畜禽粪污厌氧发酵全量利用模式效果分析

尹燕 张凯 裴强 闫军保 徐源畅 樊静雅

摘 要： 近年来，河南省潢川县加大畜禽养殖污染治理力度，以种养结合、农牧循环、就近消纳和综合利用为主线，通过实施生猪调出大县、畜禽粪污资源化利用整县推进及绿色种养循环农业试点等项目，提高养殖场粪污处理设施配套率和综合利用水平，取得了显著成效。介绍了潢川县探索实践畜禽粪污厌氧发酵全量利用模式的成效，分析了当前存在问题，提出发展对策与建议，为畜禽粪污全量利用工作持续深入开展提供参考。

关键词：畜禽粪污；厌氧发酵；全量利用；循环农业；潢川县

中图分类号：S141.4文献标识码：A文章编号：2095-1795（2023）12-0049-05

DOI：10.19998/j.cnki.2095-1795.2023.12.009

0 引言

近年来，河南省信阳市潢川县把畜禽粪污全量利用工作作为推动畜牧业可持续发展、高质量发展、绿色发展和环境污染攻坚的重要举措来抓，通过7 年的综合整治，潢川县规模化畜禽养殖场（户）粪污治理基础设施基本配套，畜禽粪污资源化利用率高，大大提高了畜禽粪污综合利用率和土地肥力。以种养结合、农牧循环、就近消纳和综合利用为主线，通过实施生猪调出大县项目、畜禽粪污资源化利用整县推进项目及绿色种养循环农业试点项目，多方筹集资金8 亿多元，多方协同、连片实施，探索模式、总结推广，取得了显著成效。

1 利用现状

潢川县位于河南省东南部，信阳市中部，辖17 个乡镇、4 个街道办事处、1 个国营农场，总人口87.13万人，常住人口65.86 万人，是全国粮食生产先进县、全国生猪调出大县、生猪活储鲜销供港基地县，享有世界鸭王、甲鱼王国、全国花木之乡和全国优质糯米之乡的美誉。潢川县农作物以种植小麦、水稻、油菜和茶叶为主，全年粮食作物种植面积10 万hm2、养殖水面利用面积0.97 万hm2、油料作物种植面积2.02 万hm2、蔬菜种植面积0.79 万hm2、茶叶种植面积0.58 万hm2及花卉种植面积1.2 万hm2。

据潢川县农业农村局畜牧股农情调度统计的数据，2016 年，潢川县畜禽养殖场共计2 955 个（户），其中生猪养殖场2 312 个、肉牛养殖场76 个、羊养殖场83 个、肉鸡养殖场40 个、蛋鸡养殖场101 个和鸭养殖场343 个。2016 年，全县生猪存栏60.5 万头、肉牛存栏14.43 万头、家禽存栏2 026.9 万只和羊存栏12.38 万只；生猪出栏84.65 万头、羊出栏14.05 万只、家禽出栏9 194.68 万只，其中肉鸡出栏107.1 万只；禽蛋产量3.36 万t，肉类总产量25.75 万t。2016 年，全县畜禽养殖粪污产生量194.48 万t，尿液产生量111.28 万m3，全县畜禽粪污综合利用率70%，如表1 所示。由于受非洲猪瘟和禽流感影响，以及农村环境污染治理，近几年畜禽养殖规模显著下降。2021 年，潢川县规模畜禽养殖场共计647 个，其中生猪养殖场498 个、500 头以上肉牛养殖场2 个、蛋鸡养殖场3 个、鸭养殖场144 个；全县生猪存栏38.65 万头、肉牛存栏1.38 万头、家禽存欄1 405.43 万只及羊存栏3.88 万只；生猪出栏53.06 万头、羊出栏5.23 万只、牛出栏0.84 万头及家禽出栏3 880.05 万只；禽肉产量8.12 万t、禽蛋产量6.73万t。2021 年，全县畜禽养殖粪污产生量47.67 万t、尿液产生量38.67 万m3， 分别是2016 年的24.5% 和34.7%，如表2 所示。目前，潢川县畜禽规模养殖场设施装备配套率达到100%，畜禽粪污综合利用率达到99.2% 以上，较2016 年提高29.2 个百分点。

2 利用模式

2.1 种养结合生态循环模式

该模式主要是在养殖场周边配套一定数量的农田、蔬菜地和果园饲料地等，畜禽养殖粪污经过处理后全量用于农业生产用肥，实现畜禽养殖污染零排放和农牧结合的生态循环，养殖模式如图1 所示。

2.1.1 沼气工程为纽带生态循环模式

以大中型沼气工程为纽带，将粪污排入密闭的沼气池中，通过厌氧菌的发酵作用降解畜禽粪污中的颗粒状有机物，杀死或抑制其中寄生虫卵和病原菌，工艺流程如图2 所示。产生的沼气可以作为能源用于发电、照明和燃料；沼渣可以直接出售或用于生产有机肥料，厌氧出水可直接作为肥料用于农田施肥。截至2022 年底，潢川县拥有700～1 000 m3 大中型钢膜沼气工程13 处，1 000 m3 以上红泥和黑膜沼气工程50 多处，1.5 万m3 大型沼气工程2 处。如潢川县忠泰牧业有限公司、潢川县中原天鑫牧业有限公司等大型生猪养殖场，粪污处理后产生的沼气发电、沼液用管网直接输送到田间、沼渣制成有机肥[1-2]。

2.1.2 沉淀发酵就地消纳生态循环模式

该模式主要针对不具备建设大型粪污处理设施的规模以下养殖大户。经与生态环境部门协商，允许小型养殖场建设简易的沉淀设施，畜禽粪污经过3 级沉淀处理后就地消纳利用。鼓励有条件的畜禽规模养殖户建设与养殖规模相匹配的厌氧处理设施和固液分离设施。潢川县所有小型养殖场（ 户） 均建有60～500 m3 混凝土、红泥或黑膜沼气池，3 级沉淀等粪污处理设施，粪污处理配套率达到100%。

2.1.3 专业承包运输配送生态循环模式

2021 年，潢川县实施绿色循环农业试点项目，实施面积0.8 万hm2。专业承包运输配送生态循环模式将养殖与种植通过第三方服务机构有效连接，真正打通种养循环堵点，在畜禽规模养殖场户设施装备基本配套的情况下，着力打造种养结合、生态循环利用的畜牧业新模式[3-6]。第三方服务公司分别与养殖场（户）、种植场（户）签订运输、供肥合同，把发酵成有机肥的畜禽养殖粪污，利用吸污车运输到农业种植场的田间地头直接喷施；把发酵后的干粪运送到种植户指定的地点或指定地块施用；同时实现畜禽养殖粪污零排放和保障农业种植生态发展的双赢效果[7]。

2.2 收集分散养殖户粪污集中处理模式

针对养殖密集区域小、养殖户粪污处理设施标准低、处理不彻底的现状，在该区域合适位置建设区域性粪污集中处理中心[8]。采取收集分散小养殖户粪污集中处理方式，生产有机肥异地消纳养殖废弃物，实现废弃物再利用，解决养殖密集区养殖废弃物就地消纳困难的问题。收集区域内养殖场的粪污，利用厌氧堆肥发酵技术进行集中处理，再经过粉碎、配料、造粒、干燥和包装等流程，生产商品有机肥[9]。有机肥产品外销到种植户和种植企业，形成种养结合的良性循环。如亿隆环保科技有限公司将病死畜禽无害化处理和粪污集中处理统筹考虑，建成综合处理中心，将畜禽养殖产生的废弃物综合处理后，用于金塔红农业合作社的芡实、蔬菜、农作物等农业生产有机肥料，就地就近消纳利用。粪污集中处理和有机肥生产工艺流程如图3 和图4 所示。

粪污集中处理中心与中小养殖场户签订粪污收运协议，养殖场户自建粪污暂存池，中心利用专用的吸粪车辆，将养殖场户的粪污运到集中处理中心配水池，经过固液分离机将粪污分离成干粪和粪水，粪水进入沼气池进行厌氧发酵，降低污染浓度，沼渣进入有机肥车间，与干粪一起制作有机肥[10-11]。以公路运输为主，利用公司的运输车辆运输至厂处理中心。

具体流程：粪污→养殖场粪污暂存池→签订收运协议→运输（吸粪车）→处理中心。

2.3 工业化治理达标再利用模式

由于潢川县畜禽养殖规模大，水环境污染防治工作压力大，生态环境部门要求所有畜禽养殖污水不准外排。因此，所有已建设达标排放设施的养殖场又补建了与污水排放量相匹配的储液池，达标后的污水仍然要进行农牧结合、综合利用，实现零排放，并要求畜禽养殖企业流转有与养殖规模相匹配用于消纳粪污的土地， 或与周边农民签有协议消纳粪污的合同[12]。2019 年，潢川县在白店乡成功打造一个畜禽粪污资源化高标准示范点，示范点以连片花木、林地为主要粪肥消纳对象，铺设还田管网超过1 万m，将养殖肥水通过管网直接输送到田间地头，真正实现粪肥还田“最后一公里”，生态效益显著。目前，已有11座大型养殖场共铺设还田管网超过6 万m，充分利用畜禽?沼肥?粮食?林?茶?渔业相结合模式，实现了全量畜禽粪污资源化利用，打开了畜牧业绿色发展的大门，农村人居环境得到明显改善。如河南中州牧业有限公司、潢川县前进生态养殖有限责任公司等，流转土地70 余hm2，粪污处理后就地就近消纳利用。

3 取得成效

3.1 畜禽养殖粪污处理设施全配套

潢川县规模以上养殖企业都配套建设了粪污收集、处理、储存设施；改造建设了雨污管网，实现雨污分流；改变水冲粪、水泡粪等湿法清粪工艺，推行干法清粪工艺，实现干湿分离；干粪经堆粪发酵还田模式，污水经沼气池处理排入储液池储存，再进行土地消纳。养殖场配套建设储粪场和污水储存池，粪污基本实现无害化处理、资源化利用。各散养户的畜禽粪便经厌氧发酵堆肥、沉淀池自然发酵等方法处理后全部用于还田施肥。全县畜禽粪污处理设施装备配套率达100%。

3.2 畜禽养殖粪污综合利用全链条

充分利用畜禽?沼肥?粮食?林?茶?渔业相结合模式，促进粪污综合利用，实现零排放。畜禽粪污制成有机肥，用于粮食、花木、茶叶种植，沼渣沼液用于农田灌溉、鱼塘和小龙虾养殖，沼气用于发电、照明和清洁燃料，养殖场户均与周边农户签订消纳协议，就地实现资源化利用。

3.3 城乡生态人居环境明显改善

2017 年，潢川县乡村垃圾遍布、污水横流，沟渠、塘堰、河流水体发黑污浊、臭气熏天，严重污染地下水及地表饮用水安全。2017 年以来，潢川县大力推进农村安全饮水、农村生活污水治理、农村生活垃圾清运处理、畜禽养殖污染整治和城市黑臭水体治理等工程，极大地改善了城乡人居环境、生活环境和村容村貌。目前，县域内各河道已全部消除黑臭，水质不断提升，潢河、白露河、寨河断面水质从Ⅲ类提升到Ⅱ类，春河断面水质从劣Ⅴ类上升到Ⅳ类。

4 分析和建议

4.1 畜禽粪便污水处理水平不够高

受治理成本、经济实力、设施设备及技术水平和环保意识等因素影响，部分养殖场户将未经充分腐熟的畜禽粪污施入农田，可能存在农作物烧苗和疫病传播风险。未被充分消納的粪水进入河渠，增加了水环境污染。应指导养殖企业规范建设2 套污水储存设施，轮流使用、充分发酵，可引入菌种提高发酵效率，确保完全发酵腐熟后利用。

4.2 畜禽粪污处理利用渠道不够畅通

当前，种植业与养殖业之间的衔接程度尚不够密切，特别是受有机肥农田施用劳动量大、当前农村青壮劳动力少、种植户培育地力积极性不够高、有机肥施用机械化程度低等因素制约，种植户施用有机肥的积极性不高。仅靠国家项目资金支持成立的粪污资源化利用专业队伍数量有限，不能完全满足市场需求。地方政府应积极引导社会资本进入，鼓励组建专业化、机械化有机肥储运、施用队伍，打通畜禽粪污资源化利用渠道。

4.3 畜禽粪污集中处理效益低风险大

建设粪污分散收集集中处理中心社会效益大，但经济效益小，企业建设积极性不高。粪污运输车辆、人员在各养殖场之间穿行，给疫病传播带来风险，养殖企业有抵触情绪。运输车辆、人员应加强消杀力度，做到一车一消杀，不留消杀死角，减小疫病传播风险；政府应出台更多的扶持政策，鼓励畜禽粪污进行规范处置和全量资源化利用。

5 结束语

河南省潢川县畜禽粪污厌氧发酵全量化利用模式，解决了大型畜禽养殖场附近农业种植消纳粪污能力不足和小型养殖场单独处理粪污成本高或处理能力不足的问题。探索出一条废物变资源、资源变效益、大小企业协作共赢的畜禽粪污全量利用新型处理模式。

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