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奶牛场牛粪高效利用新途径:污粪制成牛床垫料

2010-7-28 23:35| 发布者: admin| 查看: 1986| 评论: 0|来自: 三农在线

摘要: 简介: 21世纪初期,规模化、集约化奶牛场在我国开始兴起,奶牛场污粪的处理问题在短短几年时间内不断凸显,其问题主要体现在以下三个方面:(1)占用场区土地;(2)滋生蝇虫、病害;(3)污染空气、土壤和水源 . ...
简介:
      21世纪初期,规模化、集约化奶牛场在我国开始兴起,奶牛场污粪的处理问题在短短几年时间内不断凸显,其问题主要体现在以下三个方面:(1)占用场区土地;(2)滋生蝇虫、病害;(3)污染空气、土壤和水源
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      21世纪初期,规模化、集约化奶牛场在我国开始兴起,奶牛场污粪的处理问题在短短几年时间内不断凸显,其问题主要体现在以下三个方面:(1)占用场区土地;(2)滋生蝇虫、病害;(3)污染空气、土壤和水源。这些问题不仅影响产奶量和牛奶品质,还给奶牛、居民的身体健康带来隐患,并污染周围的环境。随着人们的环保意识不断增强,污粪处理问题制约着牧场的可持续发展,带给牧场经营管理者的压力越来越大,成为每一个规模化牧场不能回避的问题。探讨奶牛场污粪的利用途径,既是环保的要求,也是资源化利用的要求。只有将污粪的处理和利用结合起来考虑,才能提高奶牛场的系统效率和经济收益。
             
      国内外各牧场的污粪利用状况千差万别,与牧场规模、气候状况、自然资源、邻近市场需求等各因素相关。总体来说有以下三种方式:(1)厌氧产沼发电,此种案例在国内仅马鞍山万头牧场一例。由于牛粪有机质含量偏低,产沼原料中含沙和长纤维,存在产气量低、管路堵塞等问题。而且这种方式的投资、运行成本均较高,需要专业人员操作、维护。(2)好氧堆肥制作有机肥,这种方法在国内牧场运用的较多,但普遍存在有机肥销售市场空间不够,制作有机肥的设备、固定资产投资长时间不能收回。(3)自然堆放,在春季直接低价卖给当地的农民,作为田间肥料。这种方法运行成本低,但需要大量的堆置场地。
      
      以上三种方式对奶牛场污粪的处理、利用状况都不是十分理想,存在成本高、收益小的缺陷。把污粪处理后制成牛床垫料,不仅能解决污粪存放的问题,还能解决牛床垫料来源的问题,并减轻后续污粪处理的难度。这种方式在美国、加拿大普遍采用,大量牧场的实践表明,用污粪制成的牛床垫料卫生、安全、舒适。污粪、牛床垫料、产奶量三个环节相互连接,能提高奶牛场的系统效率。
              牛床垫料
             
      如何提高产奶量是每个牧场经营管理者都非常关心的问题,一般说来有以下三种方式:(1)优化遗传育种;(2)加强饲养管理;(3)改善奶牛生活环境。改善奶牛生活环境中最关键的一点就是为奶牛提供清洁、干燥的牛床,提高其休息的舒适度。牛床舒适与否直接影响奶牛的上床率,从而影响奶牛的休息时间、身体健康状况,进而影响其产奶量。如果牛床是水泥地面,奶牛休息大约只有7小时;如果牛床上有舒适的垫料,其休息时间则能达到14小时以上。同时干净和干燥的牛床垫料还可减少细菌繁殖和蹄病的发生率,保障奶牛的健康。
             
      牛床垫料从材料角度,可分为无机垫料和有机垫料。选择牛床垫料要考虑三个因素:能否保障奶牛健康、能否提高奶牛的生活舒适度和对后续污粪处理的影响。一般而言,无机材料安全,不会成为微生物生存的媒介,但通常对后续的污粪处理会带来很多问题。有机垫料因其可生物降解性而不存在后续处理的难题,但有可能成为微生物生长的媒介。以下简要分析几种有代表性的牛床垫料。
            沙子 
      沙子是一种优良的牛床垫料,微生物不能在这种垫料中繁殖,它能防止由垫料引发乳房炎的隐患,从而保障奶牛的健康。且沙子渗水性较好,即使含水较高,也不容易结成块状,沙粒趋于分散,均衡承担奶牛的体重。其缺点体现在污粪处理方面:沙子和污粪混在一起后,使得清粪设备、泵和筛分器更易被磨损,在输送过程中管路易堵塞。大量沙子沉积在积粪池和储液池底部,使得每隔一段时间就需要清池。将含沙的污粪制成有机肥也会影响其肥效。用沙子做垫料,用量约为每天每头20 千克,沙子全国售价约每立方米50元~70元,运行成本昂贵。
              沙土 
      沙土这种无机材料同样不会滋生细菌,渗水性较好,能维持牛床的卫生、干燥。但它容易结成块状,导致奶牛膝盖、腿容易受伤,且同样不利于后续的污粪处理。用沙土做垫料,用量约为每天每头20  千克,全国售价约每立方米20元。
      橡胶垫 
      橡胶垫通常垫在水泥卧床上面,具有铺设方便、维护简单、使用方便的优点,当有水的时候可直接拭去。但它的舒适性和安全性较差,奶牛的腿、膝盖易被磨损,在床垫下面容易滋生病菌,且其造价也相当昂贵。
       牛粪垫料 
      经堆肥处理后的牛粪,含水率30%,无臭、松软而干燥。奶牛虽不会讲话,但却会自己选择其乐意卧睡的地方。仔细观察奶牛在运动场休息的情景,可以看出奶牛选择卧在运动场边缘的牛粪堆上,而不会卧在运动场中间没有牛粪的地方。美国牧场主Greg拥有一个7000头泌乳牛的牧场,其牧场产生的牛粪全部用来生产牛床垫料,其垫料完全能供应自己牧场的卧床使用,还有少量充当有机肥施于田间。
             
      牛粪做牛床垫料的用量一般为每天每头9千克,每周添加一次。如果牛床建造以土面为床底,可加少量石灰拌黄土,夯实之后垫上4厘米~7厘米的牛粪垫料。这样可以减少垫料的用量,减少细菌生存的空间,延长奶牛在卧床上休息的时间,可达到16小时。
          牛床垫料制作工艺
      
      利用牛粪制作牛床垫料的工艺流程如图1所示:奶牛场的污粪和冲洗废水全部收集到混合池,经搅拌后用泵抽至一次固液筛分器;筛分后固体自然落到固体料堆上,液体可用泵抽至二次固液筛分器;二次筛分的固体落到另一料堆上,液体流入储液池。筛分后的固体经好氧堆积发酵后可直接作为牛床垫料;储液池中的液体可作为混合池的稀释搅拌用水,或作为固液筛分器的清洗用水,用不完的液体可灌溉牧场周围的农田,或经二次处理后达标排放。
             
      图1中虚线所示部分,可由牧场主根据实际情况选用。如果奶牛场周围有足够的农田消纳所有的污水,则可省去二次筛分器;如果污水必须达标排放,则最好加上两套固液筛分器,这样能显著减少污水中有机物的含量,降低后续污水处理的成本。一次固液筛分器和二次固液筛分器原理、功能完全相同,只是筛网的孔径不一样。一次筛分器、混合搅拌池和固体料堆如图2所示。
      相关设备及参数
              采用上述工艺制作牛床垫料的核心环节就是固液筛分器,美国US Farm   Systems公司针对奶牛场的污粪状况研制了该设备。此设备在美国、加拿大的牧场中广泛应用,且都取得了良好的经济效益。国内还没有成熟的针对奶牛污粪的固液分离设备,如用其他领域的固液分离设备实现上述筛分器的工作效果,需细格栅和脱水机两个工艺环节,其总体成本反而高出这种设备。
           该设备实现固液分离的原理有重力筛分和挤压,在固液分离前不用添加任何化学药剂,在制作牛床垫的过程中也不用添加特殊的菌种。
       该工艺及设备的重要工作参数如下:
       设备安装角度约72°,这个角度很重要,直接影响筛分后固液物料的比例。
       筛分前污粪的含水率不能低于88%。
       一次筛分后固体含水率为78%,二次筛分后固体含水率为74%,一、二次筛分出的固体物料比例约3∶1。
       固体物料经6周好氧堆积后,其含水率可降至30%,可直接作为卧床垫料。
       存栏1000头牛的牧场,设备每天的工作时间为2小时,2000头牛的牧场,设备工作时间约4小时,依此类推。
       以每天每头牛使用牛床垫料9千克计算,牧场生产的牛床垫料约有1/4的余量,可用作有机肥使用。
       存栏1000头的牧场,一次固液筛分设备投资约75万人民币。
      表1仅对沙子、沙土和牛粪垫料作了综合比较。由于有机垫料如稻壳、锯末、秸秆等的购买成本很高,来源有限,市场波动大;橡胶垫料不仅成本高且其舒适性、安全性较差,故将上类垫料排除在比较的垫料之外。从表1可以看出,牛粪作为牛床垫料具有经济、安全、舒适、易处理的综合性能,因而成为最佳的选择。
              表2对国内的固液分离设备和美国US Farm
      Systems公司的固液筛分设备进行了综合比较,其中设备投资以存栏1000头牧场为例。国内的固液分离设备要达到分离后固体70%左右的含水率,必须配上格栅和脱水机两种设备。前者用于分离原料中的大块固体杂物、长纤维等,且脱水机工作时,须在原料中添加絮凝剂,因而导致运行成本较高。由表2可以看出,美国US
      Farm Systems公司的固液筛分设备具有固液分离效果良好,设备投资相对较低、运行成本低、检修方便、自动化程度高等优点。
      
      据北京四方公司胡朝阳访问美国、加拿大牧场获得的信息:一个存栏5000头奶牛的牧场于2004年9月份,开始使用上述工艺制作并使用牛粪垫料。一年后,产奶量由原来的每天25
      千克提高至每天30千克;两年后,提高至每天35千克;三年后,提高至每天每头40千克。实际表明,这种牛床垫料对提高奶牛单产量效果显著。如果该牧场选择沙子作为牛床垫料,三年内购买沙子的资金完全能抵消购置美国US公司设备及设备日常的运行费用,污粪处理环节的综合投入为0,奶牛场的系统效率和经济效益大大提高了。
      结论
                综合上述分析,得出如下结论:
       (1)我国奶牛场普遍存在污粪处理和综合利用的难题,还没有找到一种经济合理、效果突出的方法。
      
      (2)将牛粪制成牛床垫料,是连接污粪处理和提高产奶量、节省经济开支的纽带。如能将奶牛场的各环节系统考虑,应能对降低生产运行成本、提高产奶量提供一种思路。
       (3)使用上述工艺生产牛床垫料,是一种值得我们去尝试和研究的新途径。希望本文能对解决国内牧场经济效益低、污粪处理难等问题提供一定的帮助。
      来源: 三农在线

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