畜牧业废弃物处理与资源化利用技术研究

摘要

为了解决畜牧业废弃物带来的环境污染问题，同时实现废弃物的资源化利用，促进畜牧业的可持续发展。本文介绍了畜牧业废弃物的分类（畜禽粪便、养殖污水、病死畜禽及其他废弃物）及其各自的特性；简述了畜牧业废弃物处理技术：固体废弃物处理技术（堆肥、干燥），污水治理技术（物理处理法、生物处理法、生态处理法）；探讨了畜牧业废弃物资源化利用的途径：肥料化、能源化、饲料化等。

关键词

畜牧业 / 废弃物处理 / 资源化利用 / 技术

随着畜牧业快速发展，畜牧业废弃物不断增加。若废弃物得不到处理，会对环境造成污染，还会浪费资源。对此开展畜牧业废弃物处理与资源化利用技术研究有现实意义。畜牧业废弃物主要包括畜禽粪便、污水、病死畜禽等，含有大量的有机物、氮、磷、钾等营养元素，以及病原体、重金属等有害物质^[1]，会对土壤、水体和空气造成污染，影响生态环境和人类健康。在畜牧业发达国家，如荷兰、丹麦等，大型养殖场通常配备先进的废弃物处理设施。荷兰的大型奶牛养殖场采用自动化的粪便清理系统，能够高效地收集和处理大量的牛粪；而随着我国畜牧业的快速发展，养殖规模不断扩大。但中小规模养殖场仍占较大比例，废弃物处理难度较大。一些大型养殖企业开始重视废弃物处理，逐步建造一些规模化的处理设施。欧美国家广泛应用沼气工程技术处理畜牧业废弃物。而国内在畜牧业废弃物处理方面也取得了一定的进展。堆肥技术在我国广泛应用，通过合理的工艺控制，可以提高堆肥效率和质量。此外，一些地区推广了生物发酵床技术，减少了废弃物的排放，提高了养殖环境质量^[2]。本文通过对畜牧业废弃物处理与资源化利用技术的研究，分析现有技术的优缺点，探索新的处理与利用途径，旨在为畜牧业的可持续发展提供技术支持。

1 畜牧业废弃物的分类与特性

1.1 畜禽粪便

畜禽粪便主要由未消化的饲料、消化道分泌物、肠道微生物及其代谢产物等组成，含有丰富的有机质是堆肥和沼气发酵的重要原料，富含氮、磷、钾等营养元素，其中氮主要以有机氮的形式存在，磷和钾则主要以无机态存在。不同种类畜禽粪便的营养成分含量有所差异，例如鸡粪中的氮、磷、钾含量相对较高，而牛粪中的有机质含量较高。还含有一定量的微量元素，如铁、锌、铜、锰等，对土壤肥力的维持具有重要作用^[3]。畜禽粪便的颜色为褐色或黑色，呈固态或半固态，形状不规则，粒度大小不一，密度相对较小，在0.5～1.2 g/cm³，pH值一般在6～8，含水率在60%～80%。

1.2 养殖污水

养殖污水中含有大量的粪便、饲料残渣等悬浮物，含有蛋白质、碳水化合物、脂肪等，会导致水体富营养化，消耗大量溶解氧，影响水生生物。而且含氮物质在水中分解会产生大量的氨氮，使处理难度和成本加大。养殖污水高磷含量会导致水体富营养化，引发藻类大量繁殖，破坏水域生态平衡。养殖污水中可能含有少量的重金属，如铜、锌、铅、镉等，虽然含量较低，但长期排放会对环境造成污染。

1.3 病死畜禽及其他废弃物

动物尸体、组织器官等组成的病死畜禽，若是处理不到位会成为疾病传播的源头。而且病死畜禽腐烂分解过程产生恶臭气味，污染空气、土壤和水体等，对此要按照规定进行无害化处理。疫苗瓶、兽药包装等医疗废弃物等也不能随意丢弃，要进行收集、运输和处置^[4]。废旧养殖设备体积较大，占用空间较多，可能含有有害物质，如油漆、塑料等，要进行处理和回收利用。还有孵化废弃物如未孵化成功的蛋、蛋壳等不及时清理，会滋生细菌，影响孵化场的环境卫生。

2 畜牧业废弃物处理技术

2.1 固体废弃物处理

1）堆肥技术。在一定水分、通气条件下，通过微生物发酵作用，把有机物分解转化为稳定腐殖质过程。生物利用有机物中碳源、氮源等营养物质进行生长繁殖，同时产生热量，使堆体温度升高^[5]。堆肥过程一般分为升温阶段、高温阶段和降温阶段。高温阶段温度可达 50 ℃以上，主要是嗜热微生物活动，有机物快速分解；降温阶段温度逐渐下降，微生物活动减弱，堆肥进入腐熟阶段。

一般来说，堆肥的碳氮比在25∶1～30∶1较为合适。碳氮比过高微生物生长会受到氮源限制，堆肥过程缓慢；碳氮比过低会导致氨气挥发过多，影响堆肥质量。水分过高导致堆体通气不良，影响微生物活动；水分过低使微生物生长受到抑制，堆肥过程缓慢，含水量一般控制在50%～60%。

2）干燥处理。通过利用阳光和自然风蒸发畜禽粪便中的水分，降低粪便含水率。将畜禽粪便摊铺在通风良好、阳光充足的场地上，定期翻动粪便，以加快干燥速度；干燥过程中要注意防止粪便飞扬，造成空气污染。

或是通过机械设备产生的热量和通风作用，加速畜禽粪便中水分的蒸发，从而实现快速干燥。同时根据粪便的特性和干燥要求选择合适的干燥设备；定期对设备进行维护和保养，确保设备正常运行。

2.2 污水治理技术

1）物理处理法。通过设置格栅拦截污水中的较大悬浮物和漂浮物，防止这些物质进入后续处理设施，造成堵塞和损坏设备。粗格栅15 mm以上用于拦截较大的固体物质；细格栅1.5～10.0 mm，用于进一步去除较小的悬浮物。定期清理格栅上的截留物，检查格栅磨损情况，及时进行维修或更换。或利用重力作用使污水中的悬浮物在沉淀池中沉淀下来，从而去除污水中的部分悬浮物和胶体物质。沉淀池表面负荷一般为1.0～2.0 m³/（m²·h），停留时间根据污水的性质和处理要求确定，一般为1.5～3.0 h。

2）生物处理法。利用活性污泥中的微生物来降解污水中有机污染物的方法。活性污泥是由具有活性的微生物、微生物自身氧化的残留物、吸附在活性污泥上不能被微生物降解的有机物和无机物组成。

在有氧条件下，活性污泥中的微生物通过吸附、氧化、分解等作用，将污水中的有机污染物转化为二氧化碳、水和微生物细胞物质等无害物质。主要包括曝气池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排放等环节^[6]。曝气池中的溶解氧含量应控制在2～4 mg/L，以保证微生物的正常生长和代谢。污泥质量浓度一般控制在2 000～4 000 mg/L，过高或过低都会影响处理效果。

3）生态处理法。通过模拟自然湿地的生态系统，利用土壤、植物和微生物的协同作用来处理污水。污水在湿地中通过物理、化学和生物过程得到净化。其中，物理过程包括过滤、沉淀和吸附等；化学过程包括氧化还原、离子交换和化学沉淀等；生物过程主要是微生物的降解和植物的吸收作用。人工湿地主要有表面流湿地、水平潜流湿地和垂直流湿地3种类型。表面流湿地，污水在湿地表面流动，水深较浅，一般为0.1～0.6 m，建设和运行成本低，但处理效率相对较低，易受气候和季节影响。水平潜流湿地，污水在湿地填料层中水平流动，水深一般为0.4～0.6 m，处理效率较高，受气候和季节影响较小，但建设和运行成本相对较高。垂直流湿地，污水在湿地填料层中垂直流动，水深一般为0.6～1.2 m，处理效率高，占地面积小，但建设和运行成本较高，对运行管理要求也较高。

3 畜牧业废弃物资源化利用途径

3.1 肥料化利用

利用微生物对畜禽粪便等废弃物进行发酵腐熟，将其中的有机物质转化为稳定的腐殖质，同时杀灭病原菌、虫卵和杂草种子等，生产出符合国家标准的有机肥。发酵过程中要控制好温度、湿度和通风等条件，确保发酵充分。发酵完成后，将物料进行粉碎筛分，去除杂质和未腐熟的物料，包装储存，用于农田、果园、茶园、花卉等种植领域，能够改善土壤结构、提高土壤肥力、促进作物生长和提高农产品品质。而且经过堆肥腐熟、沼气发酵等无害化处理，确保不会对土壤和农作物造成污染^[7]。

3.2 能源化利用

在厌氧条件下，畜禽粪便等废弃物中的有机物被微生物分解，产生以甲烷和二氧化碳为主的混合气体，即沼气。这个过程主要分为水解、酸化、产乙酸和产甲烷4个阶段。包括原料收集、预处理、厌氧发酵、沼气净化储存、沼气利用等环节。将畜禽粪便等原料收集起来，进行除杂、脱水等预处理。然后将预处理后的原料投入厌氧发酵罐中，在适宜的温度、酸碱度和厌氧条件下进行发酵^[8]。产生的沼气经过净化处理，储存于储气罐中，用于发电、供热、做饭等。可将干燥的畜禽粪便等废弃物与秸秆等生物质混合，作为燃料进行燃烧，用于供热或发电。

3.3 饲料化利用

畜禽粪便中含有一定量的蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素和矿物质等营养成分。虽然含量较低，但经过处理后，可以作为饲料的补充来源，如鸡粪中粗蛋白含量可达20%～30%，经过处理后可以用于喂养猪、鱼等动物。目前有多种成熟的畜禽粪便饲料化处理技术，如高温处理、发酵处理、化学处理等^[9]。通过高温杀灭畜禽粪便中的病原菌、寄生虫卵等有害物质，同时使部分蛋白质变性，提高饲料的安全性和营养价值。或通过微生物发酵作用，将畜禽粪便中有机物分解转化为易于动物消化吸收的物质，降低有害物质的含量。通过添加化学物质，如酸、碱、氧化剂等，改变畜禽粪便的化学性质，降低有害物质含量，提高饲料的营养价值。

4 结语

畜牧业废弃物的处理与资源化利用具有重大现实意义，随着畜牧业发展，废弃物产量不断增加，对环境的压力也日益凸显。通过不断探索创新技术，提高废弃物的处理效率和资源利用率，进一步实现畜牧业废弃物的有效处理和资源化利用，推动畜牧业走向绿色、可持续发展。

参考文献

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[8] 刘元平,李锋.畜牧业粪便废弃物的污染及其治理对策的探讨[J].畜牧兽医科技信息,2018(10):28-29.

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