畜禽小型养殖场粪污资源化利用技术

刘万喜 张彦春 高鹏

摘 要：随着农村养殖方式的变化，畜禽小型养殖场发展势头迅猛，大量的粪污处理不当就会造成环境污染，本文主要阐述了畜禽小型养殖场粪污处理及利用技术。

关键词：粪污；资源化；利用

中图分类号：X713 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20180632099

近年来，随着农村外出务工人员的增加和城镇化进程的推进，农村畜禽散养户剧减，养殖方式发生了明显变化，畜禽小型养殖场发展势头迅猛，已成为农村经济中最活跃的增长点和支柱产业，为推动农村经济发展、调整产业结构做出了贡献。与此同时，养殖业污染问题也日益突出。随着2014年1月1日起施行的《畜禽规模养殖污染防治条例》的进一步落实、环境治理力度的加大，畜禽小型养殖场粪污资源化利用技术已成为农村环境保护工作者最关心的一项实用技术，解决环境污染问题已成为一项紧迫而艰巨的任务。

1 畜禽小型养殖场环境污染现状

1.1 粪便污染

一般情况下，1头育肥猪从出生到出栏，排粪量850～1050kg，排尿1200～1300kg。1个万头猪场每年排放纯粪尿3万t，再加上集约化生产的冲洗水，每年可排放粪尿及污水6～7万t，畜禽粪尿排泄量很大，畜禽粪便中含有大量氮、磷和有机污染物等，是造成农村环境污染的主要原因。

1.2 水质污染

养殖污水不经过无害化处理直接排放到沟渠或者开放水域里，由于这些污水中氮（N）、磷（P）含量丰富，极易造成水体富营养化污染。高浓度的污水排入河中，造成水质不断恶化。污水对周边农民的生产生活带来极大影响，有些已对集中饮用水源地构成严重威胁。

1.3 大气污染

畜禽粪便经过发酵后会产生大量的氨氮、硫化氢、粪臭素、甲烷等有害气体，这些气体不但会破坏生态，而且还会直接影响人类健康。

1.4 生物污染

粪便含有大量的病原微生物和寄生虫卵，如不及时处理就会孳生蚊蝇，使环境中病原种类增多、菌量增大，使病原菌和寄生虫蔓延，引起人畜共患病的发生，危害人畜健康。

2 畜禽小型养殖场粪污资源化利用的几种途径

2.1 人工堆肥

人工堆肥一般的工艺流程：粪便集中→脱水→消毒→除臭→堆肥→配方搅拌→造粒→烘干→过筛→包装。

由于畜禽粪便的含水率在80%左右，因此要对畜禽粪便进行脱水处理，也即固液分离，使其含水量达到20%～30%。把脱过水的粪便输送到一个专门蒸汽消毒房内，消毒房的温度不能太高，一般为80～100℃。温度太高易使养分分解损失。肥料在消毒房内不停运转，经过20～30min消毒，杀死全部的虫卵、杂草种子及有害的病菌等。消毒房内应装有脱臭塔，臭气通过塔内排出。

堆肥好氧发酵生产工艺：已处理原料→发酵（发酵时间5～7d，温度控制在60～65℃）—翻堆（温度25～30℃），一般需经过反复3次的发酵翻堆，整个过程需要15～21d，温度最高不超过65℃，进行腐熟。

然后将腐熟好的粪便，配上必要的天然矿物，如磷矿粉、白云石和云母粉等进行造粒，在烘干即成为有机肥料。通过有机肥的无害化处理，可以达到降解有机污染物和生物污染的目的。

2.2 沼气工程处理

沼气工程是利用畜禽养殖场粪污为原料，通过厌氧发酵过程，对原料进行一系列的转换，产生沼气及沼渣、沼液等有用物质的过程。沼气工程集供能、产肥、防污三大功能于一体，能有效地解决区域养殖畜禽粪污对周围环境的污染问题，改善养殖区域农业生产和人民生活环境质量，是目前我国广泛采用的一种形式。

沼气工程的容积要与养殖规模相配套，同时需配套相应的沼液安全消纳的种植面积，确保种植、养殖、沼气工程的有机联系，一般年出栏5000头猪的小型养殖场，应建设沼气工程厌氧发酵的总容积为500m?。其它畜禽折算：30只蛋鸡折算成1头猪，60只肉鸡折算成1头猪，1头奶牛折算成10头猪，1头肉牛折算成5头猪。沼气工程设计要以技术先进、经济合理和安全实用为原则，选择投资省、占地少、工期短、运行稳定和操作简单的工艺路线。要充分利用附近的农田资源和消纳工程排放的废水；要与临近区域的给排水系统相协调。处理畜禽粪污的沼气工程应以减量化、无害化和资源化为目标，在条件允许的情况下，可首选“能源生态”模式，实现粪污零排放。能源生态模式的优点是：经济、实用、有效，沼液以还田利用为主，能最大限度地实现资源化利用。在自然条件允许的状况下，应该是首选方案。但其缺点是需要有大量土地消纳沼液。土地消纳沼液的承载力（欧盟标准）为：1头牛粪/0.33～0.4hm2·年，8～10头猪粪/0.33～0.4hm2·年，200～250只鸡粪/0.33～0.4hm2·年。此项技术比较成熟，系统不复杂，运转费用低。

2.2.1 沼气工程

包括原料收集、预处理和沼气的生产、净化、储存、输配和沼渣沼液的综合利用或后处理等。配套系统：发酵原料的預处理系统（收集、沉淀、水解、除沙、粉碎、调节、计量、加热等）；厌氧消化系统（进出料系统、回流、搅拌系统）；沼气储存和输配系统（净化、储存、输配和利用系统）；沼液、沼渣综合利用或后处理系统；安全保护系统；监控系统。

2.2.2 沼气工程设计的具体内容

包括工艺技术流程的选择、确定和设计；各个处理单元工艺技术参数的选择和确定；整个系统的物料和能量平衡计算；各工艺阶段所需构筑物、建筑物、设施和设备的图纸绘制。

2.2.3 沼气工程工艺类型

按发酵温度分：常温（变温）发酵型、中温（35℃）发酵型、高温（54℃）发酵型；按工程目的分：能源生态型、能源环保型；按处理原料分：处理食品工业有机废水工程型、处理畜禽粪污工程型、处理其他工业有机废水工程型。畜禽小型养殖场沼气工程常选常温、能源生态型、处理畜禽粪污工程型。

2.2.4 沼渣、沼液后处理技术

畜禽小型养殖场沼气工程最终产出是沼气、沼渣、沼液。

沼气主要用于养殖场生活用能、发电、沼气喷枪对养殖场消毒等利用方式。沼气温室效应高，且轻于空气不好处理，所生产的沼气严禁排空。

沼渣沼液是混合在一起的，通过沼渣沼液分离机将其分离。分离后的沼渣含水率降低，应进行无害化处理后作为肥料或基质利用

2.2.4.1 沼渣后处理技术

沼渣制取有机肥料工艺技术：沼渣→调质→堆沤→腐熟→干燥→粉碎→筛分→有机肥。调质宜采用稻草、木屑、粉煤灰、菇渣及益生菌剂等作为调质剂，需要进行腐熟，一般为25～35d，pH值为6～8，水分一般为50%～60%，孔隙度为60%～90%；堆沤温度在55℃条件下保持3d或50℃以上保持5～7d；腐熟后C/N一般为15，pH值5～8；在70～80℃条件下保持约25min进一步干燥。沼渣其他利用方式如制作土壤改良剂、保水抗旱剂、栽培基质等，处理工艺需满足产品的规定。

2.2.4.2 沼液后处理技术

以资源化利用为目的的沼液主要用于灌溉、制作水溶肥料和浓缩肥。

沼液用于农田灌溉后处理技术工艺：沼液→沉淀→消毒→储存→配水→大田灌溉。沼液用于大田使用时，应根据作物需肥量和需水量等因素进行调配，才能作为灌溉水。

沼液用作水溶性肥料后处理技术工艺：沼液→沉淀/过滤→消毒→调质→水溶肥料。调质针对不同施用对象，按照不同用途产品配方掺入适当的无机成分、增效剂或催化剂，并调整增效剂原液的pH值，经过搅拌，混合均匀后施用。

沼液浓缩后处理技术：针对我国沼气工程沼液产量大，沼液还田无法广泛实施，一般采用浓缩高值化并回收沼液中的营养物，使其液体体积减量化。通过沼液浓缩后，土地消纳沼液的承载力可以增加3～20倍。其工艺流程一般为：沼液→好氧发酵池（15d、曝光）→沉降池→粗滤（或浓缩）→高温处理系统（70℃、1h以上）→过滤→储液罐→中微量元素→活性剂→络合→混配→成品罐。采用沼液浓缩高值化利用后处理技术，提高了液肥中有机质和营养物质含量，体积大大降低。

沼液达标排放技术：沼液排放必须进行净化处理，净化工艺应根据沼液的成分、数量以及当地的自然地理条件、生产生活条件和排放标准，因地制宜地选择净化处理工艺和技术路线，推荐采用生物处理或膜生物反应器等处理技术。沼液进入达标处理系统前，应进行沉淀预处理或机械分离，以减轻后续处理的有机负荷分离的清液进入后处理系统，处理后达标排放。沼液达标排放处理技术工艺：沼液→沉淀→曝氣池→稳定塘→膜生物反应器→消毒→达标排放。

畜禽小型养殖场沼气工程是目前国内广泛应用的粪污资源化利用技术，但应提高沼气、沼渣、沼液的综合利用效益，切实避免对环境造成二次污染。沼气工程处理畜禽小型养殖场粪污应坚持“种养平衡”的原则，经无害化处理后应坚持回用到农田生态系统的原则，实现资源化利用。

作者简介：刘万喜（1973-），男，农艺师，研究方向：农村能源及农业环保。