畜禽粪污的收集处理与综合利用

王绍勇

(山东省沂水县行政审批服务局，山东 临沂 276400)

据测算，每头成年猪每天排粪尿量约6 kg，一个千头猪场每天排粪尿量就能达到6 t，年排粪尿量近2200 t；若采用水冲粪工艺，则日产污水30 t，年排污就超万吨；而每头成年牛每天排粪尿量约30～40 kg；一个万羽蛋鸡场(成年)一年可产鲜粪400 t。聚集在畜禽舍内的粪尿，在微生物的作用下分解产生氨气、二氧化硫、硫化氢等有害气体，影响畜禽生长发育和生产性能，引发疾病甚至可导致畜禽死亡；露天堆放的畜禽粪尿，晴天臭气熏天、孳生蚊蝇，雨天粪水漫流、传播疾病，影响环境和人畜健康；未经无害化处理就施与农田的畜禽粪尿，发酵产热、产气，引起植物烧根、烧苗、植株死亡；更重要的是，畜禽粪尿中含有大量的病原体、寄生虫卵，污染地表水和地下水，威胁畜禽养殖业持续、健康发展，更威胁人类健康。

针对目前我国畜禽养殖业现状，畜禽粪污的处理与利用应以“资源化利用、总量化控制、减量化生产、无害化处理、生态化发展、低廉化治理”为总则，加强管控和治理，将畜禽粪污有效转化为种植业可利用资源，实现种养结合、互相促进的良性生态农业生产链。

1 畜禽粪尿的收集工艺

畜禽粪尿的收集主要有水冲粪、水泡粪、干清粪等工艺。

1.1水冲粪 早在20世纪80年代，我国在养猪生产中从国外引进了这项工艺技术。其方法是：每天定期多次从粪沟一头的高压喷头放水，将进入缝隙地板下的猪粪尿冲入主沟，然后流进地下的贮粪池或用泵抽到地面上的贮粪池。该工艺设备简单，投资少，劳动强度小，猪舍内能保持干净清洁；但冲粪需要消耗大量的水，固液分离后废水处理难度大，固体肥料养分含量低、肥效差。该工艺目前已基本被淘汰。

1.2水泡粪 该工艺是在水冲粪工艺的基础上，经改进后推广使用的一种粪尿收集方法，主要用于猪场。其方法是：先向猪舍的缝隙地板下粪沟中注入一定量的水，生产过程中产生的粪尿、废水全部排放到粪沟，经1～2个月发酵、粪沟里的粪尿、废水已经装满，这时可以打开出口的闸门，粪水通过主干沟流进地下的贮粪池或用泵抽到地面上的贮粪池。该工艺劳动强度小，用水少；但因粪水长时间在猪舍中滞留，厌氧发酵产生的臭气(含甲烷、硫化氢、氨气等)含量高，舍内空气污浊，影响猪群健康，同时废水中污染物浓度更高，处理难度更大。

1.3干清粪 干清粪是借助机械或人工将畜禽粪尿、冲洗水单独或一起清理出舍，保持环境卫生，提高肥效，降低后续处理费用的一种工艺。其方法是：借助刮粪系统、履带式清粪机或直接人工将畜禽粪便清理出粪道，尿、冲洗水自下水道流出，分别进行收集。人工干清粪设备简单，投资小，粪尿可直接分离，后期处理简单；但劳动量大，生产效率低，不利于规模化养殖场推广应用。机械干清粪一次性投资大；经常更换刮粪板并做好维护的情况下，可连续使用多年；可以减轻劳动强度，适于规模化养殖场应用。

2 畜禽粪污的贮存

2.1液体粪污的贮存 实行水冲粪工艺的养殖场，冲洗后产生的液体粪污，一般通过地下管道输送到地下贮粪池，或通过专用泵输送到地上贮粪池，并在贮粪池内暂存等待处理。

2.1.1贮粪池大小容积的计算和设计 贮粪池的大小容积要根据饲养畜禽的品种、数量、粪便的生产量、贮存时间等情况进行计算和设计，一般考虑6～8个月的贮存量。污水量按照《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB 18596)中集约化畜禽养殖业最高允许排水量标准计算或折算(表1、表2、表3)。

表1 集约化畜禽养殖业水冲粪工艺最高允许排水量

表2 集约化畜禽养殖业干清粪工艺最高允许排水量

表3 集约化畜禽养殖业水污染物最高允许日均排放浓度

2.1.2贮粪池的防渗处理 贮粪池要符合防渗、防漏、防雨、防晒、防蝇、防火、防爆、防臭气扩散等要求。因此贮粪池要用水泥预制，并用水泥预制板封顶，架设雨棚，做好遮阴防晒等工作。

2.2固体粪便贮存 实行干清粪工艺的畜禽养殖场，固体粪便贮存场地建设应符合《畜禽粪便贮存设施设计要求》(GB/T 27622-2011)。根据养殖数量、远期规划、产粪数量、存放时间等，在远离养殖场最少100 m以外、常年主导风向的下风向或侧风向处，用砖混结构或混凝土结构建造带雨棚的“n”型槽式堆粪池，周围设置与排污沟分离的排雨水沟，防止雨水径流进入堆粪池内。

3 畜禽粪污固液分离

畜禽粪污在进行好氧堆肥和无氧发酵等应用之前，必须进行预处理，通过物理的或化学的方法，将粪污中的悬浮固体、杂草和长纤维等固形物移除。通过固液分离，固形物便于批量运输，进行堆肥化处理制成优质有机肥，也可以制成牛床垫料；降低污水化学耗氧量(COD)，为高效厌氧发酵创造条件并减轻负荷，降低沼液中COD浓度，便于后续处理(好氧处理)后的达标排放。

3.1固液分离的技术路线 实行固液分离，移除畜禽粪污中的固形物，方法有多种。借助固形物的重力沉降，可以进行自然沉淀分离；干旱地区自然蒸发，其他地区人工加热，也可实现固液分离；沉淀分离，使用某些化学试剂，将粪污中那些比较小、比较轻的悬浮固形物凝集，都可以实现移除粪污中悬浮固体和部分溶解固体的目的。

3.2固液分离的方法 目前应用最广、处理效果最好的是借助机械进行物理固液分离。

3.2.1筛分分离 筛分分离就是根据粪污中固形物颗粒大小进行筛条过筛的固液分离方法。筛条的间隙越小，固形物筛除率越高，但筛条越容易被堵塞。常用的筛分分离设备有斜筛式固液分离机和震动筛分离机。

斜筛式固液分离机的原理是，当畜禽粪污由上到下，经过固定的筛板(筛条排列而成)时，固形物借助自身的重力被自动筛出分离。在分离含水量、固形物大小不同的粪污时，可调节筛板的斜置角度、更换筛条间隙不同的筛板。图1是斜板筛分离机用于畜禽粪污分离的工作原理示意图。

斜板筛分离机虽然使用简单、运行成本低，但筛条容易被固形物堵塞，而且筛条对固形物的去除率也比较低，特别是在贮粪池中存贮了一段时间的粪污更难过筛分离；分离出来的固形物仍含有很高的水分，给运输和后续处理带来不便。

震动筛分离机的基本原理和斜筛式固液分离机一样，只不过是为了提高粪污分离效率、防止筛孔堵塞，在水平放置的分离机上装有一个高速震动的筛板。

3.2.2压滤分离 有带式压滤技术和螺旋挤压技术。带式压滤技术操作方便、能耗小，但带式压滤机的费用高。粪污经过压滤后，固形物成了滤饼，含水量低，但滤带需要用高压水冲洗。图2为其工作原理示意图。

螺旋挤压技术是将重力过滤、挤压过滤以及高压压榨融为一体的一种新型分离装置。螺旋挤压机结构简单，操作灵活，运行费用低。因螺旋压滤机密闭运行，因而噪声低，臭气排放的少。

3.2.3离心分离 借助高速旋转的沉淀式离心机，将固液分离。虽分离效率高，分离出的固形物含水量低，但运行成本高，在我国现行畜禽粪污分离中难以大面积推广应用。

4 堆肥化处理

4.1自然发酵，直接肥田 对远离城镇的郊区，饲养规模小、畜禽粪便少的地区，可掺拌部分垫料、杂草，让粪便在贮粪池中自然腐熟、发酵；也可以堆在闲置的土地上，粪堆外用稀泥封严，进行厌氧发酵。经自然发酵的粪堆，堆内温度保持在40℃以下不再升温时，说明已基本腐熟。此法生产效率低，占用土地多，产生臭气多，只适合小规模养殖场采用。

4.2好氧堆肥，生产有机肥 对规模化蛋鸡场、肉鸡场、羊场等粪便以固形物为主的养殖场，经好氧堆肥并进行无害化处理后，直接还田利用。常用的堆肥方式有：

4.2.1静态堆沤 将粪便掺拌部分垫料等辅料，使孔隙率达到30%左右，先在粪堆底部安装带有空隙的管道，管道另一头与风机相连。管道安装好以后，直接堆粪，粪堆高1～2 m。堆肥发酵过程中，风机开通，直接给粪堆供氧进行好氧发酵，不用翻抛，一般4周后发酵成功。此法运行成本低、发酵周期长、堆沤粪肥质量不稳定，在农村分散性、集约化养殖场可以应用。

4.2.2条垛式堆肥 将畜禽粪便、堆肥辅料、菌种按照适当的比例混合均匀，将混合物料在土质或水泥地面上堆制成长度不限、高度1.0～1.5 m的长条形堆垛，2～3 d翻垛一次进行好氧发酵，温度超过70 ℃时增加翻垛次数。该法投资小，但占地面积大，粪堆发酵和腐熟慢、周期30 d以上，翻垛不及时会因厌氧发酵产生大量臭气。适用于中小规模养殖场粪便处理。

4.2.3槽式堆肥 在密闭式发酵车间内，将按比例混合好的畜禽堆料混合物放在长槽式发酵槽中，借助翻抛机的往复运动不断搅拌，实现粪堆的好氧发酵和快速腐熟。一般槽高5.0～8.0 m，深1.2～1.5 m，长60.0～90.0 m，每天翻抛1～2次，发酵15 d左右即可。槽式堆肥处理粪便量大、发酵周期短，但成本较高，适用于大型规模化养殖场粪便处理。

值得注意的是，无论是厌氧发酵堆肥还是好氧发酵处理，都要根据排放去向或利用方式执行相应的标准规范。对配套粪污处理所使用土地充足的养殖场户，经无害化处理后进行还田利用的要求及限量，应符合《畜禽粪便无害化处理技术规范》(GB/T 36195)、《畜禽粪便还田技术规范》(GB/T 25246)。

5 污水减排技术

5.1直接还田利用 采用水泡粪收集猪粪的养殖场，贮粪池内的污水、尿液通过物理沉淀和自然发酵，沉淀出的水供周边农田、果园浇地，池底沉淀出的粪污可作为有机肥直接使用肥田，也可以和固体粪便一起使用。操作方法简单，投资小，但对粪污处理不彻底，劳动强度大，需要较多的农田消纳。集约化小型猪场可使用。

5.2厌氧发酵 采用筛分收集的污水、尿液直接进入厌氧池发酵。发酵后，沼气直接被利用，沼液还田，滴灌、渗灌或叶面施肥，沼渣可还田也可用于制造有机肥。这种污水减排方法实现了“养-沼-种”的循环利用，投资小，运行费用低，但需要与饲养规模配套、容积足够大的贮粪池贮存沼液。适合常年气温较高地区的中小规模化猪场使用。

5.3厌氧-好氧处理 污水、尿液先经厌氧发酵，处理后的污水、尿液再经好氧及自然处理系统处理，符合国家和地方排放标准后，即可达标排放或作为农田灌溉用水使用。其处理工艺见图3。该法处理效果好，可应用于各个地区的各种养殖场；但所用设备多、投资大，小规模养殖场难以承受。

6 畜禽粪便沼气处理后沼渣和沼液的利用

沼气工程是以养殖场粪污为原料，以生产沼气和处理畜禽粪污为目的，实现畜禽养殖业生态良性循环的一项工程技术。这项技术的主体是通过厌氧发酵降低粪污中有机质，并获取干净能源沼气，并直接用于生活用能。在处理粪污、制备沼气的过程中，会同时生产出沼渣和沼液，要科学利用。

6.1沼渣的利用 畜禽粪污在发酵生产沼气后的剩余固形物就是沼渣。其中包括未完全分解的畜禽粪便、微生物菌体及辅料，含有丰富的腐殖酸、蛋白质、氮、钾等有机和无机营养成分，可改良土壤。

6.1.1用作肥料，改良土壤 沼渣中含有丰富的有机质和腐殖质，施入土壤后，有利于微生物活动，改善土壤团粒结构和理化性质，可松土、培土、改土。更重要的是，沼渣中没有硝酸盐，是公认的生产有机蔬菜、无公害绿色农产品的优质肥料。用沼渣做基肥，可改善土壤肥力，防止养分流失；可直接开沟挖穴，用作追肥；还可与碳酸氢铵、过磷酸钙堆沤，提高肥效。

6.1.2配制营养土 多种花卉、蔬菜、特种农作物在育苗时都要用到营养土，其营养要求条件高，自然土壤难以达到要求，而使用腐熟度好、质地细腻的沼渣与肥沃的大田土按1∶3比例掺拌配制而成的土壤，能很好的满足这些植物育苗对营养土的要求，而且还能预防枯萎病、立枯病和多种地下害虫等病虫害，起到壮苗作用。

6.1.3作为人工基质栽培食用菌 畜禽粪便在正常生产沼气后剩下的沼渣，不仅含有丰富的植物生长所需要的营养，且质地松软、酸碱度适中，是栽培食用菌的优质基质。正常生产沼气后，挖取滞留在沼气池内3个月以上、没有粪臭味的沼渣(注意不要挖取池底的沼渣，以免带入寄生虫卵)，每500 kg沼渣中加入粉碎的稻草或麦秸150 kg、棉籽壳1.5 kg、石膏6 kg、石灰2.5 kg，掺拌均匀后，直接栽培蘑菇。

6.1.4牛场垫料 正常生产沼气后，沼渣晒干，直接当作牛床、运动场的铺设垫料，可增加牛的舒适度。

6.2沼液的利用 沼液是畜禽粪污经厌氧发酵后的残留液体，含有大量的氮、磷、钾等无机营养成分和氨基酸、维生素、水解酶等有机物，属高浓度有机废水，需经一定处理后方可利用，如果直接排放会造成二次环境污染。

6.2.1沼液肥用 沼液是很好的液体肥料，大田作物、蔬菜、果树、牧草等的种植均可用沼液进行浇灌、滴灌、渗灌和叶面喷施。作为液态速效肥料，给农作物、果树等追施也具有不错的效果。

6.2.2沼液浸种 沼液中含有很多生物活性物质和某些植物激素，可刺激、活化植物种子内部营养，促进细胞分裂，并能消除种子自身携带的病原体和细菌。使用沼液浸种，发芽整齐、苗壮，长势旺，抗逆性强。

6.2.3叶面喷施 畜禽粪污在沼气池内经长时间的厌氧发酵，或产生大量铜、铁、锌、锰等微量元素以及多种生物活性物质，而这些微生物厌氧发酵的产物都能被植株快速吸收，为作物提供营养，并抑制或杀死某些有害病菌和虫卵，具有很好的植保效果。