智能化管理下的畜禽糞污資源化利用優化

摘 要：隨著畜禽養殖業規?；l展，糞污處理問題日益突出。傳統畜禽糞污處理方式存在資源利用率低與環境污染風險高等缺陷。本研究探討了智能化管理技術在畜禽糞污資源化利用中的應用潛力，分析了物聯網傳感與大數據平臺與人工智能決策等技術如何優化畜禽糞污全流程管理。研究表明，智能化管理促進了畜禽糞污資源化利用產業鏈整合，打破傳統畜禽糞污處理技術局限，推動了種養循環農業發展，為實現畜牧業綠色可持續發展提供了科技支撐。

關鍵詞：畜禽糞污；智能化管理；資源化優化

畜禽糞污作為養殖業主要廢棄物，蘊含豐富氮磷鉀等營養物質，合理利用可轉化為農業生產寶貴資源，不當處理則成為環境污染源。我國年產畜禽糞污總量超38億噸，其中豬糞占60%，禽糞占25%，牛羊糞占15%，對環境構成巨大壓力。傳統畜禽糞污處理依靠人工經驗，面臨監測不精準、效率低下及轉化率不高等問題。近年來，物聯網、大數據與人工智能等技術快速發展，為畜禽糞污資源化利用帶來新機遇。智能化管理通過數字化、自動化與精準化手段，打通糞污產生、處理與利用全鏈條，實現從“污染物”到“資源品”的轉變。分析智能化管理在畜禽糞污資源化利用中的理論基礎與技術特點及應用模式，對推動畜牧業綠色轉型具有重要實踐意義。

1 智能化管理與畜禽糞污資源化利用的理論交融

畜禽糞污資源化利用與智能化管理融合形成了創新領域，將養殖廢棄物轉化為有機肥料與沼氣能源或飼料等資源，踐行循環經濟理念。糞污資源化利用減輕養殖業面源污染，創造高附加值產品，促進種養循環。智能化管理通過物聯網感知、無線通信、云平臺存儲、大數據分析及人工智能控制構建數字化架構^[1]。從系統論視角，智能管理整合糞污產生、處理與資源化利用三個子系統；基于控制論實現參數自動調節；依據信息論提高決策精確性?！案兄治觯瓫Q策－執行”的閉環模式推動糞污處理從經驗型向智能型轉變，形成從單場監管到區域協同的多層次應用體系，為畜禽糞污資源化利用提供理論支撐以及技術保障。

2 畜禽糞污資源化利用的瓶頸與痛點

2.1 畜禽糞污特性復雜導致監測困難

畜禽糞污成分的高度異質性對精準監測形成嚴峻挑戰。不同畜禽品種糞污特性差異顯著，豬糞通常含水率高且有機質豐富，雞糞氮磷含量較高，牛羊糞則纖維素含量較大。這種復雜性特性使傳統監測方法難以把握糞污質量變化規律，影響后續處理工藝的選擇。同一養殖場的糞污成分可能因季節與飼料配方變化而波動，若監測不及時或不準確，將導致處理效果不佳。傳統監測方法的滯后性強，無法為處理工藝提供實時參數調整依據。例如，堆肥過程中溫度與濕度變化若得不到及時監測，會影響有機物降解效率以及產品質量^[2]。此外，糞污中重金屬與病原微生物等風險因子的動態監測也面臨技術挑戰，限制了資源化產品的安全性保障。

2.2 處理工藝參數優化缺乏科學依據

畜禽糞污資源化利用處理工藝參數的優化長期依賴經驗判斷，缺乏數據驅動的科學支撐。在好氧堆肥過程中，溫度、濕度、pH值與通氣量等參數的調控多依靠人工經驗，難以實現精準控制；厭氧發酵中，不同畜禽糞污的最佳配比、停留時間以及溫度控制等關鍵參數往往難以優化，導致沼氣產量低或不穩定，資源化利用效率受限。畜禽糞污資源化利用處理工藝參數設定主要依賴經驗判斷，在堆肥以及厭氧發酵過程中各項參數間的復雜交互作用難以通過簡單經驗把握，導致資源轉化效率不高。工業化處理設施中，進料速率與攪拌頻率等參數的調整多采用固定模式，無法根據入料特性變化進行動態優化。

2.3 資源化產品質量控制不足

畜禽糞污經資源化利用處理后轉化的有機肥料與生物燃氣等資源化產品面臨質量控制不足的問題。有機肥料中重金屬含量與病原微生物殘留等安全指標監測不到位；沼氣質量不穩定影響能源利用效率；糞污液體肥料的養分含量波動大，導致施用效果不確定。這些質量問題制約了畜禽糞污資源化產品的市場認可度以及經濟價值實現。資源化產品缺乏完整的質量溯源以及標準體系，產品生產全過程數據難以追蹤，影響市場信任度^[3]。特別是傳統資源化工藝對產品質量的控制能力有限，如有機肥中的氮磷鉀含量穩定性差，沼氣中甲烷濃度波動大。質量控制的技術手段落后也是制約因素，缺乏在線監測以及自動調控設備，難以對生產過程實施精準干預。

2.4 畜禽養殖規模與資源化處理能力不匹配

隨著畜禽養殖規模化趨勢加劇，糞污處理能力滯后問題日益突出。單個養殖場糞污產生量急劇增加，而現有資源化處理設施容量有限，導致處理能力與產生量不匹配。特別是在畜禽養殖密集區，糞污處理設施規劃滯后，區域內糞污資源化處理能力嚴重不足，加劇了環境風險。小型養殖場因經濟實力有限，難以投入大型資源化處理設施，處理能力不足問題更為突出。區域性資源化處理協調機制缺失，糞污資源化處理呈現分散化與低效化特征。農田消納能力與養殖規模不匹配，區域內糞污負荷已遠超植物需求量，造成糞肥供過于求的結構性矛盾。

3 智能化賦能畜禽糞污資源化利用的創新突破

3.1 構建畜禽糞污特性精準監測系統

精準監測系統通過多參數傳感網絡實現畜禽糞污特性的實時監控。在規?；B殖場內部署總固體量、氮磷鉀含量與pH值等參數的在線傳感器陣列，建立糞污特性的數字化表達模型。物聯網傳感技術可將糞污監測從傳統的定期采樣分析轉變為實時在線監測，實現豬、雞、鴨及牛羊等不同畜禽糞污特性的精準把握^[4]。智能采樣系統可根據養殖周期以及環境變化自動調整采樣頻率，解決傳統監測方法滯后性強的問題。邊緣計算技術對采集的數據進行預處理以及特征提取，通過無線網絡實現數據實時傳輸。云平臺整合養殖場糞污監測數據，構建完整的畜禽糞污特性數據庫，為處理工藝調控提供數據支撐。

3.2 開發畜禽糞污處理工藝智能優化系統

工藝智能優化系統通過數據驅動模型實現畜禽糞污處理參數的動態調控。系統構建包含溫度、pH值、含水率與有機質等關鍵參數的數字模型，實現處理過程的虛擬仿真。機器學習算法分析畜禽糞污處理的歷史運行數據，識別最佳工藝參數組合。自適應控制系統根據入料特性變化以及處理目標自動生成最優參數組合，通過自動控制系統執行控制指令。對于好氧堆肥工藝，系統通過溫度與濕度的精準控制，提升畜禽糞便中有機物的降解效率；厭氧發酵過程中，通過對進料比例與pH值的智能調控，提高沼氣產量以及質量穩定性。智能決策支持模塊提供多目標優化方案，平衡處理效率、能耗成本與環境影響。

3.3 建立畜禽糞污資源化產品質量溯源體系

質量溯源體系通過區塊鏈技術構建畜禽糞污資源化產品的全流程數字檔案。系統對糞污來源、處理工藝與產品檢測等關鍵環節進行數據記錄，形成不可篡改的質量鏈保證。智能終端設備對有機肥養分含量與重金屬含量等指標進行實時監測，數據自動上傳至區塊鏈平臺，增強資源化產品的市場信任度。質量預警模塊設置安全閾值，當檢測到異常時可自動報警并觸發工藝調整。電子標簽以及二維碼技術實現產品全周期追溯，消費者可通過移動終端查詢產品生產全過程數據。通過體系實時監控實現了沼氣質量的動態監控，確保甲烷含量穩定；對糞污液體肥料的養分含量進行精準標識，解決施用效果不確定的問題。

3.4 發展區域畜禽糞污智能協同處理模式

區域協同處理模式依托大數據技術實現畜禽糞污資源優化配置。系統構建包含養殖場分布、糞污產生量與處理設施位置的區域數字地圖，實現資源可視化管理。智能調配算法基于設施分布以及處理能力優化收運路徑，降低物流成本^[5]。區域內形成“分散收集與集中處理”的網絡化結構，小型豬場與禽場采用簡易預處理設施，大型場建設區域處理中心，提高糞污資源化處理設施利用率。共享平臺對接畜禽養殖場與種植基地，實現糞肥資源精準匹配，縮短糞肥流通半徑，解決供需錯配問題。智能物聯網監管系統實現區域糞污處理設施的遠程監控與聯網管理，通過統一監管平臺降低運行風險。

結語

智能化管理為畜禽糞污資源化利用帶來質的飛躍，解決了傳統模式下監測不精準、優化缺依據及質控不足等關鍵痛點。通過物聯網實現對不同畜種糞污特性的精準感知，借助大數據平臺優化處理工藝參數，依托人工智能技術提升決策科學性，畜禽糞污資源化利用呈現精準化、高效化與綠色化的發展趨勢。未來，隨著5G與邊緣計算等新技術發展，畜禽糞污智能管理將進一步向智慧化、集成化與自主化方向演進。加強多源數據融合與深度挖掘，降低智能系統應用成本，構建區域性智能服務平臺，是推動畜禽糞污資源化利用提質增效的關鍵路徑。智能化賦能畜禽糞污資源化利用，正在引領養殖業從傳統生產模式向循環生態模式轉變，為鄉村振興以及農業現代化提供新動能。

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收稿日期：2025-02-28

作者姓名：王憲（1979—），男，碩士研究生，畜牧師。研究方向：畜牧生產及畜禽糞污資源化利用。