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粪肥起泡问题

实际上,猪粪发泡问题并不是近期的问题。据报道,在舍内长期粪肥储存体系中,猪粪发泡已经存在了很多年。

星期一 24 8月 2015 (之前 2 年 5 月 30 天)

在美国中西部地区,土壤类型和耕种制度是充分利用粪肥营养,努力保持粪肥营养品质,降低氨气排放。典型的养猪体系是提供漏缝地板下储存一年多的粪肥。能提供地板下储存的粪肥一年以上。在很多情况下,虽然在春季播种前,会有一个土地处理期,但秋收后,通常会给农田施储存在2.4米粪池中的粪肥。大部分新育肥猪场只是简单评估粪肥的营养品质,将只种植农作物的生产体系转变成养猪一体化生产体系。

近几年,粪肥过度发泡的问题突现。实际上,猪粪发泡问题并不是近期的问题。据报道,在舍内长期粪肥储存体系中,猪粪发泡已经存在了很多年。当前,粪肥发泡的问题显著增加,大约开始于2008年。随后,对美国中西部生产商的追踪调查表明:自2008年以来,25%的粪池一直都在起泡。

Foam in the animal occupied zone of a deep-pit swine finisher.

图1. 育肥猪粪池粪肥发泡区。此图明尼苏达大学Larry Jacobson 博士和Chuck Clanton博士提供。

发泡需要3个关键因素:1. 需要气源,并且厌氧分解的粪肥能提供产气的硫化氢和甲烷。2.需要表面活性剂维持粪肥表面张力,形成起泡。3. 像纤维和粪肥颗粒一样的框架结构,它能保持起泡的完整性和稳定性。这三个条件中任何一个失衡,将不能维持稳定的起泡状态。厌氧储存的粪肥会自发形成少量的甲烷。但当甲烷处于气泡中,其浓度将能达到70%,高于爆炸浓度的5-15%。如果这些气泡不稳定或破裂,快速释放甲烷,形成爆炸源。加热信号灯、热圈和焊接也是常见的引火源。

Foam creeping up through slatted flooring.

图2.气泡通过漏缝地板溢出。此图明尼苏达大学Larry Jacobson 博士和Chuck Clanton博士提供。

美国爱荷华州猪肉生产协会集资开展多州多学科研究项目,进行养猪体系发泡机制和缓解措施。目前,爱荷华州立大学、明尼苏达大学、伊利诺斯州大学和美国农业部的工程师、化学家、微生物专家和猪营养专家对发泡机制进行研究,并开发了可持续的缓解措施。该研究为期3年。收集大量起泡和没起泡的粪肥样品,分析它们在物理、化学和微生物学方面的不同性质。已开发出了评估猪粪起泡倾向和维持气泡稳定的工具。结果表明:起泡粪肥的碳含量显著增高。其中,微生物群改变,甲烷产量增高,蛋白质和微粒中泡沫富集。与起泡性相关的猪粪微生物群能生产碳,尤其是纤维和油。这导致甲烷量较高,甲烷流出量越大,取代了粪肥表面的高分子聚合物和蛋白,提供维持气泡的稳定剂。本研究的目的是提供缓解措施,这还需要做大量的工作。

Foam up through the pump-out access port prior to field application.

图3. 猪场试用前气泡通过入口泵出。此图明尼苏达大学Larry Jacobson 博士和Chuck Clanton博士提供。

除非找到一种长期有效的解决方案,否则在确保疏散所有人员、不存在点火源和通风换气速率至少为30/小时前,养殖户都不敢搅动气泡。本研究的结果将于2016年夏季使用。

Inlet diffuser and sidewall curtain damage from flash fire.

图4.明火对进口扩压管和边墙窗帘的破坏。此图明尼苏达大学Larry Jacobson 博士和Chuck Clanton博士提供。

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