中小规模牛场粪污集中无害化处理技术

文│许海军 林亚峰 （山东省烟台市农业技术推广中心）

傅莹 （山东绿如蓝生物技术有限公司）

一、技术研发应用背景

随着畜牧业的蓬勃发展，农业绿色发展体系建设不断完善，畜牧业绿色发展实现历史性跨越，引领带动体系初步形成，粪肥增施促进耕地质量有效提升，但畜禽养殖污染量大面广的基本态势尚未根本扭转，除了带来较高的经济效益，也会带来较大的粪污处理压力。一是养殖污染防治仍面临不欠新账逐步还旧账的双重压力，重点流域农业面源污染防治任务重、难度大；二是粪污处理设施普遍存在处理能力不足、处理水平不高的问题，传统的粪污处理设施难以将粪便、污水资源化、全消纳，易造成污染；三是传统的种植业由于过量施用化肥农药，造成了土壤肥力下降、污染严重等问题，也导致质量安全事件频发。

1.粪污综合处理设施两极分化，中小规模养殖场装备工艺落后。粪污综合处理设施装备两个极端，一个极端是龙头企业设施特别完善，另一个极端是中小规模养殖场粪污处理装备落后或没有装备。粪污及垫料收集采用原始逐户上门采收的策略，耗时耗工；粪污运输时，未经除臭脱水，运输成本高，影响空气环境质量。这些现象也成为影响畜牧业高质量发展的突出短板。

2.中小规模畜牧养殖场沼液沼渣综合利用率不高。现有的土地流转中，传统流转形式比重大，流转规模小，短期化特征明显。规模化养殖户，很难同时获得足够面积的土地来消纳畜禽粪尿、沼液、沼渣等。虽然有部分养殖场建设了一些面积较小的沼气池、堆粪场等处理设施，但处理方式不标准，导致粪污处理不及时、不彻底。一方面是畜牧业在蓬勃发展的同时带来了对环境的污染（废渣倾倒）和居民日常生活的破坏（臭味），而另一方面，我国有大量良田沃土亟需有机肥的滋润和养护。通过发展种养循环农业，为解决畜牧业粪污流失、环境污染等问题找到了一条科学的出路。

如何治理畜牧养殖污染，已成为当前我国农业发展过程中面临的突出问题之一。要深入贯彻落实新发展理念，采取切实有力的措施，加大畜禽粪污资源化利用技术推进力度，探索畜禽粪污资源化利用新模式、新机制，提炼一批可操作、可推广的典型模式和技术操作规范，打通畜禽粪污资源化利用“最后一公里”。要推进秸秆综合利用和农膜回收利用，引导农民科学使用化肥、农药、农膜等农业投入品，及时总结地方先进治理模式和经验，加强农业面源污染防治先进适用技术的推广普及。

二、牛场粪污收集方式

目前肉牛和奶牛养殖过程中的清粪方式有干清粪、半机械清粪和刮粪板清粪，产生的冲洗水通过固液分离进行处理。

1.人工清粪。即人工操纵铁锨、铲板、扫帚等工具，将牛粪收集成堆，人力装车运至堆粪场或直接施入农田，是小规模牛场遍及采用的清粪方法。饲养员定时对舍内水泥地面上的牛粪进行人工清理，无需设备投资，但工人劳动强度大、工作环境差，工作效率低。

2.半机械清粪。半机械清粪是将铲车、拖沓机改装成清粪铲车，或者购置专用清粪车辆、小型装载机进行清粪。现今铲车清粪种类较多，是从全人工清粪到机械清粪的一个过渡。清粪铲车由小型装载机改装而成，推粪部件操纵由废旧轮胎制成的刮粪斗，改换方便，小巧便捷。饲养员开车把清粪通道中的粪刮到牛舍一边后集中清运。

3.刮粪板清粪。新建的规模牛场首推要用刮粪板清粪，该系统是由刮粪板和动力装配构成。清粪时，动力装配经由金属丝带动刮粪板沿着牛床地面前行，刮粪板将地面牛粪推至集粪沟中或牛舍一边。这种设备投资不高，当牛舍长度在100～120米和200～240米时，设备的操纵效率最高，设备的耗电量不超过18度/天，仅需对转角轮进行润滑维护（距离2～3周）。此清粪方式能随时清粪，机械操作简单，工作运行牢靠，刮板高度及运行速度适中，基本没有噪音，对牛群的行走、饲喂、歇息不造成任何影响。刮粪板不需要专门安装，无论是新建还是改造旧牛舍，设备的安装都很便利，可称为最适合牛场的“低碳”污粪收集方式。

三、无害化处理技术路径

按照“种养结合生态循环、肥料化利用、多元化拓展”等粪污处理消纳模式，采用标准化牛场+有机肥厂模式，采用“牲畜-沼-果/菜”路径和绿色发展设施装备，将污水排入沼气池中，通过厌氧菌发酵，降解牛场粪污中颗粒状的无机、有机物，产生的沼气可作为能源燃料。沼渣和干粪用于生产初级有机肥，沼液和有机肥用于周边农田施肥，确保废弃物“零排放”和“全消纳”。我们所说的种养循环绿色发展设施装备，主要指的是养殖污染源头减量、环境控制、粪污资源化利用等重点环节应采用保护和改善生态环境的设施装备。

四、关键技术

1.有机肥配方分析与实施。有机肥生产的主要原材料是农业废弃物比如秸秆、豆粕、棉粕、菇渣、沼渣、菌渣、木质素渣等；畜禽粪便比如鸡粪、牛羊马粪、兔粪；工业废弃物比如酒糟、醋糟、木薯渣、糖渣、糠醛渣等；生活垃圾如餐厨垃圾等进行工艺复配，根据当地农田属性实施配方工艺和专业技术指导。

2.自动化控制系统搭建。采用先进的自动化设备减少人工作业环节，提高整体生产效率。有机肥的生产涉及原料诸多，根据原料属性和市场需求，全程开展全自动化精细化生产管理，并采用秸秆粉碎→搅拌（同时接菌）→粉碎→筛分→造粒→烘干→冷却→包装等一系列工艺流程，最大程度地减少活菌和生物酶在加工过程中的损失，根据不同的配方自动化生产从而提高生产效率，从而保障有机肥的质量及产量。

3.优质菌种的筛选。由于原料多采用畜禽粪污、植物秸秆等成分，多含有虫卵及有害病菌，如果腐熟温度小于60℃，则这些有害虫卵和杂菌不会被杀死，作为植物病害诱导的另一种病源。所以，生产生物有机肥时，一定要注意腐熟温度。故发酵菌种的选用至关重要，需根据不同植物生长需求，提供专业研发的有机肥配方所需功能菌群。经市场多方验证，“绿如蓝”生物活性腐熟菌繁殖速度快、生命力强，能快速分解有机质，而且添加量少、可强力降解蛋白质、具有发酵时间短、成本低、发酵温度不受限等优点，能有效杀死发酵物中的有害菌、虫、虫卵、草籽并降解抗生素残留等，提高种子发芽率，非常适合该技术中用于畜禽粪便的快速发酵，低成本加工生产有机肥。

五、牛粪有机肥加工工艺

重点推广“生态养殖＋有机肥＋绿色种植”和“生态养殖＋有机复混肥＋绿色农业”农业循环经济模式，参照“以地定养、种养结合、循环利用”的种养结合制度建设包含粪污收集、贮存、处理、利用等绿色发展设施装备的有机肥加工厂，突破传统粪污消纳模式，促进农村环境改善，确保畜牧业健康可持续发展。养殖场通过建立粪污密闭集中传粪系统，牛场粪污直接从栏舍进入处理系统（刮粪板及二级粪沟）；采用逆流干燥方式，热气与湿物料由不同侧进入烘干桶主体，并根据不同的物料性质改变运行参数，使物料在烘干主体内形成稳定的全断面料幕，质热交充分；干燥过程配备除尘除臭装置和冷却降温装置，使尾气排放达到国家标准。

六、效益分析

1.经济效益。建设有机肥厂，一方面，规模化养殖场产生的粪污发酵可为种植提供有机肥，减少化肥施用量；另一方面，种植可以为养殖粪污处理提供消纳空间，施用有机肥的作物品质高、质量安全。通过绿色防控措施和农业投入品回收利用，实现化肥农药减量，有效减轻农业面源污染，实现农业的可持续发展，通过种养生态循环模式，实现区域农业废弃物无害化、资源化循环利用，进一步提高土地产出率、资源利用率和劳动生产率，从而大大提高农业的综合效益。产业化经营，从而将市场对产品的需求与农户，带动畜牧养殖生产有机结合起来，拓展其收入渠道，增收致富。

2.社会效益。牛场粪污的资源化利用，可采用“有机肥-农田”“有机复混肥-农田”“猪-沼-菜（粮、茶）”等循环经济模式，引导畜牧业由简单粗放向循环高效转型，借粪污资源化利用助推农业现代化发展，延长畜牧业产业链，增加更多就业人口。

3.生态效益。畜禽粪便中含有丰富的有机质、微量元素及氮、磷、钾，将畜禽粪便制造成有机肥，施于农田后有助于改良土壤结构、提高土壤有机质含量、提供作物养分、培肥地力，确保农作物稳产高产。有机肥厂产出的有机肥可以就近消纳，消耗畜牧业难以处理的粪污资源的同时，减少化肥和农药用量，实现种养结合的农牧循环，构建种养结合农牧循环的可持续发展方式，建设生态农业，实现农业可持续发展的需要。