畜禽粪污暗收暗贮肥化还田实用技术

刘太记，王靖楠，周 楠，曲东阳，刘 会

（1.河南省畜牧总站，河南 郑州 450008；2.唐河县动物卫生监督所）

近几年，随着国家畜禽粪污资源化利用项目实施和畜禽养殖污染治理力度的加大，规模以上养殖场畜禽粪污处理利用设施得到了完善配套，畜禽养殖污染问题也得到了有效治理。但是，规模以下养殖场户粪污治理问题无论是治理设施配套方面、标准规范方面，还是治理技术方面，仍然是畜禽养殖污染防治的薄弱环节。尤其是随着农业农村现代化进程快速推进、乡村振兴战略实施的步步深入和人们对环境质量诉求的日益提升，规模以下养殖场户粪污乱排乱放、臭气扰民问题成了各级政府关注的重点、粪污治理的难点、老百姓关切的焦点。为此，河南省畜牧总站依托畜禽粪污资源化利用整县推进县项目实施，组织基层技术推广人员及相关企业，针对规模以下养殖场户资金有限、劳动力不足、专业技术知识欠缺等特点，开展了规模以下养殖场户畜禽粪污处理利用技术研究，形成了规模以下养殖场户畜禽粪污暗收暗贮肥化还田技术，并在新郑、确山等市县推广应用，有效解决了因粪污处理利用设施建设投资成本高、劳动强度大、工艺烦琐带来的小型养殖场户建不起、用不动、管理难等问题；有力促进了规模以下养殖场户粪污治理和改善农村人居环境，为进一步提升规模以下养殖场户畜禽粪污资源化利用，促进畜禽养殖业绿色可持续发展提供技术支撑。

1 技术工艺

1.1 工艺流程

畜禽粪污暗收暗贮肥化还田实用技术主要工艺流程包括畜禽粪污收集，包括干清粪（水冲粪或水泡粪）；粪污处理，对固粪进行槽式好氧堆肥，污水进入生化发生器和贮存池进行厌氧生化处理；粪污利用，固粪肥化及肥水还田利用。该技术模式工艺流程如图1所示。

图1 工艺流程

1.2 技术原理

畜禽粪污暗收暗贮肥化还田实用技术是针对中小型养殖场户邻村近户粪污处理易扰民、小本经营投资能力差、设施简陋粪污处理不充分的实际情况，对粪污收集、贮存、处理和利用的关键环节的设施设备、处理工艺进行的技术改良，集粪污处理利用设施构建、固体粪污的好氧堆肥、液体粪污的厌氧生化、微生物技术应用、粪肥转化及配水还田为一体的畜禽粪污处理利用技术。

1.2.1 粪污设施“连体式”建设

处理畜禽粪污的堆粪场和污水贮存池设计为上下连体结构，以重叠构筑方式来减少设施占地和粪污处理场地周转，分地下式连体和地上式连体（见图2），堆粪棚位于污水贮存池上部，污水贮存池位于堆粪棚下部。地下水位较深的（6 m以上）地域宜建设地下式连体，污水贮存池可为全地下式；地下水位较浅的地域宜建设地上式连体或半地上式连体。

图2 地上连体式和地下连体式示意

1.2.2 固态粪污“对槽式”堆肥

在传统的槽式堆肥工艺基础上针对中小型养殖场户设计的投入小、设备少、操作简单的好氧堆肥技术模式。分背式对槽堆肥和对脸式对槽堆肥（见图3），背式对槽是由槽体和另一个槽体背靠背安放并使用一个共用墙体，且在每个槽体预留一条车辆通道；对脸式对槽是由槽体上的槽口与另一个槽体上的槽口对脸构置，槽体对脸处中间预留一条共用车辆通道，温度探头安装在槽壁墙的斜面上，且每一个对槽的底部装有通风槽和曝气系统。通过简单的工艺改进，适度减少人力和设备投入，缩短发酵周期，用对槽式堆体结构替代条垛式、整槽式和装备式堆体结构，在没有专用翻抛设备的情况下，按照“混合料预处理—布料建堆—静态曝气—倒堆翻槽—腐熟度控制—出槽后腐熟处理—吹脱除臭—回料再处理”工艺流程（见图4），人工翻堆倒槽与自动化通风供氧相结合，适时调控堆体发酵状态、翻堆频次、曝气量、堆体温度和发酵周期参数，有效控制堆体高温发酵期，使物料在氧气充足状态下深度发酵、分解和转化，最终形成堆肥腐熟度稳定的合格堆肥产品。通过设备和工艺技术调控堆体微生物代谢条件及堆体发酵状态，实现废弃物深度发酵而将物料发酵腐熟转化，达到无害化、减量化和稳定化的质量要求。

图3 对脸式对槽堆肥和背对式对槽堆肥示意

图4 工艺流程

1.2.3 液态粪污“暗贮式”生化

在封闭的粪池进水口加置一个微生物缓释装置（即生物发生器），通过污水泵循环推流作用，持续向水体中释放高活性外源微生物，微生物菌体利用自繁性、缓释扩散性，快速构建污水外源菌剂优势菌群，并适度提高水体溶氧量。通过微生物的繁殖、合成、分解转化等代谢活动，分解水体中的臭源有机物，处理后的粪污形成液态有机肥还田利用。

1.2.4 液体粪肥自动还田

在田间机井水泵出水管上加装一个水肥一体化调配器，肥水输送管线通过水肥一体化调配器与机井输水管线自成系统，当农户抽水灌溉农田时，通过预先编制好的控制程序，肥水水泵自动启动，水肥一体化调配器根据需求自动调节水肥比例，灌施农田，从而实现液体粪肥自动还田。

1.2.5 利用微生物除臭控臭

利用微生物菌剂的繁殖性、代谢转化性，转化、利用各种臭源有机物为养分，进行繁殖合成代谢与分解转化代谢，使臭源有机物分解消失、或失去或改变原有性质，从而实现消除和控制挥发性有机类恶臭的作用。

1.3 技术特点

该技术突出特点是处理利用资金投入少，设施设备运维成本低，工艺简单易操作，省事、省心、省力、省钱，肥化质量高，减排效果好。

1.3.1 节约建设用地

粪污设施“连体式”构筑，粪污地下贮存处理，与同等规模养殖场户相比，节约土地面积30%～50%，解决了小型养殖户养殖场地受限，粪污处理利用设施建设用地难题，同时畜禽粪污就地处理利用，减少粪污处理周转环节和运输成本，阻断了疫病传播途径。

1.3.2 优化人居环境和养殖环境

液态粪污“地下式”生化暗贮，杜绝养殖粪污乱堆乱放、污水溢流、臭气熏天等现象的发生，改善小型养殖户的场容户貌，促进农村人居环境整体改善。

1.3.3 处理成本低

节减占地投入、粪污转运投入，节约人力人工，运行维护费用低。对槽式堆肥人工倒槽翻堆与自动通风供氧相结合，不用配备专用的翻抛堆肥设备，辅助发酵料可采用20%～25%回料堆肥，堆肥成本低。

1.3.4 堆肥质量高

有效规避条垛式堆肥周期长、占地面积大、整槽式堆肥连续翻抛工艺繁杂、堆体热能流失大、恶臭、水汽、粉尘多和装备式堆肥投入大、成本高、堆肥熟度低等弊端。粪污经过微生物分解转化，缩短生化周期，加快了液态肥腐熟，避免肥水还田出现烧苗、烧根、夺氧、熏苗和病虫害等肥害，提高吸收利用率和粪污资源化利用率。通过工艺优化，解决堆肥中普遍面临的堆体蓄热升温慢、堆体高温和高温期不足、腐熟度低、含水率高和臭味大以及合格率低的常见生产难题。

1.4 主要设施设备及关键参数

1.4.1 核心设施设备

1.4.1.1 “连体式”堆粪场、贮存池建设规格

贮存池深3 m 为宜，长、宽可根据现场地形、养殖规模、贮存周期，按照1.2 m3/头标准建设。池底、墙体面全部做防渗处理，砖砌厚度240 mm，墙面泥砂浆抹光；池上加盖水泥板（有条件的可用砼整体浇筑），污水存贮池上盖同时作为堆粪棚的地面；全地上堆粪棚，半封闭水泥沙抹面围墙高度1.5 m，石棉瓦或轻型板封顶，顶高以便于人工或机械清粪而定，堆粪池借助堆粪场的半封闭围墙对槽构筑，建设容积根据养殖规模按0.01 m3/头标准建设。

1.4.1.2 固体粪污“对槽式”好氧堆肥

对槽建设参数：槽宽度4～10 m、槽深度为3～4 m 为宜。背式对槽的共用墙体应低于槽壁墙的高度，且槽口隔壁墙为倒角；槽底、槽体墙面全部做防渗处理；

堆肥混料控制参数：主料为畜禽粪便，辅助料添加量为主料的40%～50%，其中农作物干秸秆20%～25%、回料20%～25%，堆肥剂（由改性酵母菌、微量元素和辅料组成）按每吨主料的0.25%～0.5%比例添加；

发酵腐熟度控制：在通风量充足的条件下，槽内堆体温度参数控制在60～70 ℃并连续保持7～9 d；

倒堆翻槽频率：整个高温发酵期通过翻堆倒槽2～3次即可；

对槽工艺适用于5～30 m3/d中小规模量的堆肥应用。

1.4.1.3 液态粪污“地下式”生化暗贮

贮存池建设规格同“连体式”，微生物缓释装置投放需要根据污水的浓度确定投放量，一般一个微生物缓释装置配一份专用微生物伴侣和一个自控电源盒。微生物缓释装置一次性投入正常使用周期约为1至2年。

1.4.2 环境控制

粪污水经1.5 个月系统生化，COD 到400～700 mg/L；NH3-N到120～180 mg/L；水冲粪/水泡粪混合污水经2～3个月系统生化，COD 达到600～1 000 mg/L；NH3-N：150～250 mg/L；沼液经1个月系统生化，COD达到300～600 mg/L；NH3-N：80～150 mg/L；大肠杆菌、沙门氏菌、蛔虫卵等无害化处理达标，还田试验无烧根烧苗夺氧现象，污水恶臭去除率约80%～90%。

2 效益评价

依据典型规模以下养殖场户生产应用情况对该技术工艺模式的效益进行评估分析。综合新郑、确山等市县养殖场户应用情况，以确山县兴业养殖专业合作社养殖场户饲养约200 头育肥猪的场户为例，粪污设施利用20 年计算。

2.1 经济效益

出栏每头育肥猪新增纯收益约79 元，年经济效益增加约3.16万元。

设施成本减少：“连体式”堆粪场、贮存池与通常堆粪场、贮存池分开建设工程费用投入减少9 000元；土地费用减少4 000元；出栏每头育肥猪减少设施建设成本投入3.3元/头。

固粪“对槽式”堆肥、污水“地下式”暗贮肥化减少1/2的人力投入，出栏每头育肥猪减少人力成本费用投入45元/头；

粪污肥化质量提高，粪污得到了有效利用，粪污综合利用率提高50%，出栏每头育肥猪收入增加30.6元/头。

2.2 生态效益

通过粪污处理设施“连体式”建设，大大压缩了占地空间，节省了土地资源。采用畜禽粪污暗收暗贮的方式有效解决了传统养殖难以根治的粪污乱堆乱放、污水跑冒溢流、臭气飘散等影响农民生活和农村环境的问题，按1 头猪日产排粪污7 kg 测算，年出栏育肥猪400 头，有效减排粪污约500 t，按每头猪每年减排2 kg CH4、0.15 kg N2O 粪便测算，减排温室气体约12 000 kg CO2，有效避免臭气扰民现象的发生。

2.3 社会效益

粪污处理省心、省事、省人工，比传统养殖减少30%～50%的劳动量，解放劳动力。尤其是目前农村养殖大多为老弱人员，较好解决了粪污设施投入大、工艺复杂所带来的用不动、用不好的问题，有力促进了农村畜牧养殖的发展。

笔者从技术背景、工艺流程、技术原理及生产效益等方面对畜禽粪污暗收暗贮肥化还田实用技术进行分析论述，认为该技术具有推广应用价值，可以有效解决规模以下养殖场户粪污处理设施建设成本高、工艺烦琐、劳动强度大等问题，为畜禽粪污资源化利用工作提供经验和技术支撑，更好地推动畜牧业绿色循环发展。