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人物专访:中国农业大学乔玮副教授

2017-12-13 15:43:10 0人评论 43次浏览 分类:研究动态

127日,中荷奶业发展中心2017科技年会在北京国际会议中心举行。议期间,中国奶业协会信息网、公众微信号和《看奶业》记者对乔玮副教授就我国规模化养殖场的粪污处理问题进行了专题访问。


人物简介:2008 年获得清华大学博士学位,曾获日本学术振兴会特别研究员项目资助在日本东北大学从事博士后研究工作,现就职于中国农业大学工学院生物能源环境科学与技术研究室(学术带头人:董仁杰教授),主要研究领域集中在畜禽粪污的厌氧生物处理;已经发表了30 多篇同行评议论文和承担3 项国家级课题。


问:目前我国规模化牧场的生态环境问题主要有哪些?

乔玮:从技术上讲,养殖粪污有固体部分和液体部分,固体部分相对来讲技术比较成熟,比如堆肥,或者牛粪用来做垫料等。问题主要来自液体部分,有时候叫粪水,经过厌氧发酵之后的叫沼液。应该大力的促进粪水和沼液的还田利用,既不用花费那么大的力气去做“污水”的处理就能够实现养殖粪污处理的目的;又能充分的利用粪便中的营养物质,契合国家化肥减施的战略,实现巨大的化肥替代;还能够为土壤增加有机质,恢复和保护土壤健康。应该注意到,农作物生长对养肥的需求具有季节性,这就要求粪水需要有一个长期的封闭储存(减少大气污染、实现雨污分离),到需要时可以利用,储存是一个厌氧的环境,必然会产生沼气;也就是说,粪水的处理离不开厌氧发酵,或者叫环保型的沼气工程处理。

问:我国牧场主要的粪污处理方式有哪些?各有什么优缺点?

乔玮:主要有以下几种方式:

1.在场内的收集和处理方面,粪水回收冲洗牛舍配套机械化刮粪板,自动清理和收集牛舍内的粪便,大概30-40 分钟/次,收集完之后输送到固液分离单元,固液分离机分离出来的固体做堆肥或垫料,液体可以回冲清洁牛舍,其他进入储存池,并进行一定的防渗处理。不过有部分牧场对储存中的温室气体减排的考虑不够,应该加强储存池的密闭覆盖。同时,还应加强对牛舍清粪、场内粪污转运、临时储存和固体堆肥过程中的精细化管理,从各个环节减少温室气体的排放;

2.收集到的粪污首先可以在场内循环利用,一般牧场使用沙子、锯末、稻壳或者橡胶作为垫料,但现在越来越多的牧场开始使用干湿分离后固体部分的牛粪补充垫料,经过一定晾晒或者脱水,可应用于规模化奶牛场;

3.固液分离后的固体部分还可以在场内进行堆肥处理,这是比较成熟一种技术,粪便无害化处理也较为彻底,堆肥后的产品也可以远距离输送,扩大消纳的地理范围,需要注意的是如何避免堆肥过程排放臭气和温室气体。

4.粪便污水就近还田,这种方式成本低,粪肥养分利用效率高,但需要一定体量的空间贮存和大量配套的农田消纳,还要注意不能过量施用,导致二次污染;畜禽养殖粪污的处理与资源化利用仍然需要加强环保方面的监管,不能把农田利用作为一个非法处置的出口,造成更大的环境污染。在有条件的地方还可以考虑将固液分离后的液体与秸秆废物等进行粪水堆肥,以消纳大量的粪水。

5.粪污能源化利用,所有的粪便污水收集后,进行厌氧发酵生产沼气,沼气可有多种途径的利用,我国在粪污沼气工程已有成功的案例;另外,也可以针对固液分离后的液体部分进行沼气发酵;无论是哪种发酵方式,都会产生沼液,沼液还田处理是比较理想的方式。如果周边农田无法利用,就要进行处理提取养分以降低对农田面积的需求量,总之不能对环境产生污染。多说一句,目前国际上已经有从沼液中提取养分生产所谓的“生物基化肥“的商业模式和技术。另外,在粪水农田利用方面,应尽快的制定标准,参照国际上的科学经验,对不同的土壤类型,种植类型,制定农田利用的标准,防止过量施用污染地下水等新的环境问题。

6.进行污水处理方式,比如在进行固液分离后,进行反渗透处理或者其他手段达到达标排放,但是成本太高,估计大部分牧场使用有难度。

问:在奶业环保课题上主要做了哪些调查和研究?未来有什么计划?

乔玮:我所工作的中国农业大学生物能源环境科学与技术研究室,依托农业部可再生能源清洁化利用技术重点实验室、国家能源生物燃气高效制备及综合利用技术研发(实验)中心(中国农大)和“生物质能科学与技术国际研究中心”国家国际科技合作基地等平台,主要研究方向是畜禽废弃物的处理还有各种生物废弃物的处理和资源化利用等。在董仁杰教授的带领下,我们重点关注沼气发酵相关的领域,沼气在废弃物处理中应用也是非常广泛的。

根据中荷奶业发展中心编写《中国奶业白皮书》制定的可持续养殖方向,我们连续承担2015-2016年的中心课题,我们团队和瓦赫宁根大学及研究中心团队深度合作,一起更多的深入到牛场粪污处理的工作中,除了发布相关的调研报告和科研文章外,我们一起制作了奶牛场粪污计算工具,同时申报了2项实用专利。

一般来说,牛场粪污做沼气有两种方式:一种是从牛舍收集到的具有较高浓度的牛粪直接做沼气;另外一种,也是现在普遍的做法——固液分离,固体做堆肥,剩下的是液体,针对这部分液体的沼气发酵是我们所遇到的新情况,现在我们研究室正在研发一种新型的厌氧发酵技术能够快速、低成本的生产沼气。

(董仁杰教授为本次采访的问题提供了主要思路)


来源:中国奶业协会

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