該模式能夠緩解糞水處理壓力,為農(nóng)田提供充足的有機(jī)肥水資源,但要有相當(dāng)容量的貯存設(shè)施,周邊配套一定的農(nóng)田;需配套搭建糞水輸送管網(wǎng)或購(gòu)買糞水運(yùn)輸車。
3.1.4 糞污能源化利用模式:以建設(shè)大中型沼氣工程為紐帶,通過(guò)搭建片區(qū)的形式將周邊養(yǎng)殖場(chǎng)糞污統(tǒng)一收集并進(jìn)行集中的沼氣發(fā)酵,發(fā)酵生成的沼氣可連接電網(wǎng)進(jìn)行并網(wǎng)發(fā)電,也可提純成生物天然氣,剩下的沼渣可用于加工生產(chǎn)高效的有機(jī)肥進(jìn)行售賣或直接再還田使用,沼液可加工生產(chǎn)有機(jī)營(yíng)養(yǎng)液或進(jìn)行深度處理然后達(dá)標(biāo)排放。該模式集中統(tǒng)一處理養(yǎng)殖場(chǎng)的糞污,可以減少小規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)對(duì)糞污處理的成本,尤其是處理設(shè)施的投資,提高了整個(gè)系統(tǒng)的能源利用率。但是,該模式一次性投資高、投資回收期長(zhǎng)[36],且沼液產(chǎn)生量大而集中,難以消化,處理成本較高,需配套后續(xù)處理利用工藝。
3.2.1 糞便基質(zhì)化利用模式:采用堆肥發(fā)酵技術(shù),以畜禽糞污、菌渣、農(nóng)作物秸稈等原料,將生產(chǎn)的基質(zhì)土和基質(zhì)盤應(yīng)用于栽培花卉、果蔬等方面。該模式實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)鏈的生態(tài)循環(huán),系統(tǒng)上提高了資源的綜合利用率。但其生產(chǎn)鏈較長(zhǎng),基質(zhì)化處理過(guò)程復(fù)雜,受多種因素的影響(溫度、pH值、碳氮比等)[37-38],技術(shù)要求精細(xì)化程度高。該模式的工藝流程見(jiàn)圖2。
3.2.2 糞便墊料化利用模式:首先將奶牛糞污進(jìn)行固液分離,固體糞污用作堆肥發(fā)酵的原料,在進(jìn)行無(wú)害化處理后可回用作為牛床墊料,污水可結(jié)合肥料化利用還田。該模式使糞便后續(xù)處理難度降低,但無(wú)害化處理程度可能難以達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)奶牛等被飼養(yǎng)的畜禽有一定安全風(fēng)險(xiǎn)。目前,比較完善的規(guī)?;膛?chǎng)糞污處理工藝流程如圖3所示。
圖2 糞便基質(zhì)化利用工藝流程
圖3 規(guī)?;膛?chǎng)糞污處理工藝流程
圖4 糞便飼料化利用工藝流程
3.2.3 糞便飼料化利用模式:按一定比例混合經(jīng)過(guò)微生物處理的固體畜禽糞便和蠅蛆、蚯蚓、黑水虻等動(dòng)物,然后進(jìn)行堆肥發(fā)酵。糞便中的有機(jī)物被蠅蛆等低等動(dòng)物分解,被分解后的糞便可用于生產(chǎn)有機(jī)肥,而發(fā)酵后的蠅蛆等動(dòng)物因體內(nèi)含有豐富的蛋白質(zhì)可制成高蛋白飼料。該模式通過(guò)集約化管理,實(shí)現(xiàn)低成本、高資源化效率,同時(shí)無(wú)二次排放及污染。為了防止其他鳥(niǎo)類等天敵的偷食對(duì)飼養(yǎng)動(dòng)物蛋白質(zhì)造成的生物威脅,該模式需要較高精細(xì)化程度的飼養(yǎng)環(huán)境。該模式工藝流程如圖4所示。
3.2.4 糞便燃料化利用模式(生物干化、生物質(zhì)壓塊燃料):將攪拌后的畜禽糞便脫水加工,進(jìn)行擠壓成形造粒,生產(chǎn)生物質(zhì)燃料。該模式制成的生物質(zhì)環(huán)保燃料可作為燃煤的替代品,且其成本較低,同時(shí)還減少了CO2和SO2的排放量,但糞便脫水干燥能耗較高。
主要是糞水達(dá)標(biāo)排放模式,即通過(guò)厭氧消化+好氧處理等組合工藝對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)產(chǎn)生的糞水進(jìn)行深度處理。糞水達(dá)到《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》或地方標(biāo)準(zhǔn)后直接排放[34]。畜禽糞便的固體進(jìn)行堆肥發(fā)酵,糞水用于就近就地施肥還田或委托其他處理公司進(jìn)行集中處理。該模式使糞水經(jīng)過(guò)脫氮除磷、除臭抑菌等深度處理后,實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放;不需要建造大型糞水貯存池,這可減少糞污儲(chǔ)存設(shè)施的土地使用面積以及建設(shè)成本。但糞水的高處理成本對(duì)于絕大多數(shù)養(yǎng)殖場(chǎng)在經(jīng)濟(jì)上是難以承受的,糞污的后續(xù)處理反而成為一大部分養(yǎng)殖戶的后顧之憂。
首先,絕大多數(shù)人對(duì)畜禽養(yǎng)殖廢棄物的價(jià)值還缺乏明確的認(rèn)知,并沒(méi)有從一個(gè)全面的角度去考慮其在整個(gè)生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)中的作用,因而更不能清晰地理解畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)方面的重要意義,從而導(dǎo)致在我國(guó)農(nóng)村地區(qū)推進(jìn)畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用仍存在諸多問(wèn)題[39-41]。經(jīng)在云南部分地區(qū)的調(diào)研發(fā)現(xiàn),即使在擁有先天優(yōu)勢(shì)的畜牧養(yǎng)殖大縣開(kāi)展整縣推進(jìn)畜禽糞污資源化利用項(xiàng)目也是困難重重,最主要的原因可能是頂層設(shè)計(jì)還缺乏專業(yè)的全局觀,整縣推進(jìn)畜禽糞污資源化利用對(duì)于項(xiàng)目實(shí)施縣來(lái)說(shuō)既是一種良好的時(shí)代機(jī)遇也是一種嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。李文哲等[20]研究表明,“總量估計(jì)不清,缺乏科學(xué)統(tǒng)一的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn);政策支持力度不夠,完全依賴于市場(chǎng)機(jī)制;機(jī)械化技術(shù)相對(duì)滯后,缺乏資源化利用手段”,導(dǎo)致我國(guó)畜禽養(yǎng)殖廢棄物無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正意義上的資源化利用。劉媛媛[42]分析了我國(guó)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用中面臨的主要問(wèn)題,即集中體現(xiàn)在缺乏系統(tǒng)性普惠性政策、關(guān)鍵技術(shù)和裝備研發(fā)滯后、農(nóng)戶參與的積極性不高和收儲(chǔ)運(yùn)體系不健全。白璐等[43]從行業(yè)發(fā)展因素、用地布局情況、規(guī)劃管理因素等方面進(jìn)行了全面分析。耕地減少,畜牧用地相矛盾;種養(yǎng)關(guān)系“脫節(jié)”;從業(yè)人員素質(zhì)低等問(wèn)題依舊比較突出。綜上所述,“思想、政策、規(guī)劃、體系、技術(shù)”5個(gè)方面成為影響我國(guó)畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用的發(fā)展、推廣和應(yīng)用的關(guān)鍵因素。
在經(jīng)濟(jì)新常態(tài)下,解決農(nóng)業(yè)環(huán)境治理難題,實(shí)現(xiàn)畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用已經(jīng)成為未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。要想加快推進(jìn)我國(guó)畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用,就必須“對(duì)癥下藥”,通過(guò)不斷改進(jìn)、完善,逐步解決相應(yīng)的問(wèn)題。
①新時(shí)代,新思想。抓實(shí)宣傳,積極從思想上加強(qiáng)廣大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者對(duì)畜禽養(yǎng)殖廢棄物的認(rèn)知,例如全國(guó)各級(jí)能源站、畜牧站可定期舉辦畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用培訓(xùn)班、交流會(huì)等,再通過(guò)以點(diǎn)帶面的形式普及到農(nóng)村的每一個(gè)角落,可適當(dāng)推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)教育。
②新理念,新政策。政府轉(zhuǎn)變管理職能,創(chuàng)新政府治理理念,結(jié)合實(shí)際國(guó)情,針對(duì)不同的區(qū)域環(huán)境,出臺(tái)相關(guān)的、適宜的普惠性政策,抓緊政策的落實(shí)工作,考察政策的有效性,務(wù)必使政策發(fā)揮積極、廣泛的作用,從而達(dá)到多方共贏的良好結(jié)果。
③定規(guī)劃,立體系。在畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用的總體規(guī)劃上,需以農(nóng)牧結(jié)合、種養(yǎng)一體化為原則,積極推進(jìn)以縣為單位的沼氣區(qū)域化示范。種養(yǎng)用地規(guī)劃首先要站在科學(xué)的角度進(jìn)行,其次要抓緊構(gòu)建種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)之間的經(jīng)濟(jì)物質(zhì)關(guān)系。最終形成關(guān)于畜禽養(yǎng)殖廢棄物綜合治理的長(zhǎng)效運(yùn)行機(jī)制、管理機(jī)制[42],從而為搭建畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用規(guī)范體系奠定基礎(chǔ)。相關(guān)部門可結(jié)合實(shí)際的工程案例、項(xiàng)目運(yùn)行狀況,邀請(qǐng)業(yè)內(nèi)專家、學(xué)者共同制定畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),包括資源化利用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、推廣模式可行性分析、收儲(chǔ)運(yùn)體系建設(shè)等多個(gè)方面。
④鉆技術(shù),謀發(fā)展。技術(shù)是資源化利用的前提也是最為關(guān)鍵的一部分,我國(guó)畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用技術(shù)方式各種各樣,各有優(yōu)缺點(diǎn)。在因地制宜的情況下,可加強(qiáng)對(duì)重點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)的攻克,不斷總結(jié)分析消化,爭(zhēng)取擁有更大的科研突破。同時(shí)也可加強(qiáng)引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù),吸收先進(jìn)的工藝和裝置,并在該基礎(chǔ)上不斷鉆研、精益求精,力求最大化實(shí)現(xiàn)技術(shù)的效益性。
最后,鑒于畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用在節(jié)能減排方面的重要作用,可加大其相關(guān)工程CDM(清潔發(fā)展機(jī)制)項(xiàng)目的支持力度,通過(guò)碳匯金融增加畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用的可持續(xù)發(fā)展能力。同時(shí),也可積極探索畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用與能源區(qū)塊鏈的結(jié)合發(fā)展。
畜禽養(yǎng)殖廢棄物如果能夠得到妥善、有效的處理,充分發(fā)揮其內(nèi)在價(jià)值,必將從真正意義上實(shí)現(xiàn)“變廢為寶”,在一定程度上能夠緩解當(dāng)前的能源危機(jī)。隨著時(shí)代的前進(jìn),畜禽養(yǎng)殖廢棄物的資源化利用對(duì)人類社會(huì)的發(fā)展必將起著至關(guān)重要的作用,因此,國(guó)內(nèi)外對(duì)畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用愈加重視,我國(guó)更是對(duì)畜禽養(yǎng)殖廢棄物的資源化利用做出了長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃,并圍繞它頒布了多項(xiàng)政策。未來(lái)畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用技術(shù)、模式必將得到更好的改良、完善,并結(jié)合我國(guó)的實(shí)際國(guó)情應(yīng)用到更多的生產(chǎn)生活當(dāng)中,從而為人類做出新的、更大的貢獻(xiàn)。