牛糞墊料資源化利用及加工工藝研究

文/姚 瑨

（南京道奇環境科技股份有限公司）

近年來，我國奶牛規模化養殖水平不斷提高，奶牛糞污的排放量和集中程度也越來越高。奶牛糞污帶來的環境問題日益嚴重，同時也給牛場的經營管理帶來巨大壓力。因此探討奶牛場糞污的無害化處理和資源化利用途徑，既是環保的要求，也是牛場實現科學發展的要求。只有將糞污的處理和利用結合起來，才能提高奶牛場的系統效率和經濟效益。

資源化利用奶牛糞污有很多種方式，用于奶牛臥床墊料便是其中一項。其主要原理是對奶牛場中的糞污進行固體與液體分離，固體牛糞通過發酵，無害化處理之后用作臥床墊料。

奶牛每天有50%～60%的時間趴臥在臥床上進行休息和反芻，趴臥時流經乳腺的血流量可以增加20%～25%，從而增加營養效率和產奶量。因此奶牛臥床墊料的選擇是十分重要的。良好的臥床墊料應具備的特性有柔軟舒適，墊料本身不含有細菌，使用后不易滋生細菌，并具有防滑功能。這樣的臥床墊料適合奶牛躺臥并能減少奶牛起臥時對膝蓋的壓力，降低奶牛患乳房炎、肢蹄病的幾率。在不良臥床環境下，奶牛的趴臥時間明顯減少，影響了產奶量，提高了疾病的發生率。

1 常規臥床墊料的特點

奶牛臥床墊料可以分為無機墊料和有機墊料兩種。無機臥床墊料主要有沙子、沙土、橡膠墊、水泥地面和煤灰等，不適合微生物的生長，相對于有機墊料更安全，但其易對后續糞污處理設備造成磨損甚至損壞，而且使用某些墊料如橡膠墊料易磨損奶牛的腿和膝蓋，且成本相對較高，保暖性較差。有機臥床墊料主要有秸稈、稻草、稻殼、木屑等，使用有機墊料更利于后續的糞污處理，奶牛趴臥更舒適，但所占空間大，儲存、運輸成本高，使用、維護及后續處理成本高。且其含有的有機成分可能會利于微生物的生長繁殖，易對奶牛肢蹄及乳房的健康產生影響。

2 牛糞墊料的優點與實用性

經過處理后的牛糞松軟舒適，作為牛床墊料具有以下優勢：（1）與沙子比，不會造成后續糞污處理設備磨損，在輸送過程中不易堵塞管路，不會沉積于儲液池底部，不需要經常清理；（2）與沙土比，牛糞松軟不結塊，不容易導致奶牛肢蹄受傷，且同樣有利于后續的污糞處理。（3）與橡膠墊相比，不僅成本低很多，而且其舒適性、安全性較好；（4）與稻殼、木屑、鋸末、秸稈等墊料材料相比，牛糞不需要從市場購買，不受市場控制。

以 10 年為運行周期，與橡膠墊、沙土、秸稈相比，利用奶牛臥床再生墊料生產設備制備的臥床墊料的運行成本最低；使用奶牛臥床再生墊料生產設備制備的臥床墊料后，奶牛日均產奶量可提高 2.47 kg/頭。

3 牛糞墊料技術工藝

牛糞再生墊料制作的2 個關鍵控制點為含水率與殺菌消毒。常見的牛糞制奶牛臥床墊料方式有：直接晾曬、固液分離后晾曬、發酵后使用。其中，最常應用的方法是直接晾曬以及好氧發酵。但晾曬及傳統的好氧發酵如條垛發酵、堆放發酵均存在發酵時間長、含水率過高、殺菌不徹底、人力成本高等問題。近年來，出現了一些奶牛臥床再生墊料生產設備，經過好氧發酵，墊料含水率控制在 50%以內，大腸桿菌、鏈球菌、金黃色葡萄球菌及克雷伯氏菌等奶牛乳房炎致病菌去除率均達到100%。同時經過奶牛臥床再生墊料生產設備生產的牛糞再生墊料粒徑分布情況為<1.0 mm占34.81%，1.0～2.0 mm占38.42%，>2.0 mm占26.77%，能夠為奶牛提供一個更為舒適的躺臥環境，牛糞中的纖維在奶牛臥床再生墊料生產設備中得到了充分的軟化，對于奶牛乳房不會產生任何不適感，從而保證奶牛乳房的健康，是牛糞制作回床墊料比較理想的方式。

4 牛糞墊料對環境的影響

奶牛日產糞尿約58.93 kg／頭，肉牛日產糞尿約24.32 kg／頭，主要涉及惡臭氣體的污染、氮磷污染、藥物和添加劑污染、有害病原微生物污染以及重金屬元素污染等。牛糞便中含有大量的氮、磷等元素，合理利用是一種營養豐富的有機肥料，如果不能合理地處理利用這些物質將造成有機養分的浪費，同時也會造成這些元素的富營養化，破壞生態平衡，氮和磷滲入土壤后轉化為硝酸鹽和磷酸鹽，造成地下水和地表水的污染。使用奶牛臥床再生墊料生產設備處理后，牛糞污的有害氣體、氮、磷、重金屬等含量有不同程度的降低。

目前，我國大部分奶牛場存在污糞處理和綜合利用的問題，把奶牛場產生的糞污處理后制成牛床墊料，不僅能解決糞污的存放問題，還能解決牛床墊料的來源問題，減輕后續糞污處理的難度。這種方式在美國、加拿大普遍采用，國內伊利、蒙牛等一些乳品企業自建的大型牧場也開始利用此項技術。大量牧場的實踐表明，用糞污制成的牛床墊料衛生、安全、舒適，對奶牛的健康無不良影響，還可提高奶牛的生產性能和牛場的效率。經濟、生態、社會效益顯著，因而是牛場糞污合理化利用的有效途徑。

5 牛糞墊料的再生設備

以南京道奇環境科技股份有公司的全套牛糞處理設備為例。

首先，增強型固液分離機的螺旋擠壓式固液分離方式廣泛用于養殖場糞污的脫水處理，通過切割泵將糞污抽送至主機，擠壓螺旋絞龍將糞污推至主機前方，物料中的水分在邊壓帶濾的作用下擠出網篩。當壓力大到一定程度時，截留在濾網內的濾渣就將卸料口頂開擠出卸料口，達到擠壓出料的目的。固液分離機的工作是連續的，經螺旋擠壓過濾分離出的廢水進入后續處理工藝段（圖1）。

再使用二次擠干機，通過輸送帶把固液分離后的物料傳送至主機漏斗內，通過安置在篩網中的螺旋軸，進行二次擠壓分離出固態物質，液體則通過篩網從出液口流出進入調節池。根據所處理原材料的儲存時間、固體物含量、黏稠性等，工作效率也有相應高低。經二次擠干機處理后得到的牛糞，含水量在60%～65%，可直接用于后端發酵處理（圖2）。

快速增強型牛床墊料再生系統，可提供促進微生物在有機物料中增殖的環境，依據發酵時間的不同，發酵物料可被加工成牛床墊料或發酵有機肥。經過二次擠干機分離的固體進入發酵滾筒后，控制程序會啟動PID精確控溫技術并自動根據發酵進程，加熱到適宜溫度范圍，加速發酵進程，并使發酵滾筒內最高溫度達到80 ℃，可徹底有效的殺死牛床墊料中的病菌，同時大幅縮短物料的發酵時間范圍至2～3天。增強型牛床墊料再生系統出料口的物料可以直接用于牛床墊料，無需再次晾曬、加料，可直接降低人工成本和物料成本（圖3）。

一體化納米污水處理設備，緊湊體積小，占地面積小，可移動，便于綠化且無蚊蠅滋生，尤其適合奶牛養殖場高腐蝕環境。同時設備操作簡單，施工方便，無需特殊維護，設備自我保護性好，且設備采用了特殊納米涂層工藝，耐腐蝕，抗變形，大大延長使用壽命，降低了牧場運營成本。—體化設備可根據原水水質進行靈活配置，可徹底處理污水中高氨氮物質，處理水質好，出水水質穩定，可直接做為農灌水進行排放（圖4）。

圖1 固液分離技術原理

圖2 二次固液分離技術原理

圖3 增強型牛床墊料再生系統

表1 3 000 頭泌乳牛的奶牛場配套的設備規格

圖4 一體化納米污水處理設備

6 經濟效益分析

以3 000 頭泌乳牛的養殖場為例，設備規格見表1，進行經濟效益分析。使用牛糞墊料日增加產奶量約7 500 g，按現在收奶價格3.0 元/kg計算，每日增加收入約2.2 萬元，年增加收入約660 萬元，除去設備投資，不僅可以大大增加收入，提高產奶質量，還可解決污水排放問題。