1、國(guó)內(nèi)外牛糞生物質(zhì)資源利用的現(xiàn)狀與趨勢(shì)袁立，王占哲，劉春龍近年來， 隨著奶牛養(yǎng)殖業(yè)規(guī)模化、 集約化的迅速發(fā)展， 奶牛場(chǎng)糞便集中排放造成的環(huán)境 污染問題日益凸顯。 2007 年全國(guó)奶牛存欄量 1 218.9 萬(wàn)頭，牛糞日排泄量高達(dá) 2030 萬(wàn) t， 尤其是規(guī)?；膛?chǎng)， 若缺乏有效處理手段， 大量牛糞堆積容易造成嚴(yán)重的污染。 牛糞在造 成對(duì)土壤、 水源、大氣污染的同時(shí)， 大量堆放占用奶牛場(chǎng)自身有限的生產(chǎn)場(chǎng)區(qū)，影響了奶牛 場(chǎng)正常的生產(chǎn)秩序。 隨著對(duì)奶牛養(yǎng)殖小區(qū)及規(guī)模化新建奶牛場(chǎng)環(huán)保要求的提高， 牛糞的出路 及綜合利用的研究迫在眉睫。一、牛糞養(yǎng)分情況牛糞本身是一種很好的生物質(zhì)資源。 同其他禽畜糞便一

2、樣， 牛糞中也含有大量的礦物質(zhì) 元素（表 1 ）和豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（表 2 ）。牛糞質(zhì)地細(xì)密，含水較多，分解慢，發(fā)熱量低， 屬遲效性肥料。 從養(yǎng)分含量來看， 牛糞中的礦質(zhì)元素和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)大部分含量均較其他畜禽糞 便低， 有機(jī)質(zhì)含量與雞糞相近， 只有粗纖維、 粗灰分以及無(wú)氮浸出物含量相對(duì)較高。但其產(chǎn) 量高，總量大，因此礦物質(zhì)元素和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)總量也相對(duì)較多。通過不同的處理技術(shù)和工藝， 可生產(chǎn)出多種無(wú)害化、 資源化、 高效性的增值產(chǎn)品， 在防治環(huán)境污染的同時(shí)也能獲得良好的 經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。精品資料表】幾種畜倉(cāng)養(yǎng)便P礦物質(zhì)元素含童比較 單位：%全諉全鉀鈣犠?；?.7809ft1 B40461.33100

3、2.500 081.221407.7&0.56注：各元祜詢以干噸圍計(jì)表2幾種畜禽糞便中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含孚單位：%有機(jī)質(zhì)無(wú)捉虔出物牛聲1.712 91.332 525 5362措糞77.02.92003.921,01S.736569 32fl2A627127215315注：各物質(zhì)含量也以千物質(zhì)計(jì)、牛糞生物質(zhì)資源利用的現(xiàn)狀牛糞作為生物質(zhì)資源處理的目的是將其無(wú)害化、減量化與資源化，最大限度地滿足環(huán)境的可接受性及經(jīng)濟(jì)上的可行性。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和對(duì)環(huán)保要求的提高，目前，國(guó)內(nèi)外處理畜禽糞便的方法很多，在生產(chǎn)中受到普遍歡迎的是那些投資少、運(yùn)行成本低并能生產(chǎn)出高附加值產(chǎn)品的技術(shù)方法。1、牛糞生物質(zhì)資源飼料化

4、利用牛糞作飼料是將其綜合利用的途徑之一。由于牛糞各種養(yǎng)分含量豐富， 經(jīng)過適當(dāng)處理后，可提高蛋白質(zhì)的消化率和代謝能，同時(shí)還可殺死病原菌和改善適口性，可作為飼料來利用。 目前將牛糞飼料化的處理方法主要有干燥法、分解法和發(fā)酵法等。 發(fā)酵法發(fā)酵法是在牛糞中加入某些微生物菌劑或酶制劑以及其他輔料， 然后在適宜的溫度下發(fā) 酵，將所得產(chǎn)品用來喂豬、雞、魚等動(dòng)物。例如將牛糞進(jìn)行青貯發(fā)酵，只要有足夠的水分和 可溶性碳水化合物， 牛糞即可同其他禽畜糞便與作物秸稈、 飼草或其他粗飼料一起青貯。 青 貯時(shí)，糞便與飼草或其他飼料搭配比例最好是1:1 。此法不僅可提高適口性和吸收率，防止蛋白質(zhì)的過多損失，而且可將部分非蛋

5、白氮轉(zhuǎn)化成蛋白質(zhì)，并殺滅幾乎所有的有害微生物。另外， 牛糞混合淀粉渣、 米糠和一些酶類物質(zhì)等經(jīng)發(fā)酵后制作的豬飼料通過飼喂試驗(yàn)結(jié)果表明，一般能夠節(jié)省 30%40%的常規(guī)飼料，而且豬喜歡食用，豬肉的質(zhì)量也很好。脫 水預(yù)處理后的牛糞分別在高低溫兩個(gè)溫度下進(jìn)行兩次發(fā)酵， 所得飼料中的粗蛋白含量較現(xiàn)有 技術(shù)獲得的提高 23.9%，具有良好的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。而且控制發(fā)酵溫度的熱源是采用發(fā)酵牛糞 后剩余的牛糞經(jīng)沼氣池發(fā)酵獲得的。實(shí)驗(yàn)證明，生物發(fā)酵牛糞飼料安全性。指出以15% 的生物發(fā)酵牛糞飼料添加量效果最好，小鼠體重提高9.25% 。試驗(yàn)也證明了生物發(fā)酵牛糞飼料無(wú)異味，適口性好，消化率高。 分解法分解法，又稱昆蟲

6、法，是利用蠅、蚯蚓和蝸牛等低等動(dòng)物分解糞便，達(dá)到既提供動(dòng)物蛋 白質(zhì)又能處理糞便的目的。 例如用牛糞養(yǎng)蚯蚓， 據(jù)測(cè)算， 每平方米培養(yǎng)基可收獲鮮蚯蚓 1.52 萬(wàn)條， 約 3040kg 。生產(chǎn)的蚯蚓是優(yōu)質(zhì)的動(dòng)物蛋白， 用于釣魚餌料， 還可用于醫(yī)藥等行業(yè)； 蚯蚓糞是高效的有機(jī)肥，可作為種植蔬菜、花卉、果樹、煙草等的優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥料，且對(duì)環(huán)境 不產(chǎn)生二次污染。牛糞簡(jiǎn)單化處理后用來育蛆，然后再用蛆喂雞，這既可提高雞的增重，也可滿足產(chǎn)蛋雞所需的動(dòng)物飼料蛋白。據(jù)統(tǒng)計(jì)， 100 只雞每天可增加產(chǎn)蛋 1kg ，全年可增加產(chǎn) 蛋量 100kg ，增加收入 3 000 元，育蛆后的牛糞仍可作肥料施用，其肥效也不減。分解

7、法比 較經(jīng)濟(jì)，生態(tài)效益顯著。但由于前期糞便滅菌、脫水處理和后期收蠅蛆、飼喂蚯蚓、蝸牛的 技術(shù)難度較大，加上所需溫度較苛刻，而且難以全年生產(chǎn)，故尚未得到大范圍的推廣。 干燥法干燥法分為自然干燥法和機(jī)械干燥法。 自然干燥法是將新鮮牛糞單獨(dú)或摻入一定比例的 糠麩拌勻后，攤在水泥地面或塑料布上，隨時(shí)翻動(dòng)，讓其自然風(fēng)干、曬干，然后粉碎，摻到 其他飼料中飼喂。此法成本較低，操作簡(jiǎn)便，但受天氣影響大，且易造成環(huán)境污染。機(jī)械干 燥法是采用相關(guān)設(shè)備進(jìn)行干燥，可達(dá)到去臭、滅菌等目的，也是目前應(yīng)用較廣泛的干燥法。 此外，新型微波處理動(dòng)物糞便也是較有效的飼料化處理技術(shù)。2、牛糞生物質(zhì)資源能源化利用 熱解化利用在草原地

8、區(qū)， 牧民們收集晾干的牛糞作燃料直接燃燒， 用來取暖或者燒飯， 這是糞便直 接作能源的最簡(jiǎn)單方法， 但是利用不夠充分， 且易造成二次空氣污染。 對(duì)于集約化養(yǎng)殖場(chǎng)產(chǎn) 生的大量糞便，由于含水量高，干燥比較困難，必須對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)化，才能用作燃料。當(dāng)牛糞和煤混合比小于 4:6 時(shí)可壓縮成蜂窩煤， 其含硫量明顯低于原煤。 這既解決了燃 煤的能源短缺問題， 又減輕了燃燒化石能源對(duì)環(huán)境的污染問題， 而且對(duì)牛糞的生物質(zhì)利用也 是一種新的嘗試， 在實(shí)際推廣應(yīng)用過程中有著很重要的現(xiàn)實(shí)意義。 牛糞經(jīng)過處理后產(chǎn)生一種 可燃?xì)怏w， 這種可燃?xì)怏w既可直接燃燒， 也可用于發(fā)電。 此工藝用于處理牛糞，不僅可以將 牛糞進(jìn)行有效的

9、處理，而且充分利用了能源，牛糞經(jīng)過此工藝處理后每噸干牛糞可產(chǎn)生 1000m 3 可燃?xì)怏w，廢棄物極少，且均為固體物，體積小，是一種環(huán)保處理工藝。此外，還 有利用牛糞添加少量木屑，燒制出活性炭，成為生產(chǎn)電池芯、 火藥的優(yōu)質(zhì)原料。此方法只需 極少的木材，比傳統(tǒng)方法生產(chǎn)活性炭節(jié)約木材97.5% ，既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保。 乙醇化利用牛糞含有豐富的纖維素資源， Liao 等的研究表明，牛糞中纖維素含量為22% 、半纖維素為 12.5% 。將畜禽糞便中的木質(zhì)纖維素進(jìn)行預(yù)處理， 然后轉(zhuǎn)化為糖， 進(jìn)一步發(fā)酵成酒精， 可作為乙醇化的原料。 李靜等研究指出， 在堿預(yù)處理?xiàng)l件下， 牛糞的還原糖率達(dá)到 17.65% ， 而超

10、聲波與 KOH 聯(lián)合預(yù)處理能使牛糞的還原糖率達(dá)到 21.47% ，比 KOH 單獨(dú)預(yù)處理時(shí)高 3.82% 。牛糞的乙醇化利用可替代糧食生產(chǎn)酒精，進(jìn)而創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益，但是目前還未 見投入工業(yè)化生產(chǎn)的相關(guān)報(bào)道。 氫氣化利用Fan 等首次報(bào)道了通過牛糞堆肥將麥秸廢棄物有效轉(zhuǎn)化為生物氫氣的方法。 他們利用未 經(jīng)處理的麥秸和經(jīng)過鹽酸預(yù)處理后的麥秸兩個(gè)不同處理生產(chǎn)氫氣。 結(jié)果表明， 預(yù)處理后的麥 秸在牛糞堆肥轉(zhuǎn)化為氫氣的過程中起到了關(guān)鍵作用。處理 126.5h 后氫氣的收益率是未經(jīng)處 理麥秸產(chǎn)氫量的136倍。Fan等還進(jìn)行了初底物濃度和pH值對(duì)牛糞堆肥中產(chǎn)氫厭氧菌孢子萌發(fā)的最優(yōu)化研究。 試驗(yàn)結(jié)果表明，

11、 堆肥產(chǎn)生氫氣的最佳底物濃度和 pH 值分別為 4.0 ±0.5g 蔗糖/L和5.4 ±).2。在產(chǎn)氫厭氧堆肥中芽孢桿菌屬起主導(dǎo)作用。牛糞氫氣化利用的方法在國(guó) 內(nèi)還未見報(bào)道。 沼氣化利用厭氧消化工藝獲得沼氣是目前研究最多、 最具發(fā)展前途的牛糞處理方式之一。 牛是草食 類反芻動(dòng)物， 其瘤胃中存在較多的沼氣微生物， 食物在牛體內(nèi)經(jīng)過反芻消化， 使沼氣細(xì)菌大 量繁殖，在排出的糞便中菌種豐富， 再經(jīng)過一段時(shí)間的堆漚， 產(chǎn)沼氣細(xì)菌會(huì)更加富積。 另外，25:1 ，由于牛糞中含纖維素較多，入池后很容易被沼氣生物吸收利用，加之牛糞碳氮比為 也正符合沼氣發(fā)酵碳氮比的要求。 所以利用牛糞能使新

12、建沼氣池快速啟動(dòng)使用。 這種工藝已 經(jīng)成熟，很多地方都已建立了沼氣池。如美國(guó)一熱能工廠，每天以 500t 牛糞作原料生產(chǎn)沼 氣 44 800m 3 ，輸入煤氣管道，源源不斷地供給城市居民使用。為優(yōu)化發(fā)酵條件和提高沼氣 產(chǎn)量，國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了多方面相關(guān)牛糞沼氣發(fā)酵的研究。汪婷等進(jìn)行了牛糞沼氣發(fā)酵過程中物質(zhì)轉(zhuǎn)化、 微生物生理群變化及產(chǎn)甲烷菌多樣性研究。 指出在發(fā)酵啟動(dòng)初期， 好氧細(xì)菌是引起有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化的主要類群， 這個(gè)階段的主要產(chǎn)甲烷菌類 群為甲烷短桿菌屬、甲烷螺菌屬、甲烷微菌屬、甲烷粒菌屬以及未可培養(yǎng)的瘤胃甲烷菌屬。 在盛產(chǎn)期， 產(chǎn)沼氣的基質(zhì)主要來自易分解的有機(jī)質(zhì)， 此階段的主要產(chǎn)甲烷菌類群為甲烷桿菌

13、 屬、甲烷八疊球菌菌屬以及甲烷粒菌屬。 在發(fā)酵后期， 產(chǎn)甲烷的基質(zhì)一部分來自易分解的有 機(jī)質(zhì)， 一部分來自于纖維素分解，產(chǎn)甲烷的主要類群為甲烷桿菌屬、甲烷粒菌屬、 甲烷袋狀 菌屬和鬃毛桿菌屬。傅建輝指出根據(jù)牛糞的特點(diǎn)采用中溫二步發(fā)酵工藝將酸化和甲烷化階段分別在兩 個(gè)不同的裝置中進(jìn)行。并采用折流或塞流式等污泥滯留型的地面消化池，縮短水力滯留期， 延長(zhǎng)污泥滯留時(shí)間，提高池容負(fù)荷，牛糞的產(chǎn)氣率可明顯提高。中溫條件下（35 C ）年平均產(chǎn)氣率達(dá)I.53m3/m3牛糞，甲烷含量達(dá)到60%以上。產(chǎn)氣率比一步發(fā)酵提高23倍，甲烷含量提高 16% 左右。Rico等研究指出，在 20 C下處理25d，沼氣發(fā)酵過

14、程中牛糞的水解和酸化階段以連續(xù) 的方式有節(jié)制地進(jìn)行，但并沒有觀察到甲烷化現(xiàn)象。樣品濃度為60gVS/L 的上清液中的化學(xué)需氧量和揮發(fā)性脂肪酸濃度分別增加了30%和107%。而牛糞在35 C下處理后上清液的化學(xué)需氧量增加值與 20 C的相近，但揮發(fā)性脂肪酸的增加量卻相對(duì)比較高，為154%。在35 C的處理過程中，對(duì)于較低濃度（40和60gVS/L ）的樣品產(chǎn)甲烷菌在 2025d開始啟動(dòng)。王真真等研究指出，牛糞厭氧消化反應(yīng)中添加 7.5% 的活性炭纖維載體，可顯著提高反 應(yīng)器中的沼氣產(chǎn)量和化學(xué)需氧量 （COD ）的去除率。周嶺等 19研究指出，用2.5%的 NaOH 溶液處理牛糞，反應(yīng)效果相對(duì)較好

15、，與水處理組相比， NaOH 處理組產(chǎn)氣量增加 34% 。厭氧發(fā)酵和鳥糞石沉降是牛糞處理回收沼氣和磷素的兩種有效途徑。 牛糞的厭氧發(fā)酵一 般受纖維素的低降解率所限制，而鳥糞石沉降受磷酸鹽的有效性所制約。 Jin 等利用微波加 熱的熱化學(xué)預(yù)處理牛糞物料的方法， 可同時(shí)提高厭氧發(fā)酵率 （通過纖維素降解） 和鳥糞石沉 降率（通過增加磷的溶解）。并指出牛糞厭氧消化產(chǎn)沼氣的最佳溫度和加熱時(shí)間分別為147 C和25.3min，磷酸鹽釋放的最佳溫度和加熱時(shí)間分別為135 C和26min。厭氧發(fā)酵工藝對(duì)畜禽糞便尤其是牛糞進(jìn)行處理， 不僅能提供清潔能源沼氣， 解決我 國(guó)廣大農(nóng)村燃料短缺和大量焚燒秸桿的矛盾， 也

16、解決了部分畜牧養(yǎng)殖場(chǎng)的糞便污染問題。 沼 氣不僅是一種清潔能源，而且熱能高，1m3的沼氣相當(dāng)于1.2kg的煤、0.5kg的液化氣，其價(jià)格與液化氣相比低 30% 。沼氣產(chǎn)生的副產(chǎn)品沼渣、 沼液可以通過科學(xué)手段進(jìn)行綜合利用， 發(fā)酵原料或產(chǎn)物可以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)飼料， 沼氣發(fā)酵液可以用作農(nóng)作物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)添加劑。 從 而將牛糞與種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)有機(jī)結(jié)合起來，形成一個(gè)多次利用、多層增值的生態(tài)系統(tǒng)。 發(fā)電利用除作為燃料之外， 很多地方還利用牛糞厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣進(jìn)行發(fā)電。 如美國(guó)、 以色列 等國(guó)家就利用牛糞進(jìn)行發(fā)電。 他們先將牛糞作為厭氧菌肥料， 經(jīng)過處理產(chǎn)生甲烷氣體， 該氣 體被收集來燃燒并驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)而產(chǎn)生電

17、力。 余下的液體廢料澆灌到農(nóng)田里， 而固體廢料仍將 制成堆肥再次利用。日本巖手縣 2003 年建起了一座牛糞發(fā)電廠，既解決了牛糞污染環(huán)境問題，又開發(fā)了新能源。據(jù)悉， 1 500 頭奶牛的糞便所發(fā)的電，足可供應(yīng) 330 個(gè)家庭的日常用 電。我國(guó)近幾年也建設(shè)了牛糞發(fā)電廠，如 2007 年南京川田奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)大型沼氣發(fā)電工程正 式投入使用，它每天處理牛糞 100t ，約發(fā)電 1 500kWh 。同年，江蘇省首個(gè)牛糞發(fā)電項(xiàng)目 總投資 1.3 億元的維維集團(tuán)萬(wàn)頭良種乳牛場(chǎng)沼氣發(fā)電工程建成投產(chǎn)， 其日處理牛糞， 產(chǎn)沼 氣1萬(wàn)m3/d，產(chǎn)電能22萬(wàn)kWh/d，每年可新增國(guó)稅收入 2 100萬(wàn)元。3、牛糞生物質(zhì)

18、資源肥料化利用牛糞中有機(jī)質(zhì)豐富，含有較高的 N、 P、K 及微量元素，是很好的有機(jī)肥原料。牛糞直 接還田或經(jīng)過堆肥發(fā)酵過程制成肥料還田后， 能起到化肥不可替代的作用， 有利于提高土壤 的有機(jī)質(zhì)和肥力，改良土壤結(jié)構(gòu)，改善土壤理化環(huán)境和微生物環(huán)境。 直接施用牛的糞尿是一種很好的有機(jī)肥料， 可直接噴灑于田間， 既可以為作物提供營(yíng)養(yǎng)元素， 又 可以消除一些土壤中的病害。 劉會(huì)強(qiáng)提出茄子巧施牛糞可治根腐病。 李梓臣曾提出在蘋果樹 花蕾顯紅時(shí)噴灑牛糞浸泡水能防治蘋果花腐病。夏立忠等23 研究表明，牧草生態(tài)系統(tǒng)土壤長(zhǎng)期施用牛糞量大于 100m3/ha.a 時(shí)， 010cm 表層土壤活性鋁含量降低，磷的儲(chǔ)量增

19、加， 土壤易溶態(tài)磷含量增高； 土壤對(duì)磷的吸附緩沖容量及吸附親和力降低， 對(duì)磷的吸附點(diǎn)位數(shù)量 也明顯低于施用化肥，尤其是高量施用牛糞(200m 3/ha.a )的土壤，地表土壤磷容易隨地表徑流遷移。 1030cm 土層也有同樣趨勢(shì)， 30cm 以下土層沒有明顯差異。這些直接施用的方法不需要很大的投資， 操作簡(jiǎn)便， 易于被農(nóng)民接受和利用。 但由于水 分含量高 , 大量施用時(shí)不方便，易造成環(huán)境的二次污染等原因而限制了它的使用。 高溫好氧堆肥法高溫好氧堆肥法是目前研究最多、應(yīng)用最廣泛且最有前景的另一種牛糞處理方法之一， 是一種集處理和資源循環(huán)再生利用于一體的生物方法。 其基本過程是將牛糞、 高效發(fā)酵微

20、生 物如有效微生物群和調(diào)理劑 （如秸稈、 木屑等 ）按一定質(zhì)量比例混合， 控制適當(dāng)?shù)乃帧?溫度、 pH 值、 C/N 和氧氣等條件進(jìn)行好氧發(fā)酵處理，使堆肥中有益微生物大量繁殖，利用微生物 的新陳代謝將動(dòng)植物難以吸收和利用的纖維素、 木質(zhì)素等大分子物質(zhì)分解轉(zhuǎn)化為易于被吸收 利用的小分子有機(jī)物。 在這個(gè)過程中微生物通過新陳代謝產(chǎn)生的大量熱量可使堆肥溫度達(dá)到 60 C左右，甚至更高，并能維持 57d。從而能有效殺死牛糞中的病原菌和雜草種子，并使 有機(jī)物達(dá)到穩(wěn)定化， 制成無(wú)害化的有機(jī)肥料。 牛糞堆肥后的產(chǎn)物可以根據(jù)需要進(jìn)一步加工成 粉狀有機(jī)肥和顆粒狀有機(jī)肥產(chǎn)品， 或者摻入化肥制成各種有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥產(chǎn)

21、品， 實(shí)現(xiàn)商品化 生產(chǎn)。陳志宇等研究指出，堆肥過程中的主要影響因素包括：通風(fēng)、溫度、填充料的選擇、堆 料含水率、適宜的 C/N 和 pH 值。 Sundberg 等研究指出，當(dāng) pH 值低于 6 時(shí)，會(huì)嚴(yán)重降低 微生物的呼吸作用，抑制堆肥反應(yīng)的進(jìn)行。 Huang 等研究指出，采用強(qiáng)制通風(fēng)與機(jī)械翻堆 相結(jié)合的通風(fēng)方式有利于水溶性碳的分解和固相 C/N 的降低，加快堆肥腐熟。 Yamada 等 研究指出， 在牛糞堆肥處理中添加極端嗜熱菌對(duì)細(xì)菌群落連續(xù)性有積極的影響，而且更有助于從堆料后處理堆肥的起初階段到最終階段建立一個(gè)好氧生態(tài)系統(tǒng)。Gong 等研究表明， 病原細(xì)菌如大腸桿菌和沙門氏菌起初濃度都達(dá)

22、到106cfu/g ，而當(dāng)牛糞溫度上升到50 C時(shí)這些細(xì)菌就會(huì)迅速死亡， 在5468 C熱處理624h后就全部被殺死。 而且也不會(huì)對(duì)具有發(fā)酵能力的堆肥微生物和分解有機(jī)物的細(xì)菌產(chǎn)生影響。在熱處理過程嗜中溫性細(xì)菌迅速減少， 而嗜熱性細(xì)菌保持穩(wěn)定或增加。 試驗(yàn)也證明芽孢桿菌是堆肥過程中起主 要作用的堆肥微生物。劉偉等 利用牛糞生產(chǎn)顆?；袡C(jī)肥，解決了新鮮牛糞堆肥和沼渣含水量高、體積大，貯藏、運(yùn)輸和使用都不方便的問題。 孫長(zhǎng)征等根據(jù)牛糞物料特性和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提出適合我 國(guó)國(guó)情的牛糞商品有機(jī)肥加工工藝系統(tǒng)， 其中主要包括槽式好氧堆肥工藝系統(tǒng)和商品有機(jī)肥 制肥工藝系統(tǒng)。 提出牛糞商品有機(jī)肥將是我國(guó)牛糞變廢

23、為寶， 實(shí)現(xiàn)環(huán)保與效益并舉的一種有 效的資源化利用途徑。高溫好氧堆肥集有機(jī)物和無(wú)機(jī)物、微生物及微量元素于一體，處理時(shí)間短，營(yíng)養(yǎng)豐富， 肥效持久， 并且處理設(shè)備占地面積小，管理方便， 生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)過程不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二 次污染， 有利于改良土壤等優(yōu)點(diǎn)。 但需要更進(jìn)一步優(yōu)化堆肥過程中的各種影響因素， 因地制 宜，因時(shí)調(diào)控，使堆肥效果達(dá)到最佳，進(jìn)而提高堆肥的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。 蠕蟲堆肥法目前， 利用蚯蚓等蠕蟲堆腐畜禽糞便的研究較多。 蠕蟲堆肥法主要是將蚯蚓養(yǎng)殖與堆肥 相結(jié)合，生產(chǎn)蚯蚓復(fù)合飼料，利用堆肥進(jìn)行無(wú)公害蔬菜栽培等。雖然蚯蚓的品種繁多， 但應(yīng) 用于有機(jī)廢棄物堆肥處理的主要集中在正蚓科和巨蚓

24、科的幾個(gè)屬種。其中赤子愛勝蚯蚓 ( Eisenia foetida )是應(yīng)用最廣的一種蚯蚓。Tripathi 等用表居型 Eisenia foetida 和深居型 Lampito mauritii 分別通過堆肥處理牛糞 和廚房垃圾混合物， Eisenia foetida 的性成熟周期短、 產(chǎn)繭率高， 無(wú)論在降低 C/N 還是礦化 作用上都表現(xiàn)出一定的優(yōu)越性。 Kaushik 等研究表明，如果添加適量的牛糞，蠕蟲堆肥法將 成為紡織廠污泥處理的一項(xiàng)替代技術(shù)。 蚯蚓最理想的生長(zhǎng)率和繁殖力配方為80% 牛糞+20%紡織廠污泥或 70%牛糞+30% 紡織廠污泥。Sangwan等報(bào)道了利用愛勝蚯蚓通過蠕蟲

25、堆肥技術(shù)將制糖工業(yè)廢棄物濾泥(PM)與牛糞(CD)的混合物轉(zhuǎn)變?yōu)轵球径逊实目尚行匝芯?。結(jié)果顯示，在100%的牛糞中蚯蚓的生長(zhǎng)率最大，但是有利于愛勝蚯蚓生長(zhǎng)和繁殖的堆肥為 PM:CD=1:1 。然而在不同反應(yīng)器中較大量C 含量的降低和 N 、P、的 PM 對(duì)蚯蚓的生長(zhǎng)和繁殖力有很大的影響。蚯蚓堆肥導(dǎo)致堆肥中Ca 的含量升高。 研究表明如果最多混合 50% 的牛糞，蚯蚓堆肥可以作為一種將濾泥轉(zhuǎn)變?yōu)?土壤肥料的處理技術(shù)。王志鳳等研究指出，施用蚯蚓堆肥處理與不施用對(duì)照比較，土壤中速效 N、P、K 分別 增加 15.68mg/kg 、10.71mg/kg 、24.30mg/kg 。李輝信等 38 研究指

26、出，接種蚯蚓處理未腐 熟牛糞比不接種蚯蚓的未腐熟牛糞或自然堆制的腐熟牛糞， 顯著增加了未腐熟牛糞中礦質(zhì) N 和速效 P 的含量，提高了堿性磷酸酶的活性， 降低了微生物中 C、N 的含量和脲酶的活性。 試驗(yàn)表明，畜禽糞便經(jīng)蚯蚓、蠅蛆處理后再施用，能提高糞便的肥效，改良土壤結(jié)構(gòu)，增加 土壤透水性，防止土壤表面板結(jié)，提高土壤的保肥性。蚯蚓堆肥技術(shù)被認(rèn)為是一種“生態(tài)環(huán)境友好”型技術(shù)。它不僅能處理大量的有機(jī)廢棄物， 減少對(duì)周圍環(huán)境的影響， 而且可獲得高效、 穩(wěn)定的有機(jī)肥料； 同時(shí)蚯蚓富含蛋白質(zhì)、 氨基酸、 脂肪酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)， 可用于動(dòng)物飼養(yǎng)；另外， 蚯蚓具有積累重金屬的作用， 通過蚯蚓活動(dòng)改 變重金屬形

27、態(tài)、 減少堆肥產(chǎn)物對(duì)環(huán)境的影響。 但新鮮的有機(jī)廢棄物來源廣泛，成分復(fù)雜，常 含有對(duì)蚯蚓生長(zhǎng)不利的因素。 因此， 一般加入蚯蚓前必須對(duì)其進(jìn)行預(yù)堆肥， 以殺死大量病原 菌和其他有害的微生物。同時(shí)堆肥過程中如果發(fā)生厭氧發(fā)酵時(shí)產(chǎn)生甲烷、 CO 等氣體，對(duì)蚯 蚓的存活率造成極大的威脅。如 Deepanjan Majumdar 等用蚯蚓堆肥處理制藥廠污泥和菌 渣，蚯蚓只能存活幾十分鐘，最長(zhǎng)也只有 200min 左右。4 牛糞生物質(zhì)資源利用的其他方法 栽培食用菌牛糞含有豐富的有機(jī)質(zhì)和 N、P、K 等元素，加入一定的輔料堆制發(fā)酵后，可以栽培食 用菌。在牛糞中加入含碳量較高的稻草或者秸稈調(diào)節(jié)C/N ，再添加適當(dāng)

28、的無(wú)機(jī)肥料、 石膏等， 堆制后可作培養(yǎng)基栽培食用菌。食用菌不僅味道鮮美，而且富含麥角甾醇、維生素、甾體、 多糖體等有機(jī)化合物， 其中有些可以制成保健品、 抗腫瘤藥物。 利用牛糞和秸稈栽培食用菌 不僅使牛糞、 玉米秸稈等廢棄物無(wú)害化和資源化， 還生產(chǎn)出具有較高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的 食用菌，栽培后的培養(yǎng)料還可還田或者作飼料，從而使資源得到了多層次循環(huán)利用。目前應(yīng)用最廣泛的是利用牛糞和農(nóng)作物秸稈發(fā)酵料栽培雙孢蘑菇。 孫海清利用牛糞稻草按1:1混合進(jìn)行堆肥發(fā)酵后生產(chǎn)雙孢菇，每平方米可產(chǎn)菇12.515.0kg，純利在100元/m2以上。梁枝榮等利用牛糞和玉米秸稈混合發(fā)酵栽培雙孢蘑菇， 堆肥發(fā)酵效果好，

29、蘑菇產(chǎn)量高。 李延彬等利用干牛糞和麥秸栽培雙孢蘑菇，實(shí)踐證明，栽培1m2的雙孢蘑菇，可收入 75元/m2左右。一畝雙孢蘑菇大棚的收入是大田收入的10倍以上。且栽培方法比較簡(jiǎn)單，群眾容易掌握。凌霞芬等利用經(jīng)增溫劑發(fā)酵熟化的牛糞與土的混合物作為雙孢蘑菇的覆土材料， 結(jié)果顯示， 熟化牛糞中的糞草粉部分與土以 1:1.5 的比例混合， 能比對(duì)照細(xì)泥壟糠土增產(chǎn) 5% 左右。除了雙孢蘑菇之外， 牛糞還應(yīng)用在平菇， 草菇等其他食用菌的栽培上， 且均獲得了良好效果。 制作紙漿劉永釗等發(fā)明了一種以牛糞為原料制紙漿的方法。 主要是以牛糞或牛糞與廢紙混合為原 料，充分利用牛糞中含有的大量纖維素， 在不添加任何化學(xué)制

30、劑的條件下就能夠得到符合一 定技術(shù)要求的紙漿， 而且基本上不產(chǎn)生環(huán)境污染， 水還可以循環(huán)利用， 同時(shí)解決了牛糞的處 理問題。 制作去污劑Singh 等研究指出在生物反應(yīng)器中可以利用牛糞微生物對(duì)苯進(jìn)行生物降解。 在牛糞微生 物的作用下起初濃度為 100mg/L 和 250mg/L 的苯分別處理 72h 和 168h 后，苯的降解率達(dá) 到 100% 和 67.5% 。但當(dāng)濃度更高時(shí) (500mg/L) ，苯的降解被抑制。因此他們?cè)O(shè)計(jì)了兩區(qū)制 生物反應(yīng)器 (TPPB) ，能夠?qū)崿F(xiàn)降解更高濃度的苯。兩區(qū)制生物反應(yīng)器能在 168h 內(nèi)將 5 000mg/L 苯的降解率提高到 50.17% 。Das等研究

31、了利用牛糞制作的活性炭清除水介質(zhì)中的六價(jià)鉻。牛糞經(jīng)過濃硫酸120 C熱處理 24h 后被碳化和活化。用牛糞制成的活性炭在較低pH (<3.5 )下，能夠清除鉻濃度為5ppm 的水溶液中約 90% 的鉻。三、牛糞生物質(zhì)資源利用的趨勢(shì)目前， 牛糞的利用方式主要是飼料化、 能源化和肥料化。 牛糞作為飼料現(xiàn)在主要是通過 機(jī)械干燥法獲得，但易損失部分養(yǎng)分，且一次性投資大、能耗大，易造成環(huán)境二次污染；生 物發(fā)酵牛糞飼料雖無(wú)異味、適口性好、消化率高，但由于畜禽生產(chǎn)過程中大量使用添加劑， 其大部分殘留在糞便中， 糞便再作為飼料時(shí)， 可能會(huì)出現(xiàn)超標(biāo)甚至中毒的問題， 所以目前發(fā) 達(dá)國(guó)家已不主張使用畜禽糞便作

32、飼料； 利用牛糞養(yǎng)蚯蚓和蛆等蠕蟲類動(dòng)物， 然后再用其作為 家禽類飼料， 其剩余物料還可用于沼氣發(fā)酵或直接作為肥料還田， 從而使資源得到綜合利用。 因此，就飼料化利用而言，牛糞的蠕蟲處理方式將是其未來發(fā)展趨勢(shì)。牛糞能源化主要是厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣。 牛糞的沼氣化利用可在多方面代替煤、 石油、 天 然氣等不可再生資源，還可用來發(fā)電等，既節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境，又能提供大量清潔能源。 沼液和沼渣可進(jìn)一步進(jìn)行堆肥等好氧發(fā)酵或直接還田，農(nóng)田生產(chǎn)的作物又可作為牛的飼料， 從而形成有效循環(huán)體系， 一舉多得， 具有廣泛的前景。 但如何提高沼氣產(chǎn)出率是制約其發(fā)展 的關(guān)鍵問題，同時(shí)沼氣工程的造價(jià)一般比較高，投資大， 并且

33、運(yùn)行效果受氣溫、季節(jié)的影響較大使其在部分地區(qū)，尤其是北方冬季較寒冷地區(qū)的推廣受到限制。隨著技術(shù)的不斷改進(jìn)， 牛糞的沼氣化利用會(huì)進(jìn)一步得到推廣和應(yīng)用， 且可衍生出更多能源化產(chǎn)業(yè)鏈， 將作為牛糞能 源化利用的主要方向。牛糞作為肥料是世界各國(guó)傳統(tǒng)上常用的方法。 這一利用方式不僅可以有效地利用牛糞中 的有機(jī)質(zhì)、氮、磷及一些微量元素，而且還具有費(fèi)用低、處理數(shù)量大、效果好等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí) 還可以通過好氧高溫發(fā)酵消化掉大量農(nóng)作物秸稈等廢棄物， 既可作肥料， 又可用來生產(chǎn)食用 菌等。 作為肥料還田， 不僅可以給土壤提供大量營(yíng)養(yǎng)元素， 還對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的改良和土壤透水 性以及保肥性等有很大的促進(jìn)作用， 對(duì)防治環(huán)境污染和

34、資源的循環(huán)再利用起到了很重要的作 用。此外，牛糞與農(nóng)作物秸稈按一定比例進(jìn)行堆肥發(fā)酵后可用來生產(chǎn)具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和 經(jīng)濟(jì)價(jià)值的食用菌， 栽培食用菌后的物料還可經(jīng)處理作為飼料或直接還田。 這不僅利用了農(nóng) 業(yè)和畜牧業(yè)的廢棄物， 保護(hù)了環(huán)境， 還可生產(chǎn)出高營(yíng)養(yǎng)食品食用菌， 充分發(fā)揮了生物質(zhì) 資源循環(huán)、 高效的利用模式。值得關(guān)注的是糞便中含有多種有害成分， 如重金屬、 病原菌及 各種激素、 抗生素等， 至今還沒有一套特別有效的方法可以將重金屬?gòu)募S便中完全除去。 今 后對(duì)牛糞肥料化處理的研究應(yīng)集中在高效性和無(wú)害化方面， 同時(shí)應(yīng)關(guān)注向工廠化和規(guī)?；l(fā) 展?？傮w而言， 牛糞生物質(zhì)資源利用的多層次、 無(wú)害化、

35、 高效性的綜合循環(huán)利用模式將會(huì)越 來越被人們所應(yīng)用和推廣（圖 2），其不僅可有效地解決養(yǎng)殖業(yè)的環(huán)境污染問題，還綜合利 用了其他農(nóng)業(yè)廢棄物，并將其轉(zhuǎn)化為商品，形成產(chǎn)業(yè)鏈條，在取得良好環(huán)境效益的同時(shí)，也 取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。f肉T奶詞料代禽溝生產(chǎn)能源化聊料化吃秫飼料的擔(dān)海喂矯、魚幫用薩拘科圖2牛糞綜合利用示意圖以下內(nèi)容僅供參考隨著養(yǎng)牛業(yè)的快速發(fā)展， 糞便污染已成為難題。據(jù)報(bào)道， 在某些地方， 牛糞對(duì)環(huán)境的污 染已超過了工業(yè)污染的總量，有的甚至高達(dá) 2 倍以上。 1 頭奶牛每年產(chǎn)生的糞便在 7 噸以 上。由于各地對(duì)牛糞的處理普遍重視不夠， 某些規(guī)模中等以下的養(yǎng)殖場(chǎng)基本上都沒有牛糞處 理設(shè)施。沒有牛糞處理設(shè)施的小區(qū)、 牧場(chǎng)牛糞處理方式主要是亂堆亂放， 少部分用于發(fā)酵有機(jī)肥 或直接上地，牛糞到處亂堆亂放后，每到夏季，臭氣沖天，嚴(yán)重污染環(huán)境，下雨后經(jīng)雨水稀 釋流入河流， 既對(duì)周邊居民的正常生活、 生產(chǎn)造成不良影響， 同時(shí)牛糞又是多