畜禽粪污资源化利用的现状及问题探讨

李瑞婷，宋国华，李 静，牛选民，许会芬*，李 明*

(1. 河南农业大学 动物科技学院，河南 郑州 450046；2. 泌阳县动物卫生监督所，河南 泌阳 463700；3. 济源阳光兔业科技有限公司，河南 济源 454650)

中国是世界上最大的畜禽养殖国，每年可生产38×10t畜禽粪便，然而粪便的综合利用率却不足60%。同时，随着畜禽养殖规模的逐年扩大，畜禽粪污的排放量急剧增加。若不合理排放和处理这些养殖粪污，一方面会污染水体、土壤和大气；另一方面，单独使用化肥进行农作物的种植会导致土壤的有机质减少，严重时甚至会通过环境污染威胁到人类的生命安全。因此，在发展养殖业的同时，合理处置畜禽粪污及废弃物非常重要。

畜禽养殖粪污若不合理排放是污染物，但如果进行科学有效地处理则会变成一种可以利用的资源。畜禽的粪便中富含氮、磷、蛋白质、维生素等营养物质，是发展可持续农业的重要原料。有效处理畜禽粪污不仅可以充分净化饲养场的养殖环境，并且对于发展循环农业具有积极作用。

畜禽粪污的资源化利用是指将畜禽的排泄物视为新型农业资源，通过将其转化为能源和肥料，最大限度地发挥其经济和生态价值，实现种植-养殖业一体化的技术。我国具有地域辽阔、气候差异大、经济发展不平衡等特点，这极大地影响了畜禽粪污资源的利用。本文通过对畜禽养殖废弃物的处理技术进行综述，分析存在问题并展望其发展方向，对进一步推动畜禽粪污资源化利用具有重要意义。

1 畜禽粪污资源化处理技术的现状

1.1 肥料化利用技术

粪污肥料化技术是一种传统的畜禽粪便处理方法，主要采取堆肥化处理，即将牲畜和家禽粪便直接埋入地下或先经过沤肥再将其倒入田间来完成。目前，国内有大量关于有机肥的研究报道：黄荣才的研究发现，在种植青贮玉米的过程中用鸡粪施肥，可显著提高青贮玉米中粗蛋白和中性洗涤纤维含量；牛粪可用于培育双孢蘑菇和鸡腿菇，降低栽培成本的同时还能提高养料的生物转化率；猪粪和氮肥配施水稻，可促进氮素的吸收和保持水稻的高产。该方法简单易行，成本低廉。但注射过抗生素的家畜，排泄物中还存在大量的抗生素，并转移到农田。随着畜禽养殖的规模和集约化发展，养殖场附近的农田无法消纳大量的畜禽粪便，故此方法只适用于散养养殖户或小型养殖场。

1.2 垫料养殖技术

由于牛粪中含有较高的纤维素且质地松软，故常被用作养殖垫料。奶牛粪污在亚低温条件下进行固液分离后，固体粪便与玉米秸秆和微生物细菌液的混合物以适当的比例混合，可用来作为牛床垫料。在规模化奶牛养殖中，牛床垫料不仅有效解决了奶牛养殖产生的粪污排放与污染问题，还可节约饲养成本。此外，曾雅琼等研究还发现，用牛粪作为垫料后，牛舍内的温度和温室气体的排放速率均显著降低。发酵牛粪作为卧床垫料可以改善牛的清洁度、提高躺卧率并降低肢蹄病和乳腺炎的发病率。另外，蚯蚓排出的粪便可作为鸡的垫料，不仅能净化鸡舍里的空气，还能降低舍内NH的浓度。综上，垫料养殖技术充分利用了养殖场的粪污资源，减少粪污对周围环境的污染。然而，由于该技术需要大面积晾晒和储藏粪渣，所以适用于大型牧场。

1.3 能源化利用技术

1.3.1 直接燃烧 畜禽粪污经干湿分离后的固体粪便可直接燃烧作为燃料或发电。牛粪经压块处理后可变成能燃烧的清洁能源，不仅减少堆积占地，降低污染危害，还便于存储运输。美国费博罗瓦特公司首次发明了鸡粪锅炉并建立了以家禽粪便为燃料的发电厂；我国福建圣农集团为解决养殖过程中产生的大量鸡粪所带来的环境污染问题，利用鸡粪燃烧发电，一年可处理70×10t鸡粪，相当于18×10t标准煤。需要注意的是，直接燃烧容易造成大气污染，需要及时对废气进行收集处理。

1.3.2 厌氧发酵沼气工程 厌氧发酵沼气工程指有机物质(如人畜家禽粪便、秸秆、杂草等)经预处理之后，在厌氧反应器中经微生物消化，产出大量的沼气、沼渣和沼液的技术。畜禽粪便是我国主要的厌氧发酵原料，常选用猪粪、牛粪和鸡粪。利用沼气工程技术厌氧发酵产生的沼液和沼渣是一种有机肥料，含有丰富的氮、磷、钾等有机元素和生物活性物质，可替代农业上用的化学化肥，用于农作物的基肥和追肥，提升经济附加值的同时还改良了土壤，维持农作物的高产稳产，促进了绿色农产品的发展。而且在厌氧发酵过程中，粪便中的病原和寄生虫会被杀死，有效切断了寄生虫传播。另一方面，沼气主要成分是甲烷，这是一种无色无味的气体，沼气的燃烧能代替化石燃烧，能够缓解畜禽粪便恶臭产生的大气污染，使空气质量得到一定程度上的提高。沼气用于发动机上，搭配发电装置可产生电能和热能。

2015年中国畜禽粪便可收集干物质约为1.35×10t，潜在沼气开发量为510×10m，但是沼气工程仅占所有畜禽粪便资源利用技术的1%。对于规模化较小的畜禽养殖场，投资沼气的费用可能要超过养殖场本身的收益。另外，沼气主要为周边居民供应天然气，而输气管道和加压设备的成本也是限制沼气发展的重要因素。国内大多沼气设备还存在质量差、寿命短、沼气产量低等问题，管理沼气的技术人员也很少受过专业的技术培训，一定程度上影响了沼气技术在我国的推广应用。

1.3.3 热解 生物质热解是生物质被加热到一定程度时被分解成气体、生物油和炭的反应过程。热解具有处理效率高、周期短、杀死病原微生物以及产生一氧化碳、氢气、生物碳、生物油和其他燃料的优点。充分利用生物质热解技术可替代化石能源，从而延长化石能源的使用时间。畜禽粪便是生物质能源的一种,挥发份与可燃组份分别达到了64.25%与77.76%，理化性质与生物质成型燃料十分相似。植物类生物质有季节性，而畜禽粪便没有，所以原料供应更为稳定。但热解能耗大，该技术对畜禽粪便的应用还处在探索阶段，目前尚不成熟。

1.4 饲料化技术

1.4.1 分解处理 分解处理主要是指低等动物，如蚯蚓、蝇蛆及黑水虻等，通过自己的生命活动实现粪便的自然分解，从而获取到动物蛋白含量更高的饲料的技术。因为蚯蚓是无脊椎动物，具有采食广、食量大和处理畜禽废弃物效果好的特点，故分解处理畜禽粪污以蚯蚓为主。发酵后粪便首先在蚯蚓体内进行机械研磨，后经消化系统进行化学消化，再在微生物的作用下进行分解转化，最后成为可以被自身利用的营养物质。在畜禽粪便上覆盖蚯蚓，可以使粪便与周边环境隔绝，达到除臭味的效果。另外，蚯蚓处理后的粪便还是优质的有机肥料，有助于提高土壤肥力，降低畜禽粪便中重金属元素含量，如铬、镉和铜。

1.4.2 发酵处理 由于粪便中的碳水化合物含量低，将畜禽粪污和饲料等按一定比例混合后进行青贮，可以杀死粪污中的病原微生物、提高粗蛋白水平、增强适口性，这种方法在鸡粪处理中被广泛使用。因为在鸡粪干物质中粗蛋白占31%～33%，故发酵鸡粪是鱼类配合颗粒饲料的理想原料。与普通的商品饲料相比，用鸡粪发酵后配制的颗粒饲料喂鱼，可以将每千克饲料的成本降低50%以上。佟艳妍的研究发现，应用鸡粪、酒糟、豆秸、花生秧等为原料进行发酵处理可替代精饲料饲喂育肥牛，消除臭味的同时还能杀灭病原微生物。祁成年等用0.2 kg发酵鸡粪饲料代替0.2 kg精料饲喂肉羊60 d后，发现试验组的平均日增重相比对照组多51 g/d。需要注意的是，粪便中含有病原微生物、寄生虫、药物残留和重金属，可通过高温加热使粪便中的水分迅速减少，制成高蛋白饲料，能起到杀菌和杀死寄生虫的作用。

2 存在的问题

2.1 监管不到位

近年来国家出台各项文件用以规范规模化的畜禽养殖场和养殖区，如《关于推进农业废弃物资源化利用试点的方案》和《畜禽养殖废弃物资源化利用工作考核办法(试行)》，但改造重点大多聚焦在畜牧大省或大型养殖场。而我国大部分地区以中小型养殖场居多，这些养殖场大多为个体农户，不仅数量多、分布广，还受土地、经济等条件的制约。这种政策的不协调性导致没有明确的监管机构对个体农户加以监管和约束，客观上也减弱了养殖主体进行粪污资源化处理的意识。

2.2 粪污资源化利用相关市场不完善

尽管在全国范围内宣传减少化肥、增加有机肥使用，但收效甚微。因为有机肥见效慢，需专业设备撒放，因此大多数养殖户更愿意选择见效快、使用方便的化肥，导致有机肥产品销售不畅。目前，有机肥的生产销售渠道还不够成熟，需求方和供给方未能达到有效对接。生产有机肥的养殖户和企业有销售有机肥的想法，但存在运输不方便、质量得不到保障、不易长期保存等问题；需要购买有机肥的种植户知道有机肥的营养和环保作用，但购买渠道受限。另外，有机肥多为粗加工，深加工处理做的不够，没有形成专用肥的产业链。

2.3 养殖场粪污处理方式单一，设施装备薄弱

随着规模化养殖场不断增加，粪污处理方式呈单一性，大多以自然堆积发酵回田为主。养殖场没有专门进行粪污处理的技术人员，不能因地制宜选择合适的粪污处理方式和规范措施，也不能在处理过程中及时做出调整。加之国内的粪污处理设施企业大部分还处于起步阶段，大多数规模养殖场中因缺少资金和场地不足，导致粪污处理设备规模小、同质化严重，且不注重设备检修和维护，个别小型养殖户还没有安装任何粪污处理设施。如何结合当地的实际条件采用效率高的处理技术和设施装备已成为养殖农业循环经济发展的关键。

2.4 行业研发基础薄，投入资金不足

虽然近年来开展规模化养殖场的粪污资源化利用受到了国家和社会各界的重视，但整个行业仍存在研发经费投入不足问题。养殖业本身产生的粪污处理需要建设清粪机械、固液分离机、沼气池等设备，需要大量的时间和资金投入，且短期内难以产生可观的经济效益，这使得养殖场对粪污资源化利用的积极性普遍不高。中国当前粪污处理行业的技术研发工作才刚起步，主要由研究所和高校来完成，技术更新速度慢，甚至出现部分科研技术理论结果与实际生产脱轨的问题。因此，我国要加强畜禽粪污处理的科研投入，提高养殖产业创新创造新活力。

3 对策和建议

3.1 通过法律制度管控养殖污染

完善养殖污染治理的相关立法，提高立法层次，细化执法主体及违法责任，通过法律手段将畜禽养殖污染遏制在源头环节。制定畜禽粪污管理标准，构建监管政策体系，建立考核与评价体系，重点任务分配至各个主管部门，严格控制畜禽粪污乱排现象，推进畜禽粪污资源化利用。

3.2 加强粪污处理技术装备的研究和资金的投入

建议国家通过加大政策扶持，制定优惠政策，推动科研院校理论和技术研究，促使企业积极投身于行业创新技术研究发展，鼓励科研院校与企业单位协同合作，理论和实际相结合并及时改进设备和技术，真正解决当地养殖场粪污处理的实际问题。

3.3 建立因地制宜的粪污处理模式

养殖场应因地制宜，结合自身和当地的实际情况选择合适的粪污处理模式，不能简单地生搬硬套。政府应发挥宏观调控作用，制定符合当地情况的畜禽粪污管理条例，对规模不同的养殖场进行分类和指导，制定不同的粪便处理和施用规范，科学选择粪污的处理技术，选择简单实用、成本适中、技术成熟和养殖户容易接受的粪污处理措施，经过试点示范、科学论证之后再全面推广。

3.4 加强宣传与服务指导，提高粪污资源化意识

发挥舆论媒体的引导作用，将粪污治理纳入环保公益行业。发挥示范基地的带头作用，让养殖户认识到畜禽粪污肥料化后的经济价值以及对环境保护所做的贡献。同时加强政策解读，引导社会各界和养殖主体了解当前政府支持科学、高效、环保养殖的政策内容与具体要求。另外注意对养殖户推广设备的同时开展技术培训和后续指导，使他们能够真正掌握畜禽粪污处理技术，提高经营效益，力求做到各养殖场充分了解法律政策和掌握粪污处理技术。

4 小 结

畜禽粪便导致生态环境恶化的问题日益突出，但畜禽粪便也是一种潜在的资源。畜禽粪污资源化利用不但可以从源头上解决污染问题，还能充分发挥畜禽粪便的生态和经济价值，为此受到广泛关注并迅速发展。本文在探讨国内畜禽粪便资源化利用方法的基础上，总结出了在畜禽养殖废弃物的立法监管、资源化利用方式、科研投入和技术创新等方面存在的突出问题，并提出了相应的对策和建议，以期为畜禽养殖进一步绿色健康发展提供参考。