西北戈壁綠洲養殖糞污資源化利用途徑探討

霍柱宇

摘 要 西北戈壁綠洲所在區域及周邊范圍多為戈壁沙漠、荒灘樹林。周邊豐富的農作物秸稈和廣闊的草場資源，為畜牧業發展提供了物質基礎，而快速發展的畜牧業產生的畜禽糞便給周邊環境帶來了不利影響。遵循廢棄物減量化、資源化、無害化與生態化的原則，建設規模化大型沼氣工程，對場區周邊畜禽養殖場糞污資源進行有效利用，生產沼氣、沼渣沼液有機肥產品，實現養殖—沼氣—種植的生產無害化的生態種養殖模式，進一步完善和構建清潔經濟可持續的新型能源利用體系，帶動產業發展升級，實現農副業生產的可持續發展。

關鍵詞 水資源;畜牧業;養殖糞污

中圖分類號：X713;F326.3 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.11.075

西北戈壁綠洲所在區域及周邊范圍多為戈壁沙漠、荒灘樹林，區域內無大型污染性工業企業和“三廢”排放，空氣、水源無污染，具有良好的外部環境條件。周邊豐富的農作物秸稈和廣闊的草場資源，為畜牧業發展提供了物質基礎，而快速發展的畜牧業所產生的畜禽糞便給周邊環境帶來了不利影響。中央對大力發展循環經濟、推動清潔能源建設及經濟發展方式轉變高度重視，縱觀我國經濟發展的制約因素和未來發展的現實要求，對“十三五”及今后一個時期經濟社會發展、能源資源開發利用、環境保護與節能減排工作做出戰略部署，并提出具體目標要求和任務。戈壁綠洲地區的規模化養殖在促進畜牧業節能減排、發展循環經濟、開發利用新能源的實踐中，作了有益探索并積累了豐富的實踐經驗，現已具有養殖廢棄物綜合處理與循環再利用等基礎設施條件和較強的生產技術力量。

1 畜養殖糞污對環境的影響

長期以來，戈壁綠洲畜養殖基地糞污的處理方式多為“露天堆放+簡單發酵”，而后用于農田施肥。不僅浪費土地，而且在夏季炎熱季節蚊蠅孳生，造成了疾病傳播，嚴重威脅養殖場畜牧業的生產安全。

1.1 畜禽的排泄物較多，環境污染大

有關報告測算，成年豬在每天排泄的糞尿中，有機污染物的含量是人類排泄糞尿的13倍。如果發生污染，可達到嚴重污染程度。可見，豬的排泄物是一種嚴重的污染源，處理不當會給環境帶來嚴重危害，特別是易造成周邊水體和土壤污染。糞污使水質渾濁，水色變黃，氣味惡臭，消耗水體中的溶解氧（DO），有機物進行厭氧分解產生各種惡臭物質，水體變黑發臭，水質惡化。養殖飼料中，含有大量的礦物質和微量元素添加劑，銅、砷、鋅等重金屬經過畜禽的糞便濃縮后直接排入土壤，會造成土壤重金屬污染。如果土壤中銅的含量過高，會減慢植物的生長速率，降低產量。在牧草地中長期大量施用含銅量高的糞污，若牧草（干重）中含銅量達到15～20 mg·kg-1，就會使綿羊銅中毒。

1.2 臭氣熏天，大氣污染嚴重

糞污排泄物帶有刺激性臭味，直接影響養殖場周邊的空氣質量，造成嚴重的大氣污染。特別是畜禽養殖場附近的東風湖公園建成后，鍛煉、游玩人員較多。糞污產生的臭氣嚴重影響著游玩居民的生活質量和身體健康。

1.3 傳播疾病，威脅人畜的健康

聯合國糧農組織和世界衛生組織的資料顯示，通常在畜禽糞便中含有大量的可傳染的病原微生物，如沙門氏菌、黃曲霉菌、志賀氏菌等病菌和旋毛囊蟲、血吸蟲等寄生蟲。目前，已有200種人畜共患傳染病，其中嚴重的有89種，可由豬傳染的約25種。如果糞污得不到有效治理，易造成疾病傳染。

2 常用的畜禽糞污處理技術

畜禽糞便是造成環境污染的主要污染源之一，也是一種比較寶貴的肥料和飼料資源。通過一系列加工處理后，它可制成優質的飼料、有機復合肥等，不僅能夠變廢為寶，還可以減少對環境的污染，防止疾病的蔓延。在國內，常用的畜禽糞便無害化處理技術主要有以下6種。

2.1 土地還原法

土地還原法是指將畜禽糞便回收，還田使用，是我國傳統農業中普遍使用的方法，在改良土壤質量和提高農作物產量中起著重要作用。土壤在此過程中獲得了肥料，同時凈化了糞便。這種方法的優點是糞便處理的成本低。

2.2 堆肥發酵法

堆肥發酵法是利用糞污中的微生物對有機物污染物進行代謝分解，最終生成有機肥料，是目前國內比較傳統可行的畜禽糞便處理利用方法。運用堆肥發酵處理技術，可以在短時間內達到糞便脫水、減量、無害化，取得較為理想的處理效果。糞污在堆肥發酵過程中，自身會產生高溫，有利于殺死病原菌和寄生蟲，減少疾病傳染。

2.3 飼料轉化技術

畜禽糞便中含有大量的未消化蛋白質、礦物質元素、B族維生素、粗脂肪以及碳水化合物，尤其是粗蛋白質的含量較高。糞污的飼料轉化技術就是利用發酵劑對糞便進行發酵處理，使糞便中的粗蛋白等轉化為畜禽可以吸收的營養物質，形成一種可利用的飼料資源。這也是對畜禽糞便進行綜合利用的一個重要途徑。

2.4 生物分解法

生物分解法是指利用蚯蚓、蝸牛和蠅蛆等低等動物分解畜禽糞便，既可以提供動物蛋白質，又能很好地處理畜禽糞便。蚯蚓、蝸牛和蠅蛆等動物，都是具有很高營養價值的動物性蛋白質飼料，使用生物分解法處理糞便，可取得很好的經濟效益，同時生態效益顯著。

2.5 厭氧消化處理

厭氧消化處理技術是將畜禽糞便混合生活污水注入化糞池進行沉淀，及污泥厭氧消化處理去除生活污水中的有機物。化糞池是對生活污水的大顆粒懸浮物質進行過濾沉淀，并進行厭氧消化，將污水中的有機物分解為穩定的無機物，從而凈化污水的處理設備。

2.6 能源利用技術

目前，畜禽糞便能源化利用的重要途徑是沼氣化利用。畜禽糞便中的有機物質，在沼氣池的厭氧環境中，通過微生物厭氧消化、分解為簡單的有機酸，再轉化為二氧化碳和甲烷，即為沼氣。產生的沼氣可以用于發電或炊事燃燒，產生的沼液、沼渣可作為肥料灌溉農田。既實現了糞污資源化利用，節約了資源，又對糞污進行了減量化、無害化處理，一舉多得，具有廣泛的應用前景。

3 養殖糞污資源化利用技術選擇的原則

以“整體、協調、循環、再生”為總的指導思想，按照以下原則選擇并確定養殖糞污資源化利用技術方案。

3.1 無害化原則

選用先進工藝技術，所有糞便、污水必須采用封閉式厭氧發酵工藝，無毒無味運行。經過一段時間的厭氧發酵，可去除污水中的COD約80%，病毒菌殺滅率96%以上，消除蚊蠅孳生地和寄生蟲生長的寄生體。

3.2 資源化原則

畜禽糞污經過處理后，應可產出再生能源（如沼氣﹑電能等）和有機肥料，具有良好的經濟應用價值。

3.3 生態化原則

以發展循環經濟為指導思想，應用物質循環和能量流動的生態學原理，促進種植業與養殖業有機結合，進一步強化種養殖平衡，實現農業生態的良性循環。

3.4 效益至上原則

把污染治理和資源開發利用有機結合，兼顧經濟效益、社會效益和環境效益，在保證技術先進性的基礎上，優化工藝和各個單元設計，降低一次性投資，確保最佳性價比和最短的投資回收期;對整個場區進行能流、物流分析和設計，確保沼氣工程為企業帶來最大化的效益。

3.5 運行穩定原則

以工藝成熟、技術先進、質量可靠為原則，在保證工程運行穩定的前提下，采用國內外比較先進的處理工藝和設備，在節能減排方面具有突出優勢。

3.6 管理方便原則

應將自動控制和人工操作有機結合，提高工程系統的運行管理水平。對人工不便操作且成本較高的部分，應采用自動控制技術;對于維修不便和自動化應用成本高的部分，應采用人工控制。

4 戈壁綠洲養殖糞污資源化利用的最佳途徑

4.1 政策指導

2013年國務院頒布了《畜禽規模養殖污染防治條例》，明確：“為了防治畜禽養殖污染，推進畜禽養殖廢棄物的綜合利用和無害化處理，保護和改善環境，保障公眾身體健康，促進畜牧業持續健康發展。”同時，條例指出：“國家鼓勵和支持沼氣制取、有機肥生產等廢棄物綜合利用以及沼渣沼液輸送和施用、沼氣發電等相關配套設施建設。”

2017年，國家農業部印發了《畜禽糞污資源化利用行動方案（2017—2020年）》，其中的重點任務包括促進畜禽糞污資源化利用和提高沼氣和生物天然氣的利用效率。將畜禽養殖廢棄物的減量化產生、無害化處理、資源化利用作為重點，鼓勵和引導規模化的養殖場，建設必要的糞污處理利用的配套設施，以及對現有的基礎設施設備進行改造升級;支持規模化的養殖場和專業化的企業使用畜禽糞污生產沼氣或生物天然氣，用于農村清潔取暖，促進能源化利用;不斷優化沼氣工程的工技術藝和設施設備，引導規模化的養殖場在用能中加大沼氣發電或沼氣的利用比率;支持大型糞污能源化利用企業建立糞污收集與利用體系，配套相匹配的消納土地，促進沼液、沼渣就近、就地還田利用。

4.2 糞污特性

戈壁綠洲養殖場畜禽糞污為雞、豬、牛混合糞污，且均為干清糞，總固體濃度高;地處西北，冬季寒冷，氣溫較低。以東風牧場為例，現存欄伊莎、京粉1號等父母代蛋雞1.8萬只、育肥豬3 000頭、奶牛200頭，養殖場采用干清糞工藝收集糞污。根據工程經驗數值，采用干清糞工藝的情況下，每頭成年豬每日排糞量為3～4 kg，含水率約82%;每頭成年奶牛每日排糞量30～50 kg，含水率約85%;每只雞每日排糞量約0.15 kg，含水率約74.5%。通過計算，牧場養殖場畜禽排糞量為21.05 t·d-1，其中干物質量為12 t·d-1。

4.3 資源化利用途徑

為積極響應國家關于畜禽養殖糞污的無害化處理和綜合利用的要求，應用能源利用技術，將糞污處理與沼氣工程有機結合，遵循廢棄物減量化、資源化、無害化與生態化的原則，建設規模化大型沼氣工程，有效利用場區周邊畜禽養殖場糞污資源，生產沼氣、沼渣沼液有機肥產品，實現養殖—沼氣—種植的生產無害化的生態種養殖模式，進一步完善和構建清潔經濟可持續的新型能源利用體系，帶動產業發展升級，實現農副業生產可持續發展。治理基地及周邊農牧民的輕畜禽養殖業對生態環境的壓力，避免糞便、污水等污染物對環境的污染，保護當地水源、改善生產環境和居民生活環境，有利于促進形成綠色發展方式和生活方式。

（責任編輯：趙中正）