浅探粪污资源化利用模式

宋文静，谭佳

（湖南省醴陵市畜牧兽医水产局，湖南株洲412200）

随着畜禽养殖业的规模化、集约化发展，粪污及畜禽废弃物排放趋于集中化，对环境的污染也逐渐增大，其无害化处理和资源化利用越来越受到重视。抓好畜禽粪污资源化利用，关系人们生活环境的改善，关系农牧产品的健康安全，关系小康社会的全面建成，是促进畜牧业绿色可持续发展的重要举措。基于此，农业部制定了《畜禽粪污资源化利用行动方案（2017-2020年）》。为了有效地落实该方案，文章针对醴陵市内畜禽粪污现状和处理工艺运行状况进行调查，根据调查情况提出针对性污染解决方案，期望实现畜禽粪污的资源化利用，促进养殖业可持续发展。

1 醴陵市畜禽种养情况现状

为了解规模养殖场畜禽饲养量及其粪污产生量，计算畜禽粪便土地负荷程度，特选取醴陵市内畜禽规模养殖场（共405家）进行调查，醴陵市规模养殖情况见表1，种植规模情况见表4。表1中调查养殖场为：生猪年出栏量500头以上，蛋鸡存栏量15 000羽以上，肉鸡出栏量30 000羽以上，肉羊出栏量1 500头以上，肉牛出栏量100头以上。梅花鹿，黑山羊养殖量较小，故县内所有梅花鹿和黑山羊散户牛存栏数全部计入本次统计。综合多方研究结果，将畜禽粪便中生化需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）、氨氮（NH3-N）、全氮（TN）、全磷（TP）的含量作为醴陵市畜禽粪尿污染物含量的参考（见表2）。

表1 醴陵市规模养殖场a畜禽养殖情况汇总表（截止2017年8月）

通过下列公式计算得到醴陵市畜禽粪尿产生量和污染物排放量见表3。

表2 醴陵市畜禽粪尿排泄系数和污染物含量

表3 醴陵市畜禽粪尿产生量b和污染物排放量c（截止2017年8月）

表4 醴陵市种植情况汇总表（截止2017年8月）

从环境承载能力来看，我国单位面积耕地的畜禽粪便限量标准为30t/hm2[1]。假设醴陵市畜禽粪尿全部用作农家肥归于田地，则醴陵市耕地畜禽粪尿负荷为30.8t/hm2，略大于限量标准。畜禽粪便中的N和P的农田负荷能很好地反应畜禽粪便对环境的污染风险，一般而言综合考虑土壤质地、肥力和气候等自然条件，粪肥年施N量的限量标准为170kg/hm2[2]，土壤粪肥年施P量限量标准为35kg/hm2[3,4]。对截止2017年8月的数据统计计算可知，醴陵市N负荷为144.2kg/hm2小于限量标准，P负荷为56.9kg/hm2略大于限量标准。综合粪尿负荷量，N负荷量和P负荷量这三个因素可知醴陵市畜禽养殖污染水平已接近甚至达到污染限量上限，因此对畜禽粪污综合治理已迫在眉睫。

结合醴陵市的实际情况及《畜禽粪污资源化利用行动方案》要求，建议在全市范围内逐步推行清洁养殖，从养殖的源头减量、过程控制和末端利用的“三段式”办法有效消纳畜禽粪污，逐步解决养殖污染的难题，实现畜禽养殖业与资源环境的协调可持续发展。

2 通过“三段式”方法实现粪污资源化利用

2.1 源头减量

源头减量可以通过平衡日粮营养、提高畜禽对饲料的利用率、采用合适的清粪模式来实现。

2.1.1 平衡日粮营养，提高饲料利用率

畜禽通过不断消耗饲料产生粪污，因此提高畜禽对饲料的利用率是降低粪污排放量，减轻畜牧业粪污污染程度的治本治源举措。

饲料中氨基酸等营养元素不平衡，会导致养分利用率变低，从而导致粪便中氮磷含量增加。针对此问题可以参考畜禽的NRC饲养标准，平衡日粮营养物质。科学合理的饲料配方，合适的粉碎粒度，饲料颗粒化、饲料膨化或热喷等技术处理都可以提高畜禽的饲料利用率，尤其是提高饲料中氮的利用率。

2.1.2 选择适合的清粪方式

目前，规模化养殖场清粪方式主要有水冲式、水泡粪和干清粪三种工艺。

水冲式清粪工艺虽能减轻劳动强度，但是其耗水量大、运行费用高，分离出来的固体粪料肥用价值很低，污水的COD和氨氮等浓度很高，降解难度非常大，达标处理难度极高，因此不适宜推广。

水泡粪虽然耗水较小，劳动强度小，但粪便长期在畜禽舍内堆积，发生厌氧发酵，产生大量的有害气体，如硫化氢、甲烷等，不仅对畜禽的生长和生产造成不利影响，而且增加环境污染负担。

干清粪工艺可通过人工机械两种形式实现。该工艺的优势是及时、有效清除畜舍内的粪污，保持畜舍环境卫生，减少粪污清理过程中的用水、用电，且到的污染物浓度较低，粪污肥料价值最大。尤其是机械清粪自动化程度高，最大限度地节省了人力，降低了劳动强度，适宜大规模推广。

2.2 过程控制

过程控制主要是控制水的用量、控制粪污中有毒有害物质，控制有害气体。

2.2.1 控制水的用量、控制水体污染

控制水的用量主要是通过控制畜禽饮用水的浪费和减少清洁用水两种方式实现。鸡场、猪场宜配套建设节水控水设施，可大幅度降低舍内的饮用水量及污物排放量；畜舍清洗用水占畜禽养殖用水的主体，不同的清洗方式对水的需求量不同，要尽量采用干清粪方式，减少养殖场污水排放量。|

控制水体污染要做到尽量减少污水中粪便含量，因此，畜禽粪污要实行严格的固液分流、雨污分流、饮水碗内剩水与污水分流。污水经稻田、菜地、林果园，实现土地消纳。需要注意的是经过消纳后排放出来的水，仍不允许进入大小河流、湖泊，只能用作其它农田灌溉。

2.2.2 控制粪污中有毒有害物质

控制畜禽粪污中有毒有害物质排放可通过营养调控的方式实现。通过饲喂平衡的氨基酸日粮，可以有效降低粪尿中氮的排出；通过在畜禽饲料或饮水中添加植酸酶，可以有效降低粪尿中磷的排出；通过在畜禽饲料或饮水中添加益生素和非淀粉多糖（NSP）降解酶，可有效降低不可消化营养素的排出；通过在饲料中添加有机微量元素如金属蛋白盐、壳聚糖金属络合物等，可以有效降低微量元素的排出。

2.2.3 控制有害气体

控制畜禽粪便中的有害气体可通过以下方法实现：一、及时清理粪污，保持畜舍地面清洁，及时通风换气，利用过氧乙酸、高锰酸钾等化学除臭剂以减少有害气体的产生；二、向粪便中投放沸石、蒙脱石、活性炭等物理吸附剂以有效减少气味的散发；在畜禽舍周围种植绿色植物如牧草等，通过植物本身的清香缓解臭味对人体的刺激，并能有效防止气味扩散。

2.3 末端利用

对畜禽粪污进行固液分离后，分别对固体和液体粪污进行处理和利用。

2.3.1 固体粪污的处理与利用

固体粪污有效处理方式即有机肥加工。建立有机肥生产线实现对粪便的资源化利用是一种较好的污染防治措施，可实现环境效益、经济效益和社会效益的多方共赢。有机肥加工工艺是将畜禽粪便与腐植酸、螯合剂、氨基酸等原料按一定比例混合，同时加入益生菌种，进行好氧发酵、腐熟、脱水成为活性有机肥后，再经造粒、干燥、筛分、冷却即得到成品。该工艺具有堆肥周期短，升温快、高温持久，肥效损失小、腐植酸含量高，有效除臭，高效杀灭有病原菌、虫卵和杂草种子，无害化处理彻底的特点。

2.3.2 污水处理与利用

污水处理方式主要是沼气发酵技术。污水中有机物质经过微生物发酵作用而产生沼气，其成分主要为甲烷，可做燃料、发电。发酵过程中，颗粒物得以降解，寄生虫卵和病原菌被抑制或杀死，得到的残渣和废液，营养元素齐全、肥效高可作为农林生产的优质肥，也可用于光伏大棚内水藻池塘浮萍养殖[5]。

3 以问题为导向，加快推进粪污资源化利用

醴陵市在畜禽粪污资源化利用上做了一些调研和探索，初步总结了一些经验模式，但从整体上推进粪污资源化利用工作还面临着一些困难与问题。

3.1 有机肥加工与利用问题

通过走访，我们发现：对于农户而言，有机肥虽然能够使土壤肥沃、农产品产量提高，但其与化肥相比施用劳动强度较大、见效缓慢、成本较高、无使用补贴，这些都加大了有机肥利用的推广难度；对于养殖户而言，有机肥生产设备购置费用高，需要掌握一定技术，生产的有机肥无相关部门对质量等方面把关，因此大部分养殖户不愿意生产有机肥；对于有机肥生产企业而言，由于产能低，部分企业产生亏损现象。

解决方案：针对上述问题，我认为可以给予有机肥加工业大力的支持（包括社会舆论支持和资金支持），鼓励社会相关的专业组织与养殖业主在畜禽养殖密集的区域对畜禽粪便进行统一收集和集中处理，加工生产成为有机肥料。

3.2 种养结合不紧密问题

3.2.1 种养结合不紧密主要体现在三个方面：（1）规模养殖与种植的分散。规模养殖粪污产生的集中、大量与种植业分散、结构多样，统一管理、土地流转难度大、限制多、成本高不相匹配；（2）粪污的不断产生与农作物季节性施肥的错时；（3）养殖场污水的长途运输问题。

3.2.2 解决方案：针对上面三个问题可以采取以下解决方案：（1）拥有较大面积种植土地的养殖场，可采取种养结合模式，利用自有或流转的土地自产自消本场粪污；（2）针对自有土地不足、产大于消的大规模养殖场，可与周边的种植基地和农户对接，根据粪污产生量和种植基地的消纳能力建立消纳协议；（3）在种植基地和农户田间地头，建设相应容量的沼液/粪污储存池，通过管网或专门运输车辆将沼液输送到池中随时取用，从而解决种植业季节性施肥的问题；（4）对于分散的中小规模养殖场，政府可进行适度补贴，投资建设粪污资源化利用设施，采取定期清理、集中处理模式。

3.3 粪污资源化利用后劲不足问题

粪污处理配套设施安置后，使用频率低，某些处理设施如干湿分离机等使用过程中用电，维护成本较大导致部分养殖场粪污处理设施仅用于应付检查使用；冬季，沼气浓度降低、产气量不足，用作燃料和发电效果较差，运行费用较高，这都严重影响沼气的可持续化利用。

针对上述问题可采取以下措施：（1）加强执法监管，提高养殖户主体责任意识；（2）强化舆论宣传，让养殖者知晓粪污对环境及健康的危害，营造粪污无害化利用的良好氛围；（3）冬季可通过增加增温剂、沼气池外保温、调节发酵浓度、定期搅拌池料等措施提高沼气产生量[6]。□

[1] 张国印,茹淑华,孙世友,等.河北省畜禽粪尿产污量估算以及污染风险评估[J].河北农业科学,2016,20(4)：66-71.

[2] MAFF.CodeofGoodAgriculturalPracticeforthe Protection of Water[J].1996.

[3] 彭新宇.畜禽养殖污染防治的沼气技术采纳行为及绿色补贴政策研究[D].北京中国农业科学院,2007.

[4] Oenema O,Van L L,Plette S,et al.Environmental effects of manure policy options in The Netherlands.[J].Water Science&Technology,2004,49(3)：101-108.

[5] 聂小想,郝胜楠.畜禽粪污生物净化及资源化利用模式探讨[J].山东畜牧兽医,2015,(5)：48-49.

[6] 邢威法.冬季沼气的生产与太阳能利用[J].农业工程技术.新能源产业,2014，(11)：32-33.