规模奶牛场粪污处理及循环利用模式

文/侯 丽

（山西大同市动物卫生监督所）

生态养殖是生态文明发展的需要。习近平总书记在2016年12月专门主持研究畜禽养殖废弃物处理和资源化问题，在党的十九大报告中又强调指出，要“强化土壤污染管控和修复，加强农业面源污染防治”。大力推进畜禽养殖废弃物处理及资源化利用，是落实党中央、国务院战略部署的重要举措，是实施乡村振兴战略，加快农业供给侧结构性改革、确保畜产品质量安全、治理好农业面源污染、优化6亿多农村居民生产生活环境的重要路径。从而实现农业更强、农民更富、农村更美。

大同市南郊区四方高科农牧有限公司在奶牛粪污资源化利用方面做了许多有益探索，走在了全国前列，其经验值得研究借鉴。

1 大同地区奶牛养殖现状

笔者所处的大同地区，位于山西省最北部，晋冀蒙三省交界处、黄土高原东北边缘，处于世界养殖业发展黄金纬度带，为全国三大优势奶业产区之一，2016年被列入涉及5 省9 市的全国北方农牧交错带核心示范区。近年来，奶牛养殖集约化、专业化、规模化的程度不断提高。据畜牧兽医部门统计，2015年奶牛存栏数为95 369 头，2016年存栏数为96 804 头，2017年上升为101 703 头，属于逐年递增的态势。但因奶牛代谢旺盛，采食量大，也随之产生了大量养殖废弃物，如果不能对其进行及时有效地处理，将会成为严重的污染源，对奶牛场周边环境造成严重的污染，并会危及牲畜和人体的健康，引起生态环境系统的变化。

2 奶牛养殖行业环境污染现状

据《中国环境报》报道，目前已知全世界有250 多种“人畜共患疾病”，中国有120 种，其中由牛传染的有26 种，这些人畜共患疾病主要以患病动物的粪尿、分泌物、养殖废水、污染的饲料等为载体进行传播。规模养殖场的粪污处理及资源化利用问题已成为公众关注的焦点。根据测定，1 头体重为500～600 kg的奶牛，每天的排粪量为30～50 kg，尿量为15～25 kg，污水量为15～20 L。1 个标准的千头奶牛场（全群1 000 头，其中成年母牛600 头），每天的排粪量约为30 吨，尿和污水量约25 m3；据此推算，每月的粪、尿污分别为900吨、750 m2，全年分别为10 800 吨和9 000 m3。

3 奶牛场粪污处理及循环利用模式

大同市南郊区四方高科农牧有限公司位于南郊区口泉乡杨家窑村南，占地面积750 亩，2011年12月投产，目前饲养奶牛4 756 头，其中公牛233 头，母牛4 523 头。为最大限度降低对环境的污染，公司根据粪污形成特点，区域环境要求等因素，以源头减量、过程控制、末端利用为核心，采用循环利用处理模式对粪污处理及资源化利用，该处理模式是农业农村部主推畜禽粪污综合处理的九种模式之一。奶牛场粪污处理及循环利用模式在实现经济效益的同时更注重生态效益，为更多奶牛养殖场做到保护环境，减少农业污染提供技术示范。

该处理模式主要采用干清粪、控制生产用水，减少养殖过程用水量；场内实施污水暗道输送、雨污分流和固液分离，减少污水处理压力；处理后的污水主要用于场内冲洗粪沟或圈栏等。固体粪便通过堆肥、基质生产、牛床垫料、燃料等方式处理利用。

图1 牛舍粪污处理流程图

3.1 具体流程示意图

奶牛舍内机械刮板清粪，粪污进入暗沟后用循环水冲洗；粪污—暗沟—室内集粪池（切割泵和搅拌机）—混合搅拌均匀—潜水切割泵提升—固液分离—固体落到传送带上；传送带运送固体粪便—堆放场发酵—晾晒—含水量小于30%后用作垫料—回填牛床或后期生产有机肥；多次循环利用后的高浓度污水—氧化塘存放（图1）。

3.2 粪污处理

该奶牛场实施“雨污分离，干湿分离，粪尿分离”，削减污染物排放总量。

3.2.1 雨污分离

用不同管道分别收集和输送畜牧场污水和雨水的排水方式，即奶牛养殖场的生产生活污水经过地下污水管道流向污水贮存或处理设施进行贮存或净化处理；雨水则通过地下雨水管道或地面明沟直接排出场外。

奶牛场对水体污染的主要来源是奶牛粪尿、牛场冲洗及挤奶厅冲洗等所产生的污水。奶牛养殖污水中含有大量的有机质和N、P、K等养分，污水的生化指标极高。奶牛粪污中的大量有机质和氮、磷等养分若进入到水体中，可为藻类和其它水生生物的生长繁殖提供物质条件，极易造成水体的富营养化，进而减少地表水中溶解氧的含量，使水中氨、氮含量增加。应用雨水和污水输送系统分离，雨水在牛舍屋顶设置专用的收集管道，通过明渠排出，布设直径不低于300 mm具有防渗漏功能的暗沟进行污水收集输送，用水循环冲粪沟，污水排放量可以大大减少，而水处理压力也会大大减少，从源头上控制养殖污水产生量。

3.2.2 干清粪工艺

动物的粪、尿一经排出便进行分流，干粪由机械刮板收集、清扫、运走，尿液则从地下排尿沟流出，然后再分别单独进行处理。干清粪工艺具有节约用水、污水产量少、污染物浓度低且易于后续处理，同时分离出的干粪养分损失小，肥效高等优点，粪尿一经排出便进行分流处理，可保持牛舍的干净清洁、无臭味，将干清粪通过运粪车送往堆粪场，作为食用菌培养基质和蚯蚓养殖基质、直接售卖或经堆沤制腐熟肥或有机肥后售卖给种植业。奶牛粪便中含有大量的氮、磷和有机质，是一种良好的有机肥，应用到农田中供作物生长利用，土壤对粪便中的养分有较好的吸收和缓慢的释放能力。

3.2.3 固液分离

奶牛场根据土地承载能力确定适宜养殖规模，建设粪污处理设施，使用堆肥发酵菌剂、粪水处理菌剂和臭气控制菌剂等，加速粪污无害化处理过程，减少氮磷和臭气排放。粪污处理过程中最紧要的工作就是固液分离，固液分离的重要意义在于通过预处理使废水污染物负荷降低和防止大的固体或杂物进入后续处理环节，造成设备的堵塞或破坏。研究表明，牛粪的含水量主要由纤维和胶体形成致密的网状结构而蓄积大量水分引起，固液分离是目前降低牛粪含水量的常用方法，通过机械破坏牛粪中致密的网状结构而达到脱水目的。分离后的固液部分进行后续处理，达标后排放和使用。处理后的污水主要用于场内冲洗粪沟或圈栏等。固体粪便通过堆肥、基质生产、牛床垫料、燃料等方式处理利用。

3.3 循环利用

奶牛场所产生的粪渣和污水，回填垫料和循环水利用，资源化利用。奶牛场的粪污经固液分离，固体牛粪再经堆积发酵或条垛发酵无害化处理后作为卧床垫料。牛粪卧床垫料一般铺设15～20 cm，铺平牛床。牛床投入生产时，必须按时补充垫料，保持垫料厚度。用量一般为9 kg/头·天，每周添加1 次。保持垫料的清洁卫生，避免牛床上积累牛粪牛尿过多引起牛床湿滑，损伤肢蹄。对于好的卧床，奶牛在其上的休息时间可达16 h。牛粪卧床垫料利用技术把固液分离过程和垫料生成过程联合在一起，既解决了牛床垫料的来源问题，也开拓了牛粪的利用渠道，解决垫料的安全问题，保证了固体部分得到有效利用，一举多得。

4 进一步推动奶牛场粪污处理和资源化利用的建议

奶牛养殖行业关系国计民生，发展奶业、提升奶业、振兴奶业是推进农业供给侧结构性改革的重大任务，农业农村部制定了《全国奶业发展规划（2016-2020）》，要求种养结合农牧循环发展，推进奶牛粪污综合利用，促进奶业持续健康发展，保障乳品质量安全。笔者认为奶牛粪污综合利用不仅是一个技术问题，而且是一个资源环境问题，更是一个经济问题，三者相辅相成，缺一不可。强化通过粪污处理对奶牛粪便进行循环利用，提高奶牛养殖的良种化、规模化、标准化、自动化、智慧化水平，推动奶牛健康养殖、生态养殖。

4.1 构建“政府+企业”共担机制

考虑奶牛场废弃物资源化利用具有公共物品特征，建议由政府牵头，针对不同养殖规模、养殖区域，建立不同的粪污处理方案，并由“政府+企业”共担运营经费，借助环保部门对运营的效果进行监督。进一步从生态环境、节能减排和节地节水等角度大力扶持综合治理行业。奶牛养殖企业应根据当地地域特点创新粪污资源化利用机制和发展模式，根据养殖规模不同进行不同的设计规范，这项工作需要在政府提供相关土地资源数据基础上完成。奶牛养殖企业优先采用“就地结合、就地利用”的“零排放”模式，实现养殖排泄物全部资源化利用，促进畜牧业与种植业、农村生态建设协调发展。

4.2 推动制度机制创新，引领市场运作

激发市场主体探索具有地方特色的新机制、新模式，探索循环农业发展新路径，在实践中发现问题，在应用中解决问题，在推广中完善提高。鼓励奶牛场发展适合自身规模的粪污处理模式，而不仅限于沼气或污水处理项目，增加模式的效率性和可行性，并从中选出具有示范推广意义的养殖场作为畜禽粪污无害化处理示范工程，将试验成功的粪污处理模式大面积地在奶牛养殖场推广，从而产生规模效应。坚持企业主体地位和市场化运作原则，通过PPP等方式鼓励社会资本进入粪污处理利用领域，建立健全可持续发展的市场化运作机制，推动粪污处理利用的健康发展。

4.3 坚持“一场一策”，加快推广应用

根据养殖场的不同畜种、不同规模、不同禀赋、不同环境等特点，研究确定“一场一策”技术解决方案，提高技术应用的准确性、高效性。对于1～99 头的奶牛养殖户，鼓励种养结合，通过还田模式进行低成本处理；对于100～499头和500～999 头的中小规模养殖场，自有或租有足够耕地的也鼓励种养结合，没有足够配套耕地的养殖场，一方面可鼓励与周围农户结合，实现牛场粪污的堆肥发酵还田，另一方面可鼓励堆积发酵烘干做再生垫料；对于1 000 头及以上的大规模养殖场，一般具备一定的资金实力，鼓励对粪污采取深加工处理，对粪污进行机械化、“一站式”处理。加快模式应用速度，提升模式应用质量，实现奶牛场精准治污、精准利用。

4.4 加强培训，增强环保意识

畜牧部门应定期组织知识讲座，派专家深入奶牛养殖场进行有针对性地技术指导，给养殖户和相关技术人员提供机会和途径，以便他们深入了解粪污处理的先进技术和长远效益，有助于奶牛场粪污无害化处理技术的实施。通过培训，提高养殖户的环保意识，加强对粪污处理长期效益的认识。还要定期开展回访活动，及时了解养殖户环保意识的变化及对养殖场粪污处理方面的诉求，旨在强化通过粪污处理对奶牛粪便进行循环利用的理念，激励从业人员能够将奶牛场的财务盈利与环境保护结合起来，以实现企业经济效益和社会效益共赢的目的。

4.5 构建部门联动机制

奶牛场粪污处理及资源化利用工作，涉及发改、财政、环保、农牧、科学技术等多个主管部门，各部门需要通力配合、加强合作、即时沟通，建立定期会商机制，形成推动工作合力。相关的主体包括养殖主体、种植主体、区域粪便收集处理中心、有机肥生产厂商、沼渣沼液中介服务组织等，任何一个环节的运行不畅都会影响整个资源化利用的效果。畜禽粪污处理及资源化利用有其天然的上下游产业，要千方百计地推行产业联合，形成市场主体之间的风险共担、利益共享机制，探索建立相应的保险制度，做到防患于未然。C