畜禽糞污資源化利用技術(shù)模式探討

李軍平彭 華

（1河南省駐馬店市畜牧站，河南駐馬店 463000；2中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)信息研究所，北京 100081）

我國畜禽糞污處理利用歷史源遠流長，人民群眾在長期的生產(chǎn)生活中，探索出許多行之有效的方式方法，使人與自然和諧相處。但是，近年來隨著規(guī)模養(yǎng)殖的快速發(fā)展，種養(yǎng)分離矛盾日益突出，畜禽糞污治理任務日益艱巨，各地因地制宜、積極探索、不斷實踐，形成了許多比較成熟的技術(shù)模式。2017年5月，在各地推進畜禽糞污處理實踐的基礎(chǔ)上，原農(nóng)業(yè)部收集整理了畜禽糞污資源化處理的7種典型模式。本文結(jié)合調(diào)研實際，對其中應用較為廣泛的4種技術(shù)模式進行深入研究，即糞污專業(yè)化能源利用模式、污水肥料化利用模式、固體糞便堆肥利用模式、異位發(fā)酵床模式，對每種模式的技術(shù)特點、適用范圍、節(jié)點控制內(nèi)容進行闡述，以期為各個畜牧部門和養(yǎng)殖企業(yè)選擇行之有效的處理模式提供參考。

1 糞污專業(yè)化能源利用模式

1.1 基本特點

以專業(yè)生產(chǎn)可再生能源為主要目的，養(yǎng)殖場建設(shè)或依托現(xiàn)有大型沼氣工程，進行高濃度厭氧發(fā)酵，沼氣發(fā)電上網(wǎng)，沼渣生產(chǎn)有機肥供農(nóng)田利用，沼液農(nóng)田利用或深度處理后達標排放（見圖1）。

1.2 適用范圍

從畜種方面考慮，該模式主要適用于新建或改擴建的大型生豬養(yǎng)殖場，豬舍采用尿泡糞工藝，糞尿、沖洗和飼養(yǎng)管理用水全部排放到全漏縫地板下的糞溝中儲存一定時間后（1～2月），待糞溝裝滿后，打開出口的閘門，將溝中的糞水排除，使糞水流入糞便主干溝，用沼液將其沖入勻漿池中，再進入沼氣池進行厭氧發(fā)酵處理，見圖2。產(chǎn)生的沼渣、沼液直接還田利用，或經(jīng)固液分離后，沼渣生產(chǎn)有機肥后還田利用，沼液直接還田利用或達標排放。

從地區(qū)適用性方面考慮，該模式主要適用南方地區(qū)，

圖1 糞污專業(yè)化能源利用模式工藝流程圖

北方因冬季氣溫較低，使用受限較大。

圖2 專業(yè)化能源模式糞污處理流程

1.3 優(yōu)缺點

該模式優(yōu)點是運行費用低、節(jié)省人力。缺點是糞便被水尿稀釋發(fā)酵，產(chǎn)生大量氨氣等有害氣體，導致舍內(nèi)的空氣質(zhì)量變差，可通過在豬舍一側(cè)安裝風機（圖3），及時將有害氣體輸出，保證豬舍內(nèi)空氣質(zhì)量。一次性投資高，能源產(chǎn)品利用難度大，沼液產(chǎn)生量大集中，處理成本較高，需配套后續(xù)處理利用工藝。

圖3 裝在豬舍墻體一側(cè)的風機

1.4 節(jié)點控制

在源頭減量上，一方面可通過在這些養(yǎng)殖場推廣使用微生物制劑、酶制劑等飼料添加劑和低氮、低磷、低礦物質(zhì)飼料配方，提高飼料轉(zhuǎn)化效率，促進獸藥和銅、鋅飼料添加劑減量使用，降低糞便產(chǎn)生量；另一方面，鼓勵生豬養(yǎng)殖場改水沖糞為干清糞，改鴨嘴式飲水器為節(jié)水型的碗式飲水器，實行雨污分離等措施，從源頭上控制養(yǎng)殖污水產(chǎn)生量。在過程控制上，鼓勵和支持規(guī)模養(yǎng)殖場建設(shè)標準化圈舍，采用半漏縫地板和機械清糞工藝，配套建設(shè)與養(yǎng)殖規(guī)模相匹配的沼氣生產(chǎn)設(shè)施、沼渣沼液儲存池、發(fā)電機組等。在末端利用上，鼓勵養(yǎng)殖場流轉(zhuǎn)土地發(fā)展種植業(yè)，與種植大戶簽訂糞污消納協(xié)議或委托第三方機構(gòu)消納本場沼渣沼液。

2 污水肥料化模式

2.1 基本特點

養(yǎng)殖場產(chǎn)生的污水經(jīng)厭氧發(fā)酵或氧化塘處理儲存后，在農(nóng)田需肥和灌溉期間，將無害化處理的污水與灌溉用水按照一定的比例混合，進行水肥一體化施用，固體糞便進行堆肥發(fā)酵就近肥料化利用或委托他人進行集中處理（圖4）。

圖4 污水肥料化利用模式工藝流程圖

2.2 適用范圍

該模式適用于污水產(chǎn)生量較大的生豬養(yǎng)殖場和奶牛養(yǎng)殖場。采用干清糞工藝的養(yǎng)殖場，由人工將干糞運至干糞棚進行堆積發(fā)酵，污水經(jīng)過糞溝進入沼氣池或氧化塘發(fā)酵。采用自動清糞的養(yǎng)殖場，收集得到的全量糞污經(jīng)干濕分離后，干糞堆積發(fā)酵，污水進入氧化塘發(fā)酵或達標排放或回沖糞溝。該模式適用于各個地區(qū)。在人力成本較高的東部及沿海地區(qū)，適宜采用自動清糞工藝，在人力成本相對較低的地區(qū)可采用干清糞工藝，但可對現(xiàn)有工藝略作改進，如在圈舍的一側(cè)架設(shè)軌道，放上可移動的裝置，通過拖動將干糞清出圈舍。

圖5 豬欄安裝的軌道及糞斗

2.3 優(yōu)缺點

該模式工藝較簡單，投資較少。缺點是采用干清糞工藝的養(yǎng)殖場需單獨清出干糞，人力投入大。采用自動清糞工藝的養(yǎng)殖場需對圈舍進行改造，如豬舍改全水泥地面為半漏縫地板，下設(shè)糞溝，通過自動刮糞板將圈舍內(nèi)的糞污清出。牛舍地面改造后安裝自動刮糞板，將糞污刮至圈舍一側(cè)的糞溝。另外，干濕分離后產(chǎn)生的污水進入沼氣池發(fā)酵，因有機質(zhì)含量較少，發(fā)酵周期較長，沼氣產(chǎn)生量少。

2.4 節(jié)點控制

在源頭減量上，一方面可通過在這些養(yǎng)殖場推廣使用微生物制劑、酶制劑等飼料添加劑和低氮、低磷、低礦物質(zhì)飼料配方，提高飼料轉(zhuǎn)化效率，促進獸藥和銅、鋅飼料添加劑減量使用，降低糞便產(chǎn)生量；另一方面，鼓勵生豬養(yǎng)殖場改鴨嘴式飲水器為節(jié)水型的碗式飲水器，實行雨污分離等措施，從源頭上控制養(yǎng)殖污水產(chǎn)生量。在過程控制上，鼓勵和支持規(guī)模養(yǎng)殖場建設(shè)與養(yǎng)殖規(guī)模配套的儲糞池、氧化塘，建設(shè)有機肥加工設(shè)施處理本場干清糞等。在末端利用上，鼓勵養(yǎng)殖場流轉(zhuǎn)土地發(fā)展種植業(yè)，與種植大戶簽訂糞污消納協(xié)議或委托第三方機構(gòu)消納本場糞污。

圖6 固體糞便堆肥利用工藝流程

3 固體糞便堆肥利用模式

3.1 基本特點

該模式適用于污水產(chǎn)生相對較少的規(guī)模化肉雞、蛋雞、肉鴨、兔場、肉牛場、羊場等。雞、鴨、兔為籠養(yǎng)，以固體糞便為主，飲水時漏水（主要是乳頭飲水器，采用碗式飲水器漏水很少），清洗圈舍時也產(chǎn)生少量污水，采用傳送帶或機械刮板將產(chǎn)生的糞污移至舍外，糞污干濕分離后，干糞用清糞車運至堆糞棚進行好氧堆肥處理，生產(chǎn)初級有機肥，就近農(nóng)田利用；污水在糞污收集池中暫存（圖6）。肉牛場、羊場采用舍飼養(yǎng)殖，同時建有運動場，牛羊排泄的尿液自然蒸發(fā)，污水產(chǎn)生量較少。

好氧堆肥主要推廣條垛式堆肥、發(fā)酵槽堆肥和生物發(fā)酵塔堆肥等3種方式。

條垛式堆肥：將畜禽糞便混合一定比例的秸稈堆成條垛式或三棱形的堆，利用好氧微生物將有機物分解，同時利用堆肥高溫進行無害化處理（圖7）。目前，很多有機肥廠采用此種堆肥方式生產(chǎn)有機肥。部分養(yǎng)殖場利用傳統(tǒng)的堆漚發(fā)酵（圖8），對該工藝進行了改進，即先將含水量65%左右的新鮮糞便放入塑料或玻璃鋼遮蓋的陽光棚中進行初級發(fā)酵，厚度在10～15 cm左右，發(fā)酵10～15天后，大部分水分蒸發(fā)，糞便含水率降至60%左右。再將初級發(fā)酵的有機肥堆積到一定高度繼續(xù)發(fā)酵10～15天。該工藝的優(yōu)點是成本低、設(shè)備簡單。缺點是占地面積大，受天氣影響大，臭氣污染大、二次堆積發(fā)酵溫度控制難度較大，腐熟不徹底、二次污染嚴重。適用于中等規(guī)模的蛋雞場、肉雞場、兔場、牛場、羊場。

發(fā)酵槽堆肥：由發(fā)酵槽、攪拌機械、通風裝置和發(fā)酵大棚（車間）4部分組成（圖9），將含水量65%左右的新鮮糞便放入塑料或玻璃鋼遮蓋的糞床中，攪拌機往復行走，并強制通風排濕。整個發(fā)酵周期在30～40天。優(yōu)點是腐熟徹底，二次污染小，產(chǎn)品質(zhì)量高。缺點是占地面積大、受天氣影響大、臭氣污染大、投資成本較高，攪拌機易受腐蝕，需定期進行維護和更換。適用于大規(guī)模的蛋雞場、肉雞場。

圖7 條垛式堆肥

圖8 傳統(tǒng)堆漚發(fā)酵堆肥

圖9 發(fā)酵槽堆肥

圖10 生物發(fā)酵塔結(jié)構(gòu)圖

生物發(fā)酵塔堆肥：利用密閉性多層塔式發(fā)酵裝置進行分層發(fā)酵，發(fā)酵裝置有從頂部進料、底部出料的筒倉，通風系統(tǒng)使空氣從筒倉的底部通過堆料，在筒倉的上部收集和處理廢氣（圖10）。新鮮的畜禽糞便和各種輔料，攪拌均勻后經(jīng)過皮帶或料斗設(shè)備提升到筒倉內(nèi)，通過翻板滑動使物料逐層下移，在移動過程中完成發(fā)酵。優(yōu)點是占地面積小、自動化程度高、省工省地；不受天氣影響，發(fā)酵周期短，臭氣污染小。適用于規(guī)模較大的蛋雞場、肉雞場。

3.2 節(jié)點控制

在源頭減量上，一方面可通過在養(yǎng)殖場推廣使用微生物制劑、酶制劑等飼料添加劑和低氮、低磷、低礦物質(zhì)飼料配方，提高飼料轉(zhuǎn)化效率，促進獸藥和銅、鋅飼料添加劑減量使用，降低糞便產(chǎn)生量；另一方面，鼓勵小規(guī)模鴨場、雞場采用墊料飼養(yǎng)模式。推廣使用碗式飲水器，減少污水產(chǎn)生量。在過程控制上，鼓勵和支持規(guī)模養(yǎng)殖場建設(shè)標準化圈舍，鼓勵新建或改擴建大規(guī)模雞場、鴨場、兔場使用或改機械刮板清糞為傳送帶清糞。鼓勵根據(jù)養(yǎng)殖規(guī)模和污染防治需要，選擇適當堆肥發(fā)酵工藝。在末端利用上，鼓勵養(yǎng)殖場流轉(zhuǎn)土地發(fā)展種植業(yè)，與種植大戶簽訂糞污消納協(xié)議或委托第三方機構(gòu)消納本場沼渣沼液。

4 異位發(fā)酵床模式

4.1 基本特點

畜禽舍采用自動清糞工藝，糞便和尿液通過漏縫地板或傳送帶轉(zhuǎn)移到舍外儲糞池，再由儲糞池轉(zhuǎn)移到舍外鋪設(shè)墊料的發(fā)酵槽中，進行糞便尿液的發(fā)酵分解和無害化處理，經(jīng)過一段時間后可直接作為有機肥料進行農(nóng)田利用（圖11）。

圖11 異位發(fā)酵床模式工藝流程圖

此模式主要適用于新建或改擴建的規(guī)模養(yǎng)豬場，也可用于改擴建的規(guī)模養(yǎng)雞場、鴨場和兔場。豬舍為半漏縫地板，因豬有定點排糞的習慣，豬尿經(jīng)漏縫地板進入糞溝，豬在漏縫地板上活動的同時將豬糞踩入糞溝，糞溝內(nèi)的自動刮糞板將糞尿轉(zhuǎn)入豬舍一側(cè)的儲糞池，再定期將儲糞池的糞污泵入舍外發(fā)酵床。在轉(zhuǎn)移至發(fā)酵床之前，儲糞池的糞污經(jīng)切割泵與攪拌機的切割攪拌，實現(xiàn)糞污混合均勻不分層，再通過連在自動翻拋機的自動噴淋裝置，將糞污均勻地噴在舍外發(fā)酵床墊料上。舍外發(fā)酵床對糞便和污水同時處理，污水在發(fā)酵過程中大部分自然蒸發(fā)，糞便通過微生物菌群的降解發(fā)酵，實現(xiàn)糞污轉(zhuǎn)化有機肥的過程。見圖12。

4.2 優(yōu)缺點

該模式優(yōu)點是飼養(yǎng)過程不產(chǎn)生污水，處理成本低，可以實現(xiàn)糞污的零排放。缺點是應用規(guī)模有限，主要適用于年出欄1 000～2 000頭的規(guī)模豬場；為避免死床，需經(jīng)常對墊料進行翻拋，耗電量較大；混合有糞便的墊料在發(fā)酵床中存放1～2年，在存放過程中釋放臭氣，影響周邊環(huán)境；需要大量的墊料，發(fā)酵處理后的墊料肥效性不高。該模式主要適用南方地區(qū)，北方因冬季氣溫較低，使用受限較大。

圖12 異位發(fā)酵床模式糞污處理流程

4.3 節(jié)點控制

在源頭減量上，鼓勵生豬養(yǎng)殖場改水沖糞為干清糞，改鴨嘴式飲水器為節(jié)水型的碗式飲水器，實行雨污分離等措施，從源頭上控制養(yǎng)殖污水產(chǎn)生量。在過程控制上，鼓勵和支持規(guī)模養(yǎng)殖場建設(shè)標準化圈舍，采用半漏縫地板和機械清糞工藝，配套建設(shè)與養(yǎng)殖規(guī)模相匹配的儲糞池等。在末端利用上，鼓勵養(yǎng)殖場流轉(zhuǎn)土地發(fā)展種植業(yè)，與種植大戶簽訂糞污消納協(xié)議或委托第三方機構(gòu)消納本場沼渣沼液。