《国内猪粪污染物处理进展》
本文是关于环境污染和空气污染论文范文数据库与污染类专科开题报告范文.
摘 要在探讨猪粪性质特征的基础上分析了当前国内猪粪处理利用的主要途径,指出厌氧发酵、好氧发酵、栽培基料和饵料化是当前处理猪粪的主要技术模式,最后提出资源化、无害化、增值化是未来处理猪粪的主要发展方向.
关键词猪粪,性质,污染物,进展
中图分类号X713文献标识码A
文章编号0517-6611（2020）06-0004-03
AbstractOn the basis of discussing the characteristics of pig manure,the main ways of treatment and utilization of pig manure in China were analyzed.It was pointed out that anaerobic fermentation,aerobic fermentation,cultivation base and bait are the main technical models for the treatment of pig manure.At last,it was pointed out that the main development direction of pig manure treatment in the future is to make it resource,harmless and valueadded.
Key wordsPig manure,Properties,Pollutants,Progress
我国是畜牧业生产大国,生猪养殖在我国畜牧业中属于重要组成部分,2014—2018年我国生猪年存栏量分别为7.35亿、7.08亿、6.85亿、7.02亿和6.94亿头.我国的生猪养殖规模位居全球第一,每年出栏的生猪占全球生猪养殖量的50%左右[1].生猪养殖为国家食品供应安全提供了有效支撑,而猪粪等养殖废弃物带来的环境污染问题日益成为困扰生猪养殖产业健康可持续发展的瓶颈.笔者在探讨猪粪性质特征的基础上拟分析当前国内猪粪处理利用的主要途径,重点介绍猪粪中重金属和抗生素处理的技术和效果,以期为猪粪处理利用和生猪养殖业健康可持续发展提供支撑.
1猪粪性质特征
1.1猪粪矿质元素
猪粪中含有大量的碳和矿质营养元素,是提高土壤地力的宝贵资源.相关的检测结果表明,猪粪中有机质含量为65.47 g/kg,铵态氮3.08 g/kg,总磷3.41 g/kg,总氮 5.88 g/kg.2015年我国畜禽粪尿资源含量达2 573.10万t,氮、磷、钾含量分别为1 278.50万、366.12万、928.44万t,其中生猪猪粪中含有养分量为542.95万t,占总养分量的21.10%[3].
1.2猪粪中有机污染物以猪粪为原料制备的有机肥中含有雌激素,其中雌三醇（E3）、17β-雌二醇（17β-E2）、双酚A（BPA）、炔雌醇（EE2）4种雌激素的含量分别为609.71、41.84、32.69、46.74 μg/kg[4].周婧[5]检测了猪粪中的抗生素,发现猪粪中含有各类抗生素,其中四环素类抗生素（TCs）含量最高（1 260.42 mg/kg）,β-内酰胺类（β-lacs）抗生素含量为最低（0.26 mg/kg）,磺胺类（SAs）抗生素浓度为17.05 mg/kg,喹诺酮类（FQs）抗生素浓度为6.32 mg/kg,大环内酯类（MLs）抗生素浓度为41.95 mg/kg.猪粪中抗生素含量整体上表现为春冬季大于夏秋季.四环素类抗生素在不同规模猪场以及不同季节所占比重均为最高,母猪猪粪中的抗生素含量相对较低,保育猪猪粪中抗生素含量最高[5].
1.3猪粪中重金属
北京市、寿光市和岳阳市采集的猪粪中重金属存在积累现象,猪粪中Cu、Zn、Cd以及As等重金属含量显著高于鸡粪、鸭粪和牛粪.根据畜禽粪便安全使用准则中在蔬菜地使用畜禽粪便限量标准,猪粪中Zn、Cu和As超标率分别为78.69%、74.59%和9.84%,Zn和Cu明显严重超标.Cu和Zn在种猪粪中含量较低,依次低于育肥猪粪和乳猪粪.育肥猪粪中As含量高于乳猪粪和种猪粪,种猪粪中的Cd含量高于乳猪粪和育肥猪粪.猪粪中Cu、As水溶态含量分别占总量的30.47%和12.19%,EDTA提取态Cu、Zn含量分别占总量35.96%和48.93%[6].江西省猪粪中的Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg和Pb平均质量分数分别为2.94、14.8、456、732、14.0、1.94、0.170和5.74 mg/kg.若以猪粪为原料制成有机肥,则江西省猪粪中Zn、Cu、As、Ni和Cd超标,超标率为8.3%～86.1%[7].山东省猪粪中Zn、Cu残留量均超过国内外堆肥参考标准[8].薄录吉等[9]收集了我国21个省市规模化养猪场粪便和重金属浓度数据,研究表明猪粪中Cu、Zn、As、Cd、Cr平均含量超标省市分别占95.2%、85.7%、33.3%、20.0%和5.26%.猪饲料中重金属含量高是导致猪粪重金属含量高的主要原因,猪饲料中的重金属被生猪食用后绝大部分以粪便的形式排出,因此应从源头严格控制饲料中Cu、Zn等重金属元素的添加量,从而降低粪便中重金属含量.
2猪粪处理利用技术模式
2.1厌氧发酵
厌氧发酵主要分为3个阶段,第一阶段是发酵菌在胞外酶的作用下使固体物质转化成可溶于水的脂肪酸和醇类物质,使各类物质发生液化水解,第二階段是可溶性物质在胞内酶的作用下继续分解进而转化成甲醇、乙醇、甲酸和乙酸等低分子物质,使其产氢产酸,第三阶段是产甲烷菌使产酸阶段的小分子化合物通过一步或几步的还原作用,最终形成甲烷和二氧化碳[10].猪粪中含有大量有机物与氮磷元素,利用厌氧发酵技术可以有效降低猪粪中70%～80%的COD含量[11].大型沼气工程的启动需要有大量的外源接种物,这使得启动成本增高.为了实现沼气工程低成本且快速启动,经研究稻草与猪粪按0∶1,1∶2,1∶1和2∶1（VS）混合后在不外加接种物的情况下均能启动发酵进程,并且发现少量稻草与猪粪混合的启动效果优于单独猪粪的启动效果,稻草与猪粪1∶2混合比例时效果最佳[12].（36±1） ℃、发酵浓度为20%的条件下,分别添加5%的活性炭、磁铁粉和灰分进行厌氧干发酵,结果表明3种添加剂均可以缩短猪粪厌氧干发酵的发酵周期、提升猪粪厌氧干发酵的产气效率[13].将猪粪与玉米秸秆按照不同比例混合进行干法厌氧发酵,试验结果表明,在温度为55 ℃、接种率为30%、猪粪与玉米秸秆混合比例为1∶3条件下,20 d累积产气量最多,TS降解率最高.湿度是影响干法厌氧发酵产气率的主要因素,同时可以影响发酵物的水解过程[14],适当地控制湿度可以促进猪粪的发酵.
4展望
猪粪对环境的污染正由传统概念上的氮、磷、碳等元素污染进一步扩增到重金属和抗生素等污染,并且重金属和抗生素产生的中间产物亦会对环境造成二次污染,资源化、无害化、增值化是未来处理猪粪的主要发展方向.
参考文献
[1] 胡红文,刘贵平,李清亮,等.利用蚯蚓堆肥处理猪粪技术[J].中国畜牧业,2019（15）：51-52.
[2] 李林海.畜禽粪便中的主要养分和重金属含量分析[J].南方农业,2018,12（23）：126-128.
[3] 王志国,李辉信,岳明灿,等.中国畜禽粪尿资源及其替代化肥潜力分析[J].中国农学通报,2019,35（26）：121-128.
[4] 韩进,程鹏飞,周贤,等.基于畜禽粪便的有机肥中雌激素污染特征[J].农业资源与环境学报,2019,36（5）：673-678.
[5] 周婧.猪粪中兽用抗生素检测方法及其季节性污染特征研究[D].哈尔滨：东北农业大学,2019.
[6] 贾武霞,文炯,许望龙,等.我国部分城市畜禽粪便中重金属含量及形态分布[J].农业环境科学学报,2016,35（4）：764-773.
[7] 魏益华,邱素艳,张金艳,等.农业废弃物中重金属含量特征及农用风险评估[J].农业工程学报,2019,35（14）：212-220.
[8] 刘兴华,朱荣生,王怀中,等.规模化猪场配合饲料和猪粪中矿物质元素含量特征[J].山东农业科学,2019,51（8）：84-90.
[9] 薄录吉,李彦,JIAFA L,等.我国规模化养猪场粪便重金属污染特征与农用风险评价[J].农业机械学报,2018,49（1）：258-267.
[10] 成登苗,李兆君,张雪莲,等.畜禽粪便中兽用抗生素削减方法的研究进展[J].中国农业科学,2018,51（17）：3335-3352.
[11] 管志云,邵敏,刘玉坤.畜禽粪便厌氧发酵技术分析[J].今日畜牧兽医,2018,34（11）：60,59.
[12] 矫云阳,WACHEMO A C,李秀金,等.稻草与畜禽粪便混合物厌氧消化快速启动研究[J].中国沼气,2019,37（4）：35-40.
[13] 郑盼,尹芳,张无敌,等.不同外源添加剂对猪粪厌氧干发酵的影响[J].中国沼气,2019,37（3）：35-40.
[14] 郭全忠.不同处理对猪粪干法厌氧发酵产气性能的影响[J].陕西农业科学,2019,65（4）：78-82.
[15] 金珠理达,王顺利,邹荣松,等.猪粪堆肥快速发酵菌剂及工艺控制参数初步研究[J].农业环境科学学报,2010,29（3）：586-591.
[16] 贾聪俊,张耀相,杜鹉辰,等.接种微生物菌剂对猪粪堆肥效果的影响[J].家畜生态学报,2011,32（5）：73-76.
[17] 邢伟杰,储卫华,金波,等.嗜热除臭型发酵菌剂筛选及其对猪粪堆肥发酵中的研究[J].农业开发与装备,2019（1）：121-122.
[18] 谢胜禹,余广炜,潘兰佳,等.添加生物炭对猪粪好氧堆肥的影响[J].农业环境科学学报,2019,38（6）：1365-1372.
[19] 沈玉君,张朋月,孟海波,等.通风方式对猪粪堆肥主要臭气物质控制的影响研究[J].农业工程学报,2019,35（7）：203-209.
[20] 张雪瑶,钟祝烂.猪粪渣栽培双孢蘑菇技术初探[J].食用菌,2017,39（3）：49-50,66.
[21] 杨菁,林代炎,翁伯琦,等.應用猪粪分离渣栽培毛木耳的品质研究[J].中国食用菌,2015,34（1）：29-31.
[22] 郭惠东,万鲁长,单洪涛,等.猪粪固液分离物栽培鸡腿菇配方优选试验[J].中国食用菌,2017,36（2）：17-19.
[23] 宋高杰,李涵,刘兴友.猪粪堆肥处理及用于蚯蚓养殖的研究[J].黑龙江畜牧兽医,2017（19）：124-127,136.
[24] 陈杰,谢飞,雍毅,等.蚯蚓生物处理猪粪肥效变化研究[J].环境保护科学,2018,44（1）：89-94.
[25] 江华明,李仁全,彭万仁,等.猪粪固形物饵料化试验研究[J].四川职业技术学院学报,2016,26（5）：179-182.
[26] 卜贵军,于静,邸慧慧,等.鸡粪堆肥有机物演化对重金属生物有效性影响研究[J].环境科学,2014（11）：4352-4358.
[27] 尹晓明,王荣江,徐潇潇,等.猪粪堆肥过程中养分和重金属含量的动态变化[J].植物营养与肥料学报,2019,25（2）：254-263.
[28] 李冉,孟海波,沈玉君,等.改性生物炭对猪粪堆肥过程重金属钝化效果研究[J].农业环境科学学报,2018,37（10）：2304-2311.
[29] 黄炜,刁晓平,李森楠,等.蚯蚓处理对猪粪重金属富集的影响[J].热带生物学报,2019,10（2）：151-158.
[30] 李晶.蚯蚓堆制猪粪对Cu、Zn形态变化与关键生物学指标间关系的影响[D].哈尔滨：东北农业大学,2019.
[31] 李文姣,张丽,刘东方,等.不同钝化剂对猪粪中重金属Cu Zn Mn钝化效果的研究[J].农业环境科学学报,2018,37（6）：1262-1269.
[32] 李文姣,张丽,刘东方,等.化学沥浸与硫化钠钝化联合处理猪粪中重金属[J].环境工程学报,2018,12（6）：1808-1818.
[33] 韩进,程鹏飞,周贤,等.畜禽粪便堆肥过程中雌激素降解特征[J].农业资源与环境学报,2019,36（5）：679-686.
此文总结：该文是一篇关于经典环境污染和空气污染专业范文可作为污染方面的大学硕士与本科毕业论文环境污染和空气污染论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献.
环境污染和空气污染引用文献:
[1] 环境污染和空气污染专升本论文范文 关于环境污染和空气污染相关专升本论文范文10000字
[2] 环境污染和空气污染论文范文素材 关于环境污染和空气污染方面本科论文开题报告范文2万字
[3] 环境污染和空气污染论文范文集 关于环境污染和空气污染方面自考毕业论文范文2万字
