雞糞資源再利用的途徑及技術發展
發布時間:2010-08-19
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提要 本方通過雞糞加工利用的研究實踐及對國內外有關技術成果的分析，綜合評述了雞糞作為資源再利用的途徑、處理工藝和設施的現狀與發展趨勢；并就我國如何進一步應用物理、化學、生物等綜合工程技術手段，深化和加快“雞糞再利用技術”的研究開發等有關問題，進行了探討。
關鍵詞 雞糞 資源 再利用技術 處理加工
一、引言
隨著當代技術的進步，對雞糞的處理，正在從長期沿襲的僅僅作為農家糞肥就近施用的方式，擴展到加工轉化為燃料、商品化肥料、飼料產品。所有一切使雞糞作為資源而多途徑、多層次再利用(包括旨在防止污染環境的無害化處理)的工藝及相應的設施系統，我們稱之為雞糞“資源再利用技術(Resource recycling technology)”。60年代末以來，日趨嚴重的禽畜糞便污染環境的困擾和糧食、飼料短缺的威脅，促進了國外對糞再利用技術的開發。歐洲、北美的一些國家和日本的養雞企業逐漸配備雞糞處理設施：興辦雞糞加工廠，其規模較大者年產干雞糞產品達數千至萬噸；以干燥裝置為主體型式多樣的雞馘蛔工設備，在70年代相繼投入使用［1］，爾后直至80年代末，化學生物發酵處理雞糞等技術也得到較廣泛應用［2］［4］［6］。我國自80看作工，采用太陽能、氣流、高溫快速等方式干燥與膨化、微波、發酵、熱噴處理加工雞糞的研究應用，至今已初見成效。一引進中小型雞糞處理加工廠(車間)已出現。堿場雞糞連續機械化加工生產線已建成抽產，一些大中城市的養雞企業已著手配備雞糞處理設施，商品化雞糞肥料和再生飼料已小批投入市場。這一切，標志我國對雞糞資源再利用技術的研究、開發已進入起步階段。
為推進我國雞糞再利用技術的進一步深化和擴展，本方擬對近期一些國內外技術成果及發展趨勢進行分析，并探討如何選擇適用技術，解決當前存在的問題。
二、雞糞的資源價值與利用途徑
(一)作為植物營養資源的開發
1.加工成商品化優質有機肥料。據華南農業大學測定，廣州地區籠養蛋雞糞的植物營養成份(干基)為：全氮(N2)3.23-3.36%，磷(P2O5)3.95-5.3%，鉀(K2O)2.27-2.57%，腐殖酸15.9-21.9%。經干燥或發酵、防霉、除臭處理，可加工成商品肥料，包括純雞糞和以雞糞為主配制的復合有機肥、或分別用于果樹、蔬菜、花栽等專用有機肥系產品。由于肥效一般比較高，有利于改良土壤，且價格比化肥低，施用方便，頗受用戶歡迎。如廣州生產的用于菜田的大包裝干雞糞肥，銷往香港，售價1200港元/噸(1990年11月)。
2.利用其稀釋養分(培植藻類、浮萍、鳳眼蘭和水浮蓮等水生植物。
(二)作為動物營養資源的開發棗處理加工成再生飼料
據分析，雞糞中粗蛋白質的含量約相當于豆餅的57-66%，而高于糧食、牧草等常規基礎飼料；粗脂肪、鈣、磷的含量也較高(見表1)。此外，還含有8-10%共17種氨基酸(其中產蛋雞糞的粗蛋白質中含 胱胺酸4.51%、賴氨酸2.01%、精氨酸4.38%)和鎂、鈉、鐵、銅、錳、鋅等微量，B族維生素的含量比原飼料高得多，總消化養分(TDM)占干物質的52?0%，對飼喂反芻家畜，其消化能約7.8-10.2MJ/kg干物質［3］。
經過長期的研究和實踐，人們已真正認識到，只要經過適當的技術處理，雞糞完全可以成為質優、價廉、量大的飼料資源。據聯合國糧農組織1980年出版物估計，全世界一年可收集并加工成飼料的雞糞(設占總量的1/4)，可滿足6150萬頭高產奶牛(平均年耗粗蛋白質800kg/頭)或2.89億頭育肥肉牛對粗蛋白質的需要［2］。我國現雞約21.5億只，若收集其中一半雞糞加工為飼料(概算一只雞日排糞干物質含量為27.5g)則可得粗蛋白質(高雞糞中干物質的25%)527萬噸，相當于1146萬噸豆餅所提供的粗蛋白質。事實上，雞糞飼料已在北美、歐洲和亞洲廣泛利用。文獻［2］、［3］列出的國外飼喂各種動物的日糧配方中雞糞飼料的適宜配比(干基)為：奶牛25-30%、肉牛25-40%、泌乳綿羊20-30%、肥羔(羊)25-30%、魚18-42%。我國近幾年來，滬、津、京、哈爾濱、大連、昆明、西安、廣東、內蒙、四川、山東、吉林等地分別用經處理的雞糞滲入常規飼料喂養畜禽和魚類的試驗，已見成交其中部分實例見表2。
(三)廉價熱能資源的開發棗用作燃料
含水率20%的干雞糞的發熱量(QYdw)約為12.5MJ/kg，相當于標準煤的40%。 國外(如荷蘭、日本)有的雞場，將含水率30%以下的干雞糞直接(或壓制成條狀或塊狀后)在專用的爐內燃燒，為雞舍供暖、孵化、育雛，或與“火力干燥機”配套，用于干燥雞糞。雞糞允厭氧發酵可產生沼氣。按其中含總固體(TV)的產沼氣率為386L/kg［7］，每只雞日排糞中含TV22.5g計，則可產沼氣8.7L。含60%CH4、40%CO2的沼氣發熱量約為21.5MJ/m3，則10萬只雞發酵年產的沼氣作燃料相當于232噸標準煤。此外，沼渣又是一種無臭，無寄生蟲和致病菌的優質肥料。
三、處理加工工藝及設施
對鮮雞糞(生糞)處理加工的預期目標是實現：1.無害化椛泵鴆≡凹納?卵)抑制真菌毒素，除臭，以防止傳播疾病及污染環境，2.高效化椉跎儆鶚В岣呃瞇Ч?肥效或消化率)。3.商品化椉庸こ殺閿謚嬖聳洹⒖賞斗攀諧〉牟貳９諭庀鐘屑Ψ啻矸椒ê芏啵饕校?/P>
(一)脫水干燥 這是減少有機氮分解成無機氮及氮的游離擴散導致的營養損失、抑制微生物生長，殺蟲滅菌(如加熱干燥)的最基本的手段，也是其它處理工芤(如發酵處理)不可缺少的配套工序。露天攤曬干燥速度慢，營養損失大，又污染環境，故不應采用。近二十年來，國內外應用的干燥技術及設備頗多［8］，可供參考選用的。
1、加熱快速干燥〓采用回轉圓筒為代表的高溫快速干燥設備，歐、美、澳洲一些國家、日本和我國都有生產和應用［1］，可使含水率70%以上的濕雞糞烘干機快速連續干燥至15%以下，同時完成滅菌除臭、產品營養損失小6%。這類設備適用于大中型雞場。
2.在塑料大棚內利用太陽能加熱、機械攪拌干燥 通過往復行走、正反轉動的攪拌機搗碎、翻動和推送雞糞，并強制通風排濕，分段分批干燥，或同時進行發酵，這類設施在日本有幾個廠家成套制造，應用頗多。圖1為我國研制的9JGZ-4.6型太陽能設備示意圖［9］。這種設施不耗燃料，運行成本較低，但受季節、地區天氣的制約，需與其它工藝設備組合，才能保證連續生產。
3.在保溫室內以多層傳送通風型式進行連續干燥〓美國 這種干燥裝置如圖2所示，雞糞在多層傳送帶上被擺耙齒搗碎，并被來自相禽雞舍或經其它熱源加熱的低溫熱風連續干燥。日本也有類似的裝置，不過傳送帶上有篩網孔，頂層用發酵過的干糞與鮮糞混合，上四層發酵，下四層干燥，室溫保持在40℃左右。這類裝置結構不復雜，但與相同處理量的其它設備比較，占地面積較大，宜在中小型雞場使用。
4.雞舍(籠)內干燥〓近幾年來，這種方式日益受到重視。1988年以來，有關國際博覽會上展出的養雞設備中，中許多都配有舍(籠)內干燥雞糞的裝置。主要形式為在每層雞籠組間(或后下方)加設通風管道，利用雞體散熱或其它方式預熱的暖空氣干燥雞糞。如圖3所示。此外，雞籠與地面間設備柵格狀的分層堆糞架，或旋轉式網狀接糞器漏飲水器，防止雞糞加濕，以利于蒸發干燥。
(二)膨化處理 我國一般采用簡易價廉的螺桿式膨化機，其原理是籍助于螺桿的擠壓，使雞糞受到加溫、壓力變化的作用而膨化、疏松，并且滅菌，宜作飼料。但生產率低，機械故障較多，只宜于小批量處理。
(三)熱噴處理 熱噴處理是將預干至含水率約16-30%的雞糞，裝入壓力窗口內，經受短時間的低、中壓蒸汽處理，然后突破減壓至常壓噴放，所得的熱噴物料已不含蟲菌且細碎、膨松、無臭味，有機物消化率也提高了13.4-20.9%［10］既可直接飼喂也可進一步干燥、配混、制粒。因此，是目前比較成熟的適宜于大批量轉化為再生飼料的技術(圖4)。此外還有超高頻電磁波(微波)處理，也能使水分迅速蒸發和殺滅細菌。
(四)化學藥劑處理
鮮雞糞(或雞墊草)用化學藥劑處理，方法簡易，能可靠地滅菌，保存養分，提高消化率。許多研究者提出了各種有效的配方，但考慮到成本和使用者的安全，以推薦含甲醛、丙酸醋酸的配方為宜。
(五)生物發酵處理
目前應用于雞糞處理的生化技術主要是好氧發酵：即在供氧條件下，微生物迅速繁殖，使物料溫度逐漸升高至70-80℃，雞糞中的有機物料被氧化、分解，釋放出H2S、NH3等氣體，還使部分非蛋白氨轉化為可消化蛋白，因而發酵后可得到無臭、無蟲(卵)及病原菌的優質有機肥料和再生飼料。80年代以來，國外彩和此法者逐漸增多。
常見的發酵設備有糞床(槽)式、水平轉筒式和立式幾種，大都帶有攪拌裝置；不加熱，靠自然發酵，常需十多天以上才能完成。近幾年推出的快速發酵機，采用補充加熱、強制通風、分層發酵干燥等結構(見圖5)，可將發酵過程縮短為4-6天甚至12小時。我國研制的“充氧動態發酵機”，帶有供熱通風和攪拌裝置；容量1噸，可使含水率為40-45%的雞糞在8-10小時內完成發酵干燥及消毒過程。
國外一些雞場采用的“真空發酵”，實際上是厭氧發酵的特例。“青貯”則是將雞糞與飼草等配混后放入容器內壓實、密封，先經短暫的需氧發酵再進入長時間的厭氧發酵。青貯后部分有效非蛋白氨可轉化為真蛋白質，且具清香味適口性好，適用于小批量處理作飼料。
四 國內雞糞肥(飼)料產品工廠化生產實例
(一)9WJF-800微波處理雞糞成套設備
這套設備1986年建成投產，工藝流程為：鮮濕雞糞先攤曬至含水率35%以下，經初步粉碎，輸送攤平進入微波處理機干燥、殺蟲滅菌后，再經冷卻、粉碎，一部分成為粉狀干雞糞產品；另一部分經混合、攪拌，再制成膨化或顆粒配合飼料或顆料花木肥料。經測定，這套設備處理量為1t/h時，降水幅度為10.45%，蒸發量104.5kg/h，所得產品質量好，已作為商品投放市場。但主設備降水幅度較小，前期干燥仍要占用較多勞力和場地。
(二)JFGJ-1型雞糞處理加工生產線
我們研究設計的這條生產線，采用了高低溫結合干燥及熱噴處理等技術，可將含水率75-80%的濕雞糞干燥并加工成粉狀或顆粒狀的有機(復合)肥料或飼料產品，生產全過程實現了機械化連續作業，并配合了余熱回收裝置。該生產線于1989年8月投產，1990年3月通過星火項目驗收。實測的水分蒸發量達668kg/h；生產能力為55.6t.%/h；可滿足規模為15-20萬只的大型雞場處理雞糞的需要。而且，其產品質量好，加工過程粗蛋白損失僅為2.88-4.69%；各項環境保護監測指標均符合有關標準；投產初期的純利率已達13.6%至20.5%，設備成本回收期為2年。其工藝流程見圖6。
五 現存問題及研究解決途徑的探討
當前國內在這一領域的單項技術及設備的研究應用已起步并取得實用性的成果。但配套技術的系統研究和基礎研究還比較薄弱，形成連續生產能力并同時體現經濟、社會、生態效益的實例尚不夠多，因此有必要著重從以下幾個方面進行擴展和深化。
(一)處理工藝和配套設施系統模式的研究設計
近期應主要面向集約化養雞場，根據不同規模、飼養品種、雞舍類型、集糞清糞方式、原料性狀、雞場所在地區的自然條件、能源供應狀況、經濟發展水平、產品使用對象以及市場需求等各種因素，有針對性地選用適用技術，制定各種類型的處理系統模式。
(二)干燥工藝設施的選擇
國內現行的熱噴、發酵、微波等處理工藝都需要預先將濕雞糞干燥到含水率30-40%。近期建議因地制宜地采用如下措施：
1.通過添加干燥吸濕的調理劑，如鋸末、硅酸鈣干雞糞等，使含水率略有降低；
2.在氣候溫和干燥的地區或季節，在塑料大棚內利用太陽能加熱通風干燥；
3.在潮濕、多雨或嚴寒多雪地區，應配備以煤或農作物廢棄物為燃料的高效節能加熱裝置，進行高溫快速或高低溫結合干燥。以前述生產實例(二)為例，在煤價昂貴的地區，生產線的燃料費也只占產品值的18%。
4.在加熱發酵設備中、增加供熱量同時解決前、后期干燥問題。
此外，應逐步對現有高床式定期清糞的雞舍的部分集糞、通風裝置，進行適當改進，或在新建雞舍時采用前述各種舍(籠)內預干燥設施。
(三)改進配套設備設計，加強制造工藝材料方面的研究
國內目前雞糞加工廠的機械設備，多是選用(或略加改進)通風設備或肥(飼)料生產設備，其性能并非完全適應雞糞處理的要求，因此需要認真研究設計，除提高工藝性能適應性外，琿要著重從制造工藝、工工程材料方面采取防粘附、耐磨損、抗腐蝕、提高可靠性和使用壽命的有效措施。
(四)更經濟有效的無害化技術
目前產品的殺蟲滅菌問題基本解決，并可初步消除惡臭味，但不穩定。由于存放點環境因素及產品本身的物理化學因素影響，存放一段時間后，產品又重新產生臭味。在生產過程中的廢氣、粉塵處理方面，一些加工單位由于前期處理靠露天攤曬，也沒有認真處理生產中排出的廢氣等，仍然污染環境。而JFGJ-1生產線采用了干式溫式氧化吸收凈化措施等技術，效果明顯較好。對此，一方面應立即配備有關設施，避免生產過程造成的二次污染，同時要進一步研究更為
經濟高效的無害化技術。
(五)基礎及應用基礎的研究
1.與處理加工有關的雞糞物料特性、生化特性、熱特性和機械物理特性等的分析研究。
2.處理工藝規范及其對利用價值的影響的研究
3.產品使用特性的研究。如用作肥料時，對不同土壤，不同植物的合理配比施用；用作飼料時，其營養、能量、各種氨基酸的平衡問題，以求達到合理有效利用。
(六)單項技術經濟、社會、生態等效益的循環利用系統工程的研究
特別應強調的是，應用生物技術，利用某些特殊的添加劑，調整飼料配方，使禽排出的糞便性狀全然改觀，變成干燥、疏松、無臭適于飼喂。這一技術已在豬的研究試驗中初見成效，如能在雞的飼喂方面取得進展，將對雞糞資源化技術產生深遠影響。文章首發http://m.zmseed.cn/轉載請注明出處！
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