牛粪污染的无害化处理和资源化利用

刘建华

（山西省农业机械发展中心，山西太原 030012）

养殖业作为脱贫攻坚战及全面振兴乡村举措，被赋予特殊意义，且随着人们对物质文化需求的不断提高。养牛业作为养殖业中的重要一环，已迎来重大发展机遇期。2017年全国畜牧业总产值超过3.2万亿元，占农业总产值比例接近30%，在保障市场供给、发展农村经济、增加农民收入等方面发挥了重要作用。随着规模化、集约化养殖的迅速发展，2017年全国肉牛存栏量巨大，按每头牛20～30 kg日排泄量，全国1亿头牛将产生巨量粪污，若没有好的处理办法，极易造成严重的污染，且滋生病菌，占用养殖场区，进而制约养牛业进一步发展。随着环保要求的不断提高，加强粪污的无害化资源化利用的研究意义重大[1]。

1 牛粪污染[2]

1.1 污染空气

随着养牛业向集约化、规模化快速发展，不断增加的养牛基地，在增加养殖户收入的同时，也导致环境受到严重污染。除集中堆放的地方臭气熏天外，经测算每5×104t牛粪分解时就将释放出1 t的有害气体。该气体造成了臭氧污染和悬浮颗粒污染，牛粪散发出的氨气在阳光作用下与空气中的烟或汽车尾气发生化学反应，就会产生有毒的光化学烟雾。对养殖基地及周围环境造成大气污染。

1.2 污染水源和土壤

各地对牛粪的处理普遍重视不够，一些养牛比较集中的地方，少部分的牛粪被农民当作肥料种植作物，大部分处于堆放状态，占用大量的土地资源。由于牛粪得不到及时处理，遇到刮风下雨，污水横流，日积月累造成周围水污染，同时污染土壤。

1.3 危害人体健康

养牛场产生的大量粪尿、污水、臭气、甲烷等废弃物，易滋生蚊蝇，产生病原体，污染大气，破坏周边环境，粪尿、污水甚至污染土壤和水，同时牛粪中的细菌和病毒还会散发到空气中，这将对人体健康造成严重危害。

2 粪污处理的政策要求

近年来，我国畜牧业持续稳定发展，规模化养殖水平显著提高，保障了肉蛋奶供给，但大量养殖废弃物没有得到有效处理和利用，成为农村环境治理的一大难题。抓好畜禽养殖废弃物资源化利用，关系畜产品有效供给、关系农村居民生产生活环境改善，是重大的民生工程。2017年国务院办公厅印发关于加快推进畜禽养殖废弃物资源化利用的意见，要求严格执行环境保护法、畜禽规模养殖污染防治条例、水污染防治行动计划、土壤污染防治行动计划等法律法规和规定，到2020年建立科学规范、权责清晰、约束有力的畜禽养殖废弃物资源化利用制度，构建种养循环发展机制，全国畜禽粪污综合利用率达到75%以上，规模养殖场粪污处理设施装备配套率达到95%以上，大型规模养殖场粪污处理设施装备配套率提前1年达到100%。

3 牛粪养分情况

牛粪含有机质14.5%，氮（N） 0.30%～0.45%，磷（P2O5）0.15%～0.25%，钾（K2O）0.10%～0.15%，在各种家畜中有机质和养分含量较低，含水量较高，质地细密，通气性较差，腐熟较慢，有机物难分解，肥效发挥作用较迟缓。经加工后可产生多种无害化、高效性产品，在减少环境污染的同时产生良好的经济效益。

4 无害化处理及资源化利用

牛粪无害化、减量化与资源化利用，最大限度地减少环境污染，满足不断提高的环保要求，是牛粪处理的基本原则，投资少、成本低并能生产出高附加值产品的技术方法受到普遍欢迎。

4.1 牛粪饲料化利用

牛粪富含养分，经发酵法、分解法和干燥法等手段处理后，其蛋白质更易消化吸收，同时还可杀死各类病原菌，可提供多种动物饲料。

4.1.1 发酵法

发酵法是将发酵剂与米糠（或玉米粉、麦麸）等混匀后加入牛粪中，并同时建堆，一般堆高1.5～2.0 m，宽2 m，长度2～4 m，控制水分含量，15℃以上启动温度较好，发酵升温控制在70～75℃以下，通过拌匀、勤翻、通气，加大供氧量，一般2 d后，温度升至50～60℃，3 d可达65℃以上，发酵过程中会出现2次65℃以上的高温，并维持一定时间，高温可杀灭几乎所有的有害微生物，翻倒2次即可完成发酵。发酵完成后的物料呈黑褐色，温度降至常温。

试验表明，饲料中掺25%牛粪喂牛，100 d后可提高增重率12.5%，牛肉纤维细腻，呈深红，且味道香浓；饲料中掺20%牛粪喂羊，可提高增重率18.7%，降低肉膻味，加重浓香味；饲料中掺10%牛粪喂仔鸡，几周后提高仔鸡增重率19.5%，死亡率下降24.3%；饲料中掺入9%的牛粪喂养产蛋鸡，可提高产蛋率12.9%，增加6.5%蛋质量，蛋黄较大且颜色鲜艳。通过上述试验表明，将发酵后的产品喂猪、鸡、鱼等动物，可节省可观的常规饲料，且无异味、适口性好、吸收率高，在提高动物质量或品质方面有较好的效果。

4.1.2 分解法

分解法是利用低等动物分解粪便，在处理粪便的同时可提供动物蛋白质。例如，用蚯蚓处理牛粪，每平方牛粪可产生上万只蚯蚓，蚯蚓本身是优质的动物蛋白，可作鱼饵，也可医用，同时蚯蚓粪是高效的有机肥，可广泛用作瓜果蔬菜等肥料，提高瓜果蔬菜品质，环保无污染，满足人们对绿色有机物的需求，既经济又环保。另外，牛粪还可用来养蛆，作为鸡的可口饲料，在增加鸡的质量同时满足其蛋白质需求。该办法经济、符合生态循环要求，环保效果更佳。

4.1.3 干燥法

干燥法分为自然干燥法和机械干燥法。自然干燥法依靠自然天气，通过风吹日晒将牛粪或掺入糠麸的牛粪变干的一种方法，其作法是将牛粪摊开，时时翻动，待其干燥后粉碎，与其他饲料按比例混合作为畜牧养殖业饲料。具体操作过程中易受天气影响，若遇刮风下雨，不及时遮羞，容易造成污染。机械干燥法目前应用较广泛，可除臭、灭菌。此外，微波处理技术也是有效办法。

4.2 有机肥料

牛粪为原料的有机肥，含有各种养分，肥效稳定而持久，利于土壤新陈代谢，富含腐植酸，促进土壤团粒结构的形成，使得土壤松软，改善土壤结构、调节土壤温度，提高土壤生物活性，有助于微生物的活动和繁殖；改善土壤水分和空气条件，加快农作物生长，增强作物的抗旱性、抗病性，改善农作物品质。牛粪制作有机肥有多种方式，腐热堆肥便是通用的制作有机肥的一种。

腐热堆肥技术是将牛粪、马粪、农作物茎秆、磷矿粉、杂草、垃圾污泥等作原料按一定比例混合均匀并添加泥土和矿物质后堆积，在高温、多湿的条件下，通过不定期翻积、通气沟或将玉米秸秆捆扎或将带小孔的竹竿插入粪堆等手段，在保障氧气供给的情况下，经过发酵腐熟、微生物分解而制成的一种有机肥料办法。通常3 d即可使堆肥内温度升高至60℃左右，半个月即可达均匀分解、充分腐熟的目的。相较于一般堆肥，高温堆肥更有利于堆积物的腐熟，同时更有利于杀灭其中的病菌、虫卵和杂草种子等。堆肥后的牛粪虽然含有丰富养分，可以直接施用，但满足不了作物生长要求，故与化肥配合使用效果较好，既可以降低化肥残留对土壤影响，又可以促进作物生长养分的及时供给。另外，与生物菌肥配合使用，可加速改善土壤，加快生物菌的繁殖，促进根系生长，提高作物产量。施粪中应注意牛粪必须腐熟，否则可能发生烧苗、烧根现象，甚至产生有害气体，损伤植物。

4.3 能源化利用

4.3.1 生物燃料

牛粪压制成生物燃料，单独或与煤按一定比例混合压制成牛粪棒、牛粪蜂窝煤，其燃烧充分，减少大气污染，节约有限的煤炭资源。关键是可再生的绿色能源，可以完全替代煤、石油、天然气等化石能源燃烧使用。不仅完美地解决了牛粪处理问题，而且还能使其变成牛场的另外一份收益。

4.3.2 动力能源

甲烷可作为汽车的能源，减少排放污染，降低汽油用量。甲烷有多种来源，其中之一便是从牛粪中提炼，其生产费用可降到汽油生产费用的50%。此有机甲烷可以加到任何一辆天然气车辆中。2015年英国Reading Buses公司出品一款名为猎犬巴士新能源车，这款大巴车采用了牛粪为主要动力原料，该原料从动物排泄物中得来，经压缩液化后，贮藏在7个固定在巴士车顶内的气罐中。目前，这辆“粪动力”大巴车在英国在贝德福德郡的米尔布鲁克试验场验车时，单圈速度达到了123.57 km/h，打破一般大型大巴车的速度极限。

4.3.3 沼气发电

建造密闭沼气池，控制发酵温度，保障中性或微碱性的环境，经常搅拌加快发酵速度并利于沼气释放，牛粪厌氧发酵处理产生的沼气经脱硫脱水、脱二氧化碳后输送到发电机，以产生电能和热能。同时可满足日常做饭、取暖等能源需求，清洁环保、创造效益。

4.4 生产食用菌

将打碎后的牛粪与锯末按1∶1的体积比例进行混合，并加入适量的生石灰、碳酸氢铵、轻质碳酸钙及磷酸二氢钾，均匀混合，加水量至70%左右，然后建料堆，长度不限，高宽各1 m左右，经充分发酵后即可培育食用菌，此方法培养食用菌口感好，品质明显提升，菌棒出菇率达到98%以上。与传统上用麦麸、豆粕、玉米面为原料比较，可降低了40%左右生产成本，产量提高50%以上，经济效益十分可观。废弃菌棒作为有机肥料还田，使资源得到充分利用。

4.5 育虫

近年来，牛粪育虫逐步推广，其方法是在牛粪中加入适量谷糠和麦糠，搅拌均匀后堆置于阴凉处，用稀泥密封，上面覆盖杂草或植物秸秆，堆上时常浇上温水及污水，半个月左右就会生出虫子，打开密封堆即可喂鸡，等鸡吃完虫后可重新堆成堆继续生虫，等不再生出虫后，可将其作为有机肥使用，也可用来培育蚯蚓，产生附加值。

另外，还可以利用牛粪生产牛粪纸浆、提炼香料、烧制活性炭等。当然除上述几种处理方式外，还有其他无害化处理资源化利用办法[3]。秉持“创新、协调、绿色、开放、共享”发展理念，通过布局调整、源头减量、过程控制、末端利用，持续提高畜禽粪污综合利用率，相信随着技术进步，最终会实现畜牧业生产和生态环境保护协同发展，加快现代畜牧业步伐和生态文明建设，变废为宝，创造更多价值。