西北戈壁绿洲养殖粪污资源化利用途径探讨

霍柱宇

摘 要 西北戈壁绿洲所在区域及周边范围多为戈壁沙漠、荒滩树林。周边丰富的农作物秸秆和广阔的草场资源，为畜牧业发展提供了物质基础，而快速发展的畜牧业产生的畜禽粪便给周边环境带来了不利影响。遵循废弃物减量化、资源化、无害化与生态化的原则，建设规模化大型沼气工程，对场区周边畜禽养殖场粪污资源进行有效利用，生产沼气、沼渣沼液有机肥产品，实现养殖—沼气—种植的生产无害化的生态种养殖模式，进一步完善和构建清洁经济可持续的新型能源利用体系，带动产业发展升级，实现农副业生产的可持续发展。

關键词 水资源;畜牧业;养殖粪污

中图分类号：X713;F326.3 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.11.075

西北戈壁绿洲所在区域及周边范围多为戈壁沙漠、荒滩树林，区域内无大型污染性工业企业和“三废”排放，空气、水源无污染，具有良好的外部环境条件。周边丰富的农作物秸秆和广阔的草场资源，为畜牧业发展提供了物质基础，而快速发展的畜牧业所产生的畜禽粪便给周边环境带来了不利影响。中央对大力发展循环经济、推动清洁能源建设及经济发展方式转变高度重视，纵观我国经济发展的制约因素和未来发展的现实要求，对“十三五”及今后一个时期经济社会发展、能源资源开发利用、环境保护与节能减排工作做出战略部署，并提出具体目标要求和任务。戈壁绿洲地区的规模化养殖在促进畜牧业节能减排、发展循环经济、开发利用新能源的实践中，作了有益探索并积累了丰富的实践经验，现已具有养殖废弃物综合处理与循环再利用等基础设施条件和较强的生产技术力量。

1 畜养殖粪污对环境的影响

长期以来，戈壁绿洲畜养殖基地粪污的处理方式多为“露天堆放+简单发酵”，而后用于农田施肥。不仅浪费土地，而且在夏季炎热季节蚊蝇孳生，造成了疾病传播，严重威胁养殖场畜牧业的生产安全。

1.1 畜禽的排泄物较多，环境污染大

有关报告测算，成年猪在每天排泄的粪尿中，有机污染物的含量是人类排泄粪尿的13倍。如果发生污染，可达到严重污染程度。可见，猪的排泄物是一种严重的污染源，处理不当会给环境带来严重危害，特别是易造成周边水体和土壤污染。粪污使水质浑浊，水色变黄，气味恶臭，消耗水体中的溶解氧（DO），有机物进行厌氧分解产生各种恶臭物质，水体变黑发臭，水质恶化。养殖饲料中，含有大量的矿物质和微量元素添加剂，铜、砷、锌等重金属经过畜禽的粪便浓缩后直接排入土壤，会造成土壤重金属污染。如果土壤中铜的含量过高，会减慢植物的生长速率，降低产量。在牧草地中长期大量施用含铜量高的粪污，若牧草（干重）中含铜量达到15～20 mg·kg-1，就会使绵羊铜中毒。

1.2 臭气熏天，大气污染严重

粪污排泄物带有刺激性臭味，直接影响养殖场周边的空气质量，造成严重的大气污染。特别是畜禽养殖场附近的东风湖公园建成后，锻炼、游玩人员较多。粪污产生的臭气严重影响着游玩居民的生活质量和身体健康。

1.3 传播疾病，威胁人畜的健康

联合国粮农组织和世界卫生组织的资料显示，通常在畜禽粪便中含有大量的可传染的病原微生物，如沙门氏菌、黄曲霉菌、志贺氏菌等病菌和旋毛囊虫、血吸虫等寄生虫。目前，已有200种人畜共患传染病，其中严重的有89种，可由猪传染的约25种。如果粪污得不到有效治理，易造成疾病传染。

2 常用的畜禽粪污处理技术

畜禽粪便是造成环境污染的主要污染源之一，也是一种比较宝贵的肥料和饲料资源。通过一系列加工处理后，它可制成优质的饲料、有机复合肥等，不仅能够变废为宝，还可以减少对环境的污染，防止疾病的蔓延。在国内，常用的畜禽粪便无害化处理技术主要有以下6种。

2.1 土地还原法

土地还原法是指将畜禽粪便回收，还田使用，是我国传统农业中普遍使用的方法，在改良土壤质量和提高农作物产量中起着重要作用。土壤在此过程中获得了肥料，同时净化了粪便。这种方法的优点是粪便处理的成本低。

2.2 堆肥发酵法

堆肥发酵法是利用粪污中的微生物对有机物污染物进行代谢分解，最终生成有机肥料，是目前国内比较传统可行的畜禽粪便处理利用方法。运用堆肥发酵处理技术，可以在短时间内达到粪便脱水、减量、无害化，取得较为理想的处理效果。粪污在堆肥发酵过程中，自身会产生高温，有利于杀死病原菌和寄生虫，减少疾病传染。

2.3 饲料转化技术

畜禽粪便中含有大量的未消化蛋白质、矿物质元素、B族维生素、粗脂肪以及碳水化合物，尤其是粗蛋白质的含量较高。粪污的饲料转化技术就是利用发酵剂对粪便进行发酵处理，使粪便中的粗蛋白等转化为畜禽可以吸收的营养物质，形成一种可利用的饲料资源。这也是对畜禽粪便进行综合利用的一个重要途径。

2.4 生物分解法

生物分解法是指利用蚯蚓、蜗牛和蝇蛆等低等动物分解畜禽粪便，既可以提供动物蛋白质，又能很好地处理畜禽粪便。蚯蚓、蜗牛和蝇蛆等动物，都是具有很高营养价值的动物性蛋白质饲料，使用生物分解法处理粪便，可取得很好的经济效益，同时生态效益显著。

2.5 厌氧消化处理

厌氧消化处理技术是将畜禽粪便混合生活污水注入化粪池进行沉淀，及污泥厌氧消化处理去除生活污水中的有机物。化粪池是对生活污水的大颗粒悬浮物质进行过滤沉淀，并进行厌氧消化，将污水中的有机物分解为稳定的无机物，从而净化污水的处理设备。

2.6 能源利用技术

目前，畜禽粪便能源化利用的重要途径是沼气化利用。畜禽粪便中的有机物质，在沼气池的厌氧环境中，通过微生物厌氧消化、分解为简单的有机酸，再转化为二氧化碳和甲烷，即为沼气。产生的沼气可以用于发电或炊事燃烧，产生的沼液、沼渣可作为肥料灌溉农田。既实现了粪污资源化利用，节约了资源，又对粪污进行了减量化、无害化处理，一举多得，具有广泛的应用前景。

3 养殖粪污资源化利用技术选择的原则

以“整体、协调、循环、再生”为总的指导思想，按照以下原则选择并确定养殖粪污资源化利用技术方案。

3.1 无害化原则

选用先进工艺技术，所有粪便、污水必须采用封闭式厌氧发酵工艺，无毒无味运行。经过一段时间的厌氧发酵，可去除污水中的COD约80%，病毒菌杀灭率96%以上，消除蚊蝇孳生地和寄生虫生长的寄生体。

3.2 资源化原则

畜禽粪污经过处理后，应可产出再生能源（如沼气﹑电能等）和有机肥料，具有良好的经济应用价值。

3.3 生态化原则

以发展循环经济为指导思想，应用物质循环和能量流动的生态学原理，促进种植业与养殖业有机结合，进一步强化种养殖平衡，实现农业生态的良性循环。

3.4 效益至上原则

把污染治理和资源开发利用有机结合，兼顾经济效益、社会效益和环境效益，在保证技术先进性的基础上，优化工艺和各个单元设计，降低一次性投资，确保最佳性价比和最短的投资回收期;对整个场区进行能流、物流分析和设计，确保沼气工程为企业带来最大化的效益。

3.5 运行稳定原则

以工艺成熟、技术先进、质量可靠为原则，在保证工程运行稳定的前提下，采用国内外比较先进的处理工艺和设备，在节能减排方面具有突出优势。

3.6 管理方便原则

应将自动控制和人工操作有机结合，提高工程系统的运行管理水平。对人工不便操作且成本较高的部分，应采用自动控制技术;对于维修不便和自动化应用成本高的部分，应采用人工控制。

4 戈壁绿洲养殖粪污资源化利用的最佳途径

4.1 政策指导

2013年国务院颁布了《畜禽规模养殖污染防治条例》，明确：“为了防治畜禽养殖污染，推进畜禽养殖废弃物的综合利用和无害化处理，保护和改善环境，保障公众身体健康，促进畜牧业持续健康发展。”同时，条例指出：“国家鼓励和支持沼气制取、有机肥生产等废弃物综合利用以及沼渣沼液输送和施用、沼气发电等相关配套设施建设。”

2017年，国家农业部印发了《畜禽粪污资源化利用行动方案（2017—2020年）》，其中的重点任务包括促进畜禽粪污资源化利用和提高沼气和生物天然气的利用效率。将畜禽养殖废弃物的减量化产生、无害化处理、资源化利用作为重点，鼓励和引导规模化的养殖场，建设必要的粪污处理利用的配套设施，以及对现有的基础设施设备进行改造升级;支持规模化的养殖场和专业化的企业使用畜禽粪污生产沼气或生物天然气，用于农村清洁取暖，促进能源化利用;不断优化沼气工程的工技术艺和设施设备，引导规模化的养殖场在用能中加大沼气发电或沼气的利用比率;支持大型粪污能源化利用企业建立粪污收集与利用体系，配套相匹配的消纳土地，促进沼液、沼渣就近、就地还田利用。

4.2 粪污特性

戈壁绿洲养殖场畜禽粪污为鸡、猪、牛混合粪污，且均为干清粪，总固体浓度高;地处西北，冬季寒冷，气温较低。以东风牧场为例，现存栏伊莎、京粉1号等父母代蛋鸡1.8万只、育肥猪3 000头、奶牛200头，养殖场采用干清糞工艺收集粪污。根据工程经验数值，采用干清粪工艺的情况下，每头成年猪每日排粪量为3～4 kg，含水率约82%;每头成年奶牛每日排粪量30～50 kg，含水率约85%;每只鸡每日排粪量约0.15 kg，含水率约74.5%。通过计算，牧场养殖场畜禽排粪量为21.05 t·d-1，其中干物质量为12 t·d-1。

4.3 资源化利用途径

为积极响应国家关于畜禽养殖粪污的无害化处理和综合利用的要求，应用能源利用技术，将粪污处理与沼气工程有机结合，遵循废弃物减量化、资源化、无害化与生态化的原则，建设规模化大型沼气工程，有效利用场区周边畜禽养殖场粪污资源，生产沼气、沼渣沼液有机肥产品，实现养殖—沼气—种植的生产无害化的生态种养殖模式，进一步完善和构建清洁经济可持续的新型能源利用体系，带动产业发展升级，实现农副业生产可持续发展。治理基地及周边农牧民的轻畜禽养殖业对生态环境的压力，避免粪便、污水等污染物对环境的污染，保护当地水源、改善生产环境和居民生活环境，有利于促进形成绿色发展方式和生活方式。

（责任编辑：赵中正）