雞糞資源高效利用途徑及現(xiàn)狀分析

741000 甘肅省天水師范學(xué)院生物工程與技術(shù)學(xué)院 崔哲銘

隨著我國家禽產(chǎn)業(yè)養(yǎng)殖規(guī)模的擴(kuò)大，以雞糞為主的處理問題備受人們關(guān)注。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）統(tǒng)計(jì)，2018年，我國活雞數(shù)量為53.7億只，占世界飼養(yǎng)雞總量的22.7%，以成年雞每天產(chǎn)雞糞0.1～0.16 千克計(jì)算，我國每天的雞糞產(chǎn)量至少為53.7萬噸，年產(chǎn)近2億噸，雞糞干物質(zhì)含量（TS）平均為29.62%，每生產(chǎn)1千克雞糞干物質(zhì)產(chǎn)氣0.04立方米。在雞糞資源得到充分利用的條件下，我國的雞糞資源每天可產(chǎn)沼氣近6.4×106立方米，折合電能為1.14×107千瓦時(shí)，相當(dāng)于三峽工程50%的發(fā)電量。然而，我國雞糞資源的利用并不充分，中小規(guī)模的養(yǎng)雞場(chǎng)普遍存在雞糞資源不受重視以及雞糞資源利用技術(shù)不成熟的問題，處理不當(dāng)?shù)碾u糞會(huì)對(duì)周圍的人畜和環(huán)境產(chǎn)生危害，雞糞的危害不僅表現(xiàn)在其惡臭氣味所帶來的不適感上，更能通過蚊蟲的滋生，加速禽類疾病的傳播。此外，微生物分解雞糞中的含氮、含硫化物所產(chǎn)生的氨氣和硫化氫對(duì)人畜黏膜組織有刺激作用，嚴(yán)重時(shí)可通過黏膜或呼吸系統(tǒng)進(jìn)入血液，結(jié)合血紅蛋白，影響血液運(yùn)輸，從而引起并發(fā)癥。本文對(duì)我國雞糞資源利用現(xiàn)狀進(jìn)行綜合分析，以期為雞糞產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展提供參考。

一、我國家禽養(yǎng)殖行業(yè)發(fā)展概況

我國家禽養(yǎng)殖業(yè)正處于密集型產(chǎn)業(yè)向集約化、工業(yè)化產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變的過程中，多種養(yǎng)殖模式與營銷模式并存是我國家禽養(yǎng)殖行業(yè)的現(xiàn)狀。我國是世界第三大雞肉生產(chǎn)國，養(yǎng)殖場(chǎng)（戶）數(shù)量眾多，2012年，平均年屠宰量在2000只以下的肉雞養(yǎng)殖場(chǎng)（戶）24387555個(gè)，占肉雞養(yǎng)殖場(chǎng)（戶）總數(shù)的98%，年屠宰量在10000只以上的肉雞養(yǎng)殖場(chǎng)（戶）180262個(gè)，占肉雞養(yǎng)殖場(chǎng)（戶）總數(shù)的7.25%。隨著養(yǎng)殖規(guī)模逐漸擴(kuò)大，專業(yè)化、規(guī)?；酿B(yǎng)殖模式凸顯出更強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，我國整體養(yǎng)雞產(chǎn)業(yè)進(jìn)入存量競(jìng)爭(zhēng)的發(fā)展階段，養(yǎng)殖規(guī)模普遍由集約化向著規(guī)?；l(fā)展。我國家禽養(yǎng)殖業(yè)的現(xiàn)狀為：集約化養(yǎng)殖、農(nóng)村專業(yè)戶養(yǎng)殖與農(nóng)民院落散養(yǎng)方式并存，營銷模式為：公司經(jīng)營、公司加農(nóng)戶經(jīng)營與農(nóng)戶個(gè)體經(jīng)營方式并存，此外，由于地理和氣候因素，南北方養(yǎng)殖存在明顯差異：北方養(yǎng)殖業(yè)的集約化程度較高，多使用封閉式禽舍，以籠養(yǎng)和網(wǎng)養(yǎng)方式為主，衛(wèi)生指標(biāo)把控較嚴(yán)，飼養(yǎng)品種上以快速出欄的白羽肉雞為主；南方養(yǎng)殖業(yè)的集約化發(fā)展相對(duì)不均衡，禽舍多為半開放和開放式，注重通風(fēng)降溫，除圈養(yǎng)方式外還輔以散養(yǎng)、籠養(yǎng)和地養(yǎng)等模式，對(duì)生物安全措施把控相對(duì)不足，飼養(yǎng)品種上以慢速雞為主。

二、雞糞資源利用途徑及現(xiàn)狀分析

隨著我國養(yǎng)雞業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，導(dǎo)致雞糞資源不斷集中，而雞糞是一種危害較大的生物質(zhì)，如何合理有效地使用雞糞資源從而避免雞糞對(duì)環(huán)境的污染是目前家禽養(yǎng)殖業(yè)的重點(diǎn)難題之一。目前，雞糞的資源的主要利用途徑包括：直接法（肥料、飼料）、生物法（厭氧發(fā)酵、堆肥）、物理法（熱處理、焚燒）。

1.雞糞直接使用的弊端。雞糞直接使用的主要途徑如：施肥、飼料和菌類栽培等，這些方式存在一定的弊端。眾所周知，糞肥與傳統(tǒng)的礦物肥料相比，能夠增加土壤的養(yǎng)分含量，促進(jìn)根系的生長，然而糞肥中含有大量的抗生素、抗生素耐藥基因、重金屬和病原體，這種直接施用的方式會(huì)導(dǎo)致土壤富營養(yǎng)化、對(duì)后續(xù)植物產(chǎn)生毒性效應(yīng)、水體污染和大氣污染等問題，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和人類健康產(chǎn)生危害。此外，雞糞作為飼料喂食牲畜時(shí)仍存在危險(xiǎn)性，雞糞中可能含有的一系列致病菌，包括：彎曲菌、沙門氏菌、大腸桿菌、獸藥殘留物、霉菌以及酵母菌，會(huì)增加牲畜患病的風(fēng)險(xiǎn)，并且這些致病菌可以通過被喂食的牲畜傳染給人類，產(chǎn)生不良的后果。

2.雞糞無害化處理和利用方式。為了避免直接法可能產(chǎn)生的一些負(fù)面影響，在使用雞糞時(shí)，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理，從而減小其危害，常見雞糞的處理方式有：堆肥以及熱處理。

(1)雞糞堆肥處理。盡管堆肥方式在國際上未被廣泛認(rèn)可，但堆肥法仍是目前處理雞糞相對(duì)環(huán)保有效的途徑之一。堆肥是指在微生物作用下糞肥中的有機(jī)物向腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化的過程，微生物通過呼吸作用產(chǎn)生的熱可使堆肥溫度達(dá)到70℃以上，從而達(dá)到殺滅病原菌、蟲卵以及雜草種子的作用，降低了糞肥對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)面影響。然而我國堆肥產(chǎn)業(yè)對(duì)于雞糞的利用率較低，只有約3%的雞糞進(jìn)行了堆肥處理。我國現(xiàn)階段的堆肥處理工藝與設(shè)施相對(duì)單一，機(jī)械化程度不高，堆肥的腐熟和生產(chǎn)依賴人工經(jīng)驗(yàn)，缺乏精準(zhǔn)的控制系統(tǒng)，隨著環(huán)保政策的落實(shí)和完善，我國的雞糞堆肥產(chǎn)業(yè)可能會(huì)迎來新一輪的發(fā)展。

(2)雞糞熱處理。高溫干燥和熱解是大型養(yǎng)殖場(chǎng)的兩種熱處理的雞糞方式，相比之下熱解方式處理的雞糞則更具環(huán)保效應(yīng)。高溫干燥技術(shù)是以轉(zhuǎn)筒烘干爐為代表的烘干設(shè)備在短時(shí)間（250℃、30秒）內(nèi)對(duì)雞糞進(jìn)行快速脫水脫臭的雞糞加工處理方法；高溫?zé)峤鈩t是在缺氧條件下對(duì)雞糞進(jìn)行長時(shí)間高溫（400℃、2 小時(shí)）處理的方法，兩種方式處理過的雞糞常作施肥、飼料或發(fā)電等用途。據(jù)報(bào)道，高溫干燥處理過的雞糞檢測(cè)到病原菌和抗生素殘留，容易產(chǎn)生不利的影響，而高溫?zé)峤獾碾u糞生物毒性較低、滅菌效果更為徹底、雞糞中的抗生素和耐藥基因被完全降解，可見高溫?zé)峤獾姆绞礁攮h(huán)境友好的特性，可以作為大型養(yǎng)殖場(chǎng)主要的雞糞處理方式。然而，目前有關(guān)雞糞的熱解特性以及動(dòng)力學(xué)的研究還停留在實(shí)驗(yàn)階段，熱解處理的工藝參數(shù)和設(shè)備設(shè)計(jì)等方面的參考資料略顯不足，還有待進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

(3)雞糞發(fā)電。禽畜糞便的焚燒發(fā)電是一項(xiàng)極具前景的生物質(zhì)利用技術(shù)。焚燒發(fā)電是在燃燒設(shè)備的作用下使用禽畜糞便的生物質(zhì)能進(jìn)行發(fā)電的技術(shù)，家禽糞便產(chǎn)生的電力在很大程度上避免了燃煤排放，間接減少了能源生產(chǎn)對(duì)氣候變暖的作用，是可再生能源發(fā)電的一種。此外，糞便燃燒產(chǎn)生的灰燼富含磷、鉀等營養(yǎng)元素，穩(wěn)定、無菌且易于運(yùn)輸，可以作為肥料或者填充建材使用。循環(huán)式流化床是目前使用最廣泛的禽畜糞便發(fā)電技術(shù)，英國、美國、荷蘭以及我國的大部分雞糞發(fā)電廠均采用循環(huán)式流化床技術(shù)，此技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)為：燃燒效率高、氣固混合良好以及反應(yīng)體系中添加或移除材料（如：床料、催化劑或灰分）相對(duì)簡單。我國建設(shè)的兩座大型雞糞發(fā)電廠目前均已投入使用，裝機(jī)容量分別為20兆瓦和30兆瓦，每年消耗的雞糞、谷殼混合物和農(nóng)業(yè)廢棄物約50萬噸，相當(dāng)于節(jié)省約16萬噸標(biāo)煤。禽畜糞便發(fā)電的技術(shù)是解決目前能源短缺的途徑之一，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展模式，增加了農(nóng)民的收入，減少了農(nóng)業(yè)廢料處理帶來的污染，其發(fā)展前景相當(dāng)廣闊。

據(jù)調(diào)查，目前我國生物質(zhì)能源企業(yè)的發(fā)展，也受到多重因素的限制：①新能源項(xiàng)目補(bǔ)貼的退坡，影響了一些企業(yè)在新能源產(chǎn)業(yè)上的投資積極性；②生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目缺乏相關(guān)的排放標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)目前執(zhí)行煤電項(xiàng)目排放的標(biāo)準(zhǔn)，在超凈排放的改造和維護(hù)上投入了大量資金，巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)同樣成為該類項(xiàng)目的攔路虎；③生物質(zhì)燃料市場(chǎng)受地區(qū)和季節(jié)影響價(jià)格變動(dòng)幅度大，增加了企業(yè)的經(jīng)營風(fēng)險(xiǎn)。綜上所述，我國應(yīng)積極推動(dòng)生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，落實(shí)新能源項(xiàng)目補(bǔ)貼和相關(guān)政策，改變我國生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)長期低迷的現(xiàn)狀，以迎來生物質(zhì)熱電產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)時(shí)期。

(4)生產(chǎn)沼氣。沼氣是糞肥經(jīng)過微生物厭氧發(fā)酵后產(chǎn)生的可燃?xì)怏w，是一種重要的生物質(zhì)能源，可用于產(chǎn)生熱能或電能，然而較高的財(cái)務(wù)投入以及對(duì)管理知識(shí)的要求大大降低了這種方式的普適性。沼氣的主要成分是甲烷，它是一種比二氧化碳更能增強(qiáng)溫室效應(yīng)的氣體，通過糞便厭氧處理的方式，將甲烷轉(zhuǎn)化為熱能或電能的同時(shí)，將甲烷轉(zhuǎn)化為二氧化碳排放，大大降低了回收碳的溫室效應(yīng)潛力，是生物質(zhì)最環(huán)保的利用途徑之一。沼氣工程是我國生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，近年來，我國沼氣工程建設(shè)呈現(xiàn)不斷增長趨勢(shì)，2000—2014年，我國農(nóng)村沼氣池用戶從848萬戶增長至4750萬戶。2007年，全國大中型沼氣工程達(dá)8576處。目前，小型沼氣池主要集中在農(nóng)村地區(qū)，而大中型沼氣工程則集中于長江中下游、黃淮海以及華南地區(qū)。然而，通過研究人員的實(shí)地走訪調(diào)研發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在部分農(nóng)村地區(qū)的沼氣使用率出現(xiàn)持續(xù)性下降、沼氣池廢棄現(xiàn)象突出等問題，其原因在于：①農(nóng)村電網(wǎng)改造，使得農(nóng)村的用電不再困難；②大量農(nóng)村青壯年外出務(wù)工，沼氣池日常管理困難；③沼氣池建設(shè)維護(hù)困難，維護(hù)成本高；④沼氣使用中存在諸多不安全因素。而部分大中型沼氣工程存在施工和管理未實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、整體技術(shù)偏低以及缺乏具體應(yīng)用人才等問題。針對(duì)目前我國沼氣產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，國家有關(guān)部門應(yīng)避免重建輕管現(xiàn)象的發(fā)生，加強(qiáng)農(nóng)村小型沼氣池的重啟，實(shí)行合理規(guī)培和沼氣工程的擴(kuò)建工作，以提高我國對(duì)清潔生物質(zhì)能的利用率，同時(shí)，規(guī)范化大中型沼氣工程的建設(shè)，提高我國沼氣產(chǎn)業(yè)的技術(shù)含量和管理質(zhì)量，培養(yǎng)相關(guān)的建設(shè)與管理的專業(yè)化人才，以實(shí)現(xiàn)我國沼氣工程建設(shè)的不斷推進(jìn)和穩(wěn)步運(yùn)行。