规模化养殖场畜禽粪污资源化高效利用技术

畜禽粪污资源化利用

随着规模化养殖场的飞速发展，畜禽粪污等养殖行业污染问题依然不容忽视，养殖产业如何实现绿色、健康发展成为每一名从业者需要考虑与解决的问题。就规模化养殖场而言，传统的粪便堆积、直接排放或是进行上地施肥，对周围生态环境均会造成一定程度的损害，既容易导致地下水资源被污染，又会使土壤元素含量失衡。畜禽粪污是较大的污染源，但是通过有效处理也会变成好的资源。因此，规模化养殖场应该积极引入和应用粪污资源化利用技术，合理处理粪便，在减少对周围环境污染的基础上，又能够降低养殖成本，增加养殖户收益，推动畜禽养殖业高质量发展。

一、畜禽粪污主要成分及危害

畜禽粪便主要指养殖行业中产生的一类固体废弃物，包括生猪、牛、羊以及禽类等动物粪便。养殖废水指畜禽养殖场产生的尿液、冲洗水、工人生活用水及生产中产生的其他废水。

1.畜禽粪污的主要成分。畜禽粪污的主要成分有纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质及其分解成分、脂肪、有机酸、酶和各种无机盐类,还有来源于畜禽进食饲料、饮水、兽药等摄入的各种微量元素、抗生素及其他残留物，还含有部分寄生虫与虫卵等病原微生物。其中包含有农业肥料的养分、动物性有机质，还有部分有害物质。畜禽粪污的处理就是通过技术手段，对产生的粪污进行初步或深度处理，减少其污染，并将其转化成有用资源的过程。

2.畜禽粪污的危害。截至目前，畜禽粪便主要危害是对养殖场区周边生态环境进行的破坏，甚至进一步危及人体健康。天气炎热时，畜禽粪通过发酵会产生恶臭、有毒气体，若对用水冲等方式产生的畜禽粪污不加以控制，甚至肆意排放到周围水域，会严重污染水资源和周边土壤。

二、畜禽粪污资源化利用的价值与优势

在传统的畜禽养殖过程中，常见的是将畜禽粪污在养殖场地随意堆放，经风干、晾晒后卖出，或用作肥料施于农作物，部分管理观念较为落后的养殖场户，无法进一步利用畜禽粪污。目前，畜牧业管理部门以更加规范化、制度化的政策指导畜牧业养殖户采用科学的方式，大力推进畜禽粪污资源化利用，不仅能够继续发挥畜禽粪污在肥料方面的作用，还能拓宽其在能源、饲料、生态等方面的利用路径，从而实现资源高效利用。

三、畜禽粪污资源化利用地区现状

以西安市阎良区为例，阎良区按照“一场（户）一策”的提升改造思路，督促指导全区规模化养殖场通过建设和提升堆粪场、污水沉淀池、开展雨污分流等举措，开展畜禽粪污资源化利用工作。全区规模养殖场57家，生猪、家禽圈舍均采用封闭管理模式，生猪养殖场全部配备监控设施，各规模场均建有与其养殖规模相配套的粪污处理设施且运行正常，粪污设施配套率达100%；95%的养殖场建有粪污利用工作台账和年度粪污利用计划，粪污资源化利用率达到91%以上，位居西安市前列。其中，三贤畜牧养殖专业合作社积极开展畜禽粪污资源化利用工作，建设有年可加工15000吨畜禽粪便、秸秆、瓜蔓及残菜的有机液肥加工生产线，将日常畜禽粪污、残菜叶及瓜蔓、秸秆等，通过粉碎、有机物制浆预处理，再通过复合微生物混合发酵，便可生产出适用有机农业和园林绿化的有机液体肥料，不仅合理处理了养殖场日常产出的畜禽粪污，还进一步提高了经济效益。

四、畜禽粪污资源化利用技术要点

1.肥料化处理技术。畜禽粪污肥料化处理一般采用堆肥的方式，是养殖场普遍采用的方法，投资少、可操作性强，是一种简单、直接、经济的技术，以畜禽粪便废弃物为原料，因其本身含有丰富的氨、氮、磷等元素，更容易制成有机肥，满足植物生长所需的营养物质。

整个堆肥过程一共分为3个阶段。一是中温阶段，在畜禽粪便堆积过程中持续1～3天，畜禽粪便中的中温细菌和真菌开始发挥作用，将粪便中含有的部分糖、氨基酸、蛋白质等进行降解，过程中会释放热量，导致粪便温度迅速升高；二是嗜热阶段，中温阶段之后因畜禽粪便温度升高，嗜热微生物会开始降解粪便中的脂肪、纤维素、半纤维素和一些木质素等物质；三是冷却阶段，待中温阶段、嗜热阶段过后，堆肥中可降解的有机物大部分已经被分解完毕，导致微生物活性降低，堆垛温度会进一步降低。

成功的堆肥一般来说需要控制一些因素，例如：碳氮比例、pH值、堆肥的粒度与孔隙率和含水量等，这些因素直接影响了畜禽粪污中微生物发育的条件及有机物降解的最佳环境。其中碳氮比为25∶35时最为合适。因高碳氮比会使底物过量、微生物降解缓慢；低碳氮比使无机氮过多，并以氨、氮形式挥发或蒸发掉。最佳pH值为5.5～8，既符合微生物生存要求，又可进一步保证微生物对畜禽粪污有机物的分解。粒度、孔隙度对于平衡微生物生长的表面积和保持足够的气孔率至关重要：粒径越大，表面积与质量比越低，微生物难以进入大颗粒内部，无法使其充分分解；过小的颗粒会压实质量，减少孔隙率。对于强制曝气，50毫米粒径就足够了。孔隙率大于50%，堆肥保持在低温状态，能量损失过大；孔隙率过低，又会导致形成厌氧环境，堆垛充气孔隙率应该为35%～50%。

畜禽粪污中加入有益活菌制剂，在多种微生物的作用下进行生物发酵，微生物进一步分解粪污中的有机质，产生大量营养物质，既可以消除异味，同时发酵过程中病菌、虫卵、寄生虫等有害物质又被杀死，生产出生物有机肥营养元素齐全且安全，具有改良土壤、增加土壤有机质、提高土壤抗风化和水侵蚀的能力，有利于提高作物产量和品质，能改善作物根际微生物菌群结构，提高植物的抗病虫能力。以甜瓜为例，在生长过程中定期进行富含氮、钾元素的畜禽粪污发酵有机肥灌溉，能进一步提高甜瓜品质，降低发病率。

2.沼气化处理技术。在规模养殖场建设中，一般会将畜禽粪便沼气处理作为首选，建造简单的情况下，也充分实现了畜禽粪便的资源化利用。其原理是通过厌氧细菌的分解作用，将有机物 ( 碳水化合物、蛋白质和脂肪) 通过厌氧消化而转化为沼气和二氧化碳。而在沼气化处理过程中，因为畜禽粪污中有机化合物会被转化成可挥发性的脂肪酸，会大幅降低粪污的pH值，抑制微生物生长。产生的沼气会同时产生水分、灰尘和硫化氢等物质会影响沼气的直接使用，因此沼气在利用之前需要作进一步的净化处理。

一般来说，畜禽粪污经过沼气化处理后能够产生的沼气较低，如猪粪和牛粪分别为10～15立方米/吨 和 22～27立方米/吨；而一些有机工业废弃物的沼气产量较高，如浓缩乳清为100～130立方米/吨。若要进行沼气化处理，可在将畜禽粪污中加入某些工业有机废弃物混合进行沼气化处理，使沼气生产更经济。沼气可以通过直接燃烧产生热量从而进行资源化，或在 CHP（热电联产）装置中燃烧产生电能和热能。1立方米沼气可产生 1.8～2千瓦时电能和720万～1080万焦耳热能，这取决于热电联产装置的功率。为使用沼气作为生物燃料或用于天然气电网注入，甲烷含量需要进一步提纯至 95%～98%。

沼气化处理产生的沼气作为清洁能源，可用于发电、供暖、照明、炊事等，沼渣处理后生产沼肥还田，用于生产有机农产品。沼气化处理的优势非常明显，具有多功能性，既可以营造良好的生态环境，同时又能将禽畜粪便综合利用，将其开发成可利用的再生能源，为养殖户提供无害的肥料，降低养殖成本，提高经济效益。

3.燃料化处理技术。部分畜禽粪便极易燃烧，例如干牛粪、干鸡粪等，北方地区乡村一直就有捡拾收集干牛粪用于生火、炊事等。干牛粪中因为含有大量的未被消化的纤维素、半纤维素、木质素等物质，可以轻易被点燃，但该方法前期投资大，运行成本高，易产生烟尘等有毒有害气体，不宜作为规模养殖场畜禽粪污资源化利用的首选方法。

五、畜禽粪污资源开发利用建议

1.做好养殖场规划。各地相关部门要重视养殖场粪污的处理问题，要从实际出发，让养殖场能够意识到粪污资源化利用的重要性，加强资源转化。在具体管理过程中，特别要针对一些山区农村选址较为偏远的养殖场，指导其应用先进技术，在养殖场附近建立自动化清理系统，对养殖场进行卫生处理，减少水冲行为。此外，还要充分考虑到在养殖场发展过程中会产生大量污水，应专门铺设排污管道，并且根据养殖场的具体情况建设粪污暂存池，然后统一处理。

2.加强宣传工作。部分养殖场户对于粪污资源化利用工作与相关技术存在怀疑和不了解的情况，只清楚建设和购买畜禽粪污资源化利用设施设备需要大量资金投入，场地设备需要人工维护等，地方政府应加强粪污资源化利用宣传教育工作，积极利用高素质职业农民培育、乡村振兴学院、技术指导培训等，对养殖场户进行系统性宣传，让其最大限度地了解粪污资源化利用的好处。

3.加大资金扶持力度。畜禽粪污治理难度大，需要资金投入多。尽管国家与地方政府投入了一定资金，但数量有限，应在资金方面加大补贴支持力度。明确补偿范围、补偿对象、补偿标准等。将畜禽养殖污染治理需要的机械设备，如有机肥生产设备、抛撒设备、生物质燃料块生产设备等纳入农机补贴目录。支持鼓励农场、农民使用有机肥，对有机肥给予价格补贴。