近年來,北京市京郊農村規模化養殖小區迅速發展,更多市民吃上了實惠的新鮮肉類,有效保障了北京市民對新鮮肉類的需求。但是,由此每年產生了超過 10 億噸的畜禽糞污。如果不能及時消納,會對農村居住環境、土壤、地下水造成嚴重污染。如何將這些“放錯位置”的資源充分利用起來,保護好生態環境,讓畜禽養殖業走循環農業的道路。即:能源化、無害化、飼料化、材料化、生態化、基質化、肥料化,是近二十年來北京農學院劉克鋒教授帶領科研團隊一直努力攻關的課題。
“從垃圾分類研究到畜禽糞污處理研究,一干就是二十年”
1993年,北京市朝陽區環衛局慕名來到北京農學院,找到從事土壤肥料研究的劉克鋒老師,讓他幫忙攻克垃圾處理農用難題,變廢為寶,將垃圾轉變為有機肥。劉克鋒老師即帶領王紅利老師、石愛平老師走進了位于遠郊的垃圾場。“當時,我們整天蹲在堆積如山的垃圾里,對垃圾成分進行取樣檢測。回家后,滿身大糞味,根本洗不掉。劉老師一回家,他愛人不讓他進屋,讓他在屋外脫掉衣服扔掉,洗干凈才行。”跟隨劉克鋒教授一起工作了二十年的王紅利老師提起那時的苦日子,還是歷歷在目。“我們研究的這一方向,根本沒人愿意搞,又累又臭。但是我覺得,我們研究工作的社會效益遠遠高于經濟效益。”劉克鋒教授如此解讀自己科研工作。劉克鋒教授也成為北京市系統垃圾分類安全農用研究的最早研究者之一。多年的研究成果為北京市制定垃圾分類標準提供了有效支撐,政府也逐漸找到了更科學的處理垃圾方法。之后,隨著郊區縣養殖業的發展,劉克鋒教授帶領的研究團隊轉入了種養殖廢棄物無害化農用的事業上,一直為促進北京種養殖業循環發展、改善種養殖區生態環境努力著。
90年代初期,北京市的畜禽養殖由集體、國有養殖為主發展到農民自主經營的規模化養殖階段。散養戶密集的養殖村、鎮不斷出現。畜禽業的發展給北京市民提供新鮮肉類,同時,也給農村環境帶來的破壞,成為環境非點源污染的主要污染源之一。最明顯的是養殖產生的糞便大面積堆積在村里,造成了生態環境污染。“臭氣熏天、蚊蠅肆虐,污水滿街道都是,一到下雨天根本無法進村。”劉克鋒研究團隊成員石愛平說起當時農村的環境條件,禁不住捂上鼻子。畜禽的糞便糞便帶給農村的破壞不僅是難聞的臭味。由于糞便無法及時清理,養殖的豬、牛、養也經常得病,大大限制了養殖業得發展;而且堆積太多的糞便會慢慢污染土壤和水源。不經過處理的糞便施肥到農田里,又會影響作物生長。看到村民的生活受到影響,村民的收益受到損失,當地的土壤、水系受到污染,劉克鋒教授毅然將研究方向轉向了畜禽糞便處理上,干上了整日和糞便打交道的科研工作。而這條研究道路是艱辛的,更是艱難的。
二十年來,劉克鋒教授帶領研究團隊結合北京市養殖豬、牛、雞、鴨多的特點,先后攻克了豬、牛、羊、雞、鴨等畜禽糞污技術處理難關。“畜禽的糞便不同,所含養分不用,所研究攻關的難點也不同。需要針對不同的畜禽糞污特點,研究相對應的處理技術。而且,糞便產生時間早晚對技術的處理也有要求。不能把豬糞的處理技術完全應用到處理牛糞上。”研究團隊成員王順利說出了其中的艱辛。這需要研究團隊不斷深入研究,攻破一個有一個難關。通過多年研究實驗,該團隊研發的高效率、低成本、結構簡單、易操作的高溫堆肥和干法厭氧發酵成套技術,能滿足豬、牛、羊、雞、鴨等畜禽規模化養殖小區連續糞污處理需求。通過系統開發,依托生物技術、環境工程技術和自動化控制技術,建立了具有自主知識產權集畜禽糞便、廢水處理和糞污資源深度開發利用為一體的成套設備工藝技術體系,重金屬、抗生素及激素類污染物有效性明顯降低。營養指標、衛生指標、空氣符合國家標準。
畜禽糞便污染不僅是中國的難題,也是困擾世界環境的難題。目前,世界許多國家都下力氣來解決這一難題。我們國家也引進一些國外技術來處理糞便污染。“與國外相關技術相比,我們有什么優勢?”當記者將這個問題拋給王紅利老師的時候,王老師很自信地說:“我們研制的這一整套技術和設備,相比國外技術和設備相比有兩大優勢,一是成本低,國外相類似的設備全部下來大約有上千萬,還不算他給我們提供技術的成本,而我們只有它的十分之一,我們是免費提供技術;二是能耗低,國外設備用電等能源消耗是非常高的,而我們的相對而言低多了。值得一提的是,可實現了北方地區規模化養殖小區糞污的連續處理和有機肥生產周年進行。”
讓劉克鋒團隊引以為豪的是,二十多年來,劉克鋒團隊研究成果已進行大范圍應用與示范,實現了產業化。北京的順義、通州、延慶、門頭溝等多個規模化養殖小區應用運用劉克鋒團隊研究成果,處理了豬糞、牛糞、羊糞、雞糞和鴨糞固、液體糞污大面積堆積污染,有效改善了農村環境和土壤、水系污染,生產出高品質有機肥和栽培基質,促進了循環農業的發展。與此同時,該成果也推廣到了內蒙、云南幾十個規模化養殖小區,總共生產出高品質有機肥和栽培基質總計100 余萬噸,總經濟效益近20 億余元。
將“京郊養豬第一村”變“北京最美的鄉村”
車一駛入北郎中村,花香伴著草香撲面而來,道路兩側綠柳成蔭,這里鮮花盛開,綠樹環抱,小橋流水,被評為北京市最美鄉村之一。這里被北京市人民政府命名為“京郊養豬第一村”。 這里年出欄優質種豬5萬頭,被北京市農業局選為“定點種豬場”, 還有年屠宰商品豬100萬頭規模的市級定點屠宰廠。2004年10月2日,時任中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席胡錦濤同志到北郎中村視察,北郎中村更是一舉成名。
“過去我們這兒可不是這個樣子,那個時候家家都養豬,豬就養在自己的院子里。那個時候,不夸張地說,進村的時候別張嘴,張嘴蒼蠅就飛進去。村里街道到處都堆著豬糞,一下雨,村子坑塘就成了臭水溝,臭氣熏天。”北郎中村有機肥料廠廠長聞世常,是土生土長的北郎中人,對上個世紀90年代的北郎中村的環境污染依然記憶深刻。“1994年后,我們村開始治理村的環境,大力發展循環農業。擺在我們面前的難題是如何處理成堆的豬糞。”豬糞是破壞北郎中生態環境的“罪魁禍首”,更是首要解決的難題。將豬糞有效利用起來,變廢為寶成為北郎中村兩委干部首要考慮的問題。
1997年,北郎中的村干部經過北京市農委找到了劉克鋒研究團隊,希望劉克鋒研究團隊入駐北郎中村,處理和利用豬糞。為了更好地研究豬糞處理安全農用的處理發酵參數,合理配制菌種,生產出優質高效的有機肥,劉克鋒帶領自己的研究團隊進駐了北郎中村,這一進駐就是18年。
十八年來,劉克鋒團隊幫助北郎中村建起有機肥料廠,攻破了豬糞變成有機肥的一個有一個難題,技術也越來越先進。而這其中的辛苦,也只有團隊成員知道。為了推廣一個新技術、一個新菌種,他們可能要在廠子里一住就是十幾天,測準一個參數,他們經常是在豬糞堆里一蹲就是好幾個小時,出來時,一身臭味。“每次我從村坐公交車回校,公交車司機見了我都說‘你上來一次,我的車就臭好幾天’。由于當時校內的科研條件很差,科研經費緊張,很多數據都是在田間、肥料廠、實驗室親自完成的。”劉克鋒教授回憶起當時的情景,哈哈哈笑了起來。劉教授所說的“研究室”是一間不足15平方米的小房子,里面堆滿了半米高的豬糞,里面又潮又熱。研究人員要在這里面定期測量豬糞里面各種成分的參數。
“有一次,我在里面待了兩個小時,出了一身汗,等我出來的時候,渾身都是臭味。我洗了一個澡,自以為把臭味洗掉了。于是我就騎著自行車去我朋友家吃飯,騎了兩個小時,出了一身汗。見到朋友,朋友捂著鼻子說,‘你洗澡了嗎,怎么這么臭’。”記者很好奇地問王紅利老師,“就是,怎么洗了澡了還臭呀。”王老師哈哈一笑,解釋道:“我在里面待了兩個小時,出了汗,毛孔都張開了,臭味也就進去了。雖然洗了澡,可是再出汗,臭味隨著汗又一起出來了。這種情況對我們來說太正常了。”
在劉克鋒研究團隊的幫助下,北郎中村不僅處理了全村所有的糞便,而且由于村里的農用地一直使用有機肥,作物的產量提高了,食物的口感也大大改善了。“胡書記當年視察我們村吃粘玉米,不停地稱道我們的玉米好吃。就是因為我們一直使用有機肥。有機肥不僅改良土壤,增強肥力,而且能夠增加產量,改善食物口感。我們村種植的水果和其他村種植的味道不一樣,我們水果的味道要好的多”北郎中村有機肥料廠廠長聞世常說起有機肥有些自豪。“我們廠有機肥每年可提供有機肥6000噸,銷售的特別好。現在,我們正在擴大生產車間,加大產量。”
如今,北郎中借助有機肥廠不僅處理全村5萬頭豬的豬糞,還處理了村里沼氣的沼渣等固體廢料,大大改善了村里的環境;同時生產出的有機肥又應用到當地的花卉中心等農田里,實現了有效循環。
將延慶養牛大鎮變成環境優美的養殖區
2008年,剛剛走馬上任的延慶縣舊縣鎮大柏老村村支書馬永存心里一直琢磨一件事:怎么處理村里遍地都是的牛糞。“延慶養牛最多的就數舊縣,舊縣養牛最多的就數我們村,最多的時候全村養牛1萬頭牛。”隨著養殖規模的擴大,村民的收入增加了,但村子環境越來越差,“那時村里幾乎家家養牛,牛糞除了送到田地里當肥料,就堆在自家院子和門口,大街小巷都是牛糞,晴天臭氣熏天、蚊蠅亂飛,一下雨,糞湯到處流,根本沒處下腳。”
牛糞污染不僅影響了村民居住環境,也制約了養殖業的發展,“牛棚里到處是牛糞,很多牛都得了腐蹄病,牛的健康狀況受到影響,村里的養殖業也遭遇瓶頸。”更讓人憂心的是,村民發現,無法處理的牛糞開始影響水質和土壤。那時村子里百姓平均收入雖已高于周邊村民,但村民的抱怨卻越來越多:“那時是‘屋里現代化,院里臟亂差’,兜里的錢雖然多了些,可空氣臭了、水難喝了、土壤也漸漸被污染了,大家都覺得生活得不舒心。”眼看著牛糞污染的問題越來越嚴重,馬永存看在眼里,急在心里。
2007年,北京農學院與北京延慶縣合作,共同推出“1+1+X”科技培訓工程。結合延慶縣各鎮、各村需求,北京農學院提供技術幫扶。馬永存了解到北京農學院劉克鋒有一項畜禽糞便三化(資源化、減量化、無害化)處理的新技術,可以通過添加生物發酵菌劑好氧發酵,將牛糞等畜禽糞便變成有機肥。“當時我就覺得這事有希望了。”
通過延慶縣委組織部,馬永存找到劉克鋒,想讓他們幫助解決牛糞污染問題。劉克鋒欣然答應了,“延慶縣是北京的生態涵養區,應在保護好延慶生態環境的基礎上加快綠色發展,我希望用自己的技術為延慶的生態發展出一份力。”
第一次進大柏老村,劉克鋒印象深刻。“去的時候是冬天,那天風大,一進村,只見漫天飛著黃色的粉末,遠看還以為是塵土黃沙,走進了才發現是牛糞末,打開車門一張嘴,先吸了一嘴牛糞末。”
經馬永存牽線搭橋,村里原本做建筑生意的劉寶祥決定向北京農學院專家“取經”,在他們的技術指導和幫扶下辦一個有機肥廠。廠子就建在大柏老村800畝養殖小區旁邊,建廠初期,劉克鋒團隊的成員著實辛苦了一陣子。由于不同糞便的成分差別較大,生產有機肥時添加的菌劑、發酵時的溫度參數都需要重新摸索和測試。團隊從多處牛糞取樣,“牛糞自排出牛的體外到干燥,糞便中的微生物不斷發生著變化,為了檢測出牛糞自排出體外到干燥的過程微生物變化的曲線,我就到處找新鮮牛糞。”回憶起那時的情形,王紅利覺得辛苦并快樂著,“村里滿處找不著新鮮牛糞,我就拿一大鐵鍬,蹲在牛屁股后邊等著,眼巴巴地等著牛排便,好不容接一鍬冒著熱氣的牛糞,就抓緊去做實驗。”當年跟隨劉克鋒教授讀博士的王亮也參與這個項目,由于整天待在牛糞堆里測各種數據,鞋子都漚爛了好幾雙。
經過兩年的試驗,2010年9月,在延慶縣、鎮相關部門的支持下,在劉克鋒團隊的指導下,劉寶祥成立了北京東祥環境科技有限公司,并正式投產。公司每年可消納6-7萬m3畜禽糞便,生產有機肥2萬噸,村里養殖產生的全部牛糞都有了“用武之地”,附近一些村子的村民也都把自家的牛糞送到廠里來。
慕名而來的不光有來賣牛糞的,還有來買有機肥的。“我們現在知道,直接將牛糞當肥料是不科學的,因為牛糞里有很多病菌、重金屬、激素等有害物質,而有機肥采用微生物高溫發酵技術,殺滅病菌、蟲卵、雜草、種子,用有機肥后我們種的葡萄更好吃了,銷路也更好了。”附近村子一位葡萄種植園的果農說。
在大柏老村,劉克鋒研究團隊還指導大地巨龍蚯蚓養殖專業合作社將蚯蚓糞進行深加工,年產有機肥6000噸,延長了產業鏈。該團隊對有機肥產品進行了深度開發,針對蔬菜、果樹和花卉栽培,開發出系列有機肥產品及栽培基質,充分解決了有機肥產品的市場應用途徑,提高了畜禽糞便資源化利用效率。
大地巨龍蚯蚓養殖專業合作社也是劉克鋒教授的科研基地。“在這里,我們借助劉教授團隊的指導,形成了小循環產業。首先,我們利用蚯蚓分解牛糞,養殖的蚯蚓賣給藥廠;我們再將蚯蚓糞和牛糞有效處理成基質,在銷售的同時,我們又用生產的基質培育劉教授的‘一串紅’品種。”大地巨龍蚯蚓養殖專業合作社總經理馬艷明自豪地提到了自己工廠的循環功能。“實現產業的循環是我們研究的主要目的,實現種植業的循環最難攻關的問題就是處理好畜禽糞便。我們利用這個基地探索了產業循環的模式。即將種植、養殖、糞便處理有效結合起來。”劉克鋒教授道出了基地研究目的。
如今走在村子里,院落里、街道上再也看不到牛糞的蹤跡,驅車圍著占地800畝的養殖小區兜一圈,幾乎聞不到牛糞的臭氣,不是村民提醒,記者還以為這只是普通的村民居住的村落。更讓人驚訝的是,走在有機肥廠院里,也不是想象中臭氣熏天,聞到的只是發酵后產生的微微的酸腐味道。看到記者驚訝的表情,劉克鋒很自豪:“我們自主研發的糞污堆肥過程中污染控制技術,可使95%以上臭味物質脫除,此外我們研發的畜禽糞便中重金屬鈍化和抗生素、雌激素類有效性降低及去除技術,實現污染物鈍化或降解,排除了糞污引發土壤、農作物污染和食品安全問題的隱患。”
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