0 引言
近年來，隨著農業結構的調整和農業產業的推進，各級政府部門高度重視畜牧業的發展，隨之大規模畜禽養殖業出現，極大地滿足了人們對肉、蛋、奶的需求，提高了人們生活的質量，同時也產生了大量的畜禽糞便污染物。畜禽糞便污染物已成為我國環境的重要污染源之一。長期以來，我國畜禽糞便大多未經處理而隨意排放，引起了生態環境的惡化: 一方面是畜禽糞便經微生物發酵、氧化后產生亞硫酸、硝酸及亞硝酸等，加劇了局部酸雨的形成，且其發酵產生的沼氣會加劇地球的溫室效應; 另一方面是含有高濃度的有機物流入水體后，會嚴重污染地表水和地下水。因此，防止和消除畜禽糞便的污染、保護生態環境，需加強對畜禽糞便資源化利用及無害減量化處理，以推動我國農業可持續的發展，增強我國農產品市場競爭力。
1 畜禽糞便養分情況
畜禽糞便中含有大量的營養物質\\( 見表 1\\) 和豐富的礦物質元素\\( 見表 2\\) ，還含有 74% 的易揮發的有機物。其中，具有 15． 5% ～ 24． 5% 的蛋白質含量及18． 2% mg / kgVB12\\( 干質量\\) 經處理后可作為飼料具有可觀的經濟價值; 施于農田中有利于提高土壤有機物含量，進而促進農作物的生長。因此，通過不同的處理技術可生產多種高效性、資源化及無害化的產品，不僅防治了環境的污染，也能獲得很好的社會效益和經濟效益。
2 畜禽糞便能源化再利用
2． 1 乙醇化利用
Liao 等［1］研究表明: 牛糞中半纖維素的含量為12． 7% 、纖維素為 31． 9% 、木質纖維素為 55． 4% ，將畜禽糞便經過發酵處理后生成糖類物質，之后轉變為酒精，即獲得了以乙醇為主要的原料物質。李靜等［2］研究表明: 超聲波與堿聯合預處理畜禽糞便能夠強化預處理效果，還原糖得率明顯高于堿單獨預處理時得率，同時超聲波與堿聯合處理能夠縮短反應時間，減少堿的用量。畜禽糞便是一種具有開發利用價值的寶貴資源，其中含有大量的纖維素。國內外已初步研究了畜禽糞便纖維素的乙醇化，然而我國仍未見報道。由于畜禽糞便纖維素具有結構緊密性，在微生物酶解乙醇化之前必須對纖維素進行預處理，進而提高酶解效率。
2． 2 熱解化利用
畜禽糞便在缺氧或無氧條件下通過高溫分解、直接液化和氣化，最終可以生成經濟價值較高的生物油、木炭及熱解氣等。K． S． ＲO 等［4］研究表明，碳化或低速高溫分解能提高豬糞中木炭的轉化率。尚斌［5］在研究畜禽糞便的熱解中發現，溫度為 450℃ 生物油產率最大，并且小于 1mm 的物料粒徑對生物油的產率無影響。涂德浴等［6］利用熱重 － 微商熱重分析法研究畜禽糞便熱解時的動力學參數，發現畜禽糞便具有良好的受熱性能。崔益華等［7］處理畜禽糞便后產生了一種可燃氣體，此種可燃氣體即可以直接燃燒，也可以用于發電。韓磊等［8］驗證了煤和畜禽糞便混合之比為 6: 4 可壓縮成蜂窩煤，其硫含量低于原煤。
利用加入少量木屑的畜禽糞便可燒制成活性炭，作為生產火藥、電池芯的優質原料，此方法比傳統生產活性炭的方法大大減少了木材的使用量，既環保又經濟。對畜禽糞便進行熱解處理，不僅減輕了化石能源對環境的污染問題，也解決了燃煤能源短缺問題，因此對畜禽糞便生物質利用，在實際推廣過程中具有十分重要的現實意義。
2． 3 沼氣化利用
沼氣化發酵技術是在厭氧細菌的同化作用下，有效地把畜禽糞便中的有機質轉化，最后生成具有經濟價值的甲烷及部分二氧化碳，即可作為燃燒及發電使用，且沼渣可以作為動物飼料或土地肥料，沼液還可以作為農作物的營養液。因此，沼氣化利用是具有多種功能、生物質資源循環利用一種生物技術，不僅適合于工廠化大規模生產的畜禽，而且適合于小規模的家庭養殖。D． Z． Masse 等［9］研究了豬糞在批式反應器中低溫厭氧消化過程中營養物質的分布情況，表明磷氮營養物質含量會逐漸上升。Ｒene Alvarez 等［10］研究了利用不銹鋼反應器畜禽糞便產生氣體的性能，表明進料負荷為 0． 069% ～ 0． 135% 時，甲烷產氣量為46． 5% ～ 56% 。張翠麗等［11］指出了畜禽糞便最優氧化溫度為 25 ～35℃之間。趙國明等［12］研究了混推式高效畜禽糞便沼氣系統。王真真等［13］研究表明，添加7． 4% 的活性炭纖維的牛糞進行厭氧消化反應，可明顯提高化學需氧量\\( COD\\) 的去除率和反應器中沼氣的含量。周嶺等［14］研究表明，用 NaOH 溶液處理過的牛糞反應效果比水處理組產氣量增加 34% 。畜禽糞便進行厭氧發酵處理，實現了能源物質的轉換，減少了化石能源燃料的利用，并具有消除污染物、促進能源和資源的循環利用等優點。
3 畜禽糞便肥料化再利用
畜禽糞便中具有大量的有機質及礦物質元素，直接還田或經過堆肥發酵制成肥料還田后，能起到比化肥更好的作用效果。其不僅能提高土壤的肥力和有機質，而且能改善土壤的物理化學環境。
3． 1 直接施用
畜禽糞便直接還田是一種傳統而又經濟簡便的方式。劉會強［15］研究表明，巧施牛糞可治茄子根腐病。夏立忠等［16］研究表明: 生長牧草的土壤長期施用牛糞，會使土壤對磷的吸收附點位數量明顯低于施用化肥; 而畜禽糞便的直接還田對農作物會產生一定的毒害［17］，且其水分含量較高，大量施用時不方便。因此，在施用前需要一定的堆肥處理。
3． 2 腐熟堆肥法
堆肥化技術是目前應用最多、最廣泛的一種畜禽糞便的處理方法，采用良好的堆制技術，能在較短的時間內使糞便脫水、減量和無害化。畜禽糞便堆肥是在人工控制條件下，按照堆肥要求水分、物料顆粒大小、碳氮比及通風量等條件，使物料混合均勻堆積，依靠細菌、放線菌及微生物的作用，可進行生物化學反應，將畜禽廢棄物中不穩定的、復雜的有機成分加以分解，進而轉變為穩定的簡單的有機質成分。同時，隨著溫度的升高可消滅堆肥原料中的蛆蛹、蟲卵及病原菌等，因而經過處理后的物料可以作為一種良好的有機肥施用。陳志宇等［18］研究表明，通風、溫度、含水率、碳氮比、填充料和 pH 值是堆肥過程中主要影響因素。劉偉等［19］提出牛糞顆?；袡C肥，解決了貯藏和運輸不便的問題。Gong 等［20］研究表明，芽孢桿菌是堆肥過程中起主要作用的堆肥微生物，且當溫度上升50℃ 時，病原細菌會迅速死亡。Sunberg 等［21］等研究表明，pH 值小于 6 時會抑制堆肥反應的進行。Huang等［22］研究表明，采用通風的堆肥方式有利于加快堆肥的腐熟; 腐熟堆肥營養豐富、肥效持久、處理時間短，并且處理設備成本低，對環境不會造成二次污染，有助于改良土壤的結構。堆肥處理技術是一種資源化循環再利用和及廢棄物處理于一體的好方法。
3． 3 生物處理法
王志鳳等［23］研究利用蚯蚓處理過的畜禽糞便有機肥施用與農田中，與未利用蚯蚓處理的有機肥相比，農田土壤中 P、K 會增加。在國外，如美國、日本、巴西等已成立蚯蚓養殖場地作為畜禽糞便處理的互補，進而解決畜禽糞便的污染問題。周東升培育出北方寒地耐低溫蚯蚓品種，用于處理糞便，得到蚯蚓堆制多功能有機肥，保障了土壤肥力資源的的持續利用。Sang wan 等［24］研究表明，蚯蚓堆肥可以作為一種濾泥轉變為土壤肥料的處理技術。Tripathi 等［25］研究通過蚯蚓處理牛糞和廚房垃圾混合物，會降低碳氮比。BYM 研究了一種新型生物制劑［26］，包含自然界中分離出的有益微生物\\( 酵素菌、絲狀菌及細菌\\) ，在發酵過程中，多種有益菌快速增值，分泌出多種活性分解酶，其具有很強的催化分解能力，可催化農作物廢物、畜禽糞便等有機物，形成腐殖質。
4 畜禽糞便飼料化再利用
畜禽糞便中含有豐富的礦物質、維生素及大量的營養物質，但病原菌微生物、寄生蟲及其蟲卵同時也存在于其中，需通過高溫、膨化及微生物處理等手段來消滅潛在的病菌及有害成分后，作為飼喂畜禽的飼料。在飼喂過程中，飼喂量要控制好，并且禁止使用畜禽治療期的糞便做飼料或屠宰前畜禽作飼料。如此經過適當處理的畜禽糞便可以作為動物飼料的添加劑。目前，畜禽糞便作為飼料及其添加劑也是綜合利用畜禽糞便的重要途徑之一。
4． 1 直接喂養
直接飼喂法主要用于雞糞，雞所食大部分營養物質沒有消化而排出體外，排出的雞糞中含有 25% 的粗蛋白。其中，氨基酸的含量大于谷物飼料中的含量，還含有大量的礦物質元素，所以可利用雞糞來代替部分飼料進行飼養牛、豬。然而，此方法存在許多問題，如雞糞中的病菌、寄生蟲易造成疾病的傳播，但加入一定的化學試劑處理，進而消滅病原微生物，再飼喂牛、豬，效果良好。在美國，雞糞混合墊草直接飼喂奶牛的方式已被普遍使用，混入上述糞草飼喂奶牛，其結果與飼喂豆餅的飼料效果相同。此方法簡單易行，效果較好，但是雞糞中含有病原微生物、寄生蟲等，必須做好衛生防疫工作。潘國言等［27］利用鴿糞飼養生豬，結果表明: 添加 8． 5% ～12． 5% 鴿糞的飼料可以加快豬的生長速度。
4． 2 干燥法
干燥法是在常溫或高溫條件下對畜禽糞便進行脫水處理的方法。干燥法分為生物干燥、自然干燥及機械干燥等。生物干燥法是美國科學家 Jew 最早提出干燥畜禽糞便的方法，目的是采用微生物在堆肥過程中分解有機物的作用，使糞便中的水分減少; 而在堆肥過程中添加適量的處理劑，可以提高糞便的溫度，利于其水分的揮發。自然干燥法將畜禽糞便添加適量的麥麩攪拌均勻，攤在空曠通風的場地上，利用太陽光的照射和人為地翻動，讓其達到干燥的目的，最后機械破碎加入到飼料中飼喂畜禽。雖然此法投資少、易處理，但受天氣影響較大，占地面積大，并對病原菌、寄生蟲及蟲卵處理效果不明顯。機械干燥法通過壓濾機或離心機對畜禽糞便強制脫水，可達到干燥的目的［28］，此方法可以達到防疫和生產商品飼料的要求。新型的微波處理畜禽糞便也是有效的畜禽糞便干燥處理技術［29］，其在保留畜禽糞便有機質的前提下，利用高頻電磁波輻射，達到快速干燥除臭的目的，可以采用連續進料的方式進行批量的處理，此技術方法效率高，但成本投資也高。
4． 3 發酵法
發酵法是在畜禽糞便中加入酶制劑或微生物菌劑以及其他輔料，在適宜的溫度下進行發酵，將所得產品飼養豬、雞、魚等動物。皺德松等［30］研究表明，生物發酵牛糞的飼料無異味、消化率高、口性好。郭獻嶺等［31］利用添加米糠和一些酶類物質的牛糞，經發酵后制作豬飼料，能夠節省 30% ～ 40% 的常規飼料，且豬肉質量也很好。肖兵南等［32］研究脫水處理的牛糞經兩個高低溫進行發酵，所得飼料中粗蛋白的含量大大增加，具有良好的營養價值。發酵法處理具有節約資源、成本低、易推廣等優點，同時也具有滅菌除臭的功能。
4． 4 分解法
分解法通過蚯蚓、蝸牛和蠅對畜禽糞便進行，得到畜禽糞便的有機肥?？衫妹荛]的方式飼養蛆蠅，立體的模式套養蝸牛、蚯蚓，如此不僅提供動物蛋白質，而且能達到處理糞便的目的。日本學者已成功利用畜禽糞便制取單細胞蛋白，此方法經濟、生態效益顯著; 但是畜禽糞便需經前期的滅菌及脫水處理，后期的蚯蚓和蝸牛飼喂、蠅蛆采收等技術要求較高，并且溫度要求較嚴格，還需要大量的人力物力，故未得到大范圍的推廣。在養殖場地噴除臭制劑，收獲蠅蛆時利用光照射把蠅蛆分開，一些問題便可以得到相應的解決。
5 畜禽糞便栽培食用菌
畜禽糞便栽培食用菌是以經處理過的畜禽糞便作為培養基進行種植香菇、蘑菇等食用菌，使畜禽糞便達到無害化處理的目的。我國北方是食用菌的主要種植地，然而大多數種植戶使用的培養基材料為玉米芯、棉籽殼及作物秸稈等，少數使用畜禽糞便。劉本洪［33］研究使用經處理過的雞糞作為栽培蘑菇的培養基材料，生長的蘑菇整齊，且與作物秸稈作為培養基材料生長的蘑菇相比平均高出 4cm。王宇［34］研究表明，在香菇生長的培養基材料中添加 15% 的發酵后的牛糞，可以大大提高香菇的產量。畜禽糞便作為栽培食用菌的培養基，不僅可以帶來額外的經濟效益，而且使畜禽糞便得到無害化處理。
6 結語
我國畜禽糞便能源化再利用，主要方式是生產沼氣，利用畜禽糞便生產乙醇還較少，熱解化利用具有很好的發展前景。畜禽糞便的肥料化再利用主要有腐熟堆肥和生物處理堆肥，但存在堆肥周期長、生物難飼養的問題，因此需要進一步深入研究腐熟制劑，提高堆肥效率。畜禽糞便的飼料化再利用主要以雞糞為主，利用干燥法達到除臭、殺菌的目的，需要進一步大力發展干燥機械設備。畜禽糞便栽培食用菌可以大力發展，可帶來可觀的經濟環境效益。根據我國的國情和經濟情況，處理畜禽糞便需幾種方法綜合起來，將會是我國未來處理畜禽糞便的發展方向。
參考文獻:
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