宁夏沙坡头区畜禽粪污处理与资源化利用技术模式探索

拓守珍，张志强

（宁夏中卫市沙坡头区畜牧水产技术推广服务中心，宁夏 中卫755000）

宁夏沙坡头区畜禽养殖一直是当地的优势特色产业，2017年底，全区鸡饲养量达到463.3万只，其中：存栏301.19万只，出栏162.13万只；生猪饲养量35.59万头，其中：存栏12.68万头，出栏22.9万头；奶牛存栏3.64万头；肉牛饲养量5.32万头，其中：存栏2.34万头，出栏2.98万头；肉羊饲养量达到70万只，其中：存栏42.6万只，出栏27.4万只。肉、蛋、奶总产量分别达到2.84、2.62、16.8万吨，实现牧业总产值17.4亿元。

随着畜牧养殖业的快速发展，大量粪污对环境的影响也越来越严重，以2017年为例，沙坡头区全年鸡、猪、奶牛和肉牛产生的鲜粪便大约4 096 875 t，另外还有奶牛场冲洗挤奶台和规模养猪场冲洗圈舍产生的污水大约394 625 t（见表1）。而全年加工处理的粪便和污水总量大约分别是2 714 910 t和375 000 t，分别占总排泄量的66.23%和95%（见表2）。

为了使畜禽粪污实现达标排放和资源化利用，近几年，沙坡头区对畜禽粪污处理工艺与资源化利用模式进行了有益的探索，现归纳总结如下。

表1 沙坡头区主要畜禽粪污排放量估算表Table 1 Estimation table of main livestock feces emissions in the Shapotou district

表2 沙坡头区主要畜禽粪污处理量估算表Table 2 Estimation table of caparating size of main livestock feces in the Shapotou district

1 奶牛场粪污处理及利用技术

1.1 粪便的处理 奶牛场粪便主要有两部分，一部分是奶牛排泄在运动场的粪便（包括部分尿），这一部分粪便经过对运动场旋耕，与运动场的黄沙或土壤混合形成“垫料”，这种“垫料”每年在春耕和秋季农田深翻前各清理1次，可作为有机肥直接还田利用。

另一部分是奶牛采食台和待挤区每天清理出来的纯粪便，约占奶牛总排粪量的60%以上，这一部分主要是集中起来进行无害化处理。方法是将收集起来的牛粪加入辅料和生物发酵剂，然后堆置成高1.5 m、宽3 m的长条形垛，每2～3 d翻倒1次，温度控制在45～70℃之间。当温度超过70℃时，要适当增加翻倒次数来降温，正常情况下20 d左右可完成发酵，发酵好的牛粪经风干或烘干包装待用。

当养殖场规模较大（存栏1万头左右），每天收集的粪便数量特别大时，可建成长方形发酵池，利用机械翻倒进行发酵。工艺流程如下：①采食台、待挤区粪便集中；②加入辅料、生物发酵剂混合；③腐熟发酵，每2～3 d翻倒1次，共20 d；④风干或烘干包装。

1.2 污水的处理 从挤奶厅收集起来的污水及奶牛场生活区的污水经地下排污管道集中到养殖场建设的污水处理收集池，通过两种方式进行处理。一种是污水先进行一次沉淀后进入到收集池，然后进行固液深度分离，分离出的固体运到粪便处理厂处理，剩下的污水先后进入到装有特殊处理设施的厌氧池、兼氧池内进行处理。通过厌氧和好氧处理后再进行二次沉淀进入到稳定池+多介质过滤（工艺流程图见图1）；另一种是先经第一个大沉淀池沉淀，然后进入到六个阶梯式连续沉淀池缓速沉淀再到静水池，再由静水池进入蓄水池。在进入到蓄水池的污水中再加入一些菌种剂进行进一步无害化处理（工艺流程图见图2）。每经过一道处理工序时都要用相应的过滤网过滤。两种方式处理过的污水达到农田灌溉用水的标准后，通过灌溉管网系统或液肥运输车，运至农田、经果林、饲草料生产基地中利用。

图1 污水处理工艺流程图Fig.1 Process flow chart of sewage treatment

目前，沙坡头区所有奶牛养殖场的粪污全部完成了无害化处理设施的建设和安装，2018年将全部投入使用，首先实现达标排放和资源化利用。

2 猪场粪污处理及利用技术

图2 污水处理工艺流程图Fig.2 Process flow chart of sewage treatment

2.1 水泡粪处理技术 养殖场内水泡粪通过铺设地下排污管道，让养殖产生的粪污通过管道排放到积污池内，在积污池内将粪便进行搅拌均匀，搅拌后通过固液分离机进行固液分离，固体进入有机肥车间加工生产成粉状的有机肥，液体进入发酵车间通过厌氧发酵变成液肥。生产出的固态和液态的有机肥可以直接还田，作为农作物生产所需的有机肥料。而发酵产生的沼气进入发电机组变为电能供场区使用。发酵车间为全封闭式厌氧发酵，上面全部覆盖红泥网格，不仅可以加速发酵，而且可以防止产生的恶臭气体外泄污染环境（见图3）。

图3 水泡粪处理技术工艺流程图Fig.3 Process flow chart of bubble waste treatment technology

2.2 干清粪处理技术 将圈舍内的粪便用刮粪板清理出来后，集中于粪便加工处理区，混合生物发酵剂进行发酵处理，其原理同牛粪发酵处理相同。工艺流程如下：养殖场粪→干清粪→固体→腐熟发酵有机肥→用于农田。

3 鸡粪的加工处理及利用技术

沙坡头区养鸡主要集中在宣和、永康两镇，占全区饲养量的82.4%。经二十年多年的发展，在这两镇相继建成了7个鸡粪加工处理厂，年加工处理鸡粪13.8万吨，占沙坡头区全年鸡粪总量的76.84%。目前对鸡粪的加工处理主要有烘干和生物发酵2种模式，其中烘干处理约占处理总量的60%左右，生物发酵处理约占总量的40%左右。

3.1 烘干处理 将分散的各个养鸡场（户）的鸡粪集中到鸡粪加工处理厂，经过短时间晾晒后加入糠醛渣、作物秸秆粉等辅料，使其含水量调控在70%左右，然后将鸡粪混合物由进料口进入到滚筒式烘干设备中进行烘干。一般从进料口进入到从出料口出来，大约需要15 min左右的时间，这时水分降至18%以下，再经筛分（制粒）、包装入库、利用。工艺流程如下：收集→晾晒→烘干炉→筛分→包装。

这种方法的优点：①加工处理速度快，处理量较大，每天每个鸡粪处理厂一台烘干机可处理鲜鸡粪30～40 t。②成本较低，每生产1 t烘干鸡粪平均费用为330元左右。③能有效杀死粪便中的所有病原微生物和寄生虫及卵。

缺点：①不能改变粪便中的化学成分，一些对作物和土壤有害的主要成分仍然留存在粪肥中；②臭味不能彻底消除，处理中和处理后始终都会散发出鸡粪固有的臭味，污染环境和周围空气质量；③遇水重新“还原”成生鲜鸡粪，故不便于贮存。

3.2 生物发酵处理

3.2.1 将收集来的鲜鸡粪与发酵菌种剂（如RW酵素菌等）、除臭剂、辅料等经过翻堆机充分搅拌混合，调节物料的碳氮比和含水量达到最佳发酵条件。

3.2.2 将混合物料堆成条垛或阳光棚槽式发酵池，利用翻抛机对发酵物料进行翻倒搅拌，前2～3 d翻倒1次，以后每天翻倒1次，控制发酵温度（55～70℃）和含氧量，保证微生物繁殖处于最佳状态，使各种微生物在适合的环境下大量繁殖，并通过它们的新陈代谢作用，把复杂有机物分解成容易被植物吸收利用的简单的小分子有机物。

图4 生物发酵处理工艺流程图Fig.4 Process flow chart of biological fermentation

3.2.3 陈化（二次发酵）。经过10～12 d的一次发酵，大部分有机物已被降解，由于有机物的减少及代谢产物的累积，微生物的生长及有机物的分解速度减缓，发酵温度开始降低，微生物进入减速生长期。此时发酵的物料就可以运至陈化场地进行二次发酵，二次发酵约需15～20 d，在此阶段剩余有机物被进一步分解、腐熟、干燥（水分含量23%以下即可），以满足后续制粒肥工艺的要求，也可以添加部分无机元素后作为基质利用（见图4）。

这种方法处理的优点是处理彻底，粪肥基本能达到无害化要求，同样能有效杀死粪便中的所有病原微生物和寄生虫及卵，处理后臭味小，不会对环境和周围空气质量产生影响。缺点是设施投资大，加工处理所需时间长，20 d以上，另外如果是采取条垛式堆贮发酵处理，需要占用场地大，生产成本高，每产出1 t发酵鸡粪需600元左右。

4 畜禽粪污混合处理技术——生物天然气生产

主要以各类畜禽产生的粪污为主要生产原料，收集并经过前端筛选、轧碎、清除杂物（砂石、金属、动物皮毛、塑料制品等），按比例牛粪30%、猪粪18%、秸秆2%、工艺水50%混配后进入一次发酵（恒温27℃），一次发酵后进入厌氧发酵系统（恒温36～37℃）进行二次厌氧发酵。厌氧发酵过程中产生出主产品沼气（沼气含甲烷60%～70%，还含有二氧化碳、硫化氢、氮气和一氧化碳、水等），沼气经净化提纯生产出生物天然气（脱去二氧化碳、硫、水等，甲烷含量达到90%以上）。提纯后的生物天然气经槽车运往天然气输气管道和加气站，用于居民生活用能或汽车燃料。厌氧发酵过程中产出的副产品沼渣沼液混合体，经分离后分别形成沼渣、沼液，沼渣再经过有氧发酵和加工处理作为农作物的高效有机肥料，沼液按照不同植物的需肥标准，加工成高效生物有机液体肥料供种植业利用（生产工艺流程见图5）。

图5 生物天然气生产工艺流程图Fig.5 Process flow chart of biological natural gas production

该项目是由宁夏阜康生物科技股份有限公司于2017年引进实施的生物天然气项目，预计2018年建成投产，建成后日产生物天然气10 000 m3，沼液19.20万吨。沼渣1.80万吨。

5 结语

宁夏沙坡头区在畜禽粪污加工处理与资源化利用方面虽然做了大量工作，也收到了一定成效，摸索出了一些好的做法和经验，但目前仍处于探索阶段，有些处理方式和效果还不尽如人意，有待进一步总结优化处理方式，彻底解决粪污对环境造成的影响。

5.1 鸡粪的烘干处理效果不是很理想，如果不能及时利用掉，遇水后又现出“原形”，重新污染环境。可喜的是养殖户和鸡粪加工处理厂已经意识到了烘干处理方式存在的问题和弊端，在有关部门的共同努力下，正在积极采取措施，通过加大资金投入、引进先进生产技术、更新生产设备、改善处理方式，逐步变烘干处理为生物发酵处理，有望在今年年底之前全部改造成生物发酵处理。

5.2 由于肉牛规模化养殖所占比重小，近80%的肉牛散养在农户家中，这部分散养肉牛产生的粪污集中处理目前难度较大，由农户自己堆存腐熟，自己利用。所以，肉牛的粪污无害化处理比重较低。今后将通过两条途径解决散养户的粪污处理问题：①由新建的宁夏阜康生物科技股份有限公司收集通过生产生物天然气处理技术进行处理；②对运输距离较远、有种养结合条件的养殖户，引导他们采用生物发酵技术进行处理后再还田利用。

5.3 生物发酵处理所用的菌种剂种类多，质量参差不齐，对粪污的处理效果产生直接影响。另外，处理后的粪肥没有统一的标准和理化指标，不好评判产品质量档次，导致产品良莠不齐，影响产品使用效果和产品价格。