四川養(yǎng)豬業(yè)清潔生產(chǎn)系統(tǒng)LCA及豬糞資源化利用關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、本文針對四川養(yǎng)豬生產(chǎn)中突出的清潔生產(chǎn)技術(shù)問題，一方面采用生命周期評估(LCA)方法學(xué)和情景分析法相結(jié)合的方式對四川三種典型的養(yǎng)豬生產(chǎn)情景進(jìn)行了系統(tǒng)的環(huán)境影響評估，提出了這種分析方法應(yīng)用于當(dāng)前養(yǎng)豬生產(chǎn)環(huán)境影響評估時的具體算法，并揭示出各種養(yǎng)豬生產(chǎn)系統(tǒng)中的環(huán)境友好和不利方面以及其資源利用效率；另一方面，在豬糞無害化處理和資源化利用技術(shù)研究中，1、對好氧堆肥的實(shí)用工藝效果，堆肥化過程中主要控制參數(shù)對微生物群落的系統(tǒng)演替產(chǎn)生影響的規(guī)律進(jìn)行了研究

2、；2、對利用豬糞生產(chǎn)蠅蛆蛋白的物質(zhì)、能量轉(zhuǎn)化規(guī)律進(jìn)行了探索。 在豬肉生產(chǎn)的LCA分析中，得出了如下主要結(jié)論： 1、引入了生命周期概念之后，把原本局限于豬舍或豬場的生產(chǎn)過程向上擴(kuò)展到原料(飼料)的生產(chǎn)甚至農(nóng)資的原料開采和生產(chǎn)、運(yùn)輸，向下延伸到豬場產(chǎn)生的各種廢物的處理利用之后，可以更加深刻地認(rèn)識養(yǎng)豬生產(chǎn)系統(tǒng)的環(huán)境問題和生態(tài)效率高低的根本原因。 2、本文提出“農(nóng)田資源耗竭當(dāng)量”的概念并建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，有利于

3、在現(xiàn)有統(tǒng)計資料的基礎(chǔ)上將飼料原料生產(chǎn)中不同生產(chǎn)模式下農(nóng)資消耗量進(jìn)行轉(zhuǎn)化，對以后開發(fā)相關(guān)的數(shù)據(jù)庫有一定的幫助。 3、研究結(jié)果表明四川省養(yǎng)豬生產(chǎn)中環(huán)境問題優(yōu)先序列為土地占用→富營養(yǎng)化潛勢→酸化效應(yīng)→水資源消耗→氣候變暖→不可更新能源耗竭。 4、三種養(yǎng)殖模式的分析比較反映出不同的生產(chǎn)系統(tǒng)具有不同的環(huán)境影響方式：情景A(散養(yǎng)模式)下具有最大的氣候變暖潛勢，情景B(適度規(guī)模養(yǎng)豬)具有土地占用最多，不可再生能源消耗最大，酸化效應(yīng)

4、和富營養(yǎng)化最嚴(yán)重等，而情景C(集約化養(yǎng)豬)水資源消耗最大。 5、對不同生產(chǎn)階段的環(huán)境影響貢獻(xiàn)的分析表明，環(huán)境問題表現(xiàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)有很大差別。在水資源消耗、土地占用和不可更新能源耗竭方面，飼料原料生產(chǎn)過程的環(huán)境影響貢獻(xiàn)最大，而氣候變暖、酸化和富營養(yǎng)化等方面則以廢物處理和利用階段的環(huán)境影響貢獻(xiàn)最大。但資源的消耗不僅在飼料生產(chǎn)過程中，動物生產(chǎn)過程的飼料轉(zhuǎn)化率低是間接導(dǎo)致原料生產(chǎn)資源消耗增大的重要原因。 6、提出了改善豬肉生產(chǎn)

5、環(huán)境問題的具體措施：①是采取規(guī)?；⒓s化的農(nóng)牧結(jié)合生產(chǎn)系統(tǒng)，加大有機(jī)肥還田的比例，合理配方施肥和測土施肥，提高飼料作物生產(chǎn)技術(shù)水平，增加土地單產(chǎn)，降低每功能單元的氮肥投入和養(yǎng)分流失，減少飼料原料運(yùn)輸?shù)哪茉聪模虎谕ㄟ^品種改良、科學(xué)合理配制飼料、改善飼養(yǎng)管理方式和養(yǎng)豬環(huán)境，提高飼料利用效率，減少廢物排放和營養(yǎng)物質(zhì)損失；③改進(jìn)廢物處理技術(shù)，并對處理產(chǎn)生的有機(jī)肥和甲烷加以充分利用。 在豬糞無害化處理和資源化利用技術(shù)研究中，采用自行

6、設(shè)計的煙道加熱靜態(tài)垛好氧堆肥工藝(FHSC)，探索規(guī)?；i場糞便高溫堆肥化處理的快速腐熟技術(shù)，得出了以下結(jié)論： 1、FHSC系統(tǒng)在8h內(nèi)迅速進(jìn)入高溫階段，比對照組提前40h以上。從節(jié)約能源的角度出發(fā)，以加熱3h為宜。 2、添加菌劑有利于硝化作用的進(jìn)行，相應(yīng)試驗(yàn)組溫度達(dá)到相對穩(wěn)定的時間只有20d，比對照組提前了18d左右，根據(jù)C/N和種子發(fā)芽指數(shù)的變化，表明添加菌劑對生物發(fā)酵也起到了顯著的促進(jìn)作用。 3、在本

7、研究中由于煙道上方設(shè)計了貯水空間，使堆肥產(chǎn)生的滲濾液不致流失，一方面消除了環(huán)境污染，另一方面由于水分蒸發(fā)，再次進(jìn)入堆料中，保證了通風(fēng)中物料含水率自然保持在適宜的水平。 4、FHSC具有獨(dú)特的殺滅病原微生物和最終干燥有機(jī)肥料的作用，在堆肥過程中能源投入上雖有所增加，但由于減少了專門進(jìn)行發(fā)酵后產(chǎn)品干燥過程，降低了這部分能源消耗，對產(chǎn)品成本的影響較小。而且由于堆肥和干燥實(shí)現(xiàn)了一體化，減少了干燥設(shè)備設(shè)施的投入，同時提高了勞動生產(chǎn)率。

8、 利用PCR-SSCP技術(shù)研究了堆肥化過程中主要控制參數(shù)對微生物群落的系統(tǒng)演替產(chǎn)生影響的規(guī)律。得出了以下結(jié)論： 1、在試驗(yàn)中，通風(fēng)、溫度和C/N等參數(shù)的變化對細(xì)菌和真菌類群數(shù)產(chǎn)生了很大的影響。強(qiáng)制通風(fēng)堆體的細(xì)菌類群平均數(shù)(2.436個)遠(yuǎn)比被動通風(fēng)堆體高(1.54個)，真菌類群數(shù)表現(xiàn)了相同的規(guī)律(3.128個對2.641個)，可能是通風(fēng)方式不同引起氧氣供應(yīng)差異和通風(fēng)散熱差異(強(qiáng)制通風(fēng)堆1～20d的平均溫度只有51.6℃

9、，而被動通風(fēng)堆為56.3 ℃)的結(jié)果；溫度的變化對細(xì)菌和真菌類群數(shù)產(chǎn)生了明顯的直接影響，細(xì)菌在68℃以上，真菌在50℃以上都出現(xiàn)了類群數(shù)的劇烈下降。根據(jù)類群數(shù)量的變化，細(xì)菌群落最繁榮的階段為溫度48～65℃或堆肥的4～20d階段，真菌為42．5～50℃和堆肥的15～24d階段。對于細(xì)菌的類群數(shù)變化，溫度下限的確定還應(yīng)當(dāng)考慮C/N的變化，試驗(yàn)中48℃時細(xì)菌的類群數(shù)劇烈下降與C/N已降到較低水平(17:1)也有很大關(guān)系，否則溫度可以更低一些

10、。 2、在堆肥0～30d中，細(xì)菌和真菌類群數(shù)最終都大幅度降低，30d后小幅震蕩，持續(xù)走低，溫度、C/N、OC含量過低是主要因素，如果加強(qiáng)人工參數(shù)調(diào)控并在20d左右時加入細(xì)菌發(fā)酵制劑、在24d左右時加入真菌發(fā)酵劑，對堆肥的快速腐熟將會有促進(jìn)作用。溫度、C/N和微生物類群數(shù)的下降，使得堆體二次發(fā)酵進(jìn)程十分緩慢，因此，如何提高堆肥后期(30d后)的發(fā)酵效率是加速堆肥腐熟的關(guān)鍵。 3、堆肥全過程中，真菌類群數(shù)的變異要大于細(xì)菌

11、，這可能說明真菌對堆體內(nèi)微生態(tài)環(huán)境更為敏感。從整個微生物群落的角度看，第27d以前群落是興旺的，以后則趨向衰弱。通過調(diào)控參數(shù)可以讓細(xì)菌和真菌同時處于最活躍的狀態(tài)，從而極大地豐富微生物群落的多樣性，加速堆肥腐熟的進(jìn)程。 4、由于堆肥30d以前堆體溫度主要在44～71℃，在SSCP圖譜上的條帶估計是好氧高溫細(xì)菌占主導(dǎo)，如果要通過添加微生物制劑提高這一階段的發(fā)酵效率，必須篩選耐高溫菌株。 5、在堆體排氣口處的二氧化碳釋放濃

12、度27d或28d驟然下降，成為堆肥系統(tǒng)第一次發(fā)酵結(jié)束的最明顯的標(biāo)志。 6、在本次SSCP分析中，選取的真菌引物長度小于細(xì)菌引物，因此擴(kuò)增出了更多的操作分類單元(OTUs)，證明了PCR-SSCP中擴(kuò)增片斷越長，得到的條帶數(shù)越少的規(guī)律。 對利用豬糞生產(chǎn)蠅蛆蛋白的物質(zhì)、能量轉(zhuǎn)化規(guī)律的初步研究得出如下主要結(jié)論： 1、蠅蛆在糞便中的活動可以快速降低糞便惡臭，同時在短期內(nèi)(6d)使糞便總重量減少53.04％，其中干物

13、質(zhì)減少31.14％。 2、蠅蛆沉積的干物質(zhì)占總量的2.85％，生物分解消耗的干物質(zhì)占總量的28.3％。豬糞中養(yǎng)分降低最多的是粗脂肪(EE)，達(dá)77.81％，其次是凱氏氮(KN)，達(dá)62.81％，粗纖維(CF)和無氮浸出物(NFE)只減少9.28％和22.03％，說明蠅蛆在糞便中利用的養(yǎng)分主要是粗脂肪EE和凱氏氮(KN)，CF和NFE利用和消耗較少。 3、蠅蛆對糞便中的EE和KN的高效轉(zhuǎn)化和利用，可能正是糞便惡臭快速減

14、輕的一個重要原因。 4、在利用畜禽糞便生產(chǎn)昆蟲蛋白后，豬糞中總能降低了41.58％，但蠅蛆沉積的能量僅占總量的3.578％，殘留的豬糞中還有58.42％的能量，說明腐食食物鏈的其他環(huán)節(jié)對系統(tǒng)物質(zhì)還原仍然十分重要。 5、蠅蛆的活動對糞便的理化性質(zhì)影響很大，這種影響對后續(xù)的微生物好氧分解極為有利，這可能是生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)高效還原的基本機(jī)制之一。生產(chǎn)上可直接利用這種糞便進(jìn)行堆肥化處理，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥料，但沒有進(jìn)行堆肥化處理以