常见的羊粪无害化处理技术

陈亚迎，刘瀚扬，杨雪，朱佳文，许祯莹，邱时秀

（成都市农林科学院畜牧研究所，四川温江 611130）

畜禽粪便是优质的生物有机肥原料，含有较为丰富的氮、磷、钾和有机质，以及少量的微量元素。但未经任何处理的粪便对环境和人类均有不利影响，会造成空气污染、水体富营养化、重金属污染、病原微生物、寄生虫蛔虫污染等问题。近年来，肉羊养殖从散养逐渐向规模化、集约化发展，肉羊养殖数量也快速增长，导致羊粪排放量剧增对农业生态环境造成巨大压力。由于羊粪产量大、利用率低、无害化处理率低，养殖场环保设备不完善等原因，羊粪对环境污染日益加重，在环保压力逐年倍增的情况下，羊粪的无害化处理刻不容缓。

科学的羊粪无害化处理，应当在维持生态平衡的前提下，充分利用羊粪丰富的营养物质。常见的无害化处理方式是制成饲料、能源和肥料等资源性产品。

1 羊粪无害化制备饲料

羊粪中含有未完全消化的蛋白质、粗脂肪、粗纤维、维生素、矿物质等营养物质，是羊粪变废为宝的优质基础。研究表明，畜禽粪便可根据不同畜种的需求，采用发酵、干燥或者化学处理等适宜的生产工艺条件制备成相应的畜禽饲料。但由于养殖过程中各种因素影响，羊粪存在含有病原微生物、寄生虫卵等有毒有害物质或抗生素残留、重金属超标等风险，同时，将羊粪无害化处理为畜禽饲料，存在较多问题及难点，因此羊粪制备饲料不适宜推广。

2 羊粪无害化制备能源

德国已在国内实现以畜禽粪便为主的沼气工程技术推广，同时在德国国内较为完备的可再生能源法律法规支持下，德国沼气工程发展已名列世界前茅。在德国，畜禽粪便作为再生能源的重要资源，在生物质能工厂中，对有机废弃物进行生物降解，粪便混合庄稼和蔬菜垃圾等通过厌氧发酵生产出沼气、沼液和沼渣。沼气作为燃料用于发电、取暖及烹饪，沼液沼渣作为肥料施肥，实现了对畜禽粪便的综合利用，不仅可产生清洁生物能源，还可消除恶臭、杀死病原微生物和寄生虫卵、减少有毒有害物质的影响。粪便沼气化是利用畜禽粪便发酵的沼气工程所采用的厌氧发酵技术，主要受原料C/N比（碳氮比）、发酵底物种类、温度、pH值等因素的影响。研究发现，厌氧发酵碳氮比在20～30之间较为适宜。厌氧发酵中产生的沼气量随着发酵底物中碳水化合物、蛋白质和脂质含量的不同而不同，脂类物质含丰富的C和H，厌氧发酵产甲烷潜力高于碳水化合物。一般温度在50～60℃（高温厌氧发酵）和30～40 ℃（中温厌氧发酵）条件下有利于微生物生长产生甲烷。pH值也是影响厌氧发酵的关键因素之一，试验证明用鸡粪和牛粪的混合废弃物进行厌氧发酵，所产生甲烷的最适初始pH为7.5。

另外，畜禽粪便热值较高，是一种容易获得和制备的常规能源，粪便干燥后易直接燃烧产热作为燃料利用，特别是在高寒牧区属于非常重要的燃料。畜禽粪便碳化后易储存，可用作燃料，不过作为燃料对粪便利用十分有限，且燃烧产生的气体还会对环境造成二次污染。畜禽粪便碳化后可加工为活性炭，粪便活性炭的重金属吸附能力强于普通活性炭。畜禽粪便制备能源是较为便捷的方式，但如不按规定操作处理，反而会造成环境问题。

3 羊粪无害化制备肥料

羊粪含有丰富的未消化的营养成分，是一种可利用的优质有机肥料。生产中将羊粪作为肥料，常见的处理方式有两种，一是直接施用于田间，另一种是堆肥处理后再还田。前者对环境危害较为严重，后者通过特定微生物和高温作用，可以去除有害气体、杀灭病原微生物、虫卵和杂草种子等，同时对抗生素的降解也有一定作用，使有机物无害化腐熟成为肥效更高且对环境更为友好的生物有机肥。

羊粪堆肥较为常见的方式有三种：好氧高温发酵式堆肥、厌氧发酵式堆肥和混合翻堆式堆肥。其中，好氧高温发酵堆肥优势更为明显，其发酵时间短、产品腐熟效果好且无害化程度高，是技术更为成熟的粪便无害化处理方式。影响因素主要包括：水分，温度，碳氮比，微生物，以及建堆和供氧量等。温度是影响好氧发酵堆肥和堆基中微生物活动的重要因素，有研究发现，当堆肥温度达到50～65 ℃时，5～6 d即可杀灭寄生虫（卵）、病原微生物等有害物质，从而实现粪便中病原菌的无害化处理。研究表明，羊粪高温堆肥时添加小麦秸秆或玉米秸秆可以加快C/N降低速率，缩短进入高温发酵期的时间，减少氮素损失，减少有害物质产生，腐熟效率高于纯羊粪堆肥1倍，28 d即可腐熟。微生物种类是好氧发酵堆肥的重要影响因素。研究发现，添加高效的外源微生物有益菌剂，可以优化堆肥基质菌群结构、提高微生物活性，快速提升堆体温度，从而缩短发酵周期。

羊粪采用蚯蚓堆肥是无害化处理的一种有效方式。相关试验证明，羊粪经蚯蚓堆肥处理后，有机质含量下降，全氮、全磷、全钾及速效氮、速效磷和速效钾含量升高，促进pH降低并趋近中性，有利于发酵进行。蚯蚓分泌的各种酶类可有效分解有机质，增强堆肥基质中微生物的活性，从而提高微生物对有机废弃物的分解效率。研究发现，蚯蚓堆肥有利于粪便无害化处理，采用蚯蚓堆肥后，粪便病原菌被杀灭率可达到98%，粪大肠菌灭活率为100%，病原微生物无害化处理效果较好。另外，采用蚯蚓堆肥处理污泥，发现蚯蚓可有效吸附污泥中的重金属。

4 展望

羊粪无害化处理应当依托其资源化利用实现。通过厌氧发酵产生沼气能源、沼液沼渣有机肥或微生物好氧发酵生产有机肥等技术，产生高温杀灭病原微生物和寄生虫等有毒有害物质，吸附重金属，减少污染，从而达到无害化处理，使畜禽粪便实现资源化利用。■