新疆兵團糞污資源化利用模式與典型案例分析

劉福元，魏 勇，孫文江，楊井泉

（1.新疆農墾科學院畜牧獸醫研究所，新疆 石河子 832000；2.新疆天澳牧業有限公司，新疆 奎屯市 833200；3.新疆盛兆天地農業發展有限公司，新疆 阿拉爾市 843305）

目前，我國經濟已進入轉型升級、供給側改革新階段，農牧業轉型升級的目標是優質、高效、安全、環保，農牧業發展需要重點突破資源利用強度過高、面源污染加劇、生態系統退化嚴重三大關鍵問題。國內外實踐表明，農牧業廢棄物的無害化處理和資源化利用，是控制農業環境污染、改善農村環境、發展循環經濟、實現農業可持續發展的有效途徑。

新疆地區必須根據自身的氣候環境特點及養殖業與種植業特點，篩選適合本地區的糞污處理與資源化利用技術模式。近年來，兵團農業局、兵團畜牧獸醫工作總站多次深入基層開展此方面的調研，成立了兵團畜禽養殖廢物資源化利用專家指導組，組織召開了多期專項技術培訓，通過行政與技術、對口蹲點與包面服務、生產與科研三個相結合的方法，有力地推動了新疆兵團糞污資源化利用工作的進程，通過培育、扶持和引導，建立了奶牛場草畜一體化糞污循環利用、豬場果畜一體化糞污資源化利用和第三方專業公司豬場糞污高值化利用共3種技術模式，現將該技術模式下的典型案例與養殖企業和管理部門的朋友們進行分享，希望對大家能有所幫助和啟發。

1 南北方糞污處理與資源化利用制約因素比較

1.1 氣候環境

南方地區年平均溫度較高，夏季高溫多雨，冬季溫和少雨。高溫則有利于好氧堆肥發酵，但露天開放式好氧堆肥發酵，常常由于降雨量大，易使發酵物料過濕而影響發酵效果。北方地區年平均溫度較低，夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥。特別是新疆地區，氣溫溫差較大，降水量少，氣候干燥，從11月到翌年3月中旬處于低溫期[1]，冬季寒冷的氣候條件，如果沒有保溫增溫措施難以進行好氧堆肥或沼氣發酵。

南方降雨量大于蒸發量，所以養殖場修建的氧化塘、儲糞池等設施都要覆蓋黑膜或者建造避雨棚，避免雨水流入，減少后續處理難度。北方地區降雨量小于蒸發量，特別是新疆地區，年平均降水量北疆多南疆少，蒸發量高的特點[2]，在修建氧化塘或儲液池時頂部不覆膜、靠蒸發濃縮糞水，提高單位體積糞水養分含量。見表1。

表1 新疆地區年均降水量和蒸發量

1.2 養殖場困境

南方地區人口密集，養殖場多靠近水網、村落和農田，所以南方地區養殖場首先要預防養殖糞污對水網環境的污染，以及污水和臭氣擾民等投訴事件的發生；且由于南方地區降雨量大，農田水分過剩，糞水難以被農田消化，部分養殖場糞污需要選擇達標排放的模式進行處理。北方地區地域遼闊，人口密度小，特別是新疆地區大型養殖場多建在撂荒地或者戈壁灘上，養殖場距離農田或者果園較遠，糞肥運輸成本高，且目前難以進入滴灌系統，用于棉花種植，以上因素成為制約新疆地區糞污資源化利用的瓶頸。

1.3 地區經濟差異

南方省份經濟發達，迫于環境的壓力，政府有能力出資來配合進行整縣推進，甚至整省推進。北方經濟欠發達地區，特別是西部地區，政府配套能力有限[6]，因此必須要選擇一些適合當地氣候環境特點、經濟適用的糞污處理與資源化利用技術模式。

2 利用模式與典型案列分析

2.1 奶牛場草畜一體化糞污循環利用模式——以沙灣天潤生物有限責任公司為例

2.1.1 基本情況介紹

沙灣天潤生物有限責任公司隸屬于天潤乳業股份有限公司，牧場位于新疆沙灣縣三個泉子基地，距離沙灣縣20 km。牧場規劃設計養殖奶牛3 000頭，養殖區占地面積30 hm2，牛場采用恒溫牛舍及對頭式集約化奶牛養殖，配套智能化2×40位并列式擠奶廳、牽引式TMR飼喂車、自動化犢牛飼喂系統等；周邊配備333.33 hm2飼草料地。目前實際養殖奶牛2 100頭，其中成母牛1 100頭，后備牛1 000頭，年產糞污4.2萬t；配套土地種植玉米和苜蓿，消納解決牧場的糞肥還田，形成種養一體化可持續性循環奶牛養殖模式[7]。

2.1.2 糞污收集處理、利用流程和關鍵技術

牛場舍內采用了低能耗的電動刮糞板清糞，采用集裝箱式牛床墊料發酵再生系統，集固液分離與發酵殺菌于一體，實現了廢棄物循環利用，節省了牛床墊料購置成本。使用成本較低且建設速度較快的黑膜材料在牛場建造7 500 m3全封閉式軟體厭氧發酵塘，距牛場1.7 km田間建有22 500m3的黑膜軟體氧化塘。

結合生產實際調整，部分糞污通過牛床墊料發酵再生系統，生產牛床墊料；其余糞污進行固液分離，固相耗氧堆肥發酵生產固體有機肥，液相通過黑膜厭氧池厭氧發酵，經吸污車運送到飼草料地的軟體黑膜氧化塘貯存，灌溉季節通過管道隨水泵入333.33 hm2草料，實現了廢水利用和農牧結合。

2.1.3 運行機制

該公司建成了一種奶牛場種養一體化糞污循環利用運行機制。糞污處理設施工藝設備總投資650萬元，其中奶牛場電動刮糞板投資84萬元，牛床墊料發酵再生系統投資410萬元，厭氧發酵塘底膜、覆蓋膜投資49萬元，灌溉系統投資47萬元，吸污車投資18萬元，土建投資30萬元。糞污處理，包括清糞工藝、固液分離及墊料再生電費、燃油、動力等能耗等每年15萬元。

2.1.4 效益分析

通過牛糞墊料再生系統對牛糞進行脫水、烘干和消毒等工藝，每年生產墊料3 000 m3，實現牧場牛舍臥床墊料100%自給自足，每年節約沙子或鋸末等墊料成本40余萬元。

通過液體糞肥的三級氧化塘“厭氧-耗氧”熟化，進行333.33 hm2配套飼草料基地的還田灌溉。通過2017-2018年持續兩年的糞肥還田，種植的全株玉米青貯在干物質和淀粉均達到30%的基礎上，產量提升了15.5%，為飼草料基地的承包戶增加收益280元/667 m2，按照玉米青貯基地種植面積200 hm2計算，每年增加收益84萬元。同時為牧場提供了優質、安全的飼草料原料，減少了化肥成本。

通過糞污機械收集系統-牛糞墊料再生系統-液體糞肥還田系統，徹底解決了牧場糞污治理的問題，實現環保驗收達標，規避了牧場環保處罰或關停的風險。

2.1.5 綜合評價

示范應用了墊料再生系統和黑膜氧化塘工藝，實現了養殖糞污在奶牛場內循環利用和草畜一體化糞污循環利用。（見圖1-圖4）

2.2 豬場果畜一體化糞污資源化利用模式——以新疆兵團第一師三團7連種養大戶侯祖慶為例

2.2.1 基本情況介紹

侯祖慶在200 hm2駿棗棗園的一角建成了4棟育肥豬舍，每棟豬舍1 000m2（60 m×16.6 m），每批次進購4 000頭出生后60 d、體重20 kg的仔豬，飼養到120 kg出欄，每年飼養2個批次，即每年養殖出欄育肥豬8 000頭，年產生糞污8 000 t。通過200 hm2駿棗果園地消納解決豬場的糞肥，形成果畜一體化可持續循環發展新模式。

2.2.2 糞污收集處理、利用流程和關鍵技術

育肥豬舍采用水泡糞養殖方式，配套固液分離系統，并建成2個混凝土結構，池深2.5 m、容量為0.4萬m3和1.4萬m3的氧化塘。

圖1 場內黑膜厭氧發酵塘

圖2 田間氧化塘

圖3 牛床墊料再生系統

圖4 牛糞作為牛床墊料

育肥豬舍水泡糞池內的糞污通過負壓定期匯集于集糞池，利用固液分離設備，進行干濕分離。固相通過好氧堆肥發酵制作有機肥，每年入冬前作為基肥通過機械溝施用于果園。液相進入氧化塘，通過發酵菌種作用，經過半年發酵的糞水，在果園春灌和冬灌時，隨水灌溉，實現了養殖糞污資源化利用。

2.2.3 運行機制

該大戶建成了一種豬場果畜一體化糞污循環利用運行機制。糞污處理工藝總投資200萬元，固液分離系統投資60萬元，氧化塘投資120萬元，灌溉系統投資20萬元。固液分離及灌溉的電費、固體有機肥開溝施肥費、菌種費等每年40萬元。

2.2.4 效益分析

經測算，每畝果園可以節省化肥費300元以上，200 hm2駿棗果園，每年可以節省化肥費用90萬元。由于使用有機肥果品品質提高，駿棗每公斤價格增值1元以上，畝產按照400 kg估算，200 hm2駿棗果園，每年可以增收120萬元。上述2項合計210萬元，還不包括育肥豬本身的效益。

特色林果業是新疆南疆地區的優勢產業和支柱產業，目前水果和堅果種植面積已達到106.67萬hm2，總產達到800萬t。但近年來果品質量逐年下降，價格持續跌落，嚴重影響了果農的收入和產業的發展。南疆地區果園土壤有機質平均不到1%，甚至許多地塊只有0.24%～0.6%。果樹土壤有機質風度高水平指標在2%以上[8]，最好達到5%～8%。增施有機肥不僅能夠改善土壤結構，增加有機質含量，有利于果樹的根系發育和促進花芽分化，而且能一定程度提高果樹產量與品質[9]。通過實施果畜一體化糞污資源化利用模式，有力地促進了畜禽糞污肥料化的應用，解決了規模化養殖場糞污消納的難題，同時也推動了南疆地區林果業提質增效，提高了種養效益，助力脫貧攻堅行動。

2.2.5 綜合評價

本模式的最大優點就是處理工藝簡單，就近就地利用，處理及運輸成本較低，這也充分體現了養殖場靠近果園農田的優勢，對于目前新疆南疆林果業發達地區具有借鑒價值。與此相反，目前新疆地區許多規模化養殖場遠離果園或農田，由于運輸成本過高而阻止了糞肥的資源化利用，導致種養脫節，養殖糞污變成了養殖場的負擔。（見圖5、圖6）

圖5 液體糞肥灌溉泵房

圖6 糞肥隨水春灌

2.3 第三方專業公司豬場糞污高值化利用模式——以新疆盛兆天地農業開發有限公司為例

2.3.1 基本情況介紹

新疆盛兆天地農業開發有限公司位于新疆兵團第一師阿拉爾市十四團，是從事微生物肥料、生物有機肥料生產并致力于發展生態循環農業的專業企業。公司通過沼氣發酵技術對新疆宏盛牧歌養殖有限公司年養殖的3 300頭種豬及年出欄的8萬頭豬所產生的6萬余t糞污進行專業化處理，形成了第三方專業公司對豬場糞污高值化利用新模式。

2.3.2 糞污收集處理、利用流程和關鍵技術

該公司沼氣工程罐體總容量3 000 m3。沼氣工程采用全混合持續發酵工藝 （CSTR），中溫發酵（30℃～38℃）,勻漿池及發酵罐設置加熱盤管，通過使用沼氣鍋爐保持中溫。沼氣工程水力滯留期為20 d，每天可無害化處理糞污200 m3,年處理糞污7萬t。建成集糞池500 m3、勻漿池400 m3、沉淀池300 m3、儲氣柜500 m3，購置沼氣脫水罐1個、沼氣脫硫罐2套、煤沼兩用鍋爐2臺。建成生產車間930 m2、液體肥生產線2條，儲液池4 00 m3、成品池1 500 m3，購置曝氣裝置1套、石英砂過濾器1臺、碟片過濾器6臺、精細過濾器4臺、包裝機1臺。

豬場水泡糞池內的糞污依次進入集污池、勻漿池和罐體，采用全混合中溫持續發酵工藝（CSTR）進行有機物分解，產生的沼氣用于沼氣系統循環加熱。產生的沼液沼渣經過5級自然沉淀后作為生產生物沼肥的原料，經過曝氣、三級過濾，加入功能菌、活化腐殖酸及營養元素，生產系列沼液復合微生物肥產品，包括“菌液寶”（生物沼肥）、“沼液素”（生物土壤修復劑）和生物鹽堿改良劑。

2.3.3 運行機制

該公司建成了一種豬場糞污第三方運行機制，依靠專業化公司開發沼液復合微生物肥，進行高值化利用。項目總投資1 200萬元，其中基建800萬元、設備350萬元、其他設施50萬元。年運行費150萬元。

2.3.4 效益分析

公司每年無害化處理豬場糞污7萬余t，銷售各類生物沼肥2萬余t，施用于周邊5萬余畝大田作物及果園。產生沼氣120余萬立方，相當于節省煤炭700 t。年產值1 100萬元，利潤50萬元。

公司沼液復合微生物肥可以改良土壤結構，增加土壤肥力，提高有機質含量，緩解因過度使用化肥造成的土壤板結和鹽堿化，可以提高肥料利用率30%～50%，可部分或全部替代化肥。使用生物沼肥種出的紅棗色澤鮮亮、果肉厚實、甜中帶香，一級率達到60%以上，收購價格高出3元/kg以上，僅此一項增加收入2 000元/667 m2，收益明顯提高。棉田全程使用生物沼肥，產量可以提高10%～30%，即產量達到330～390 kg/667 m2，棉花的品質提高，收入增加150～200元/667 m2。生物沼肥按照一定比例稀釋后作葉面肥噴施，特別是在作物發病時兌入少量的農藥即能達到良好的效果，可降低農藥用量30%～50%，每畝可降低成本50～100元。

2.3.5 綜合評價

公司開發系列沼液復合微生物肥系列產品，推廣綠色種植模式，實施水肥一體化，促進了種植業提質增效。同時解決了液體肥料的儲、運、施系統配套的瓶頸問題，打通了從肥料到田間的“最后一公里”。（見圖 7、圖 8）

圖7 沼肥生產設備

圖8 沼肥果園溝施

3 結論

新疆兵團畜禽養殖糞污資源化利用工作任務艱巨，任重道遠。應以規模化奶牛和生豬養殖場的糞污資源化利用為重點，通過逐一排查、分類施策、聯合作戰，破解有機肥重金屬和抗生素等安全隱患、畜禽糞污土地承載力、有機肥低成本處理與利用、液體有機肥應用于滴灌系統等制約瓶頸問題，支持畜禽糞污處理和資源化利用設施建設，加強技術指導與培訓，不斷總結完善典型經驗，積極推動種養結合模式，力爭完成畜禽糞污資源化利用目標任務，促進兵團農業生態系統良性循環。