日本的家畜粪尿处理技术

消除畜产公害，防治畜牧污染，是农业可持续发展的一部分，日本早在1970年12月就公布了《废弃物处理及清除法》。其中规定：在城市规划地域内畜禽粪尿及其他废弃物必须经过处理。日本在家畜粪尿及其他废弃物必须经过处理。日本在家畜粪尿处理方面取得了不少成功的经验。 一、干燥处理 干燥处理是利用燃料、太阳能、风等能量，除去家畜粪中的水分，使含水率降低到可以堆积发酵的积度(55%)。通常采用塑料薄膜温室进行干燥处理，利用太阳能和自然风具有的能量促进干燥。这种方式容易受气象条件的影响，且设施占地面积较大。在日本关东以南的温暖地区，每平方米温室干燥订每日的水分蒸发能力，夏季为4.5～5.0kg，冬季为1.0～1.5kg，冬季约为夏季的1/3～1/5。 二、堆肥处理 1、原理 畜粪施用前预先利用微生物分解粪中对作物不利的物质的操作称为发酵。堆积发酵时，干物质分解产生的热能，使材料温度上升和蒸发材料的水分，促进病原菌、寄生虫卵、杂草种子等的镣灭及材料的干燥。此外，经过堆积发酵后，畜粪中易分解的有机物大部分被分解，既抑制了臭气的产生，又分解了对作物不利的物质。 2、发酵处理方式 日本不同地区常见的发酵处理方式如图所示。 3、发酵的必要条件 (1)营养源 畜粪中易分解性有机物是需氧微生物增殖的营养源。同时，这些易分解性物质被分解时，产生势量。每公斤干物质分解，产生势16.72～20.9MJ，可蒸发水量5～7kg。 (2)温度 参与发酵的微生物，通常在30℃以上的环境温度下，增殖变旺盛。冬季期间， 生物增殖被抑制，发酵处理能力低下。因此，在积雪、寒冷地带的冬季，对发酵槽采取保温、加温等措施。 (3)水分 含水率过高过低时均不利于发酵处理。为此，有必要事先进行预备干燥、固液分离、混合辅助材料(水分调整材料：锯屑、稻壳、返回堆肥等)等，调整水分在55%～70%，改善投入原材料的通气性(空隙率在30%以上)。 (4)氧气 氧气的供给是氧微生物增殖不可缺少的，依靠微生物的增殖，粪中有机物被分解为稳定的物质。通过搅拌等翻转材料，进行氧气的供给，或采用鼓风机实行强制通风。供给氧气，同时排出蒸发出的水蒸汽。通常气立方米堆积材料的通过气量为0.05～0.1m3/min，但过量通风易导致材料温度下降。所以在冬季应尽可能减少搅拌次数。 4.促进发酵的方法 (1)改善物质的性质 常采用降低材料中的水分(温室干燥、固液分离等)和添加辅助材料(水分调整材料：锯屑、稻壳、返回堆肥等)的方法，提高其通气性，使整体得到均匀的氧气供给。 (2)通风 可通过添加辅助材料，提高混合材料的空隙率，使其具有良好的通气性。此外，用强制通风，可促进腐熟，缩短处理时间。 (3)搅拌、翻转 依据适度搅拌、翻转使发酵处理材料和空缺均匀地接触。同时有利于材料的粉碎、均质化。 (4)太阳能的利用及保温 利用太阳热能，可促使堆肥材料中水分的蒸发。密闭型发酵槽等可以设置在温室内，用透明树脂板作堆肥舍屋顶，尽可能利用太阳能，在冬季还可以防止被寒风冷却。 5.通风方式 通风操作是向材料供给氧气，促进需氧分解(发酵)和材料的干燥。一般采取强制通风，每立方米堆积材料通风量为0.05～0.1m3/min。通风装置一般采用高压型圆形鼓风机。如能保证材料有恰当的含水率、空隙率，用涡轮风扇也可充分通风，且降低了电费。 6.发酵设施 (1)开放型发酵设施 设置在温室等房子内，用搅拌机在0.4～2.0m的深度强制翻转搅拌处理，具有占地面积小，并可以用太阳能促进材料的干燥等优点。另一方面，为防止冬季散热，可采用2m深的圆形发酵槽，发酵槽一半埋设在地下，即使在寒冷地的冬季也可以维持良好的发酵状态。 (2)密闭型发酵设施 原料在隔热发酵槽内搅拌、通风，让共发酵。有纵型和横型两 种，占地面积比开放型小，为了维持一定的处理能力，材料在发酵槽内滞留天数比开施型短。此法适合畜粪为主的材料的发酵。本装置是发酵和干燥处理并用的方式，虽然处理量低，但是可以处理含水率稍高的材料。 (3)堆积发酵设施 操作者利用铲式装载机等进行材料的堆积、翻转操作，让其发酵。与上述二者相比，此法自动化程度低，每天的分解量少，处理天数长，占地面积较大。多数是被用于上述二者含锯等难分解有机物多的材料的前处理或处理。 三、固液分离处理 运用理化方法除去包含于粪、粪尿混合液或污水等材料中固型物的操作称为固液分离。在奶牛生产上通常采用固液分离机对奶牛粪或者粪尿混合液进行固液分离。用于乳牛粪或粪尿混合液固液分离机有螺旋压力器式、滚筒压力式(滚筒型)等。一般利用这些固液分离机分离固型物的含水率为75%～80%，分离固型物的含水率在80%以下时，可以直接堆积发酵；含水率在80%以下时，可以直接堆积发酵；含水率在80%以上的，有必要利用某些辅助材料(水分调整材料)混合后堆积发酵。分离的液体部分进行污水处理。 四、液状堆肥处理(浆液处理) 粪和尿混合的材料称为浆液。在奶牛场粪和尿多数混 合呈泥浆状。此外，用固泫分离机处理的分离液也是泥浆状的粪尿。这些材料通过表面曝气或水中曝气后，分解其中有机物，经一定时间贮留后散布到农田利用。 五、蒸发、浓缩处理 该处理方式是利用太阳能、风能或发酵分解产生的热能让尿污水在空气中蒸发，达到减少液体中的水分并浓缩目的。 六、臭气(恶臭)对策 顺利地进行发酵处理是抑制粪尿处理过程中产生臭气的基本对策。可通过粪尿分离、降低粪尿的水分，抑制腐败性微牲(厌氧微生物)的活动、混入锯屑等吸附材料，改善在畜舍的饲养管理技术等，可抑制粪尿产生臭气。即使产生臭气，做到臭气发生源密闭化，其密闭空间每小时强制换气10～20次，将产生的臭气送入土壤除臭装置或石棉除臭装置等除臭。通过选择恰当规模的除臭装置，可得到良好的除臭效果。

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