規模化奶牛場糞污集中處理技術

張繼剛

（遼寧省瓦房店市動物疫病防控中心 116300）

隨著我國集約化奶牛養殖業不斷發展，奶牛養殖過程出現較多問題，其中糞污問題日益嚴重，已成為我國農業污染的主要來源。養殖過程中產生大量的糞便和污水，若得不到有效處理，將會嚴重影響奶牛飼養環境，破壞生態平衡，增加奶牛疾病發生率，影響奶牛機體健康，甚至會威脅周邊居民的健康安全。由此可見，做好奶牛糞污集中處理，避免二次污染，有利于提高養殖場綜合能力，保障畜產品質量安全，降低疾病風險，促進養殖模式轉變，實現奶牛養殖業和環保共同發展。本文主要從奶牛糞污的危害、無公害處理原則、模式及糞污無公害處理技術等方面進行闡述，以期提高奶牛糞污處理效率，降低環境污染。

1 糞污的危害

1.1 對土壤、水體的污染

奶牛養殖過程用水量極大，會產生大量廢水。養殖場中的糞便、尿液、生活用水中由于含有大量的N、P 等元素，會造成河水中藻類和其他水生生物大量繁殖，引起河水富營養化，進而造成水中氨、氮含量增加，污染水體。

奶牛糞便中含有大量的營養元素，是較好的農家有機肥，被廣泛用于田間農作物生長。但養殖場產生的糞便過多，農田施用過量會導致土壤貯肥能力下降。土壤中殘留的氮、磷元素還會滲入到地下水中，造成水中磷酸鹽、硝酸鹽濃度升高，污染地下水源[1]。除此之外，糞便污水中含有的鈉離子和鉀離子會使土壤孔隙阻塞，導致土壤透氣、透水等性能嚴重下降，破壞土壤結構，導致土壤最終出現板結現象，影響土壤質量。

1.2 空氣污染

養殖場內堆積的糞便在發酵過程中會產生大量的NH3、硫化氫和甲硫醚等有害氣體，造成養殖場空氣質量下降，導致奶牛免疫力下降，影響奶牛產品品質[2]。

1.3 傳播人畜共患病

奶牛糞污中含有大量病原微生物、蟲卵、寄生蟲等，未經處理排放至環境中會大大增加環境致病菌的種類和數量，導致致病菌大量繁殖，最終引發人畜傳染病。小規模養殖場由于不具備糞污處理技術，糞污直接排放到養殖場周邊環境中。這不僅對環境造成嚴重污染，還增加了人畜共患病的發生概率[3]。

1.4 其他污染

奶牛糞便中含有大量的銅、鐵、鋅等重金屬元素，會對養殖場周邊環境造成重金屬污染。另外，養殖過程中抗生素、激素等藥物的大量使用也會造成藥物殘留污染，影響奶牛產品品質。人類食用含藥物殘留的產品會嚴重影響健康。而未被動物機體吸收、分解的藥物會通過排泄物進入環境，還會導致生態系統發生改變，影響生態平衡。

2 奶牛糞污處理現狀

2.1 建設規劃不合理

由于養殖人員過度追求養殖效益，導致環境管理投入較低，建廠前未進行合理的廠址選擇。另外，對糞便、尿液等污染物的處理設施投入較低，造成周邊環境污染嚴重。

2.2 糞污處理技術單一

由于糞污處理技術水平和方式較為落后，大多數養殖場直接還田處理。現階段，在大規模養殖前提下，農田無法容納過多污染物，造成環境嚴重污染，制約養牛業發展。

3 無公害處理原則

3.1 無害化

為減少糞污對養殖場土地、水體及空氣的污染，提高奶牛產品質量，必須對奶牛糞污進行無害化處理。奶牛養殖過程中產生的糞污會造成水體富營養化，對自然環境危害極大。長期使用污水灌溉農作物還會導致農作物大面積減產。另外，糞便中氨氣、硫化氫等氣體會對空氣造成污染，導致空氣質量下降。因此，必須做好奶牛糞污的無害化處理，降低環境污染，保證生態平衡。

3.2 減量化

糞污減量化處理主要指降低糞污中病原微生物的種類和數量，降低銅、鋅等重金屬、激素抗生素等含量，降低有害物質通過牛奶進入人體的概率，減少其對機體造成的損害。

近日，安徽農墾集團公司印發《安徽農墾鄉村振興規劃（2018-2022年）》，明確把發展現代農業作為安徽農墾的首位產業。

3.3 規范化

糞污規范化處理主要是指處理方式科學、處理設備齊全、處理結果達標。根據養殖規模選用合適的現代化處理設備，對糞便、污水等進行無害化處理，降低對環境污染。

3.4 特色化

糞污特色化處理主要指各養殖場根據實際情況選擇適合本場的糞污處理模式。通常可采用多種處理模式相結合的方法，如采用沼氣處理模式和高溫發酵相結合的方式進行糞污集中處理[4]。

4 無公害處理模式

根據我國對奶牛養殖污染處理要求，奶牛場糞污處理應堅持減量化、無害化、資源化原則。目前我國奶牛場對糞污的清除、處理工作量大。規模化養殖場內糞污產量較高，其中清糞是糞污處理的首要環節，目前主要采用水沖式清糞和干清糞兩種工藝[5]。

水沖式清糞主要采用高壓水槍沖洗牛舍地面。糞水可通過糞溝或漏縫地板進入化污池。該工藝技術簡單，但耗資較高，需水量大。

干清糞是指將奶牛糞便、尿液進行分流。糞便經人工或機械清除，尿液經排尿溝流出。隨后對糞便和尿液進行單獨處理。干清糞處理方式具有用水量較少、糞污中污染物含量低、有機肥肥效高等特點，且該處理方式可保持牛舍干凈清潔，無異味。

5 無公害處理技術

奶牛糞污包括固體糞便和污水兩部分。糞污利用應遵循無公害化、資源化等原則，主要措施包括糞污肥料化、能源化、墊料回用等。

5.1 固體糞便處理技術

由于奶牛胃腸道功能發達，對飼料消化利用率高，因此，糞便中含有大量纖維。但由于糞便具有含水量低、異味重、氮元素含量高等特點，降解速度較慢。目前我國固體糞便處理技術通常包括物化處理、生物發酵處理及低等生物處理3 種。

物理化學處理主要是將糞便進行風干或高溫烘干后，將其作為燃料、墊料或肥料被利用。如在物理殺菌后可將糞便用做牛床墊料。不僅解決存糞便存放問題，同時還可降低墊料成本。奶牛糞便作為墊料具有舒適度高、透氣性好等優勢，且不易磨損清糞和固液分離等設備，降低設備折舊費用。但由于受場地、氣候條件等因素的限制，該處理方式效率較低，且處理過程中容易產生二次污染。通過干濕分離將糞便與污水進行分離處理，隨后分別進行單獨處理。該過程處理成本較高、應用少。大量糞污不建議使用該處理技術。

5.1.2 生物發酵

生物發酵處理是指利用好氧微生物將糞便中的有機大分子分解轉化為更易被消化、吸收的小分子。固體糞便可通過運糞車轉運至堆肥棚內制作肥料或運送至曬場制作牛床墊料。另外，固體糞便也可用作食用菌種種植基質或蚯蚓養殖基質。可將畜牧業與種植業有機結合，充分發揮糞便的肥料作用。固液分離后的糞渣中含有大量纖維素、半纖維素和木質素，質地蓬松柔軟。固液分離后，固體糞便含水率高達80%左右，在進行曬干后方可作為牛床墊料，從而實現廢物資源化利用，降低養殖場墊料投入成本。該發酵處理方式主要為好氧堆肥。糞便在經過好氧堆肥處理后可減少甲烷、一氧化氮的排放，降低氮元素損失，提高有堆肥品質[6]。發酵時應在糞便內加入玉米秸稈。發酵前期應控制好糞便含水量，含水量保持在50%～60%，不可過高或過低，影響微生物活性，造成堆肥效果差。堆肥區域應選擇在地勢平坦、防雨、通風良好的地區進行。堆肥過程中應定期進行翻推，保證氧氣供應。另外，還可通過厭氧發酵沼氣技術將糞便進行能源化處理。將糞便注入厭氧發酵罐內進行脫水、脫硫處理，產生沼氣。發酵罐內產生的沼氣經過水封罐后先后進入氣水分離器和脫硫罐，最后進入鍋爐或沼氣發電機。產生的沼液在稀釋后可作為肥料施用于農田，改良土壤性質，提高土壤肥力。

5.1.3 低等生物處理

低等生物處理是指利用蚯蚓等低等生物處理奶牛糞便，消除糞便中的污染因素，提高生物肥料品質。研究發現，利用蚯蚓可提高肥料中磷、鉀的含量，減少二氧化碳等氣體的排放。另外，蚯蚓還可分解蛋白質、脂肪等營養素，降低糞便中氮、磷、銅的含量，減少土壤污染[7]。將其施用農田中還可改良土壤結構，提高土壤透水性，防止土壤出現板結。其次，發酵處理后的糞便還可作為食用菌生長基質，為食用菌生長提供營養。

5.2 污水處理技術

污水處理技術主要采用自然生態處理、生物發酵處理組合工藝處理及能源化轉化。

5.2.1 自然生態處理

自然生態處理是指利用生物穩定塘、土壤滲濾、人工濕地等技術降低水中氮、鉀、磷等元素含量，從而實現凈化污水的目的。

5.2.2 生物發酵處理

生物發酵處理是指利用微生物降解污水中的有機物，從而降低污染。在實際污水處理過程中可采用厭氧發酵、好氧發酵等技術進行污水處理。收集的污水一部分通過厭氧發酵進入回沖管路，另一部分進入凈化廠內進行深度處理，隨后作為水肥用于種植業。另外，非灌溉季節可將污水進行好氧處理和生物凈化處理，最后作為灌溉用水灌溉農田。水沖糞方式產生的污水需進行多級以上的厭氧發酵處理。處理后的污水可運送至農田進行施用，從而提高資源利用率，降低環境污染。

有機制污染物含量較高的污水可以使用多種工藝進行處理。如采用折流厭氧反應和間歇式好氧工藝可有效去除污水中COD、NH3-N 等污染物[8]。污水在經過嚴格的厭氧發酵、好氧處理、沉淀、臭氧消毒等過程后，最終方可用于牛舍或養殖場其他區域的地面沖洗，實現養殖場水資源循環利用，進而有效降低養殖場的用水成本。

除此之外，還可選用生物發酵處理與自然生態處理相結合的方式進行污水處理。養殖過程中收集到的廢水經二級沉淀后進入厭氧發酵系統。經厭氧發酵處理后的水進入中間水池。隨后進入好氧處理系統進行下一步處理。根據處理后的水質情況可將其直接用作回用水或將其運送到人工濕地系統進行后續處理，最后可將其用于魚類養殖。該污水處理技術也稱為納管排放技術。該糞污處理模式通過將多種處理工藝的有機結合，可保證處理后的水質情況。該處理方式可有效降低養殖場每年向環境中排放的糞污總量。處理過程中產生的沼氣可代替燃煤，有效降低有害氣體的排放。發酵后產生的肥料和肥液可替代化肥使用，從而有效提高經濟效益和生態效益，進而有效改善當地氣候，保護當地水源，改善農業生產環境。

5.2.3 能源化轉化

對糞污進行微生物厭氧發酵可產生沼氣，從而實現能源轉化。發酵過程中要注意發酵溫度的控制，55℃的厭氧發酵可提高沼氣的產量和質量。

6 投資成本分析

糞污處理成本主要包括建設成本、運輸成本、設備成本等。如墊料、固液分離設備、長途運輸、污水處理等。土壤還原法需建立氧化塘，在經過無公害化處理后方可用于農作物生長。該處理方式主要投入為土地資源、設備資源。設備占地面積小，建設成本較低，預期效益高。但若長距離運輸，則會增加運輸成本。另外，該方法糞污利用率低，處理時間長，適合短距離運輸。生物發酵處理技術一次性投資巨大。大型養殖場建設前需考慮糞污處理問題及后續設備維護、管理工作及周邊用于消納糞污的農田面積。投資與運行費用包括設備投資、日常運營、設備維護管理、糞污運輸等。分離技術主要是利用沼氣發電。但該方法對人工和設備投入要求高，且設備折舊費用高。前期需建設發酵池、儲存池等。發酵床處理技術投入主要為建設高架發酵床牛舍。該技術糞污發酵時間較長，成本高，但后期處理不會產生任何污水，處理成本低，處理效果好。納管排放模式主要成本包括設備建設費用、日常運營費用、設備管理維護費用、生態塘建設管理費用、污水管理費用等。該處理技術適用于無自有農業用地或只有少量農業用地的大中型奶牛養殖場。

7 結語

綜上所述，做好奶牛糞污無公害處理工作才能實現我國奶牛養殖業健康可持續發展。遵循高效環保、生態循環原則，采取有效措施解決糞便、污水的污染問題，實現資源再利用，保護生態平衡，從而提高經濟效益、社會效益和生態效益。