江苏畜禽粪污资源化利用关键技术体系研究

徐燕 李佩真 刘洪珠 朱智

（江苏省畜牧总站 210017）

1 江苏省畜禽粪污资源化利用面临的主要问题

长期以来，由于畜禽养殖业基础薄弱、养殖场户环保理念缺失及粪污处理技术滞后，致使大量畜禽粪污处理、利用不当，给水体、土壤、空气等造成了严重污染，给城乡居民生活及身心健康带来了巨大的隐患。同时，江苏经济发展水平高，人民对美好生活环境的向往和追求更加迫切；人口密集、区域内水网密布、土地载畜量基数高，畜禽养殖污染治理的任务尤为艰巨。2007年5月太湖蓝藻大范围爆发后，江苏率先围绕太湖流域展开畜禽养殖专项整治行动。几年来，尽管江苏省在畜禽养殖污染治理方面开展了大量工作，但截至2013年，除了太湖一级保护区外，其他地区规模畜禽养殖场综合治理进展缓慢，全省畜禽粪污综合利用率仅33.5%[1]，究其原因，主要为以下几方面。

1.1 养殖环节工艺落后，粪污产生量大

“十二五”期间，江苏积极推行畜牧业适度规模经营，规模结构不断优化，规模养殖主体地位基本确立。但畜禽规模化养殖仍以中小型规模养殖为主，特别是小型养殖场数量众多，比重较高。据畜牧业务统计，2013年全省共有规模养殖场151424个，其中小型规模养殖场99784个、中型规模养殖场43083个，分别占规模养殖场总数的65.90%和28.45%[2]。面广量大的中小规模养殖场户普遍存在养殖圈舍建设不标准、生产管理不规范等现象。特别是养殖工艺落后、水禽多为水面放养，清粪手段原始、普遍采用水冲粪工艺，生产环节节水意识不强、浪费现象严重，雨污分离设施不到位，不少设施没有采取防渗、防漏、防雨措施等，导致后续需处理的粪污总量较大，增加了处理难度。

1.2 设施配建水平较低，运行状态不佳

过去江苏省养殖企业普遍存在重生产、轻污防的现象，粪污处理设施装备的配建水平参差不齐，除部分集约化程度较高的大规模畜禽养殖场外，占比较大的中小规模养殖场粪污处理设施简陋。部分养殖场迫于环保压力，尽管购置了粪污处理设施装备，但设备设施与养殖规模不配套，设施建设标准低下，没有落实防雨、防渗措施；由于缺乏专业技术指导，导致设备运转率低甚至闲置，增加了养殖综合成本而未见粪污处理效果。部分已建成的养殖场缺乏合理规划，场内及周边未预留粪污处理设施配建用地，难以配置适合的粪污处理设施装备。

1.3 种养缺乏有效衔接，配套土地不足

近年来，随着畜禽养殖规模化水平的快速提升，养殖业与种植业主体分离的趋势愈加明显，养殖的不种地，种地的不养殖，导致大部分畜禽养殖场产生的粪污无法就地就近消纳。同时，由于缺乏完善的管道输送设备和田间储存设施，增加了粪水、沼液施用难度，再加上缺乏科学合理的还田指导，粪肥施用不当不仅影响农作物生长，还带来土地承载力超标、地下水污染等一系列环境问题，种养结合的最后1公里依然没有打通。

1.4 标准体系建设不全，服务体系薄弱

由于养殖场技术人员缺乏粪污处理、利用的专业知识、技能，除了国家层面的原则性指导意见和行业规范，省级层面缺乏可操作的技术指南和操作白皮书，导致粪污处理过程中的相关技术操作不规范、装备技术不衔接、规模设施不配套、还田使用不合理，粪污处理利用效率不高。技术人才培养、适用技术集成、科技成果转化等不及时，技术推广公共服务不到位，社会化服务体系缺失，严重阻碍了江苏省畜禽粪污处理与资源化利用进程。

2 构建江苏畜禽粪污资源化利用技术体系

近年来，江苏省从畜禽粪污资源化利用着力，有畜禽粪污工业化处理成本高，小散养殖场户缺乏有效治理措施，沼液还田施用困难等问题，聚焦关键、突出重点，坚持 “全量收集、资源利用、农牧循环、环境友好”的建设目标，以肥料化利用为重点，紧扣 “源头减量、过程控制、末端利用”三大关键环节，创新集成了节水养殖、异位发酵床处理、罐式堆肥发酵、沼液智能精准还田等符合江苏省特点的资源化利用关键技术，构建江苏畜禽粪污资源化利用技术体系。

2.1 源头减量控制

2.1.1 源头节水减排技术，降低后续处理难度

养殖过程中产生的粪污量越大，其后续处理任务越重，需要的配套设施和资金投入越多。采取措施，减少养殖场粪污产生量是做好畜禽粪污处理与资源化利用的基础。通过分析畜禽粪污产生途径，从改进饮水系统、净污分流及饲料营养优化入手，集成节水养殖、雨污分离、畜禽粪污重金属减量等一系列技术，努力实现源头减排。

（1）养殖节水技术。①生猪：推广碗式节水饮水器，有效改善猪场传统鸭嘴式饮水系统的跑冒滴漏问题，配合有效的饮水管理措施，根据不同猪群饮水量及饲养密度计算供水量和水压，在饮水器上安装节流阀门，根据猪群生长阶段调整安装高度，在通体食槽加装水位控制器，避免饮水浪费。②蛋鸡：改用密封性能好的乳头式饮水器，根据鸡只日龄和体高调整水线高度，采用45°安装，减少鸡只穿行时触碰产生漏水；阶梯式蛋鸡笼在每个乳头式饮水器下安装集水杯，层叠式蛋鸡笼在每层乳头式饮水器下方安装集水槽，并安装专用排水管将集水引至室外雨水沟。③水禽：改变地面平养与水面放养相结合的水禽饲养模式，推广肉鸭/鹅网床饲养、蛋鸭舍饲笼养技术，节水减排效果十分显著。

（2）畜禽粪污重金属减排技术。针对畜禽粪污重金属污染问题，按照畜禽不同阶段的生理特点和营养需求优化饲料配方，推广低铜、低锌、氨基酸平衡日粮，并在日粮中添加植酸酶，确保畜禽生长速度稳定。此外，推广应用有机源形式的微量元素产品，有机源形式的微量元素由于结构特殊、稳定性好，其生物利用率显著高于无机源形式，保证畜禽生产性能不受影响的前提下，可较大限度降低饲料中的铜、锌等添加量。

2.1.2 粪尿分离收集技术，提高资源化利用效率

传统的生猪养殖水冲粪、水泡粪工艺中，粪便与尿污混合，导致污水中COD含量大幅升高，增加了后续的处理难度和成本投入。集成生猪粪尿即时分离收集技术，即 “漏缝地板+全自动刮粪”工艺，可减少生产过程中冲洗用水，降低养殖污水的COD含量，与水冲粪和水泡粪工艺相比，该技术降低养殖过程中80%的冲洗用水，尿污中COD含量减少约90%，且投资较少，有效保留了粪污养分，有利于后续肥料化利用。蛋鸡养殖采用刮粪板清粪工艺，因粪便不易清理干净，操作过程中还可能额外增加用水，导致鸡舍环境差、鸡粪后续处理难度大。采用阶梯式鸡笼传送带清粪工艺，具有效率高、残留少、噪声低等优点，清理出的粪便更干燥，显著降低鸡粪后续处理难度；同时，有效改善鸡舍内环境，可提高蛋鸡生产性能和养殖效益。

2.2 过程高效处理

2.2.1 异位发酵床处理技术，实现变废为宝

在畜舍外人工构建发酵床体对粪污进行集中处理，使畜禽饲养与粪污处理分开进行，克服原位发酵床养殖存在的不足，具有占地面积小、工艺路线短、无害化效果好等优势。该技术在不改变原有养殖模式的前提下，使粪污发酵后转化为固态有机肥，实现变废为宝，是一种 “零排放”的粪污处理技术，适用于缺乏农田配套的生猪规模养殖场。

2.2.2 罐式堆肥发酵技术，提高发酵效率

发酵堆肥技术是将畜禽固体粪便无害化、资源化、减量化处理的有效途径，但传统发酵生产有机肥技术含量低、质量参差不齐，堆沤和槽式发酵方式占地面积大、臭味重、严重污染大气环境，难以实现标准化管理。罐式发酵采用全封闭自动化腐熟工艺，实现发酵高效化，粪污进入发酵罐在微生物菌剂作用下，经过7～10d发酵，出料即可达到无害化标准，最终实现畜禽粪污的资源化利用；同时，增加尾气吸收处理装置，确保发酵尾气经处理后不造成二次污染。

2.2.3 酵解风屏技术，加强养殖废水处理

养殖固体废弃物处理相对容易，可做成有机肥、生物质燃料和基质等产品，但污水处理却较为棘手，不仅处理成本高、肥料化利用难，还存在污染耕地的风险。酵解风屏利用日常生活中 “晾晒衣服”原理，将无数块特制的生化屏组成一个蒸发体，厌氧发酵后的沼液再次经过硝化-反硝化酵解处理后喷淋到生化屏，利用自然界的温度、风力等要素将水蒸发到大气中[3]，具有总投资小、运行简单、占地面积少、不设排污口等优势。

2.3 末端综合利用

2.3.1 沼液智能精准还田技术，确保科学施用

养殖场沼液排放量大、商品价值低，还田利用是最有效的资源化利用途径。由于粪水处理工艺的差异及种植作物类型不同，沼液灌溉的技术规范缺乏，使得沼液农田施用主要依靠经验判断，施用方式粗放，长期不合理施用还会引起土壤盐渍化，存在地下水污染风险。根据不同作物 （稻麦、蔬菜、果树）的养分需求特点，提出规模养殖场沼液农田最适消纳量的农田配置方案，以及与作物养分需求相匹配的使用方法，研发集成沼液智能精准还田技术，确保沼液科学合理使用。

2.3.2 清洁回用再循环技术，实现节水减排

种养结合技术模式虽然可最大限度地实现畜禽粪污资源化利用，但需要周边配备足够面积的消纳农田。江苏地处长江中下游、河网密布、环境容量小而敏感、土地资源相对紧缺，部分规模养殖场周围难以配套充足的农田用以消纳养殖粪污，导致种养结合技术模式的推广应用在部分地区受到限制。清洁回用技术，主要包括牛床垫料回用技术、猪场粪污中水回用技术等[4]。牛床垫料回用，即对奶牛粪污进行固液分离，固体粪便经无害化处理，晾晒风干后回用于牛舍，作为优质的奶牛卧床垫料使用，既解决粪便存放问题，还能解决牛床垫料来源问题，降低奶牛卧床垫料成本。

2.4 社会组织服务模式

2.4.1 创新建立粪肥就近消纳大田利用模式，打通种养渠道

针对中小规模养殖场粪污收集处理难度大、资源化利用水平低等问题，政府为中小养殖场配套建设粪肥收集池及农田储存池，实现粪污贮存和腐熟，依靠建立完善市场机制，培育和引进沼液粪肥收运还田第三方服务组织，采用市场化服务模式转运沼液，实施就近就地还田，最终实现粪污 “存得住、能腐熟、用得掉、不排放”，同时有效减少种植户的化肥投入，实现绿色、增效双赢，可有效推动种养结合、农牧循环，促进末端粪肥还田利用。

2.4.2 探索推广集中处理区域利用模式，促进农牧循环

小型分散畜禽养殖场由于养殖规模小、布局零散且污染治理和监督成本高，长期以来缺乏有效的治理措施。畜禽粪污“集中处理中心”模式，依托规模化养殖场粪污处理设备设施或委托专门从事粪污处置的处理中心，对周边养殖场 （户）的畜禽粪便和 （或）粪水实行专业化收集和运输，并按资源化、无害化要求进行集中处理和综合利用。

3 畜牧粪污资源化利用技术推广成效显著

近年来，江苏省积极构建 “政策引导、企业主导、示范指导”的运行机制，提出 “分类指导、因地制宜、一场一策、以治保用、以用促治”的工作措施，采用 “产学研推协同攻关、集成示范育树典型、指南先行规范引领、一场一策精准服务、多元平台整县推进”的推广机制，全力推广畜禽粪污处理与资源化利用关键技术体系，在技术集成、机制建立、环境改善等方面成效显著，全省畜禽养殖环境不断改善并持续向好，目前全省畜禽粪污综合利用率达97%，部直连直报信息平台登记备案的规模场畜禽粪污处理设施装备配套率达100%。

3.1 在模式凝练上实现新突破

建立健全江苏畜禽粪污处理与资源化利用关键技术体系，将零星的探索系统化，创新凝练了 “沼液智能精准还田” “节能高效罐式发酵” “异位发酵床处理”等技术，集成熟化了“源头节水减排” “清洁回用再循环”等技术。将成功的做法经验化，将泰兴和阜宁等成功的区域性治理经验进一步总结，以村、镇为组织单位，构建 “建池畜粪-社会化服务组织收运-全量还田施用”的 “粪肥就近消纳大田利用模式”，促进了成功经验的快速普及，推动了中小规模高密度养殖区农牧循环。将技术的集成标准化，制定出台了江苏省规模养殖场和非规模养殖场粪污治理利用2个技术指南，率先制定了 “种养结合”“畜禽粪便堆肥” “清洁回用”等3个技术规范，以及生猪等6个主要畜种标准化规模养殖场建设规范，为完善全省畜禽粪污资源化利用技术体系提供了科学依据。

3.2 在机制探索上实现新突破

围绕 “全量收集、资源利用、农牧循环”的建设目标，实现养殖业与种植业有机衔接，初步形成种养循环长效机制。对有条件的养殖场，推广场内畜禽养殖与规模种植相结合的模式，以强化养殖场主体意识、粪污处理源头减量为基本要求，在确保源头节水减排、粪尿分离收集技术充分应用的前提下，鼓励小散养殖主体对养殖粪污自行处理利用，主动对接种植主体，实现粪污变粪肥，粪肥有地施，形成种养结合小循环模式。对多个养殖主体聚集的养殖小区推广统一处理、周边利用的小范围种养结合模式，鼓励有条件的养殖场发展果蔬种植，通过推广罐式堆肥及异位发酵床技术提高发酵效率，制定沼液精准还田方案，畜禽健康养殖与有机农业协同发展，实现区域内农牧循环，形成养殖小区中循环模式。对范围大、规模小、密度高的养殖区域，以乡域或县域为单位，推广粪肥就近消纳大田利用，配套建设粪肥收集池、农田储存池，实施就近就地还田，或建设区域性第三方粪污集中处理中心，对周边养殖场的畜禽粪便、粪水实行专业化收集和运输，将区域内养殖与种植优势有机结合，形成区域范围大循环模式。3个循环模式协同推进，养殖主体自行处理利用和区域综合处理利用相互补充，形成 “政府支持、企业主体、市场化运作”的畜禽粪污处理与资源化利用新机制。

3.3 在资源化利用上实现新突破

提升全省畜禽养殖场污染治理和粪污资源化利用水平的同时，改善农村居民生产生活环境，减少农业面源污染，推动化肥减量，改善土壤地力，生态效益显著；还推动了循环农业发展，保障了畜产品质量安全和市场供给，提升了农产品品质，促进了畜牧业生产可持续发展，社会效益显著；另一方面，畜禽粪污 “肥料化”处理后生产的农用有机肥可对外销售 “增收”；粪污资源化利用后，可免除部分环保税支出，实现 “节本”，经济效益显著。