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畜禽糞汙主要汙染物處理技術

發布時間：2025-08-06 瀏覽：384

據農業部統計分析（xī），截至（zhì）2020年末，中國畜禽糞汙年產（chǎn）量達40億t左右（yòu）。當前我國（guó）的畜禽養殖業發展仍（réng）存在一些短板，比如各地畜禽糞汙資源化利用執行（háng）標準不一（yī）、養殖業與種植（zhí）業脫節、環境監管不到位等問題，還有大量畜禽糞汙不能得到及時利用，對周邊（biān）環（huán）境造（zào）成了（le）巨大威脅。如何解決畜禽糞汙（wū）帶來的汙（wū）染問題，成為當前國家對農村社會經濟（jì）發展所關注的重點任務。

一、惡臭氣體處理
惡臭（chòu）氣體的產生是微生物分（fèn）解畜禽（qín）糞便中（zhōng）的（de）碳水化合物、蛋白質和其他成分的結果，氨氣、硫化氫和揮發性有機化（huà）合物是畜牧業生產（chǎn）排放的主要氣味物質，長期接觸會降低動物的生產（chǎn）性能。
揮發性有機化（huà）合（hé）物中的一些物質，如苯、乙醛等，也具有致癌性和危害（hài）性，可通過呼吸道、皮膚等途徑直接進入動物體內，嚴重損害肝髒和神經係統，對喉（hóu）嚨和眼睛造成刺（cì）激，上述大氣汙染物的排放，不僅會造成堆肥肥料營養元素的丟失，還對環境產生嚴重汙（wū）染，一定程度上阻礙了堆肥技術的推廣應用。
畜禽糞便汙染物的產生，歸根到底在於動物（wù）對飼料的不完全利用，在（zài）不影響生產性能的前提下，通過改進飼料配方，提高動物對各類營養的利用（yòng）率，可有效降低營養物質的排放。此處主要介（jiè）紹惡臭氣體末端治理的三種方法：物理、化學和生物方法。
（一）物理除臭
物理（lǐ）除臭技術是采用向（xiàng）糞（fèn）便或舍內投（鋪）放吸附劑或除臭物質以（yǐ）減（jiǎn）少臭氣的散發。吸附（fù）劑宜（yí）采用沸（fèi）石、鋸末、膨潤（rùn）土以及秸稈、泥炭等（děng）含纖維素和木質（zhì）素較多的材料。除臭物質有沸石、硫酸鈣、氯化鈣和苯甲酸鈣。沸（fèi）石是天然的除臭劑，豬糞堆肥中添加15%沸石，氨氣減排94%。
（二）化學除（chú）臭
畜禽糞便的化學（xué）除臭技術主要是利用化學物質與畜（chù）禽糞便中的有機物進（jìn）行化（huà）學反應，主要包括吸收法和燃燒法。吸（xī）收法為將排放的氣體汙染物溶解到（dào）液體中，通常加入氧化劑（過氧化氫、次氯酸鈉、臭氧（yǎng））和適當催化劑（jì）（如二價鐵離子）來提高吸收效率，反應後，有機化合物氧化成二氧化碳，硫化氫氧化成（chéng）元素硫，硫醇、硫化物氧化成磺酸或碸類。
吸收法是去（qù）除氨氣和硫化氫的有效解決方（fāng）案，對（duì）氨的減（jiǎn）排效率最高達到100%。但去（qù）除揮發性有機化合物（包括（kuò）揮發性脂肪酸、硫醇）要困（kùn）難得多。在許多情（qíng）況下，化學吸收被（bèi）用作以高濃度氣味為特征的排放氣體的預處理方法。有研究顯示從植物中（zhōng）提取的多酚類物（wù）質能夠和多種臭味化合物結合形成新的無臭化合物，為（wéi）開發植物型除臭劑提供理（lǐ）論依（yī）據。
燃燒法通常可分為熱燃燒和催化燃燒，存（cún）在不完全燃燒（shāo）、排放有毒化合物和耗能大的（de）缺點，不太推（tuī）薦。此外采用高能光電除（chú）臭（chòu）設備使惡臭氣體轉化（huà）為低分子化（huà）合物、水和二氧化碳等，能夠降低（dī）畜禽舍中有害氣體（tǐ）氨氣含（hán）量（liàng），提高空氣質量。
（三）生物除臭
生物除臭是（shì）利用某些微生（shēng）物的代謝活（huó）性，使臭味有機化合物自然（rán）分解成無味無（wú）害的最終產物，達（dá）到氣體淨化（huà）的方法。相對於物理（lǐ）、化學方法具有經濟高（gāo）效、管（guǎn）理簡單、二次汙染小的顯著優勢。近幾十年來發展了（le）3種用於臭氣生物淨化的技術：生物濾（lǜ）池、生物洗滌塔（tǎ）和生物（wù）滴濾池，國內（nèi）以（yǐ）生物濾池為主（zhǔ）。
生物濾池是很早使用的方法，可用於去除堆肥過程中產生的臭氣。其特點是不使用流動液相，由碎石或塑料製品填料構成的生物處理構（gòu）築物，汙（wū）水與填（tián）料表麵上生長的（de）微生（shēng）物膜間隙接觸，使汙水得到淨化。其優點在於成本（běn）低，但難以控（kòng）製反應條件（jiàn）（溫濕度和pH等），占地麵積大，處理高濃度汙（wū）染（rǎn）物時效率低且顆粒物易導致堵床。
生物滴濾池相對於生物濾池主要區別在於（yú）多了流動液相，臭氣從底部進入填料床，轉為水相（xiàng）後被微生物降解，處理後（hòu）的氣（qì）體從上排放，其（qí）優點在於（yú）反應條件易於控製，具有去除酸性氣體的能力（lì），整個過程（chéng）在一個罐中進行，節省了大量的空間（jiān）和總成（chéng）本。
生物洗滌塔與生（shēng）物滴濾池的區別在（zài）於微（wēi）生物是懸浮生長的，可進（jìn）行有效的生（shēng）物學參（cān）數控製，能處理大量高濃度臭氣，可以根據去除汙染物的不同靈活選擇微生物，其（qí）優（yōu）點在於不（bú）易堵塞、抗負荷衝擊能力強，但運行成本較高（gāo）。

二、抗生素汙染處理
近幾十年來，獸用抗生（shēng）素（sù）（VAs）汙染一直被認（rèn）為是一個（gè）全球性的環境和健康問題。抗生素的過度使用和濫用導致（zhì）了多重耐藥（yào）細菌的上升和傳播。動（dòng）物糞便被認為是抗生素抗性基因（ARGs）和攜（xié）帶它們的可（kě）移動遺傳元件（MGE）的主要宿主之一。
由（yóu）於施用糞肥作為土壤改良劑，容易造成抗生素耐藥性的傳播，經（jīng）過調查分析發現添加含（hán）有（yǒu）抗生素殘留的糞肥可導致含抗性基因的細菌比例明顯提高。各種研究表明，厭氧消化可以降低抗生素耐藥性傳播（bō）的風險，據報道厭氧消化可去除73%的VAs，而糞（fèn）肥堆肥和人工濕地可去除84.7%和90%的VAs，ARGs和（hé）MGE的平（píng）均（jun1）水平分別顯著降低了53%和74%。
目前，許（xǔ）多國家限製使用抗（kàng）生素作（zuò）為生長促進劑，鼓（gǔ）勵開發抗生素替代品。在食品動物生產中，酸化（huà）劑、噬菌（jun1）體、酶、植物化學物質、益生菌（jun1）、益生元和抗菌肽（tài）作為抗生（shēng）素的替代品已成為（wéi）研究熱（rè）點。
三、病原菌汙染
畜禽糞便中還存在著大量的病（bìng）原微生物：植物病（bìng）原菌（jun1）大多（duō）為真菌，如灰梨（lí）孢菌（引起水稻稻瘟病）和尖孢鐮孢黃（huáng）瓜專化（huà）型（引起黃瓜枯萎（wěi）病）等，少（shǎo）數為細菌，主要有青枯菌等；主要的人畜共患病原菌有：大腸杆菌、沙（shā）門氏（shì）菌、金黃葡萄球菌、豬鏈球菌和誌（zhì）賀氏菌等，這些病原菌會給農業生產、人類健康帶來巨大威脅。
堆肥過（guò）程中產（chǎn）生的高溫可以殺死糞便中的（de）病菌、蟲卵和雜草種子，達到（dào）無害化的目的，其（qí）無害化處理與堆肥過程中溫度、水分和接種（zhǒng）劑等有（yǒu）關（guān）。研究（jiū）發現當堆肥溫度達到50-65℃時，隻要5-6d即可將蟲卵、寄生蟲、病原菌和孢子等殺滅。堆肥發酵反（fǎn）應速度的快（kuài）慢受水分的影響，一般堆肥的起始含水量（liàng）以50%-60%為適宜，堆肥水分含量過低，不利於殺（shā）死病原菌，會影響堆肥過程中有害生物的無害化處理。
另外（wài），蚯蚓、黑水虻堆（duī）肥也是實現病原菌無（wú）害化處理的一條有效途徑。研究表明特定的蚯蚓種（zhǒng）類堆肥後糞大腸菌群滅活率達到100%。用黑水虻處理含有大（dà）腸杆菌O157:H7（EC）、鼠傷寒沙（shā）門（mén）氏菌（ST）和金黃色葡萄球菌（SA）的廚餘垃（lā）圾過程中，EC在4-6d內被滅活，ST在3-4d內被滅活，SA在6d內減少99.99%，且EC、ST和SA在黑水虻體內無殘（cán）留。種養結合方式為循環生態農業提供一種新的發展模式。
四、重金屬殘留汙染處理（lǐ）
高銅高（gāo）鋅日糧（liáng）對動物，尤其是豬具有顯著的促（cù）生長和（hé）防腹瀉等效果，由於畜禽（qín）對重金屬元素的利用率很低，隻有很（hěn）小部分被（bèi）吸收，所以絕大部分的（de）重（chóng）金屬隨著畜禽（qín）糞便排出體外，對生（shēng）態環境造成潛在的（de）汙染。
目（mù）前主要是（shì）通（tōng）過一（yī）些合適的措（cuò）施和手段將（jiāng）汙泥中的有害重金屬元素去除或者最大限度降低其濃度，如化學、電化學、微（wēi）生物、植物（wù）修複等方法。針對已經產生的畜禽糞便，通過堆肥和沼氣發酵，可以促進重金屬鈍化，但不會降低重金屬總量，其原理是（shì）通過調節重金屬在不同形態下進行（háng）轉化，即由生物可利用形態向穩（wěn）定形態轉化，達到生物有效性降低的目的。
通過好（hǎo）氧堆（duī）肥有效降低鉛的活性，鈍（dùn）化率達21.09%-42.71%。但是（shì）僅依靠堆肥降低重金（jīn）屬的生物（wù）有效性是有限的，當重金屬濃度過高時，堆肥效果不明顯。研究顯示，添加劑的使用能有效提高重金屬的鈍化（huà）效果，重金屬的鈍化作用在一定程度上可以減輕重金屬危害，但添加鈍化劑又會造成二次添加劑汙染，且不能從根本上降低重（chóng）金屬含量，對人類健康和環境仍存在潛在風險（xiǎn）。
淋洗法是（shì）有（yǒu）效分離去（qù）除畜禽糞便中重（chóng）金屬的一個途（tú）徑，采用較多的是化學淋洗和生物淋洗。化學淋洗使畜禽糞便中的重金屬由（yóu）不可溶（róng）的（de）化合（hé）物向可溶的離子態或絡合離子態轉化（huà），去除機理主要為酸化、離（lí）子交換、溶解、表麵活性劑和絡合劑等作用，常用的試劑（jì）包括鹽酸（suān）、硫酸、硝酸和一些有機絡（luò）合劑，如（rú）EDTA、檸檬酸等。化學淋洗法對有機肥中的重金屬去（qù）除率很高，但淋洗過程和中和（hé）過程（chéng）要消耗大量的化學試劑，成本較高。相比其他方法，生物淋洗法運行成本低、營養元素流（liú）失少、實用性強，是一種經濟有效並（bìng）具有發展（zhǎn）潛（qián）力的重金屬處理方法。生物淋洗法起源於微（wēi）生物濕法冶金，是通過微（wēi）生物的（de）新陳代謝來溶解重金屬，以氧化亞鐵硫（liú）杆菌和氧化硫硫杆菌為主，目前已應用於處（chù）理畜禽糞汙中（zhōng）的重金屬。