农业技术 | 鸡粪资源高效利用途径及现状分析

随着我国家禽产业养殖规模的扩大，以鸡粪为主的处理问题备受人们关注。据联合国粮农组织（FAO）统计，2018年，我国活鸡数量为53.7亿只，占世界饲养鸡总量的22.7%，以成年鸡每天产鸡粪0.1～0.16千克计算，我国每天的鸡粪产量至少为53.7万吨，年产近2亿吨，鸡粪干物质含量（TS）平均为29.62%，每生产１千克鸡粪干物质产气0.04立方米。在鸡粪资源得到充分利用的条件下，我国的鸡粪资源每天可产沼气近6.4×106立方米，折合电能为1.14×107千瓦时，相当于三峡工程50%的发电量。然而，我国鸡粪资源的利用并不充分，中小规模的养鸡场普遍存在鸡粪资源不受重视以及鸡粪资源利用技术不成熟的问题，处理不当的鸡粪会对周围的人畜和环境产生危害，鸡粪的危害不仅表现在其恶臭气味所带来的不适感上，更能通过蚊虫的滋生，加速禽类疾病的传播。此外，微生物分解鸡粪中的含氮、含硫化物所产生的氨气和硫化氢对人畜黏膜组织有刺激作用，严重时可通过黏膜或呼吸系统进入血液，结合血红蛋白，影响血液运输，从而引起并发症。本文对我国鸡粪资源利用现状进行综合分析，以期为鸡粪产业的健康发展提供参考。

一、我国家禽养殖行业发展概况

我国家禽养殖业正处于密集型产业向集约化、工业化产业转变的过程中，多种养殖模式与营销模式并存是我国家禽养殖行业的现状。我国是世界第三大鸡肉生产国，养殖场（户）数量众多，2012年，平均年屠宰量在2000只以下的肉鸡养殖场（户）24387555个，占肉鸡养殖场（户）总数的98%，年屠宰量在10000只以上的肉鸡养殖场（户）180262个，占肉鸡养殖场（户）总数的7.25%。随着养殖规模逐渐扩大，专业化、规模化的养殖模式凸显出更强的市场竞争力，我国整体养鸡产业进入存量竞争的发展阶段，养殖规模普遍由集约化向着规模化发展。我国家禽养殖业的现状为：集约化养殖、农村专业户养殖与农民院落散养方式并存，营销模式为：公司经营、公司加农户经营与农户个体经营方式并存，此外，由于地理和气候因素，南北方养殖存在明显差异：北方养殖业的集约化程度较高，多使用封闭式禽舍，以笼养和网养方式为主，卫生指标把控较严，饲养品种上以快速出栏的白羽肉鸡为主；南方养殖业的集约化发展相对不均衡，禽舍多为半开放和开放式，注重通风降温，除圈养方式外还辅以散养、笼养和地养等模式，对生物安全措施把控相对不足，饲养品种上以慢速鸡为主。

二、鸡粪资源利用途径及现状分析

随着我国养鸡业规模的扩大，导致鸡粪资源不断集中，而鸡粪是一种危害较大的生物质，如何合理有效地使用鸡粪资源从而避免鸡粪对环境的污染是目前家禽养殖业的重点难题之一。目前，鸡粪的资源的主要利用途径包括：直接法（肥料、饲料）、生物法（厌氧发酵、堆肥）、物理法（热处理、焚烧）。

1.鸡粪直接使用的弊端。鸡粪直接使用的主要途径如：施肥、饲料和菌类栽培等，这些方式存在一定的弊端。众所周知，粪肥与传统的矿物肥料相比，能够增加土壤的养分含量，促进根系的生长，然而粪肥中含有大量的抗生素、抗生素耐药基因、重金属和病原体，这种直接施用的方式会导致土壤富营养化、对后续植物产生毒性效应、水体污染和大气污染等问题，对生态系统和人类健康产生危害。此外，鸡粪作为饲料喂食牲畜时仍存在危险性，鸡粪中可能含有的一系列致病菌，包括：弯曲菌、沙门氏菌、大肠杆菌、兽药残留物、霉菌以及酵母菌，会增加牲畜患病的风险，并且这些致病菌可以通过被喂食的牲畜传染给人类，产生不良的后果。

2.鸡粪无害化处理和利用方式。为了避免直接法可能产生的一些负面影响，在使用鸡粪时，应对其进行预处理，从而减小其危害，常见鸡粪的处理方式有：堆肥以及热处理。

（1）鸡粪堆肥处理。尽管堆肥方式在国际上未被广泛认可，但堆肥法仍是目前处理鸡粪相对环保有效的途径之一。堆肥是指在微生物作用下粪肥中的有机物向腐殖质转化的过程，微生物通过呼吸作用产生的热可使堆肥温度达到70℃以上，从而达到杀灭病原菌、虫卵以及杂草种子的作用，降低了粪肥对环境产生的负面影响。然而我国堆肥产业对于鸡粪的利用率较低，只有约3%的鸡粪进行了堆肥处理。我国现阶段的堆肥处理工艺与设施相对单一，机械化程度不高，堆肥的腐熟和生产依赖人工经验，缺乏精准的控制系统，随着环保政策的落实和完善，我国的鸡粪堆肥产业可能会迎来新一轮的发展。

（2）鸡粪热处理。高温干燥和热解是大型养殖场的两种热处理的鸡粪方式，相比之下热解方式处理的鸡粪则更具环保效应。高温干燥技术是以转筒烘干炉为代表的烘干设备在短时间（250℃、30秒）内对鸡粪进行快速脱水脱臭的鸡粪加工处理方法；高温热解则是在缺氧条件下对鸡粪进行长时间高温（400℃、2小时）处理的方法，两种方式处理过的鸡粪常作施肥、饲料或发电等用途。据报道，高温干燥处理过的鸡粪检测到病原菌和抗生素残留，容易产生不利的影响，而高温热解的鸡粪生物毒性较低、灭菌效果更为彻底、鸡粪中的抗生素和耐药基因被完全降解，可见高温热解的方式更具环境友好的特性，可以作为大型养殖场主要的鸡粪处理方式。然而，目前有关鸡粪的热解特性以及动力学的研究还停留在实验阶段，热解处理的工艺参数和设备设计等方面的参考资料略显不足，还有待进行进一步的研究。

（3）鸡粪发电。禽畜粪便的焚烧发电是一项极具前景的生物质利用技术。焚烧发电是在燃烧设备的作用下使用禽畜粪便的生物质能进行发电的技术，家禽粪便产生的电力在很大程度上避免了燃煤排放，间接减少了能源生产对气候变暖的作用，是可再生能源发电的一种。此外，粪便燃烧产生的灰烬富含磷、钾等营养元素，稳定、无菌且易于运输，可以作为肥料或者填充建材使用。循环式流化床是目前使用最广泛的禽畜粪便发电技术，英国、美国、荷兰以及我国的大部分鸡粪发电厂均采用循环式流化床技术，此技术的优点为：燃烧效率高、气固混合良好以及反应体系中添加或移除材料（如：床料、催化剂或灰分）相对简单。我国建设的两座大型鸡粪发电厂目前均已投入使用，装机容量分别为20兆瓦和30兆瓦，每年消耗的鸡粪、谷壳混合物和农业废弃物约50万吨，相当于节省约16万吨标煤。禽畜粪便发电的技术是解决目前能源短缺的途径之一，符合循环经济的发展模式，增加了农民的收入，减少了农业废料处理带来的污染，其发展前景相当广阔。

据调查，目前我国生物质能源企业的发展，也受到多重因素的限制：①新能源项目补贴的退坡，影响了一些企业在新能源产业上的投资积极性；②生物质发电项目缺乏相关的排放标准，企业目前执行煤电项目排放的标准，在超净排放的改造和维护上投入了大量资金，巨大的经济负担同样成为该类项目的拦路虎；③生物质燃料市场受地区和季节影响价格变动幅度大，增加了企业的经营风险。综上所述，我国应积极推动生物质发电产业的发展，落实新能源项目补贴和相关政策，改变我国生物质能源产业长期低迷的现状，以迎来生物质热电产业的爆发时期。

（4）生产沼气。沼气是粪肥经过微生物厌氧发酵后产生的可燃气体，是一种重要的生物质能源，可用于产生热能或电能，然而较高的财务投入以及对管理知识的要求大大降低了这种方式的普适性。沼气的主要成分是甲烷，它是一种比二氧化碳更能增强温室效应的气体，通过粪便厌氧处理的方式，将甲烷转化为热能或电能的同时，将甲烷转化为二氧化碳排放，大大降低了回收碳的温室效应潜力，是生物质最环保的利用途径之一。沼气工程是我国生态农业建设的重要环节，近年来，我国沼气工程建设呈现不断增长趋势，2000—2014年，我国农村沼气池用户从848万户增长至4750万户。2007年，全国大中型沼气工程达8576处。目前，小型沼气池主要集中在农村地区，而大中型沼气工程则集中于长江中下游、黄淮海以及华南地区。然而，通过研究人员的实地走访调研发现，现在部分农村地区的沼气使用率出现持续性下降、沼气池废弃现象突出等问题，其原因在于：①农村电网改造，使得农村的用电不再困难；②大量农村青壮年外出务工，沼气池日常管理困难；③沼气池建设维护困难，维护成本高；④沼气使用中存在诸多不安全因素。而部分大中型沼气工程存在施工和管理未实现标准化、整体技术偏低以及缺乏具体应用人才等问题。针对目前我国沼气产业的现状，国家有关部门应避免重建轻管现象的发生，加强农村小型沼气池的重启，实行合理规培和沼气工程的扩建工作，以提高我国对清洁生物质能的利用率，同时，规范化大中型沼气工程的建设，提高我国沼气产业的技术含量和管理质量，培养相关的建设与管理的专业化人才，以实现我国沼气工程建设的不断推进和稳步运行。