畜禽粪污的处理技术研究

浦声伟

大连市动物疫病预防控制中心，辽宁大连 116000

1 畜禽粪污的基本情况

1.1 技术研究背景

畜牧业发展为我国提供了高蛋白食品，丰富的食品满足了人们的生活需要，已经成为了农业的支柱产业，最近10年，畜牧业保持着持续稳定的发展趋势。

但是随着畜牧业的快速发展，也产生了大量的副产品畜禽粪污，大量的畜禽粪污不合理地排放，造成了农业面源污染，严重污染了土壤和水源，那么如何处理畜禽粪污，变废为宝，循环利用，生态利用，成为当前养殖业可持续健康发展的重大问题。北方某县级市是一个农业大县，种养殖业发达。而随着农业生产水平的提高，畜禽养殖量和作物产量的持续增长，造成农业生产废弃物越来越多，同时，随着农民对生活能源的方式改变，对秸秆和尾菜等废弃物的燃料化使用越来越少，随着化肥使用量的增加，便捷度的增加，对畜禽粪污的肥料化使用也越来越低，造成大量的农业生产副产品遭到废弃，极易对环境造成污染，并威胁着农业可持续发展和人类的健康。如何充分有效地利用，并将其加工转化为再生资源，进行资源化利用，是该市目前急需解决的问题。对农业废弃物的再利用，一般分为五个方向，即肥料化、饲料化、基质化、能源化、工业原料化。该市的畜禽粪污和秸秆尾菜资源化利用创新采用二级处理模式，通过二级处理模式，使畜禽粪污和秸秆变废为宝，物尽其用，最终达到消除污染，改善农村生活环境，促进农业可持续发展，循环发展，改善环境，实现环境友好的生态化发展。

1.2 畜牧生产情况

改革开放以来，该市畜牧业取得了显著的发展成就，连续13年被评为国家生猪调出大县，9 家养殖企业被评为全市优质畜产品供应基地。畜产品总量大幅增加，生产模式由家庭式向规模化、集约化转换。2019年该市畜牧业产值40.6 亿元；生猪饲养量达到68 万头，其中存栏23.8 万头，出栏44.2 万头；牛饲养量4.6 万头，其中存栏3 万头，出栏1.6 万头；羊饲养量15.5 万头，其中存栏8.8万只，出栏6.7 万只；禽类饲养量为10689.1万只，其中存栏2326.2 万只，出栏8362.9 万只。

1.3 畜牧业快速发展引起的问题

1.3.1 该市在发展畜牧业的同时，产生了大量畜禽粪污，存在不合理排放及水质、土壤污染隐患。2019年该市饲养的畜禽饲养量为猪68 万头，牛4.6万头，羊15.5 万头，禽类（肉鸡为主）10689.1万头，根据公式Q=PNT（粪尿排放量=排放系数×饲养量×饲养周期）计算，全年合计共产生粪尿总计为182.84 万吨。

表1 全年各畜种粪尿排放量

1.3.2 部分养殖场户粪污处理设施不规范，在场区内就存在较高溢流渗漏等污染风险。

1.3.3 有的粪污未经过有效发酵就运至田间，通过传统堆肥方法进行发酵，这一过程发酵时间长效率低，存在较高环境污染风险。

1.3.4 粪污运输过程都是由种养场户自行解决，运输工具相对落后，存在一定二次污染风险。

1.3.5 秸秆、尾菜作物固态废弃物污染问题，由于秸秆利用附加值较低，燃烧值较低，禁止燃烧秸秆也是我国现行政策，故而大量的秸秆不能得到有效利用，成为农村需要整治的“三堆”（柴草堆、粪堆、杂物堆）之一。根据计算，2019年该市秸秆产量约55.9 万吨。其中玉米秸秆45 万吨左右，水稻秸秆8 万t 左右，其余是花生、豆类秸秆。

1.3.6 目前大田生产化肥使用量超标，造成土壤板结，盐渍化、有机质含量降低，地表水富营养化。据测算，目前我国的化肥使用量超过美国一倍，成为世界上化肥使用平均量最多的国家,但肥料利用率40.2%，远低于世界平均水平。

1.3.7 传统堆肥方式，不能完全杀灭其中的病原微生物和寄生虫卵等疫病隐患，无法杜绝动物疫病传播和人畜共患病的传播,并增加作物发生病虫害的概率。为解决以上农业生产的矛盾，该市自2019年开始了畜禽粪污和秸秆尾菜资源化利用的探索，到2022年该市总结提炼，创新、研发出适合本地的“畜禽粪污和秸秆尾菜资源化利用二级处理模式”，通过技术创新来解决畜禽粪便消纳，秸秆等固体废弃物消纳问题，将废弃物变废为宝，生产成有机肥，改善土壤，替代化肥。

2 研究思路

2.1 研究一级区域处理中心、二级处理点处理技术，吸纳畜禽粪污、作物废弃物秸秆尾菜，通过探索农业废弃物资源化利用，打造农业循环经济新模式，减少乱排乱放，提高还田效果，实现养殖业和生态环境协调和谐。

2.2 研发区域处理中心畜禽粪污和秸秆尾菜资源化利用方式，通过生产机械设备改进、秸秆粉碎处理、优异发酵菌种选择、温度调控、阳光房控制等多种实验条件，研究适合该地区生产的生物有机肥方法，生产绿色、高效、安全的生物有机肥。

2.3 研究暂时堆粪场和污水处理池（二级处理点）建设标准和模式，保障畜禽粪便不外流，最终安全运输到区域处理中心。

2.4 通过区域处理中心生产的有机肥，有效改善土壤板结、盐渍化、地表水富营养化问题，改善土壤有机质缺少问题，增加土壤腐殖酸。

2.5 通过运输队实现畜禽粪污的闭环运输，实现秸秆尾菜的有序运输，杜绝私排乱堆。

3 研究路线

路线一：秸秆、尾菜-秸秆收割机-原材料1；

路线二：畜禽粪便-暂时堆粪场和污水处理池-暂时堆粪场和污水处理池-原材料2。

原材料1+原材料2 在区域处理中心混合配比，加入好氧发酵菌生产生物有机肥，最后还田改善土壤，替代化肥、农家肥。

标准化建设区域处理中心和养殖场（户）临时堆粪点和污水处理池，通过生产有机肥，实现畜禽粪污资源化利用。项目的处理技术通过发酵方法将畜禽粪污进行无害化处理，消灭各种病原微生物，阻断了动物排泄物中病原微生物传播疫病的风险，同时经过发酵产生生物有机肥，为农业生产提供了高效、多营养的肥源，连结起种植业和养殖业，减少了化肥的使用量，提高了种植物的营养均衡，改善了种植物的口感，促进种植和养殖的良性循环，实现了人与环境，种植和养殖的和谐发展。

4 关键技术研发

4.1 一级区域中心建设技术研发

区域中心是实现畜禽粪污和秸秆尾菜发酵的场所，研发过程中，重点考虑选址、平面布局设计、建设方案、畜禽粪污和秸秆尾菜处理能力等问题，特别是重点研究好氧发酵的温度环节，通过屋顶特制的聚碳酸酯采光瓦结构技术，吸收光线升温，同时过滤掉紫外线，防止杀灭发酵菌种。

4.2 二级畜禽粪污暂存点建设技术研发

二级畜禽粪便堆粪场和污水处理池是综合处理环节中重要的一环，需要在此场所内对畜禽粪污进行预处理，降低畜禽粪便的水分，同时要防止粪污渗透、泄露，造成环境污染和疫病传播。

4.2.1 粪污的处理及消纳方式。养殖场户产生的畜禽粪便，分为三种方式进行处理。第一种方式，养殖场户对产生的畜禽粪便进行预处理，通过晾晒的方式，降低畜禽粪便水分，由60%～70%降到40%～50%，然后运输到区域中心，直接进行预混发酵处理；第二种方式，直接运送到区域中心，由区域中心在预发酵车间进行降低水分处理，再进行预混发酵处理；第三种方式，由规模养殖场自行堆沤发酵后，作为农肥施用于农田。养殖户多倾向前两种处理方式，因为大多数养殖户对粪污处理没有兴趣和意愿，更愿意把精力投入到养殖环节。

4.2.2 污水处理及消纳方式。养殖产生的污水贮存在养殖场（户）自建的污水处理池内。各种畜禽存栏量（头、只）与消纳土地（亩）的配套比例为：生猪3:1，奶牛1:3，肉牛1:2，家禽1:0.02。

5 畜禽粪污和秸秆尾菜的二级处理技术

项目小组研发的畜禽粪污和秸秆尾菜的二级处理技术，有效解决畜禽粪污消纳难，秸秆尾菜废弃物消纳难的问题。通过建立一级区域中心、二级临时堆粪点，采用畜禽粪污和秸秆尾菜的二级处理技术，通过在二级堆粪点预处理畜禽粪便，在一级区域处理中心混合发酵处理畜禽粪污和秸秆尾菜为生物有机肥，实现了农业废弃物资源化。

该市建立起了“中心+点”的畜禽粪污和秸秆尾菜资源化利用二级处理模式，通过建立运行规范、权责清晰、约束有力的治理模式，目前正在逐步消除畜禽粪污乱堆乱放现象，秸秆的利用率不断提高，生态环境得到进一步改善。

6 畜禽粪便生产有机肥研究

畜禽粪便堆肥工艺流程包括物料预处理、槽式堆肥发酵和臭气处理等环节。本项目采取槽式堆肥发酵工艺，将鸡粪和辅料预处理混合后，再添加菌种以促进发酵过程快速进行。发酵物料经配料系统配料，根据测土配方施肥技术针对不同地区土壤养分以及水果生长需求添加微量元素制成专用有机肥。