畜禽糞污資源化利用處理現狀及發展

文│黃欣（青島中海環境工程有限公司）

一、我國畜禽糞污資源化利用處理現狀

2021年3月20日，生態環境部與農業農村部聯合印發《農業面源污染治理與監督指導實施方案（試行）》，正式標志我國對于農業面源污染的治理之戰拉開帷幕。

當前，畜禽糞污污染已經成為農業面源污染的重要來源。據統計，我國每年排放的畜禽糞污總量達4億噸，畜禽糞污所排放的化學需氧量（COD）達1268萬噸，占農業源總排放的96%。部分養殖企業的環保意識薄弱、畜禽糞污處理方式落后使農業面源污染情況越發緊張。糞污直接還田會造成病蟲害頻發、農作物燒苗等問題，如果能將畜禽糞污轉化為有機肥再進行還田，既可以解決目前因濫用化肥導致的土壤肥力流失、土地板結等問題，還可以解決畜禽糞污處理不當導致的環境污染問題。

由于我國畜禽糞污處理大多采用鏟車清糞、刮板清糞等方式，這些收集糞污的方式雖然可將畜禽糞便和尿液同時回收，但貯存的畜禽糞污含水率非常高，因此難以將其作為有機肥進行還田利用。

二、我國畜禽糞污資源化利用常用處理方式

1.厭氧發酵。對收集的畜禽糞污進行注水稀釋，在發酵罐內進行厭氧發酵，然后產生沼氣和沼液。沼氣可以作為供熱源使用，沼渣在經過氧化塘發酵后可還田消納。但由于厭氧發酵罐的投入成本高，很多養殖場戶無力承擔這樣的費用，需國家的補貼支持才能采用此種方式。

2.好氧發酵。將畜禽糞污經過干濕分離或加入其他輔料降低含水率后進行的高溫發酵，由于好氧發酵溫度最高可以達到70℃，能殺滅大量病菌、蟲卵，可使得畜禽糞污達到國際標準的有機肥標準，并可作為有機肥售賣，或者就近還田利用。根據最新發布的畜禽糞污土地承載力測算，一畝麥田可以消納大約4頭豬的糞肥量，根據我國18億畝的耕地紅線計算，至少可以消納72億頭豬的糞肥量，按照一畝地25千克化肥計算，可節省使用9萬噸化肥。好氧發酵設備最早以翻拋機、立式發酵罐為主，但這些設備也存在不少問題。

三、我國畜禽糞污資源化利用常用處理方式存在的問題

1.投資運營成本高。

（1）厭氧發酵處理方式構成部分。預處理部分。預處理部分由格柵、集水池、固液分離機三部分組成，豬場產生的污水經收集后進入格柵池，污水經格柵去除大塊廢棄物后自流入集水池，然后通過固液分離機將廢水中的懸浮固體去除（包括豬毛、豬糞、剩余污泥等）。

勻漿預熱池。污水在勻漿預熱池中經預熱處理后，需要經泵泵入CSTR厭氧罐進行厭氧處理。由于厭氧菌在溫度33～37℃范圍下比較活躍，屬于中溫消化，這時能高效將水中的化學需氧量（COD）轉化為沼氣。低于25℃時，隨著溫度的降低，去除COD的效率會逐級降低，低于15℃時厭氧菌產沼氣量非常少，所以鍋爐等加熱設備必不可少。

CSTR厭氧反應器。污水由CSTR反應器底部注入，自下而上通過。CSTR反應器底部有一個高濃度、高活性的污泥床，污水中的大部分有機污染物在此經過厭氧發酵降解為甲烷和二氧化碳，然后通過機械攪拌，使污水和厭氧細菌充分混合。CSTR反應器頂部是一體化儲氣膜，沼氣收集于儲氣膜內。消化氣自頂部導出并加以利用，污泥顆粒自動沉降至反應器底部的污泥床，消化液從出水管排出，所以除卻機身還需要進行深層的基礎土建。

覆膜沼氣池。經過一次發酵的糞污經出料池中轉至覆膜沼液池中進行二次發酵。覆膜沼液池擬計劃停留30天，因此覆膜沼氣池建造規模必須足夠儲存大量沼液。

以上為厭氧發酵項目的構成，由于厭氧發酵流程繁雜，所需土建工程及配套設備也比其他處理方式要多，投資成本也相對較高。

（2）好氧發酵處理方式構成。堆垛拌料部分。糞污預處理的儲存區需有固液分離機將糞污原料和輔料混合，再進行發酵前預處理。由于需要充分攪拌，所需場地較大。

發酵場地部分。混拌好發酵原料，可以直接進行發酵。采用翻拋式發酵需要建立翻拋機使用廠房，由于翻拋發酵對環境有影響，需要及時配套除臭設備。而采用立式發酵罐需要直接建立罐體區，保證發酵區電力穩定，由于運行噪音大，為保證養殖區畜禽正常生長，需要遠離養殖場區運行，并需要預留出料口和進料口進行發酵。

陳化腐熟部分。發酵好的畜禽糞污有時無法直接還田，需要再經過陳化腐熟達到標準后才能還田利用。

綜上所述，以上兩種傳統的處理方式都需要大量的土建設備、造價機械設備，建造價格較高，同時投資成本比較高也使得許多中小型養殖企業難以承受。

2.影響環境。

（1）厭氧發酵方式。預處理區和氧化塘處理區內畜禽糞污會露天直接接觸氧氣，導致發酵區附近環境較差。

（2）好氧發酵方式。好氧發酵中的翻拋式發酵會使現場環境受到影響，立式好氧發酵罐運營噪音大，影響養殖畜禽正常生活。

3.占用人力資源。由于糞污發酵在進料和處理過程中需要由專人看管，此部分人力資源費用還需計入整體運營的隱形成本中。

四、我國畜禽糞污資源化利用新處理方式的發展

鑒于上述兩種處理方式具有投資成本高、運營成本高、影響環境等問題，膜覆蓋式好氧堆肥技術進入了大眾的視野，其最早出現于20世紀80年代的德國，德國推出了一種利用功能膜作為覆蓋層，是將堆體與外界空氣相隔絕進行好氧發酵的靜態條垛堆肥方法，后期膜覆蓋好氧發酵技術不斷完善。如今掌握該技術的是德國UTVAG公司，該公司成立于1996年，其核心產品名為“GoreCover（戈爾膜覆蓋系統）”，該設備的年生產肥能力在102～106噸。

我國對膜覆蓋好氧發酵技術的研究起步較晚，但近年來膜覆蓋堆肥逐漸成為我國有機物好氧處理方向的研究熱點。如青島中海環境工程有限公司旗下研發的NCS智能分子膜好氧發酵系統為例，其處理方式針對性地解決了傳統畜禽糞污處理方式中出現的投資運營成本高、環境影響差等問題。具體優勢如下。

1.投資運營成本低。由于NCS智能分子膜好氧發酵系統僅需智能控制柜、發酵膜覆蓋發酵區、供風系統3部分組成，降低了前期的土建成本、機型采購和投資成本，相較于傳統設備，降低成本約75%，由于僅需智能控制柜控制風機供風監測數據，所以耗電量低，運營成本相較于傳統方式降低90%。

2.環境保護好。由于NCS智能分子膜好氧發酵系統采用膜覆蓋系統膨體聚四氟乙烯新式高科技膜材，具有單向透過性，水蒸氣可以透過，而水分子和臭氣分子無法通過，所以可以露天發酵無臭味，是一種較好的露天發酵方式。

3.實現無人值守功能。由于青島中海環境工程有限公司采用的是智能控制系統，可以讓員工足不出戶就能監控到發酵情況，手機調節設備參數即可。真正做到了無人值守，降低了用人成本。

隨著我國綜合國力的不斷增強，人們對于生存環境的要求也越來越高，國家也不斷加強對環境的保護治理力度。2021年中央一號文件中明確表示，要推進農業綠色發展，實施國家黑土地保護工程，推廣保護性耕作模式，健全耕地休耕輪作制度，持續推進化肥農藥減量增效，推廣農作物病蟲害綠色防控產品和技術，加強畜禽糞污資源化利用。因此，要緊跟黨的領導，為建立祖國綠水青山貢獻一分屬于自己的力量。