盐碱地上养殖好粪污利用需配套——畜禽粪污资源化利用“河口模式”探讨

聂小想

东营市河口区位于山东省东北部，属暖温带季风型大陆性气候，南北宽43公里，东西长79公里，全区土地面积340万亩，其中农用地146万亩（耕地57.1万亩），未利用地161万亩，盐碱化程度较重。因地处黄河故道流域，境内未利用土地成方连片，草场资源丰富，野草品种较多，发展畜牧业具有独特的优势。近年来，河口区瞄准国内外奶业龙头企业，落户了澳亚集团的3个万头奶牛牧场、印尼佳发3万头肉牛牧场和正邦集团100万头生猪养殖基地，肉蛋奶年总产量可达35万吨，成为全国畜牧大县和山东省首批畜牧业高质量发展先行县。

河口区在畜牧业快速发展的同时，通过对畜禽粪污资源化利用模式的不断探索，逐渐摸索出畜禽粪污资源化处理的“河口模式”，全区农牧循环的产业格局基本形成，促进了河口区盐碱土壤改良和现代农牧业的高质量发展。

一、粪污全量收集还田利用模式

粪污在养殖圈舍内经漏缝地板进入下方收集池，贮存3～4个月，待每批育肥猪出栏后，将收集池中的粪污以虹吸式原理清出并全部注入氧化塘贮存，在氧化塘中自然贮存2～3个月，此时粪污的总贮存时间已达6个月以上。氧化塘分为敞开式和覆膜式两类，粪污通过氧化塘贮存进行无害化处理后与灌溉水按照1∶10的比例混合，既可施用于农田，也可按周期轮换全量灌溉盐碱地。

（一）典型案例

东营河口正邦生猪养殖有限公司和东营正邦生态农业发展有限公司三大猪场养殖规模达到40万头生猪，承包耕地面积27000亩，主要种植玉米、牧草等作物。建设有1.58万m3的沼气罐和620万m3的敞开式氧化塘（后因解决气味污染问题改为覆膜式氧化塘），粪污贮存时间超过9个月，设施总投资约300万元。贮存后的液体粪肥通过农田管网（土地整理过程中铺设暗管排碱和灌溉硬化渠）进行水肥一体化施肥或轮换全量灌溉，通过种养结合，每年可节本增效约900余万元，土地得到有效改良。

（二）模式特点

1.主要优点

粪污收集、处理、贮存设施建设成本低，处理利用费用也较低；粪便和污水全量收集，养分利用率高。

2.主要不足

粪污贮存周期一般要达到半年以上，需要足够的土地建设氧化塘贮存设施；施肥期较集中，主要集中于农作物收获后的土地闲置时间，需配套专业化的搅拌设备、施肥机械、农田施用管网等；粪污长距离运输费用高，只能在一定范围内使用。

（三）需要完善的事项

1.需要进一步开展全量还田监测

目前粪污贮存过程中的养分指标和卫生学指标变化规律还不清楚，粪污无害化所需最短贮存时间仍无科学界定，还田利用后土壤中养分变化也不确定。因此，需要定期采样检测并长期跟踪，系统收集第一手数据进行归纳总结。

2.需要建立全量还田参考标准

目前企业对于粪肥的还田量、还田时间等仅凭经验进行摸索操作，全量还田缺少技术标准指导。因此，需要开展相关试验研究，为全量还田提供参考标准，明确粪污收集方法、贮存方式、贮存时间、施用方式、施用时间、一次性施用量等，指导粪肥科学施用，真正实现粪污消纳与土地改良“双赢”。

（四）适用范围

适用于猪场水泡粪工艺或其他规模养殖场的水冲式清粪工艺，粪污的总固体含量小于15%；养殖场周边需要有与粪污养分量相配套的足量农田，并且灌溉、排碱设施配套齐全。

二、粪污专业化能源利用及垫料回用相结合模式

工艺流程图

以专业生产可再生能源为主要目的，依托专门的畜禽粪污处理企业或规模养殖场粪污处理系统，收集养殖场粪便和污水，进行固液分离，并配套建设大型沼气工程。基于奶牛粪便纤维素含量高、质地松软的特点，将奶牛粪污固液分离，固体粪便进行好氧发酵无害化处理后回用作为牛床垫料，液体部分进入沼气池进行高浓度厌氧发酵，所产沼气进行能源利用（生活用气、发电上网或提纯生物天然气），沼渣用于生产有机肥可供农田利用，沼液稀释后灌溉农田或经深度处理达标排放。

（一）典型案例

新加坡澳亚投资控股有限公司在河口区投资建设了3个万头奶牛牧场，每个牧场存栏奶牛1.3万余头，均建有容积2.5万m3左右的大型沼气设施，每个牧场日产沼气量1.2万m3左右，共承包土地4.3万亩，土地铺设了沼液还田滴灌管网。粪便经沉沙后固液分离，固体部分输送到好氧固态发酵池内好氧高温发酵48小时左右，出料一部分回填牛舍用于奶牛卧床，多余部分销售第三方用于发酵生产有机肥；液体部分经沉淀后，上清液作为牛舍回冲用水，剩余部分注入沼气池，经厌氧发酵后，沼气用于生活区冬季取暖或灶头燃料等，沼液、沼渣施于农田肥地。2021年，河口区又引进了上海龙腾公司在3个牧场建设了沼气发电系统，进行再生能源利用，发电上网。

（二）模式特点

1.主要优点

对养殖场的粪便和污水集中统一处理，进行农牧循环利用、可再生能源专业化利用，牛粪替代沙子和土作为垫料，减少粪污后续处理难度。可有效减少环境污染，降低土地承载压力；专业化运行，能源化利用效率高；作为粪肥还田利用，无害化处理相对彻底，肥效较明显。

2.主要不足

一次性投资高，能源产品利用难度大。产生的沼液量大集中，若无农田配套，二次处理成本较高，需配套后续处理利用工艺；作为垫料如无害化处理不彻底，可能存在一定的生物安全风险。

（三）适用范围

适用于大型规模养殖场或养殖密集区，具备沼气发电上网或生物天然气进入管网条件，具有沼液、沼渣还田利用配套土地及设施，小型养殖场户密集区需要地方政府配套政策予以保障。

三、规模养殖场自有固体粪便堆肥利用模式

采取干清粪模式的畜禽规模养殖场固体粪便可经好氧堆肥无害化处理后，就地农田利用或生产有机肥。

工艺流程图

（一）典型案例

东营力大王农畜产有限公司（生猪养殖）、东营大希望农场有限公司（肉鸡养殖）、东营澳亚肉牛养殖有限公司，全部采用干清粪工艺。力大王公司养殖生猪2万头左右，产生的固体粪便采用密闭车间翻抛发酵后，生产商品有机肥，产品肥料分为粉状和颗粒状，主要针对设施蔬菜市场进行销售；冲洗圈舍粪水用于沼气生产，沼气用作燃料，沼液通过自建污水处理系统处理。大希望公司批次养殖肉鸡23万羽，固体粪便用蘑菇菌渣作为辅料，降低水分进行堆肥发酵后还田利用或销售至有机肥厂；冲洗圈舍粪水进入储液池发酵后结合农田灌溉按小于1∶10的比例进行还田利用。澳亚肉牛公司存栏肉牛2.5万头左右，承包农田7000亩，产生的固体粪便经堆肥发酵后生产粉状有机肥，用于自有农田土地改良或直接销售给第三方处理利用。

（二）模式特点

1.主要优点

好氧发酵温度高，粪便无害化处理较彻底，发酵周期短；堆肥处理提高粪便的附加值。

2.主要不足

好氧堆肥过程中易产生大量的臭气，臭气进一步收集处理难度大、不彻底。

（三）适用范围

适用于只有固体粪便而无污水产生的规模化肉鸡、蛋鸡或羊场等，以及采用干清粪模式的其他畜禽养殖场。

四、原位发酵床模式

主要用于发酵床养猪技术，最常用的发酵床有机垫料为稻壳、锯末或刨花屑等，添加一定比例微生物菌种混合，在圈舍中铺设60～80cm厚度，猪排出的粪尿通过垫料中的微生物酵解来达到污染物零排放，即纳豆芽胞杆菌和酵母菌等所分解的蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、纤维素酶、果胶酶、木聚糖酶等酶类，使粪尿中的有机物得到充分降解，其末端产物以H2O和CO2的形式向外排放。

（一）典型案例

东营炳胜农牧发展有限公司搞生猪养殖，主要基础设施是建设猪舍5栋、发酵床6000m2，现存栏生猪4200头。该公司用发酵床养猪，以活性微生物生长发育的发酵床为核心技术，猪在由发酵好的稻壳、锯末、秸秆组成的垫料上进行饲养，猪产生的粪尿被垫料中的微生物分解，免去了清粪、冲刷的程序。猪场具有“三省、两提、一增、零排放”的特点和优势，即“省水、省力、省料”“提高抵抗力、提高猪肉品质”“增加养猪效益”“实现粪污零排放、无污染”，是当前生猪饲养的一种新模式，实现了养殖与环保的统一。

（二）模式特点

1.主要优点

发酵床养猪技术可以很好地解决现代养猪遇到的难题，达到养猪无污染的目的，一是可以减轻对环境的污染，猪舍里不会臭气熏天和苍蝇滋生；二是有效改善猪舍环境、提高猪肉品质（不再使用抗生素类药物）；三是可以变废为宝，提高饲料利用率；四是可以节工省本、提高效益。

2.主要不足

菌种分解效率不是很高，导致单位面积饲养的猪数有限；夏季高温促使垫料发酵加快，湿热垫料不利于猪只越夏；需要定期补充、翻抛垫料，疾病风险控制需做好评估；垫料供应需要结合当地资源进一步试验评估。

（三）适用范围

用发酵床养猪，大家最担心的就是夏季猪舍内部的产热问题，因此该模式适合北方常年气温较低、夏季气温不高或者高温季节较短的地方；适用于养殖密度较低的养殖场户。发酵床养猪绝不是俗称的“懒汉养猪法”，它需要加强垫料、水分、通风、消毒等各环节的规范操作，防止出现“死床”现象。

五、异位发酵床养殖模式

在传统发酵床养殖基础上进行改进，垫料不直接与畜禽接触，圈舍免冲洗，粪便和尿液通过漏缝地板进入下层垫料或转移到舍外铺设垫料的发酵槽中，进行粪便尿液的发酵分解和无害化处理，经过一段时间后可直接作为有机肥料进行农田利用。

工艺流程图

（一）典型案例

东营生向发农业科技有限公司计划投资3.5亿元，建设能繁母猪存栏1万头，年出栏肥猪20万头的标准化养殖场。目前建设一栋12000 m2育肥猪舍，存栏育肥猪1万头，建设了4800 m2异位发酵池，每天粪污处理能力100m3。猪舍中的粪尿无须干湿分离，通过污泥泵输送到发酵床，在调浆池中将粪尿中的干湿物质搅拌均匀，经过调浆后的粪尿可以为发酵床中的益生菌提供均匀的养分，使用自动喷淋设备以网格状的分布方式向发酵床输送粪尿。每两天对发酵床进行一次翻抛，每天进行一次温度测量，正常情况下，降解堆的温度应该为45～65℃。每三个月对发酵床中的垫料进行取样，根据检测数据对发酵床做好安全监控，及时补充垫料。为防止菌种退化及变异，每三个月进行一次菌种检测，根据需要在翻抛前及时补充菌种。由于粪污中的氨氮物质被微生物及时降解，可基本消除恶臭，将发酵后的粪便及垫料用作肥料进行还田利用或销售到第三方进一步加工生产有机肥。

（二）模式特点

1.主要优点

与原位发酵床技术相比，异位发酵床技术具有以下优点：一是避免垫料与猪只直接接触，减少垫料源性疫病风险和垫料高温影响；二是无须改造或拆建猪舍，避免既有资产浪费，降低投资成本；三是可配套自动翻抛机和其他设施，机械化程序高，提高效率。

2.主要不足

大面积推广垫料收购难；粪便和尿液混合含水量高，发酵分解时间长，寒冷地区使用受限；高架发酵床猪舍建设成本较高。

（三）适用范围

主要适用南方水网地区周围农田受限的生猪养殖场，其中舍外发酵床适用于年出栏1000～2000头的养殖场，高架发酵床适用于规模较大的养殖场。

六、污水肥料化利用模式

养殖场产生的污水经厌氧发酵或氧化塘处理储存后，在农田需肥和灌溉期间，将无害化处理的污水与灌溉用水按照一定的比例混合，进行水肥一体化施用，或者结合果树种植，铺设滴灌带管网设施，按比例进行喷淋施肥；固体粪便及氧化塘污泥经堆肥发酵后就近肥料化利用或委托第三方进行二次加工处理。

（一）典型案例

东营众城林果有限公司水肥一体化工程项目主要采取“公司化运营、订单式种养”的模式，利用台田种植“苹果、桃、梨、榛子”等林果1500亩，利用台田下水塘发展南美白对虾等淡水养殖1000亩，打造为以“上果下渔”为主的“观光式、休闲式、体验式”产业园区。2021年建设了粉状肥生产线1条、厌氧发酵及沼气系统1套（为覆膜囊式）、沼液三级沉淀池农田灌溉系统1套（含有泵房等动力系统及灌溉管网）。主要集中收集周边肉鸭、肉鸡养殖小区的粪污，年收集量可达3万吨，形成“畜禽养殖-废弃物资源化-种植”农牧循环系统，打造典型的“果-沼-畜”水肥一体化种养结合模式。

（二）模式特点

1.主要优点

这项技术的优点是灌溉施肥的肥效快，养分利用率提高，可以避免肥料施在较干的表土层易引起的挥发损失和溶解慢、肥效发挥慢的问题，尤其避免了铵态和尿素态氮肥施在地表挥发损失的问题，既节约氮肥又有利于环境保护，所以水肥一体化技术使肥料的利用率大幅度提高；同时，大大降低了设施蔬菜和果园中因过量施肥而造成的水体污染，也缓解了畜禽养殖粪污的处理压力。其具有肥料精准输送、水肥同施、精准施肥、节肥节水、智能可控等优点。

2.主要不足

周边配套一定农田面积，需要有一定容积的贮存设施，需配套建设粪水输送管网或购置粪水运输车辆，需配套沼液灌溉管网，一次性投资大；滴灌设备易堵塞损坏，长期实行水肥一体化易造成根区长期过湿，从而引起根系窒息，也存在次生盐渍化的风险；另外，没有松土、除草、断根等环节，如果时间过长，会导致土壤板结，影响果树根系发育和果品质量。

（三）适用范围

适用于周围配套有一定面积农田的畜禽养殖场，特别是肉鸭养殖集中区，因为肉鸭养殖产生的粪污比较稀薄、黏稠，固液分离难度大。在南方宜使用厌氧发酵生产沼气等无害化处理，在北方宜直接使用氧化塘贮存，在农田作物灌溉施肥期间进行水肥一体化施用。

七、区域化集中处理模式

采取干清粪模式的中小规模养殖场或者专业户、散户，自身未配建粪污处理设施的，可根据清粪多少及时将粪污送至就近的区域性集中处理中心进行处理。区域性集中处理中心配建有储存车间、翻抛发酵车间及相关设备，对收集的粪污添加稻壳等辅料调节含水量，并喷洒菌种进行好氧发酵处理，经处理后的粪便进行还田肥料化利用，或销售至专业的有机肥厂生产商品有机肥。

（一）典型案例

河口区结合《畜禽粪污资源化利用整县推进项目》的实施，在相关镇街养殖场相对密集的区域建设了4处区域性的畜禽粪污集中处理中心：一是在义和镇同合村畜禽养殖小区附近建设了1处畜禽粪污集中处理中心，建设粪污储存、翻抛车间、纳米膜发酵池、渗出液储存池等，创新探索了收购模式，对养鸡场以0.05元/羽的价格坐收鸡粪，其他畜种粪便灵活收购；二是东营市富源农业开发有限公司，采取与养殖场户签订收购协议的方式，接收周边畜禽粪便进行有氧发酵处理，建有阳光棚生产车间2880m2、储存车间2个，配套自走式翻抛机及其他配套机械，主要采用稻壳、农作物秸秆等作为辅料，喷洒菌种进行发酵处理，对产生的臭气进行密闭收集，经水过滤吸附除臭后排放；三是东营沃农生物有限公司，建有发酵车间882m2，暂存车间890 m2，面向社会收集畜禽粪便，经添加辅料、菌种等发酵后进行还田利用或销售。

（二）模式特点

1.主要优点

中小养殖场户不需要逐户配建粪污处理设施，节省投资；养殖场户可避免因粪污而造成的环境污染和疫病传播风险；养殖场户周边不需要自行配套农田种植；无污水排放。

2.主要不足

养殖场户需要自配运输车辆；处理中心发酵过程中产生的臭气难以处理彻底，容易造成大气污染；单纯简单处理经济效益不显著，难以持续运营，具有仅处理固体粪便的局限性。

（三）适用范围

适用于养殖场周围没有配套农田、无粪污处理设施的中小养殖场户。