種養結合技術在畜禽糞水處理與資源化利用中的應用

孔凡克，鞠鑫鑫，楊守軍，邵 蕾，羅 星，董仁杰*

（1.中國農業大學煙臺研究院，山東 煙臺 264670；2.山東中農三月環保科技股份有限公司，山東 煙臺 264670）

種養結合技術在畜禽糞水處理與資源化利用中的應用

孔凡克1，鞠鑫鑫2，楊守軍1，邵 蕾1，羅 星1，董仁杰1*

（1.中國農業大學煙臺研究院，山東 煙臺 264670；2.山東中農三月環?？萍脊煞萦邢薰荆綎| 煙臺 264670）

畜禽養殖業的種養脫節導致了畜禽養殖糞污難以當地消納，抑制了畜禽養殖業的可持續發展。種養結合是一種結合種植業和養殖業的生態農業模式，可有效地解決畜禽糞污的污染問題。文內論述了種養結合的技術流程、技術原理以及技術的實施條件，可作為畜禽養殖糞水循環利用和污染防治工作的參考技術資料。

畜禽養殖糞水；種養結合；資源化利用

據統計，2016年全國畜禽糞污產生量約38億噸，綜合利用率不足60%。2010年《全國第一次污染源普查公報》顯示，畜禽糞污已成為農業面源污染的主要來源。雖然近幾年來，我國在畜禽糞污處理和資源化利用方面取得了一定成就，但全面推進并實現畜禽糞污的能源化和肥料化利用還面臨不少的困難。

種養結合是指將畜禽養殖過程中產生的糞便或糞水利用科學工藝進行處理，為種植業生產提供養分來源，同時種植業生產的作物又給畜禽養殖業提供食源，以實現動植物間物質和能量的轉換和良性循環[1]。農業部部長韓長賦指出“畜禽養殖業種養主體分離以及標準體系的不完善，導致種養結合不緊密，畜禽糞肥還田難”。因此，種養結合技術需要進一步規范和推廣普及。

畜禽糞水還田前需要經過厭氧發酵處理，達到農田利用的衛生要求方可還田[2]。目前，種養結合技術大多是基于氮（N）養分平衡原理，以農田種植面積、作物不同生育期的需N特性為依據，量化農田對N養分的需求，確定沼液的供給量，順次推算沼氣工程規模、糞便需求量和畜禽養殖規模。

1 技術流程

以農田種植為基礎，以畜禽養殖為保障的“以農田定沼氣、以沼氣定畜禽”的種養結合模式。技術流程參見圖1。

2 技術條件

2.1 以農田定沼氣，以沼氣定畜禽

2.1.1 農田N養分需求

根據農田作物種植面積、單位農田N養分年投入量，量化農田N養分年總投入量；農藝環節應考慮N養分的利用率，建議N養分利用率按照27%取值[3]。

2.1.2 沼液供給量

事實上，僅僅依靠畜禽養殖糞水所含有的養分，難以保障對農田作物生長所需養分的足量供給。根據農業生產習慣，沼液供給量建議按照滿足農作物N養分需求的60%取值。

2.1.3 沼氣工程規模

根據沼液供給量和厭氧反應器運行周期推算沼氣罐的有效容積，即沼氣工程規模。

2.1.4 畜禽養殖規模

畜禽養殖糞水進入厭氧反應器，總固形物（TS）應控制在10%左右；根據沼氣工程規模和不同畜禽種類的糞污產生量（表1）推算畜禽存欄量，即畜禽養殖規模。

2.2 沼液貯存與輸送

沼液貯存塘需做防滲處理并密封。對于沼液的最長貯存期，可根據當地農作物生產用肥的最大間隔期或冬季封凍期確定，歐美部分國家對沼液貯存時間也有一定的要求[6]。結合我國南北方農藝生產慣例，沼液貯存時間可以選擇性地參照表2執行，建議我國沼液貯存期為3～6個月。

沼液應優先當地消納，超過養殖場周邊土地承載力的沼液應進行養分富集，可將沼液中2/3養分經濟回收，含有1/3養分的剩余液可就近消納，以減輕沼液當地消納的壓力。養分富集技術包括糞水添加有機廢棄物堆肥（糞水堆肥）、沼液濃縮及N、P養分回收等。

小型、中型養殖場建議分別配套2 t以下和5 t罐車，大型、超大型養殖場建議配套地下管網或10 t罐車；罐車要求全封閉，配備一體真空泵和側、后防護，外殼保持清潔（見圖2、圖3、圖4）。

2.3 沼液施用

沼液應與化肥配施以滿足作物生長對養分的需求，沼液可以以基肥或追肥形式施用?；适┯媒ㄗh采用地面灌溉，追肥施用建議采用地面灌溉或水肥一體化滴灌。

實際上，畜禽養殖糞水不經過厭氧處理和穩定貯存，僅經過快速處理達到農田利用的衛生要求，也可以少量與灌溉水配合施于農田[2]。

3 計算案例

以某區域5 000畝（33．33 hm2）農田為例，作物種植采用小麥與玉米輪作方式，小麥和玉米常規畝產分別為500 kg和800 kg，每100 kg小麥和玉米需N量分別為3 kg和2．68 kg[7]?；贜養分平衡原理，農田需配套沼氣工程和生豬飼養規模如表3所示。

表1 不同畜禽糞污產生系數

表2 歐美部分國家沼液貯存時間

表3 農田定沼氣-沼氣定畜禽

圖1 畜禽養殖糞水種養結合技術流程

圖4 大型罐車參考圖

圖2 小型罐車參考圖

圖3 中型罐車參考圖

對具有不同畜禽種類的養殖場和養殖區，農田配套沼氣工程和養殖場規?？蓪㈦u、牛的養殖量換算成豬的當量數，參照畜禽養殖業污染物排放標準GB18596-2001第1．2．2條“30只蛋雞折算成1頭豬，60只肉雞折算成1頭豬，1頭奶牛折算成10頭豬，1頭肉牛折算成5頭豬”進行換算。

4 小結

種養結合技術能夠有效地解決畜禽養殖糞便尤其是糞水難以消納的問題，減少環境污染，節約化肥資源，提高耕地質量，真正做到了糞水的資源化利用，利于畜禽養殖業的統籌布局和可持續發展。

基于N養分平衡原理進行糞水還田量計算時，應綜合考慮作物對磷營養的需求特性以及土壤中的重金屬和抗生素是否存在超標問題，避免土壤的二次污染。

[1] 錢明，黃國禎．種養結合家庭農場的基本模式及發展意義[J]． 現代農業科技，2012(19)：294-295．

[2] 農業部沼氣科學研究所，農業部沼氣產品及設備質量監督檢驗測試中心． 沼肥：NY/T 2596-2014[S]．北京：中華人民共和國農業部，2014．

[3] 張福鎖，王激清，張衛峰，等．中國主要糧食作物肥料利用率現狀與提高途徑[J]．土壤學報，2008，45(5)：915-924．

[4] 農業部科技教育司內部資料《第一次全國污染源普查畜禽養殖業源產排污系數手冊》．2009年2月．

[5] 國家環境保護總局，國家質量監督檢驗檢疫總局．畜禽養殖業污染物排放標準：GB 18596-2001[S]．北京：中國標準化出版社，2001．

[6] 李登忠，楊軍香．畜禽糞便資源化利用技術-種養結合模式[M]．北京：中國農業科學技術出版社，2016．

[7] http：//wenku．baidu com/ view/8dc0a89ba45177232e60a2db．html．

[8] 李祎雯，曲英華，徐奕琳，等．不同發酵原料沼液的養分含量及變化[J]．中國沼氣，2012， 30(3)：17-20．

2017-07-25）

山東省重點研發計劃（2016ZDJS11A07）。

孔凡克（1969-），男，副教授，主要從事農業機械設計和畜禽養殖廢棄物處理技術研究。E-mail：kfk2000@sina.com。

*通訊作者：董仁杰（1964-），男，教授，主要從事生物質能和有機廢棄物資源化利用研究。