畜禽糞污無害化處理和資源化利用新技術探討

張書豪 龍東海 張英 張玉良

(長春市農業機械研究院，吉林 長春 130000)

隨著我國經濟的不斷發展，我國畜禽養殖行業也在蓬勃發展，由原來的“散、亂、污”逐漸向“集、潔、凈”的方向轉變，行業發展前景也被看好。但是不得不面對的一個現實就是我國很多地區仍存在養殖規模大且分散養殖戶多的現狀，每年產生的畜禽糞數量驚人，處理難度較大。養殖戶存在重視畜禽產量忽視糞便處理的思想，一些養殖場的布局很不合理，糞便處理設備落后，處理工藝不夠先進，導致糞污的利用率很低，還田率不高。《農業農村部辦公廳、生態環境部辦公廳關于促進畜禽糞污還田利用依法加強養殖污染治理的指導意見》(農辦牧〔2019〕84號)進一步明確了畜禽糞污還田利用有關標準和要求，對全面推進畜禽養殖廢棄物資源化利用提供了政策性指導。因此，要結合目前我國畜禽糞污無公害化處理的具體情況，加快畜禽糞污資源化利用先進工藝、技術和裝備研發，鼓勵養殖戶全量收集和利用畜禽糞污，提供畜禽糞污的資源化利用效率。本文結合我國畜禽糞污處理現狀，探討畜禽糞污無害化處理和資源化利用新技術，希望對畜禽糞污的處理帶來幫助。

1 畜禽糞污處理現狀分析

近期，國務院農業農村部啟動畜禽糞污集中處理設施運行問題專項整治行動，將在全國范圍內排查畜禽糞污處理設施的運行情況，對于發現的問題進行集中整改，建立起可持續發展的長效運行機制。我國畜禽糞污的處理現狀不容樂觀，相關統計數據顯示，豬場糞便污染物進入水體的流失率在3.0%～6.2%，而液體排泄物可以達到50%左右。從不同的年份進行對比，隨著養殖規模的不斷擴大，畜禽糞便的年排放量在1988年只有18.8億t，到了1998年增長到35億t，到2020年這個數字已經漲到了42.44億t，而且數值還一直在增長中。

畜禽糞污處理不及時會造成很多污染情況，動物的糞便中含有較多的細菌、病毒、寄生蟲等，這些都是致病的病原體，傳染能力很強，會造成人、畜傳染病的蔓延。由于喂養的飼料中摻雜了一些人工合成飼料，糞便中的BOD、COD以及一些重金屬如果進入水體中，會造成飲用水的污染，導致河水等富營養化。糞便處理不及時，在露天環境下也會散發氨氣甚至是硫化氫，造成大氣污染并影響人的安全，而CH4和CO2等進入大氣中會產生溫室效應。同時，一些沒有進行無公害化處理的糞便進行農田的灌溉或者施肥，很容易造成土壤板結，使土壤的自修復能力變差，農作物產量減少。

2 畜禽糞污無害化處理技術

2.1 自然養殖法

隨著畜禽養殖技術的不斷發展，利用自然養殖法能夠對畜禽的糞便進行簡易化處理，同時不影響畜禽的正常發育。該種方法又稱為發酵床養豬法或生態養豬法，是在養豬的過程中通過發酵床的作用對糞污進行處理。該種方法是利用植物秸稈、稻殼或者鋸末作為發酵床的墊層原料，利用微生物處理污染物的特點，在發酵床墊層上均勻布控一定數量的微生物，豬糞尿等直接排泄到發酵床上，利用豬的拱撅習性，同時進行人工翻耙，豬糞就能與墊層充分混勻，在微生物的發酵作用下，氨氣、二氧化碳的排放量就會減少，異味也會降低，豬的糞便中含有的有機物也會得到充分降解和轉化，糞便能夠作為農田的肥料使用，真正實現無公害處理。

發酵床養殖充分利用了微生物降解有機物的原理，在整個發酵床內，禽畜糞便、墊層、殘余飼料、微生物會形成一個微生態系統，整個豬圈內不再存在廢料和垃圾，整個發酵床中心的溫度可以達到60～70℃，將糞便內產生的病菌和蟲卵全部殺死，達到清潔衛生的目標。對于其它禽畜的養殖也可以利用發酵床，畜禽可以不在發酵床的上方養殖，而是建立一個專門的發酵床糞污處理場所，將糞污和飼料等進行集中運送和處理，利用機械對墊料進行翻耙，從而處理掉糞污。但是發酵床養殖也存在一些缺點，如成本高、需精細化管理等，如果維護不好很容易出現“死床”，在養殖過程中需要合理化維護。

2.2 雨污分離技術

禽畜糞便是農業生產中的寶貴資源，如果不加處理直接排放到周圍環境中不僅會造成環境污染，而且也是資源的巨大浪費。《畜禽規模養殖污染防治條例》中明確規定，從事畜禽養殖活動，必須采取有效措施，以避免畜禽養殖產生的廢棄物污染環境。對于一些中小型的養殖場來講，可以建設一套由雨污分流、干糞發酵大棚、糞污(沼液)存儲池、還田設施構成的畜禽糞污利用系統，對于禽畜糞便進行集中性的處理，減少環境污染。雨污分流是養殖場糞污處理的第1步，建設專門的雨水和污水收集管道(溝)，將雨水和污水進行分離。將收集的雨水直接排放到江河中，而污水集中收集和處理。污水收集可以磚砌明溝或鋪設管道，磚砌明溝是明溝兩側及底部用水泥粉刷，防止污水外滲；明溝上面加蓋蓋板并將接口封堵，防止雨水和地表水流入；為了減少管道的堵塞，污水管道可以每隔一段距離設置一塊可以掀蓋的蓋板，管道堵塞時就能疏通。養殖場采用雨污分流系統，可以降低養殖污水的排放，禽畜糞尿通過專門的污水管道收集后進入到沼氣池，進行厭氧發酵處理，從而“變廢為寶”。目前，我國很多地區的養殖場已經在雨污分離的基礎上，構建了一套系統化的禽畜糞便處理工藝，如“兩分三配套”(干濕分離、雨污分流、配套沼氣池、沼液貯存池、堆糞場)、種養結合循環利用模式(沼氣池加貯存池露天氧化加還田還土)，均取得了不小的成效。

2.3 沼氣處理技術

在禽畜糞污處理技術中，沼氣工程處理技術是一項發展較快的綜合處理工藝。其原理是通過厭氧細菌的分解作用，將有機物(碳水化合物、蛋白質和脂肪)通過厭氧消化而轉化為沼氣和二氧化碳。沼氣法的優勢非常明顯，具有生物多功能性，既可以營造良好的生態環境，同時又能將禽畜糞便綜合利用，將其開發成可利用的再生能源，為養殖戶提供無害的肥料，降低養殖成本，提高經濟效益。根據沼氣工程中厭氧發酵干物質含量的不同，沼氣發酵又分為干法發酵和濕法發酵。濕法技術是常用的方法，屬于液態有機物處理工藝，在處理的時候將固液進行混勻調漿，然后進入發酵裝置。干法技術的底物干物質含量在20%以上，屬于固態有機物的處理技術，在處理糞污的時候要將固體和液體分離，干物質進入發酵裝置，液體進行好氧處理。由于干法發酵水分在裝置中的停留時間很短，因此其體積約只有濕法發酵的1/2。目前歐洲的沼氣技術較先進，已經完全采用了混合式厭氧反應器、推流式反應器。如，德國開發了高濃度廢棄物聯合消化工藝，在發酵裝置中配備了熱電聯產系統，即便在冬季氣溫較低時，沼氣池仍然能較好的工作，高溫產氣率可以達到2.0～3.0m3·d-1，經濟效益比較顯著。隨著我國標準化養殖場的迅速發展，各種大中型的沼氣工程也在建設之中，工藝也愈發成熟。沼氣工程在發揮作用的過程中，要對相應的配套設施做好管理，如可以根據豬糞、雞糞、牛糞等原料的不同，對相應的預處理系統、制肥系統等進行差異化設計。

2.4 好氧厭氧塘多級沉淀

在畜禽糞污處理工藝中，好氧厭氧塘多級沉淀是逐漸發展起來的一種新型糞污處理技術。通過多級厭氧塘、兼融塘、好氧塘和水生植物塘等對糞污進行多級聯合凈化，可以讓排出的污水達到相應的要求。該無公害化處理具體過程：對養殖場產生的糞污進行固液分離，采用一種技術將糞污中的營養物保持，減少污水中有機物的濃度；先對分離出的污水進行厭氧消化，也就是沼氣發酵，再通過氧化塘、人工濕地等自然生態系統對于厭氧消化后的液體進行深度處理，而干糞等可以進行堆肥處理。厭氧塘在使用中存在的主要問題就是產生臭氣，可以利用具有一定回流作用的好氧塘出水布滿厭氧塘的表面，從而防止臭味的溢出。保證穩定塘的性能是糞污處理的關鍵，要設計好陽光輻射值、溫度、養料及毒物等，以達到較好的處理過程。在綜合處理的過程中，主要可以采用物理法(過濾、沉淀、固液分離)，處理不到位的時候也可以采用一定的化學處理法(消毒劑、沉淀劑)等，將糞污中的有機物質通過固液分離和厭氧單位去除，而氮、磷等難以處理的物質則可以在之后的兼性塘以及人工濕地等去除，最大化提高處理的速度，降低污染物的濃度。

3 畜禽糞污資源化利用新技術

3.1 糞污全量收集還田利用

對于養殖場產生的各種污染物不進行分離，將糞便、尿液以及污水等集中收集起來，全部放入到厭氧塘中貯存，經過充分的厭氧發酵之后，在施肥季節將其放入農田之中，代替傳統的有機肥。該種方式的主要優點在于糞污的收集和處理較為集中，減少糞污的來回運輸，貯存設施的建設成本較低，處理費用不高。存在的主要不足之處就是糞污的貯存周期一般在0.5a以上，在施肥的時候需要配套專業的攪拌設備。主要適用于豬場水泡糞工藝或奶牛場自動刮糞回沖工藝。

3.2 干清糞加堆肥發酵加沼氣處理加農田利用

該種糞污資源化利用技術可以將糞污與污水進行分離，實現糞污的綜合利用。對豬舍等的糞便進行處理，采用自然干化、堆肥發酵、高溫爆氣等工藝，利用糞污的自然學特征和機械處理技術，在微生物的作用下能將糞污進行完全腐化，從而生產出有機肥。污水經過厭氧發酵產生沼氣，沼液經過短暫的貯存凈化后用于農田灌溉。在糞便堆積中，經過1～3d的自然發酵干化，肥料就可以利用。積肥棚的大小一般按照10頭豬1m2的規模建設，四周設1m高的圍墻，留下出口。發酵前要進行預處理，將糞污、輔料(木屑、谷殼)、發酵菌種等按照一定比例混合，一般為糞便85%～90%、輔料10%～15%、菌種0.01%，將物料的水分控制在60%左右。該種模式一般適用于較大的養殖場，可以根據實際情況，按照一定的比例參數進行設計。

3.3 尿泡糞加沼氣處理加農田利用

將養殖場畜禽的糞污全部收集，放入沼氣池進行處理，將產生的沼液和沼渣當作肥料放入農田之中。可以根據養殖場的具體情況，采用漏縫地板工藝，不需要養殖人員進行清糞，大大降低了勞動強度，同時也不需要進行干濕分離，糞尿全部進行了沼氣處理，產氣量較大。糞污收集可以在豬舍下方鋪設漏縫地板，下面設置排糞溝，糞尿通過縫隙進入糞溝中，貯存15～30d后將糞水排走。糞溝排出的糞污進入沼氣池厭氧發酵至少30d，期間產生的沼氣用于發電，沼液存放3個月后就可以作為肥料使用。產生的沼渣用作肥料，沼液可以灌溉農田。該種工藝也適用于比較大的養殖廠，養殖戶要注意豬舍衛生的控制，避免糞污停留時間太長導致有害氣體污染舍內環境。

3.4 尿泡糞加干濕分離加農田利用

該種工藝類似于“干清糞加堆肥發酵加農田利用”工藝，利用漏縫地板收集糞尿，進行干濕分離，將分離出來的糞便進行堆積發酵，液體進入相應的貯存池中。該工藝強調糞污的干濕分離，分開收集和處理，將從糞溝排出的糞污放入調節池中攪拌均勻，利用一定的管道將其送入干濕分離機進行分離，分離出來的固體含水量在50%左右。堆積發酵得到的肥料可以作為農田的積肥，而液體直接用于灌溉，效果較為理想。該種工藝適用于中型養殖場，工藝的關鍵在于干濕分離，要做到糞污中營養物質的不流失。

4 結語

綜上所述，隨著我國禽畜養殖產業的不斷發展，對畜禽糞污進行無害化處理和資源化利用的重視度越來越高。在傳統的養殖技術中，養殖戶忽視畜禽糞污的處理和資源化利用，不僅造成周圍環境的污染，而且浪費可利用資源，不能滿足當前社會發展的需要。下一步，要研究畜禽糞污無公害化處理和資源利用的新工藝，讓糞污變廢為寶，實現資源的可持續化利用，讓生態畜牧業得到健康發展。