畜禽粪污资源化利用处理现状及发展

文│黄欣（青岛中海环境工程有限公司）

一、我国畜禽粪污资源化利用处理现状

2021年3月20日，生态环境部与农业农村部联合印发《农业面源污染治理与监督指导实施方案（试行）》，正式标志我国对于农业面源污染的治理之战拉开帷幕。

当前，畜禽粪污污染已经成为农业面源污染的重要来源。据统计，我国每年排放的畜禽粪污总量达4亿吨，畜禽粪污所排放的化学需氧量（COD）达1268万吨，占农业源总排放的96%。部分养殖企业的环保意识薄弱、畜禽粪污处理方式落后使农业面源污染情况越发紧张。粪污直接还田会造成病虫害频发、农作物烧苗等问题，如果能将畜禽粪污转化为有机肥再进行还田，既可以解决目前因滥用化肥导致的土壤肥力流失、土地板结等问题，还可以解决畜禽粪污处理不当导致的环境污染问题。

由于我国畜禽粪污处理大多采用铲车清粪、刮板清粪等方式，这些收集粪污的方式虽然可将畜禽粪便和尿液同时回收，但贮存的畜禽粪污含水率非常高，因此难以将其作为有机肥进行还田利用。

二、我国畜禽粪污资源化利用常用处理方式

1.厌氧发酵。对收集的畜禽粪污进行注水稀释，在发酵罐内进行厌氧发酵，然后产生沼气和沼液。沼气可以作为供热源使用，沼渣在经过氧化塘发酵后可还田消纳。但由于厌氧发酵罐的投入成本高，很多养殖场户无力承担这样的费用，需国家的补贴支持才能采用此种方式。

2.好氧发酵。将畜禽粪污经过干湿分离或加入其他辅料降低含水率后进行的高温发酵，由于好氧发酵温度最高可以达到70℃，能杀灭大量病菌、虫卵，可使得畜禽粪污达到国际标准的有机肥标准，并可作为有机肥售卖，或者就近还田利用。根据最新发布的畜禽粪污土地承载力测算，一亩麦田可以消纳大约4头猪的粪肥量，根据我国18亿亩的耕地红线计算，至少可以消纳72亿头猪的粪肥量，按照一亩地25千克化肥计算，可节省使用9万吨化肥。好氧发酵设备最早以翻抛机、立式发酵罐为主，但这些设备也存在不少问题。

三、我国畜禽粪污资源化利用常用处理方式存在的问题

1.投资运营成本高。

（1）厌氧发酵处理方式构成部分。预处理部分。预处理部分由格栅、集水池、固液分离机三部分组成，猪场产生的污水经收集后进入格栅池，污水经格栅去除大块废弃物后自流入集水池，然后通过固液分离机将废水中的悬浮固体去除（包括猪毛、猪粪、剩余污泥等）。

匀浆预热池。污水在匀浆预热池中经预热处理后，需要经泵泵入CSTR厌氧罐进行厌氧处理。由于厌氧菌在温度33～37℃范围下比较活跃，属于中温消化，这时能高效将水中的化学需氧量（COD）转化为沼气。低于25℃时，随着温度的降低，去除COD的效率会逐级降低，低于15℃时厌氧菌产沼气量非常少，所以锅炉等加热设备必不可少。

CSTR厌氧反应器。污水由CSTR反应器底部注入，自下而上通过。CSTR反应器底部有一个高浓度、高活性的污泥床，污水中的大部分有机污染物在此经过厌氧发酵降解为甲烷和二氧化碳，然后通过机械搅拌，使污水和厌氧细菌充分混合。CSTR反应器顶部是一体化储气膜，沼气收集于储气膜内。消化气自顶部导出并加以利用，污泥颗粒自动沉降至反应器底部的污泥床，消化液从出水管排出，所以除却机身还需要进行深层的基础土建。

覆膜沼气池。经过一次发酵的粪污经出料池中转至覆膜沼液池中进行二次发酵。覆膜沼液池拟计划停留30天，因此覆膜沼气池建造规模必须足够储存大量沼液。

以上为厌氧发酵项目的构成，由于厌氧发酵流程繁杂，所需土建工程及配套设备也比其他处理方式要多，投资成本也相对较高。

（2）好氧发酵处理方式构成。堆垛拌料部分。粪污预处理的储存区需有固液分离机将粪污原料和辅料混合，再进行发酵前预处理。由于需要充分搅拌，所需场地较大。

发酵场地部分。混拌好发酵原料，可以直接进行发酵。采用翻抛式发酵需要建立翻抛机使用厂房，由于翻抛发酵对环境有影响，需要及时配套除臭设备。而采用立式发酵罐需要直接建立罐体区，保证发酵区电力稳定，由于运行噪音大，为保证养殖区畜禽正常生长，需要远离养殖场区运行，并需要预留出料口和进料口进行发酵。

陈化腐熟部分。发酵好的畜禽粪污有时无法直接还田，需要再经过陈化腐熟达到标准后才能还田利用。

综上所述，以上两种传统的处理方式都需要大量的土建设备、造价机械设备，建造价格较高，同时投资成本比较高也使得许多中小型养殖企业难以承受。

2.影响环境。

（1）厌氧发酵方式。预处理区和氧化塘处理区内畜禽粪污会露天直接接触氧气，导致发酵区附近环境较差。

（2）好氧发酵方式。好氧发酵中的翻抛式发酵会使现场环境受到影响，立式好氧发酵罐运营噪音大，影响养殖畜禽正常生活。

3.占用人力资源。由于粪污发酵在进料和处理过程中需要由专人看管，此部分人力资源费用还需计入整体运营的隐形成本中。

四、我国畜禽粪污资源化利用新处理方式的发展

鉴于上述两种处理方式具有投资成本高、运营成本高、影响环境等问题，膜覆盖式好氧堆肥技术进入了大众的视野，其最早出现于20世纪80年代的德国，德国推出了一种利用功能膜作为覆盖层，是将堆体与外界空气相隔绝进行好氧发酵的静态条垛堆肥方法，后期膜覆盖好氧发酵技术不断完善。如今掌握该技术的是德国UTVAG公司，该公司成立于1996年，其核心产品名为“GoreCover（戈尔膜覆盖系统）”，该设备的年生产肥能力在102～106吨。

我国对膜覆盖好氧发酵技术的研究起步较晚，但近年来膜覆盖堆肥逐渐成为我国有机物好氧处理方向的研究热点。如青岛中海环境工程有限公司旗下研发的NCS智能分子膜好氧发酵系统为例，其处理方式针对性地解决了传统畜禽粪污处理方式中出现的投资运营成本高、环境影响差等问题。具体优势如下。

1.投资运营成本低。由于NCS智能分子膜好氧发酵系统仅需智能控制柜、发酵膜覆盖发酵区、供风系统3部分组成，降低了前期的土建成本、机型采购和投资成本，相较于传统设备，降低成本约75%，由于仅需智能控制柜控制风机供风监测数据，所以耗电量低，运营成本相较于传统方式降低90%。

2.环境保护好。由于NCS智能分子膜好氧发酵系统采用膜覆盖系统膨体聚四氟乙烯新式高科技膜材，具有单向透过性，水蒸气可以透过，而水分子和臭气分子无法通过，所以可以露天发酵无臭味，是一种较好的露天发酵方式。

3.实现无人值守功能。由于青岛中海环境工程有限公司采用的是智能控制系统，可以让员工足不出户就能监控到发酵情况，手机调节设备参数即可。真正做到了无人值守，降低了用人成本。

随着我国综合国力的不断增强，人们对于生存环境的要求也越来越高，国家也不断加强对环境的保护治理力度。2021年中央一号文件中明确表示，要推进农业绿色发展，实施国家黑土地保护工程，推广保护性耕作模式，健全耕地休耕轮作制度，持续推进化肥农药减量增效，推广农作物病虫害绿色防控产品和技术，加强畜禽粪污资源化利用。因此，要紧跟党的领导，为建立祖国绿水青山贡献一分属于自己的力量。