規模化牧場糞污的危害及處理技術研究

（內蒙古正時生態農業·集團·有限公司，內蒙古 鄂爾多斯 017000）

當前，農牧業生產走生態優先、綠色發展為導向的高質量發展新路子，農牧業生產標準化，糞污處理標準化作為推動畜牧業生產標準化的關鍵環節，關系著優勢特色畜種的健康養殖。2016年，內蒙古地區養殖糞污排放量占全國第4位，其中奶牛糞便排放量最大，排放總量約為6872.6×104t，占牲畜糞便總排放量的42.22%（質量分數），其主要污染物為COD、BOD、TN以及TP，濃度均較高[1]，生態環境遭到污染，牲畜質量安全受到威脅。因此，針對規模化牧場養殖過程中的糞污處理研究刻不容緩。

1 規模化牧場糞污的危害

隨著奶牛業的快速發展，規模化牧場的糞污產量也出現了大幅度增長。糞污隨意堆放或未經處理還田或排放，不僅造成環境污染，而且影響奶牛業的持續健康發展[2]。奶牛排泄的糞、尿及沖洗水（包括沖洗牛舍與擠奶廳、清洗奶罐、噴淋降溫產生的污水）是牧場糞污的主要來源。糞污中含有大量有機質和銨態氮（NH3-N）和磷（P）等養分、病原微生物及鎘（Cd）、鉻（Cr）、鎳（Ni）、鋅（Zn）、銅（Cu）等重金屬元素和獸藥殘留[3]。糞污在收集、儲存、運輸和還田利用過程中存在污染空氣、水體、土壤及傳播疾病等風險。

1.1 空氣污染

規模化牧場家畜飼養量較大，產生的糞便較多，糞便中含有的蛋白質、糖類和脂類等物質，經微生物分解可產生氨氣（NH3）和硫化氫（H2S）等有毒有害氣體，加之牛舍清洗不到位，隨著溫度升高，糞污味道混雜在空氣中，滋生細菌和大量蚊蠅，嚴重影響奶牛的正常生長和周邊的空氣質量[4]。排放的甲烷（CH4）、一氧化二氮（N2O）和氨氣（NH3）等還會引起“溫室效應”和“酸雨”，破壞當地的生態環境。

1.2 水體污染

在牧場的日常生產中，部分清水被用于牛舍沖洗，之后產生大量攜帶著糞便的污水。糞污中含有的氮（N）、磷（P）、鉀（K）以及重金屬和藥物殘留，都是污染水源的重要成分，如果未經處理直接排入河流，將引起水體富營養化，導致魚蝦等水生動物因缺氧窒息死亡[4]。此外，糞污長久堆積會使堆積點及附近土壤中的重金屬、氮（N）、磷（P）、鉀（K）積累過多，并會使氮（N）和磷（P）滲入地下，引起地下水的污染。

1.3 土壤污染

糞污中含有鉀鹽和鈉鹽，糞污堆積過多會使無機鹽累積過量，造成土壤微孔減少、孔隙阻塞，降低土壤的透氣性和透水性，土壤板結，嚴重時引起土壤的鹽堿化。糞污中含有 Cu、Fe、Zn和Mn等微量金屬元素及抗生素，進入土壤后通過富集與“遷移效應”進入農作物，對人畜健康構成潛在威脅。

1.4 傳播疾病

奶牛糞污中含有大量細菌、病毒和致病寄生蟲卵，其中有些病原可以導致人類的感染，如布魯氏分枝桿菌、結核分枝桿菌、大腸桿菌、牛生殖道彎曲菌、鉤端螺旋體、阮病毒（瘋牛病的病毒）以及戊型肝炎病毒等，如果對奶牛糞污管理不當，容易造成奶牛場人畜共患病的蔓延。如果未處理的糞污任意堆放，還容易滋生蚊蟲。在這樣的環境下，奶牛的產奶量會受到較大的影響，奶牛場生活區職工的安全也會受到嚴重威脅，甚至引發公共安全問題。此外，糞污中殘留的抗生素類、激素類（內源性激素）藥物對環境和人類健康存在潛在威脅。奶牛場糞污中含有較豐富的條件致病微生物及耐藥基因，糞污是病原微生物、耐藥基因潛在的儲存庫與傳播源[5]。

2 規模化牧場糞污處理技術

2.1 前期建設及目標

糞污處理是一種投入較高、回報較低的生產過程，前期需要在資金、技術及設施上開展有計劃的投入。按照國務院2013年頒布的《畜禽規模養殖污染防治條例》要求，筆者所在的規模化牧場全面實施“一控兩分三防兩配套一基本”（12321）建設[6]，進行了標準化、綠色化改造，補齊糞污收集、輸送和儲存等環節的設施建設，為糞污處理技術的實施奠定了物質基礎。

“一控”，即推行節水養殖技術，控制用水量，壓減污水產生量。“兩分”，即改造建設雨污分流、暗溝布設的污水收集輸送系統，實現雨污分離；采用固液分離設施，實現干濕分離。“兩配套”，即建設儲糞場和污水儲存池。“三防”，即“兩配套”設施應當符合防滲、防雨及防溢流的要求。“一基本”，即糞污處理最終實現無害化、資源化利用的目標。

2.2 關鍵環節及優勢

規模化牧場糞污量多，加之糞污含水率極高，不便糞污的運輸、存儲和利用。因此，多數牧場將固液分離系統作為糞污處理技術的關鍵環節，充分發揮其在糞污預處理中的優勢作用。使用固液分離系統的主要優勢體現在以下幾個方面：大大降低糞污的含水率，方便糞污運輸、存儲；分離后的固體經簡單處理后可成為牛床墊料，為牧場省去使用沙子或其他材料作牛床墊料的費用，節省投資，也可加工制作成有機肥出售，增加牧場收入；分離后的液體懸浮物(SS)含量大大降低，可作為牛舍地面或糞溝的沖洗水源循環使用，亦可作為灌溉用水還田，節約水資源。固液分離系統具體應用在如下工藝中。

3 規模化牧場糞污處理具體工藝

3.1 “水沖+固液分離”工藝

該工藝是用水將牛舍內糞污進行收集輸送，然后通過固液分離機進行分離，分離后的液體一部分作為循環水繼續用作牛舍沖洗水，多余的液體可實施沼氣工程、達標排放工程，或者簡單存放后還田灌溉。分離后的固體一部分作為牛床墊料使用，多余部分可用于制作有機肥，延伸產業鏈，增加經濟效益。該工藝具有糞污無害化處理、資源化利用率高及生態經濟效益高等特點，在奶牛養殖中被廣泛應用。工藝流程圖見圖1。

水沖系統主要包括沖洗閥、沖洗泵、沖洗管路和控制系統等配套設備設施，牛舍地面必須帶有坡度，糞溝也必須保證一定的寬度、深度和坡度，牛舍溫度必須在0℃以上。因此，該系統更適合在南方使用。該系統需要的人力少、勞動強度小、勞動效率高、能頻繁沖洗，易保證牛舍的清潔和奶牛的衛生。此外，污水能重復利用，能有效保證牛舍內的清潔，如果在污水中增加消毒劑還能對牛舍地面起到殺菌的作用。

固液分離系統主要包括攪拌機、切割泵、液位控制及管路等配套設備設施，水沖系統收集的糞污經攪拌機攪拌均勻后，由切割泵送入固液分離機進行分離，所有設備可由液位控制實現自動化工作。

3.2 “機械刮板+固液分離”工藝

該工藝是將牛舍地面糞污的收集由水沖系統改為機械刮板系統，固液分離系統并沒有發生變化。機械刮板系統對牛舍地面和糞溝的工藝要求相對簡單，而且能做到一天24 h清糞，時刻保證牛舍的清潔。機械操作簡便，工作安全可靠，其刮板高度及運行速度適中，基本沒有噪音，對牛群的行走、飼喂及休息不造成任何影響。運行、維護成本低，對提高奶牛的舒適度、減輕牛蹄疾病和增加產奶量都有決定性影響。電動機械刮糞板清糞是我國牧場當前發展的方向，其先進性、實用性、可靠性及高性價比終將被牧場接受。機械刮板系統在南北方均可適用。該工藝已成功運用于天津市、呼和浩特市等地的牧場。

3.3 “固液分離+生物質燃料”工藝

該工藝的具體流程與“機械刮板+固液分離”工藝的前期處理一致，只是在后期增加了牛糞生物質燃料壓塊設備，該設備可將固液分離后產生的多余固糞做成燃料加以使用，燃燒后的灰燼含鎂（Mg）、鉀（K）和鈉（Na）等元素，都是上好的無機肥料，有很高附加值，而且牛糞燃燒后的氣體經檢測含硫0.16%～0.22%，遠低于煤1%～3%，是一種安全環保清潔能源，該工藝的使用真正實現了 “植物→奶牛→牛糞→燃料→肥料”的自然循環，是未來再生能源的一個重要發展方向。隨著國家對節能減排的嚴格要求，該工藝將成為規模化牧場的最佳選擇。目前該工藝已成功運用于黑龍江省的有些牧場。工藝流程圖見圖2。

4 展望

糞污是放錯位置的寶貴資源。提高糞污資源化利用效率，一方面能有效減少規模化牧場對周圍生態環境造成的破壞，另一方面還能發揮糞污廢物資源應有的利用價值。本文所述工藝已成功運用于南北方各大牧場，而且運行穩定、可靠，抗外界環境干擾能力強，贏得了牧場經營者的青睞，符合規模化牧場的可持續發展思路，必將成為糞污處理技術的發展方向。