近些年，随着农业体制的改革及乡村振兴战略的深入推进，我国畜禽养殖业得到了迅速的发展，同时也产生了数量庞大的粪污。粪污中含有大量的氮、磷、钾、有机质及细菌、病毒、寄生虫等病原微生物，且堆放过程中还会产生大量的甲烷、硫化氢、氨气等有毒有害气体。若粪污处理不当，不仅会阻碍养殖业的高质量可持续发展，同时也会对自然生态环境及人类生命健康安全等产生巨大的威胁。采取科学、高效、绿色的畜禽粪污无害化处理技术，并构建其循环利用模式体系，可降低畜禽粪污的危害，产生有用资源，促进养殖业的发展，实现环境保护与经济发展双赢。为此，本文探讨了目前粪污无害化处理技术以及其循环利用模式，旨在为养殖户粪污处理与利用提供理论支撑与指导，协同养殖发展与环境保护，从而推动养殖业绿色可持续发展。
1 粪污无害化处理技术
1.1 清粪分离技术
清粪分离技术是比较传统的粪污处理方式，常见的有水泡粪分离和干清粪分离2种。水泡粪分离技术是将粪尿通过漏粪板排入粪沟中，储存一段时间后，再将粪污排入贮粪池中
[1]。该方法可有效保持栏舍卫生洁净，节约人力物力，但是粪污长时间存贮会产生甲烷、硫化氢等有毒有害的气体，恶化栏舍空气质量，从而影响畜禽的健康生长。而且粪污还需经过固液分离将污水与粪渣分离后，方可用于沼气或有机肥生产。干清粪分离技术是将畜禽粪便与尿液分开处理的一种方法，即粪便通过人工或刮板收集、清洗、运输至粪便处理厂，而尿液排至污水沟中。若采用人工收集粪便，则投资成本小、效率低、工作强度大，更适合小规模养殖场；而采用全自动刮板机械清粪，工作效率高、操作简便、省时省力，但投资成本大，更适合中大规模的养殖场。
1.2 有氧堆肥技术
有氧堆肥技术是利用微生物有氧发酵作用将粪污有机质转化为稳定腐殖酸的一种粪污处理方法，主要运用于中小型养殖场。有氧堆肥过程包含升温阶段、高温维持阶段及腐熟阶段。通常养殖场将粪污收集后，加入稻草、秸秆、木屑等调控水分和增加透气性，保持含水量为50%～60%，采用条垛式或槽式等方式进行堆肥发酵。堆肥发酵前14 d属于升温阶段，此时需每2～3 d进行1次翻堆；高温发酵7 d后便进入了腐熟阶段，则不再需要翻堆，让其自然腐熟即可
[2]。经过有氧发酵后，粪污中40%～60%的粗纤维被降解，寄生虫卵、病菌及杂草种子等也基本被杀死，恶臭味也减少，可直接作为有机肥使用。但是传统的有氧堆肥存在发酵时间长、恶臭味大、发酵均匀度较差及易受环境温度的影响等问题，使得粪污处理效率较低及效果稳定性较差。随着科学技术水平的发展与应用需求的增加，畜禽粪污处理设施也不断在增加。其中反应器堆肥装置采取全自动控制有氧堆肥条件，在密闭的环境下进行粪污有氧发酵，可实现无臭味、高效率、高精度的粪污无害化处理。目前，常用的反应器有箱式反应器、立式筒仓反应器和卧式滚筒反应器，但该设备投入成本较高，更适合中大规模的养殖场。
1.3 厌氧发酵技术
厌氧发酵技术是指在无氧的环境下，通过厌氧微生物将粪污中有机物水解、发酵而产生甲烷、二氧化碳和沼渣的一种粪污处理方法。该方法可有效降解粪污有机质，减少恶臭气体排放，达到无害化处理效果；并还能产生清洁能源，真正实现变废为宝。值得注意的是，在应用过程中需精准、合理地调控好温度、pH、有机负荷及有机酸浓度等参数，以确保设备安全运行及粪污的处理效果。但该技术要求高、设备投入大、后期运行管理难度也大，更适合大规模养殖场。
1.4 发酵床技术
异位发酵床技术是渐变、环保、绿色、高效的粪污处理技术。该技术是通过将锯末、谷壳、碎秸秆或稻草与有益微生物混合制作成垫料，然后铺在畜禽栏舍地面，与畜禽粪污协同发酵，可将粪污降解转化为有用的物质和能量，实现畜禽养殖零排放、无污染、无臭气，彻底解决粪污污染问题；同时也能节省人力物力的支出，利于畜禽健康生长，降低养殖成本，从而提高畜禽养殖效益。以生猪发酵床为例，可按50%锯末、30%稻谷壳、10%的米糠、1.5%～2.0%的发酵菌剂混合，调节水分含量为40%～60%，垫料的厚度为50～80 cm，畜禽粪污直接排放至垫料中混合发酵，无需清扫栏舍。日常生产过程中，需根据垫料及发酵床情况及时翻耙垫料，维持垫料湿度，并定期更换垫料和发酵菌剂，以发挥发酵床最佳效果。
1.5 蚯蚓堆肥技术
蚯蚓堆肥技术是通过蚯蚓消化酶系统将粪污分解腐熟的一种简单、高效、低成本的畜禽粪污处理技术。该技术是将风干后的畜禽粪污与木屑、稻草、落叶或干草等按一定比例混合，调节水分含量为65%～70%，pH为6～9，再引入蚯蚓，维持温度在20 ℃左右，堆肥处理45～60 d，便可获得蚯蚓和蚯蚓粪
[3]。蚯蚓粪是一种兼具物理、化学、生物良好特性的有机肥，在抑制土传病害、提高土壤养分及促进植物生长等方面均具有积极的作用，已被广泛应用于果树、花卉及蔬菜种植。而产生的蚯蚓可作为中药材或饲料添加剂，拓宽农民增收致富渠道。值得注意的是，在蚯蚓堆肥的过程中，要保持良好的通风，避免阳光直射；同时还需根据蚯蚓摄食量及时补充物料，并洒水以维持物料水分含量，避免湿度过大或过低而影响了蚯蚓的正常生长。
2 粪污循环利用模式
2.1 粪污种养循环利用模式
粪污种养循环利用是指将粪污收集并作无害化处理后，作为有机肥应用于果树、蔬菜、水稻、玉米、小麦或其他农作物种植，这是最为常见且最为广泛推广的粪污循环利用模式。随着农业循环经济与绿色农业的发展，越来越多的养殖场转变生产方式，将现代农业生产技术与绿色养殖技术相结合，构建了多种多级种养循环体系，完美将种养有机结合，推动化肥减量增效，促进全产业链清洁生产，形成一个农牧业循环发展的新局面。例如，河北保定市望都兄弟牧业构建了奶牛粪污还田、饲草种植、饲草利用的种养循环模式，粪水发酵用于“小麦-玉米”“燕麦-玉米”双轮作种植，固体粪污发酵作为奶牛卧床垫料，收获的小麦、玉米、燕麦制作成奶牛青贮料。该模式减少了田地施化肥40%左右，节约田地用水25%，实现高质量饲草的稳定供应，降低饲养成本；同时增加奶牛泌乳量，缓解奶牛热应激反应，真正实现粪污资源化高效利用
[4]。又如乐山市构建的“鸡-肥-田”粪污种养循环利用模式，采用好氧堆肥处理技术将鸡粪发酵制作成有机肥，然后作为周边果蔬、茶树等不同经作种植，实现了粪污源头减量与终端利用，形成了良好的经济、社会及生态效应
[5]。
2.2 粪污能源利用模式
通过粪污生产沼气是粪污能源利用最为常见的模式。在节能减排与能源紧张的大背景下，沼气作为一种新型的清洁可再生能源，其开发利用具有广阔的发展前景。利用畜禽粪污生产沼气，不仅可以减少粪污污染，改善农村居住环境；同时还可以代替化石能源，降低碳排放，助力应对全球气候变化。例如，甘肃省会宁县某集团公司构建了“种植―饲草加工―养殖―沼气―有机肥―种植”农业生产循环模式，通过收集奶牛养殖产生的粪污，一部分经有氧堆肥技术发酵制作成有机肥，另一部分用于生产沼气，产生的沼渣也用于制作有机肥，有机肥施用于饲用玉米、饲草等种植，实现年综合处理畜禽粪污8万t，年产有机肥2 500万t，年产沼气182.5万m
3[6]。该模式消纳了自身养殖场及周边的粪污，有效解决了粪污的污染问题，同时也产生有机肥与沼气两大支柱产品，这对于推动甘肃省养殖业、种植业及沼气工程等具有积极的作用。
2.3 氧化塘利用模式
氧化塘法是利用微生物与藻类共生对污水进行生物处理的方法。水塘中异养微生物将污水中的有机质降解，产生二氧化碳、磷酸盐、铵盐等营养物质，提供给藻类生长；而藻类通过光合作用固定二氧化碳及摄取营养物质，产生大量的氧气，提供给微生物增殖，从而形成菌藻共生系统，最终实现净化污水的作用。不同深浅的塘处理污水的机理也有所不同，根据塘的深浅可分为好氧塘、兼氧塘、厌氧塘、曝气氧化塘。目前，应用最为广泛的为兼氧塘，即稳定塘，水塘深部采用厌氧处理，而表层则通过好氧处理，实现厌氧与好氧有机联合使用，达到更佳的污水处理效果。建立氧化塘模式不仅可实现污水处理、回收与循环利用，节约水资源；同时还可以延伸产业链，增加农民收入。例如，河南新乡市某规模化奶牛场构建了多级氧化塘利用模式，先收集奶牛粪污，通过一级、二级、三级沉淀池进行固液分离，然后再经过氧化塘处理后，污水的化学需氧量去除率高达100%，氨氮去除率可达14.68%，总氮去除率26.71%，总磷去除率可达72.45%，达到了畜禽养殖业污染排放标准
[7]。
2.4 粪污饲料化利用模式
畜禽粪污中含有蛋白质、氨基酸、粗脂肪、粗纤维、维生素及矿物质等营养物质，可以将其开发为动物饲料。不同畜禽品种、日龄及饲养管理水平，畜禽粪污的营养成分也会不同。研究表明，鸡干粪中粗蛋白的含量为27.75%、猪干粪为16.99%、牛干粪为12.21%，其中以鸡粪营养最佳，是饲料化利用最有潜在价值的粪污资源，可作为牛、羊、鱼类等蛋白补充剂。但是新鲜粪便中通常含有一定数量的寄生虫卵、细菌、病毒等病原体及其他一些毒害物质，直接饲喂动物存在一定的安全风险。通常新鲜的粪污需要经过发酵、干燥、生物酶解或酸化等处理，方可有效确保畜禽粪污饲料化的安全。为此，由于粪污饲料化要求相对较高，其推广应用具有一定的局限性。
3 结语
畜禽粪污无害化处理是解决粪污污染的有效措施，对养殖业可持续发展至关重要。养殖场可根据自身条件与要求，科学选择合适的粪污处理技术，建立高效的循环利用模式，保障粪污处理效果，促进畜禽养殖生产与环境保护协同发展，从而推动畜牧业高质量发展。且随着科技进步与政策导向，畜禽粪污无害化处理与利用技术将更加多式多样、智能便捷、绿色安全、低廉高效。
京公网安备11010202008535号
PDF
(386KB)
