规模奶牛场粪污资源化利用浅析

朱俊峰 于书云 林雨鑫 阮丽莎 朱杰 杨建生*

（1，江苏省昆山市第一动物防疫站 215300；2，江苏省昆山市畜牧兽医站 215300）

1 奶牛场粪便污染现状

随着我国经济的不断发展，人们生活水平有了显著提高，对牛奶等动物性食品的需求不断增加，全国各地奶牛业持续规模化发展，导致奶牛养殖污染问题相应突出。奶牛养殖向标准化、规模化及专业化发展的同时，带来奶牛粪污的相对集中，严重影响生态环境，是阻碍奶牛养殖业规模化发展的一大瓶颈。我国奶牛规模养殖发展到现阶段，主要有4大特点：第一，规模化、集约化全覆盖。第二，信息化生产管理应用程度较高，大多数奶牛场使用电脑系统来进行网络登记，但机械化程度参差不齐，部分奶牛场缺乏科学化处理粪污的能力。第三，受奶牛企业经济与效益因素影响，部分规模奶牛场粪污处理配套工程设施不完善。第四，牧业养殖没有和农业种植形成互补呼应，规模化、标准化的养殖企业不开展农田种植或无田可种，造成区域性粪肥的集中过剩，粪污处理成本高，难度大[1]。

奶牛场的高度集约化和规模化发展导致奶牛养殖产生大量的粪污，若不及时处理会造成严重的环境污染[2]。牛作为反刍动物，粪便具有独特性，饲料经反复消化后粪便含水量高，粪质细密，通气性差，且养分含量低，故牛粪的腐解速度比较慢。奶牛粪污可造成恶臭气体污染、氮磷污染、药物、添加剂污染、有害病原微生物污染、重金属元素污染等[3]。如果奶牛场的粪污未经处理就直接排放，不仅严重破坏养殖场及其周边地区的生态环境，还通过空气、水体和土壤等中间媒介进入并破坏周围居民的生态环境，危害人体健康。一般来说，未经处理的粪便中会有多种细菌、病毒和寄生虫卵，如沙门氏菌、金黄色葡萄球菌和大肠杆菌、蛔虫卵、球虫卵等，这些病原微生物会造成人、畜传染病的蔓延，严重时会导致人畜共患病。奶牛场粪污也是造成农业污染的最主要原因之一，严重影响农业的可持续发展。

目前部分牛粪被用于发酵制造有机肥或直接施用还田，但利用率不高。另外，将未经处理的牛粪直接施用在农地中，发酵产生热量，消耗土壤氧气，导致烧根烧苗，而且会引起寄生虫卵和病原微生物的传播。因此，若将牛粪作为一种重要的有机肥资源，必须对其进行适当处理[4]。

2 奶牛场粪污资源化利用的办法

目前，奶牛场粪污资源化利用的方法主要有奶牛场粪尿厌氧处理还田、粪便异位发酵肥料化、粪便固液分离处理综合利用、粪便养殖蚯蚓、粪便制作基质栽培食用菌等利用方法，本着遵循生态效益、经济效益和社会效益最大化的原则，努力实现奶牛场粪污资源化利用。

2.1 奶牛场粪尿厌氧处理还田

对于集约化奶牛养殖企业，大量粪便采用传统的堆置处理，存在粪便处理不彻底、转化效率低及二次污染等问题[5]。厌氧生物处理是指在无氧条件下，依靠兼性细菌和厌氧细菌对有机物进行生物降解。厌氧处理技术是奶牛粪便沼气化的最有效方式之一。该技术能解决大型奶牛养殖场的粪便废水污染问题[6]。将奶牛场粪尿输送到粪尿贮存池中处理，通过集粪进料口进入酸化调节池预处理，预处理池内安装搅拌器，混合部分经过预粉碎处理的稻草秸秆，通过搅拌使之混合均匀，然后泵入厌氧发酵罐进行厌氧发酵处理。产生的沼气储存在贮气罐内，沼气通过发电机组可用于发电，供应奶牛场内的设备用电。产生的沼液用沼液塘贮存，等农业用肥季节用沼液车输送到农田使用，实现农牧业循环发展。还田沼液其施用量应依据其养分浓度、作物种类及土壤类别确定，不可超量施用。沼液施用量原则上以氮素为基准，以替代化学肥料中的氮素30%～50%为宜。

2.2 奶牛场粪便异位发酵肥料化

异位发酵床肥料化是奶牛场粪便肥料化的最有效方式之一。在奶牛场建设异位发酵床体大棚，定时将牛粪便均匀喷洒在发酵床上，使用翻耙机定期进行翻耙，利用微生物发酵降解粪污物质，粪污堆肥经熟化，可制作生物有机肥供农业利用。其发酵降解的原理是依靠细菌、真菌和放线菌等微生物的协同相互作用，通过发酵使有机物腐殖化变成腐熟肥料，在有机物的腐熟发酵分解过程中，大量病原微生物被灭活，可作为解决奶牛场粪便污染问题的重要手段。堆肥不仅能生成大量可被植物利用的有效态氮、磷、钾化合物，还可以合成腐殖质，腐殖质作为新的高分子有机物，可以有效提高土壤肥力[7]。

2.3 奶牛场粪便固液分离处理综合利用

牛粪固液分离处理综合利用是大型规模化奶牛场处理牛粪的最主要方法，目前被国内外大型规模奶牛养殖场普遍采用。由于大型规模奶牛场牛粪产出量大，农业使用基肥季节性强等原因，在非农业用肥季节，规模化奶牛场产生大量牛粪，给有限的牛粪堆放场所造成很大压力。采用牛粪固液分离工艺组合处理后，牛粪分离成水分较少的干牛粪和水分较多的牛粪液。干牛粪可供有机肥料厂，经过腐熟发酵分解制作肥料。牛粪肥用编织袋装，每袋40kg，无论上山下田，搬运非常方便，适宜果树、蔬菜等经济作物的基肥。

牛粪液肥效质量较高，粪液经氧化塘处理全量还田。对奶牛场粪尿进行回收，经过覆膜式氧化塘处理，进一步经过露天式二级氧化塘处理，利用氧化塘复杂的微生物形成食物链消减高浓度有机碳及氮磷等污染物，降解抗生素、钝化沉淀重金属及进一步灭活病原生物的作用。牛粪液经过一段时间的发酵熟化后，用槽罐车装运至果园、蔬菜园等地作液态有机肥料使用。通过固液分离处理的综合利用，既降低了牛粪堆放场所的压力，又提高了对奶牛粪污处理的综合利用率。牛粪固液分离处理方式的运用，对于节能减排、保护环境将起到非常重要的作用[8]。

2.4 奶牛场粪便养殖蚯蚓

奶牛场粪便也可以用作养殖蚯蚓的原料。牛粪中含有丰富的蛋白质、微量元素等营养成分，可提供蚯蚓生长所需营养，通过养殖蚯蚓等低等动物来分解粪便。奶牛场粪便养殖蚯蚓是通过在牛粪中加入饲料残渣，混合堆沤腐熟，达到蚯蚓产卵子、孵化、生长所需理化标准，然后按适当厚度将腐熟料平铺于地放入蚯蚓让其繁殖，腐熟料温度要求保持15～30℃，水分要求保持60%～65%。如在室外养殖，要注意遮阳、加盖防止蚯蚓逃跑。蚯蚓粉具有较高蛋白质含量，可以作为优质蛋白质饲料用于饲喂畜禽和水产。以蚯蚓粪为主要原料生产的各种专业用肥，不仅提高地肥，而且能抑制农作物病虫害的传播。在农业生产中形成了农作物养牛--牛粪养蚯蚓--生产蚯蚓粪肥料--促进农作物生长的良好生态链[9]。

2.5 奶牛场粪便制作基质栽培食用菌

奶牛场粪便通过处理，可以制作食用菌基质用来栽培食用菌。向粪污中加入稻草或秸秆等植物废弃物，再加入适当调节剂，堆制后可制作成食用菌基质，用来栽培食用菌。用牛粪做原料进行食用菌栽培，堆料基质在发酵过程中的高温能杀灭牛粪中的草子、寄生虫卵，栽培后的食用菌基质、废弃菌棒还田，特别是还水稻田，是不可多得的有机肥料。粪污制作基质栽培食用菌不仅实现粪污资源化利用，还可生产出具有较高营养价值和经济价值的食用菌，是一举多得的好方法。

综上所述，在遵循粪污减量化、无害化和资源化的原则下，开展规模奶牛场粪污资源化利用是解决奶牛场污染根本途径和基本出路。奶牛场粪污资源化利用的方法较多，规模奶牛场要结合自身实际、因地制宜，选择合理利用方法，建设相应粪污治理设施设备，科学处理和利用粪污，推广生态循环养殖模式，进一步推进奶牛场粪污资源化利用。