奶牛場排泄物處理及綜合利用生態(tài)模式的結(jié)構(gòu)與效益分析——基于鹽城市泰來神奶牛場調(diào)查分析

方仁建

（鹽城師范學(xué)院（新長校區(qū)），江蘇 鹽城 224051）

1 泰來神奶牛場現(xiàn)狀

（1）奶牛場養(yǎng)殖現(xiàn)狀。奶牛場擁有牛舍6幢，飼養(yǎng)床位1080個，現(xiàn)實際飼養(yǎng)奶牛708頭；16×2魚骨式擠奶廳1座，直冷式貯奶缸4只（可存奶18T）；800m飼料倉庫一座，生產(chǎn)能力2T/H的飼料加工機組一套，12m的TMR攪拌機一臺；5000m青貯池2座，20t/h的青貯取料機一臺；600m深水井一口，牛舍中全部使用了自動飲水器。

（2）奶牛養(yǎng)殖場廢棄物排放狀況。奶牛養(yǎng)殖場所產(chǎn)生的廢棄物主要有奶牛糞尿、沖洗污水及有害氣體(NH3、H2S、NO、SO2、NO2等)等惡臭物質(zhì)。據(jù)測定,一頭500~600kg的成年乳牛,每天排糞量30~50kg,排尿量15~25kg,污水15~20L。奶牛糞尿中主要污染物有CODcr(化學(xué)需氧)、BOD5(生物需氧)、NH3-N(氨氮)、TP(總磷)、TN(總氮)等,其平均含量見表 1。規(guī)模化奶牛場為了運輸、供應(yīng)及時方便,大多分布于城市郊區(qū)和人口稠密區(qū),糞尿、污水產(chǎn)量集中,排放量大,沒有足夠的土地進行消納。例如,一個400頭成年母牛的奶牛場,加上相應(yīng)的犢牛和育成牛,每天排糞30~40t,全年產(chǎn)糞1.1~1.5萬t,如用作肥料,大約需要253.3~333.3hm2土地才能消納。墾區(qū)規(guī)模化奶牛養(yǎng)殖場年產(chǎn)生牛糞超過400萬t,這些大量的廢棄物如不及時得到處理和利用,則會造成養(yǎng)殖場周邊地區(qū)水源、空氣、土壤的嚴重污染以及人畜共患病的傳播和流行,釀成“畜產(chǎn)公害”。

2 奶牛場牲畜排泄物資源化途徑

2.1 國內(nèi)、外牲畜排泄物處理及綜合利用生態(tài)模式的分析

我國早期的中小型奶牛養(yǎng)殖場沼氣工程是在戶用水壓式沼氣池技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展的,地埋式,50～200m3,由數(shù)個單池組合而成,無單獨的儲氣柜。如綿陽市農(nóng)科所農(nóng)場沼氣工程(1980年),以牛糞為原料,12個單池,總?cè)莘e1519m3,常溫發(fā)酵,沼氣以集中供氣的方式,解決了近百戶職工生活燃料。1982年建成的成都鳳凰山畜牧園藝場沼氣工程是我國最早的農(nóng)場大型沼氣工程,該工程由農(nóng)業(yè)部沼氣科學(xué)研究所設(shè)計。從80年代中期開始,上海農(nóng)墾系統(tǒng)建設(shè)了一批我國數(shù)量最多的養(yǎng)牛場沼氣工程,多數(shù)采用全混合發(fā)酵工藝。由于上海工業(yè)微生物研究所和上海交通大學(xué)等單位的介入,也研發(fā)了一些新的發(fā)酵工藝和裝備。如上海交大在上海“五四”農(nóng)場建成同心圓折流反應(yīng)器,由于增加了原料在裝置中的流程,提高了牛糞原料的降解率,在近中溫發(fā)酵條件下,裝置池容產(chǎn)氣率達到018 m3·m-3d-1。1991年建成的上海星火農(nóng)場大型奶牛場沼氣工程是當(dāng)?shù)氐臉?biāo)志性工程,也是90年代國內(nèi)最大的畜禽場沼氣工程。

在歐洲、美國等養(yǎng)殖業(yè)發(fā)達國家,奶牛糞污常規(guī)的處理方法是囤集較長時間后還田(半年以上),稱為自然處理。但是近年來調(diào)查發(fā)現(xiàn),污染問題并沒有很好解決。德國、荷蘭、比利時等歐洲國家,在養(yǎng)殖業(yè)集中的區(qū)域,附近農(nóng)田的氮、磷和重金屬元素超標(biāo)的情況已經(jīng)非常普遍,25%以上的地下水的硝酸鹽超過50mg·L-1。歐洲是目前農(nóng)場沼氣工程技術(shù)最發(fā)達、推廣數(shù)量最多,技術(shù)最成熟的地區(qū)。歐洲沼氣工程數(shù)量較多的國家是德國、丹麥和英國。歐洲處理農(nóng)村廢物的沼氣裝置分為兩類。一類稱為農(nóng)場沼氣池(on-farm AD plants),另一類稱為集中厭氧消化系統(tǒng)(Centralized Anaerobic Digestion,簡稱CAD)，后一類近年來發(fā)展很快。美國發(fā)展沼氣工程起步較晚,目前約有40個農(nóng)場沼氣工程投入運行(主要是處理奶牛場糞污)。印度是繼中國之后戶用沼氣數(shù)量最多的國家,已經(jīng)建成近300萬口戶用沼氣裝置,此外還實施了一大批大中型沼氣工程。印度的戶用沼氣裝置主要用作生產(chǎn)農(nóng)村能源,以牛糞為主要原料,沼渣沼液用作有機農(nóng)肥。

2.2 泰來神奶牛場牲畜排泄物資源化處理與沼氣工程

（1）工程總體思路。針對項目實施地點的土地資源緊張，奶牛小區(qū)密集型模式生產(chǎn)，按常年存欄奶牛2200頭，每天排放的奶牛糞尿污水量的47%即60噸計。確立按照《規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖場沼氣工程設(shè)計規(guī)范》設(shè)計能源環(huán)保型沼氣工程系統(tǒng)。實行牛尿與高濃度污水集中厭氧發(fā)酵消化處理，低濃度養(yǎng)殖廢水與沼液沼渣進行好氧處理的有機廢水分類處理工藝，降低處理成本；沼氣供暖與熱水綜合利用；沼液沼渣分級處理達標(biāo)排放或循環(huán)利用，促進養(yǎng)殖廢水減量排放、改善養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境，提高資源利用率，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展之目的。

（2）工程建設(shè)內(nèi)容。有機廢水分類處理工程：根據(jù)畜糞廢水具有良好的可生化性，廢棄物中營養(yǎng)成份也比較齊全等特點，結(jié)合生態(tài)工程的要求，牛尿與高濃度污水經(jīng)集中前處理進入?yún)捬醢l(fā)酵塔發(fā)酵處理，采用“廢水厭氧消化生產(chǎn)沼氣”和“厭氧發(fā)酵出水綜合利用”的處理工藝。低濃度養(yǎng)殖廢水直接進入好氧處理池利用沼液沼渣進行發(fā)酵降解達標(biāo)排放利用，以減輕有機廢水處理成本。

沼氣生物質(zhì)能利用工程:通過沼氣鍋爐產(chǎn)生暖氣和熱水，暖氣用于奶牛養(yǎng)殖小區(qū)供暖設(shè)施，熱水用于生產(chǎn)與生活飲用、沐浴和清洗工具等。

沼液沼渣分級利用工程:沼液沼渣經(jīng)過厭氧發(fā)酵，殺滅了有害病毒菌，并產(chǎn)生多種動植物所需的營養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng)好氧發(fā)酵進一步分解厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的有害物質(zhì)，可用作優(yōu)質(zhì)有機肥供種植和水產(chǎn)養(yǎng)殖使用。好氧發(fā)酵后的沼液沼渣再通過生物過濾和水培植物凈化可達標(biāo)排放或回收利用養(yǎng)殖清潔用水。實現(xiàn)奶牛小區(qū)養(yǎng)殖廢水的無害化處理和資源化循環(huán)利用，并改善養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境，節(jié)約養(yǎng)殖成本。

3 效益分析

（1）生態(tài)效益和社會效益。①為解決養(yǎng)殖場普遍存在的糞尿流失、污染河道等問題找到了一條科學(xué)的出路，畜禽場周圍的環(huán)境衛(wèi)生也將因此得到很大程度的提高。隨著污水處理工程的實施，可削減污染物排放量，污水處理沼氣工程項目有著很好的生態(tài)效益。②由于使用糞尿還田和有機畜糞便肥料利用，可大大改善土壤的顆粒結(jié)構(gòu)，從而增加了土壤的肥力，增加農(nóng)作物的產(chǎn)量，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要，同時農(nóng)作物的產(chǎn)品質(zhì)量也大大提高，口感較好，且化學(xué)污染少。③沼液的施用，形成良性生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)，本項目實施后，畜禽污水經(jīng)過厭氧發(fā)酵變成有機液肥還田生產(chǎn)農(nóng)作物，可少施或不施農(nóng)藥和化肥，形成“畜禽→污染→治理→肥料→飼料→畜禽”生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)，是一種可持續(xù)發(fā)展的良好模式。④切斷有毒有害病菌的生長周期，畜糞經(jīng)過治理后，殺滅了大量有毒害病菌，切斷其生長周期，有利于人畜身體健康。⑤畜糞便經(jīng)過治理，變廢為寶，使有害有機糞污變?yōu)樯a(chǎn)綠色無公害有機農(nóng)副產(chǎn)品必須肥料，為我國農(nóng)副產(chǎn)品出口創(chuàng)匯提供了有利條件。⑥為農(nóng)業(yè)提供增產(chǎn)增收，提高品質(zhì)的肥源。尿污水經(jīng)過厭氧發(fā)酵后，形成氮、磷、鉀兼?zhèn)涞挠袡C液肥，噴施于水果上，可防蟲，增產(chǎn)提高品質(zhì)；用于蔬菜噴施上，可關(guān)閉植物生長細胞、抗旱增產(chǎn)增收。

（2）經(jīng)濟效益。①該沼氣工程日產(chǎn)沼氣600m3，年產(chǎn)沼氣21.6萬m3，每年可增收節(jié)支10.8萬元。②每天排放的沼渣沼液約60t，年產(chǎn)沼肥2.16萬t，每年可增收節(jié)支43.2萬元。

上述兩項每年合計增收節(jié)支54萬元，扣除每年固定資產(chǎn)折舊16萬元，人工費用6萬元，設(shè)備運行與保養(yǎng)費用4萬元，每年可純盈利28萬元，投資回收期為11年。因此該項目具有良好的生態(tài)、社會、經(jīng)濟效益。

4 未來發(fā)展建議對策

（1）提高環(huán)保意識,強化法律法規(guī)。加強環(huán)境保護的宣傳工作和環(huán)境保護法律法規(guī)的教育工作,提高全民的生態(tài)意識。規(guī)模化養(yǎng)殖場必須嚴格執(zhí)行國家制定的有關(guān)環(huán)境保護管理規(guī)定,避免先污染后治理現(xiàn)象。

（2）依據(jù)減量化原則,采用最佳糞污處理技術(shù)。規(guī)模化奶牛場應(yīng)積極推行干清糞工藝,使用固液分離技術(shù),并加大污水處理設(shè)施的建設(shè)。固體糞便易采用好氧發(fā)酵處理方法,減少厭氧產(chǎn)生的惡臭。污水處理優(yōu)先采用自然生物處理法,投資較少,運行費用低。

（3）多元化利用牲畜排泄物，達到充分利用。牛糞處理的與利用途徑有多。可以做肥料，用于生產(chǎn)有機肥；可以作能源，開發(fā)沼氣；可以作飼料，用于水產(chǎn)養(yǎng)殖；可以作雙孢菇的培養(yǎng)料等等。以后要積極地多元化利用牛糞資源，使其資源價值充分利用。

（4）技術(shù)開發(fā)創(chuàng)新,提高資源利用率。國家政府對環(huán)保企業(yè)應(yīng)給予政策扶持和資金補貼,積極開發(fā)利用畜禽糞便資源,變廢為寶,大力發(fā)展沼氣工程、商品有機肥、飼料加工等循環(huán)經(jīng)濟項目,提高奶牛糞尿的資源化率和綜合利用率。

（5）加強奶牛基地建設(shè),發(fā)展生態(tài)奶牛場。規(guī)模化奶牛場、奶牛小區(qū)有利于先進的糞尿處理設(shè)備和技術(shù)的推廣應(yīng)用。集中數(shù)量、集中區(qū)域養(yǎng)殖奶牛,實現(xiàn)人畜分離;不僅可提供優(yōu)質(zhì)安全食品、改善奶牛的飼養(yǎng)環(huán)境,還能提高農(nóng)民生活環(huán)境質(zhì)量。加大規(guī)模化奶牛場和奶牛小區(qū)的建設(shè)是奶牛養(yǎng)殖的必然趨勢。綜上所述,墾區(qū)規(guī)模化奶牛養(yǎng)殖要以循環(huán)經(jīng)濟理論為指導(dǎo),走兼有生態(tài)效益、經(jīng)濟效益和社會效益的發(fā)展之路。

5 結(jié)語

該項目符合國家及江蘇省農(nóng)業(yè)和農(nóng)村發(fā)展的產(chǎn)業(yè)政策。項目建設(shè)將進一步帶動周邊牧場治理，減少畜禽糞便向環(huán)境的排放總量，對推進農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，提高農(nóng)產(chǎn)品的國際競爭能力，創(chuàng)造一個良好的生態(tài)環(huán)境，具有十分迫切的現(xiàn)實意義；對改善農(nóng)村投資環(huán)境，促進生態(tài)市建設(shè)，創(chuàng)建和諧社會都具有深遠的意義。有機污水厭氧發(fā)酵技術(shù)是當(dāng)今先進而成熟的技術(shù)，采用的工藝設(shè)備可靠，是處理規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖廢水的最佳選擇。本項目針對項目實施地點養(yǎng)殖密集、土地緊缺的現(xiàn)實，選擇能源環(huán)保型沼氣工程，具有良好的社會、生態(tài)和經(jīng)濟效益。