肉牛規模化養殖場污染源治理及糞污資源化利用

王學科，路貴暢，王宏偉

甘肅省涇川縣畜牧獸醫中心，甘肅涇川744300

近幾年，甘肅涇川縣圍繞“涇川縣肉牛高效養殖技術研究與推廣”項目，持續強化政策扶持、資金投入、基礎設施建設，進一步鞏固了擴群增產成果。在養牛小區、重點村培育等新型養殖模式大規模應用的背景下，肉牛規模化養殖場新增牛存欄頭數不斷增加。但是，肉牛規模化養殖場污染問題仍然突出，制約了肉牛規模化養殖效益。因此，研究肉牛規模化養殖場糞污資源化利用措施具有非常突出的現實意義。

1 肉牛規模化養殖場污染源

甘肅涇川縣肉牛規模化養殖場污染源是糞便。據粗略統計，甘肅涇川縣肉牛規模化養殖場糞便年產量達數萬噸，養殖場廢水排放量達數萬噸，占全縣畜禽糞便年生產量、廢水排放量的比重較大。加之多數專業化肉牛規模養殖場位于居民區，部分養殖場距離居民水源地較近，甚至少于50 m，養殖場內糞便污染源對居民生活安全造成了較大的威脅。

2 肉牛規模化養殖場污染源治理現狀

2.1 現狀優勢

甘肅省涇川縣位于甘肅東部，全縣轄14 個鄉鎮212 個行政村。甘肅省涇川縣是農業大縣，農業主導產業包括蘋果、蔬菜、肉牛，初步形成集果品、畜牧、蔬菜為主的農村經濟體系。在現有農村經濟體系中，“畜－沼－果”“畜－沼－菜”模式初步應用，為甘肅省涇川縣循環農業發展提供了支持。

2.2 現狀不足

肉牛規模化養殖場污染源仍然大量存在。部分肉牛規模化養殖場的糞便收集、運輸、處理系統專業水平不足，導致糞便中攜帶的病原微生物、寄生蟲卵、有機物污染河流、大氣、土壤，對當地水生態系統和土壤生態系統均造成了較大危害[1]。比如，將不加處理的肉牛糞便直接還田，導致氮磷鉀營養元素在土壤中富集，抑制土壤滲水，加速土壤板結，埋下農作物晚熟、早熟或毒害隱患。

3 肉牛規模化養殖場污染源治理方法

3.1 糞便發酵

發酵是肉牛規模化養殖場污染源治理的首選方法，也是甘肅省涇川縣農村應用最傳統的養殖污染源治理方法。

1）土層包裹發酵。常見的為土層包裹發酵，即先堆積糞便，再將一層土覆蓋到糞便上，利用土壤隔絕空氣對糞污氧化，形成厭氧發酵環境，降低肉牛糞便對大氣的污染。

2）塑料膜包裹發酵。除土層包裹發酵外，甘肅省涇川縣肉牛規模化養殖場還可利用塑料膜包裹發酵技術，即先堆積糞污，再將塑料膜覆蓋在糞污表面，隔絕空氣，實現厭氧發酵[2]。

3.2 除臭方法

除臭是肉牛規模化養殖場污染源治理的關鍵方法。

1）添加EM 制劑。當地可以要求養殖戶在肉牛飼料內添加EM 制劑（或有益菌、微生態制劑、酶制劑、中草藥添加劑、緩沖劑），改善肉牛腸道微生物菌群，提高肉牛消化吸收利用率，達到降低甚至消除肉牛糞便中異味的目的。

2）添加殺菌藥物。當地可以要求養殖戶在肉牛排泄后糞便清理過程中，添加碳酸氫鈉、福爾馬林、甲基溴化物、乙烯等殺菌藥物或者除味酵素，抑制病原菌繁殖，控制有毒氣體排放，凈化空氣環境。

3）建設防護林。利用植物吸收空氣中異味的優良功能，可以在新建肉牛規模化養殖場、已建規模化養殖場周邊建設防護林，在減輕風速的同時吸收、過濾有害氣體，降低空氣中污染源濃度，獲得清新的空氣環境。

3.3 烘 干

烘干是近期肉牛規模化養殖場污染源治理的新方法，主要是借助烘干機烘干糞便，烘干后的糞便可以裝到袋子內，便于后期還田使用。

4 肉牛規模化養殖場糞污資源化利用措施

4.1 集中收集糞污

集中收集糞污是全方位推進肉牛規模化養殖與糞污資源化利用相結合的前提，也是肉牛規模化養殖糞污資源化利用長效機制的重要組成部分[3]。因此，當地應貫徹生態化、減量化、資源化、無害化相統一的原則，加強糞污集中收集配套設施的建設，為提升肉牛規模化養殖場糞污資源化利用率奠定基礎。

1）建設收集場地。一般肉牛規模化養殖場糞污集中收集場地面積應達到200 m2以上、800 m2以內，并配備1 輛或多輛斗容超過0.9 m3的鏟車。

2）計算糞污收集量。為確保肉牛規模化養殖場糞污收集效率，養殖場需要借鑒全國污染源普查中應用的“畜禽養殖業源產排污系數手冊”關于產污系數、排污系數的要求，依據產污系數推算肉牛場產污量。產污系數特指在典型正常生產、管理條件下，肉牛規模化養殖場內單一肉牛在一定時間內產生的原始污染物量（含糞尿量、糞尿內多污染物量）。根據肉牛規模化養殖場肉牛排污系數計算要求，事先將肉牛規模化養殖場內的肉牛劃分為出生犢牛、育成牛、乳母牛3 個階段，計算公式如下：

式（1）中，FP 為規模化養殖場內每頭肉牛產物系數（mg/d）；QF 為規模化養殖場內每頭肉牛糞便產量（kg/d）；CF 為規模化養殖場每頭肉牛在生犢牛或育成牛、乳母牛階段糞便內含有污染物濃度（mg/kg）；QU 為規模化養殖場內每頭肉牛尿液產量（L/d）；CU 為規模化養殖場內每頭肉牛在生犢牛或育成牛、乳母牛階段尿液中含污染物質量濃度（mg/L）。

一般4 頭0～6 月齡犢牛產污系數可以折合成1頭乳母牛產污系數，2 頭6～8 月齡育成牛產污系數可以折合成1 頭乳母牛產污系數，最終規模化養牛場糞污收集量為養殖場每天產糞尿總量與產污系數的乘積。根據規模化養牛場糞污收集量計算結果，養殖場可以調整糞污集中場面積以及糞污集中場配套設施配備數量[4]。

4.2 糞污預處理

在集中收集糞污后，當地可以根據糞污預處理要求，進行操作。

1）建設預處理場地。當地可以先建設輕鋼結構的發酵棚，面積在1 100 m2左右，再建設磚混結構的管理房、輕鋼結構的輔料存放與原料預混車間，面積分別在1 100、80 m2左右，并配備1 套槽式翻拋機、1 套50 kW 的380 V 供電設備、1 輛鏟車。必要情況下，當地可以根據停車要求，利用彩鋼板搭設50 m2左右的停車棚。

2）螺旋擠壓分離。在預處理環節，根據牛糞顆粒細化、厭氧發酵產氣率、甲烷產率、水力停留時間要求，可以選擇螺旋擠壓分離（或高速離心分離、帶式壓濾分離、篩分分離）[5]。螺旋擠壓分離適用于規模化肉牛養殖場，需要在螺旋擠壓式分離機變軸徑變螺距結構內經重力過濾、高壓壓榨、擠壓過濾3個環節分離固體、液體，分離后存儲于調節池，液體經厭氧無害化處理，便于在施肥季節配比地下水稀釋后灌溉；固體則進行生物發酵。

為確保固體糞污、液體糞尿分離效果，根據出料端部壓力、變徑螺旋軸分離段錐度、螺旋軸轉速、分離篩籠柵條間隙對螺旋擠壓式分離機分離效率的影響，設定出料端部壓力為3 250 N，變徑螺旋軸分離段錐度為2.68°，螺旋軸轉速為60 r/min，分離篩籠柵條間隙為1 mm。參數調節完畢后，由進料斗喂入糞污，糞污喂入后，經套筒鎖緊螺母緊固調壓彈簧，在出料端組件開口位置緊密覆蓋出料閥，形成密閉的空腔。在密閉空腔內，由調速電動機帶動螺旋軸推動固體糞污向前方移動到分離套筒。在分離套筒位置，綜合利用螺旋軸分離端軸徑逐漸增加、葉片螺距逐漸減小、相對空間逐漸減小的特點，擠出糞便液體，液體經分離篩籠流出料口，同時在螺旋葉片、分離篩籠內壁緊密貼合下剪斷、磨碎糞污內粗纖維；固體糞污在螺旋軸推動下向前方運動，經出料端口錐形腔高壓再次擠出液體，最終固體糞污頂起出料閥蓋排出螺旋擠壓式分離機，完成固體糞污、液體的分離。

4.3 糞污資源化利用

在減量化、資源化、無害化方針的支持下，“節－保－用”模式是肉牛規模化養殖場糞污資源化高效利用的主要模式。

1）構建循環精進模式。“節－保－用”模式是以肉牛規模化養殖為基礎，以沼液、固糞為主導，集合區域環境容量要求，考慮農田土地消納能力，構建集肉牛規模化養殖、發酵牛床、沼肥、種植為一體的循環精進模式。

在肉牛生產、環境保護、糞污資源化利用的良性循環模式下，發酵牛床由1 個休息區域、1 條室內采食通道、一定高度擋墻組成，擋墻位于臥床、采食道之間，高度0.25 m 左右，為混凝土材質；中間為行走通道，寬度在3 m 左右，便于機械進出臥床、牛只進出臥床。為保持臥床表面干燥，需要利用小型拖拉機翻耕臥床，每日翻耕2 次，并混合墊料[6]。對于肉牛采食通道上的糞便，經鏟車清理，后期堆放發酵。

2）堆肥發酵。小型肉牛規模化養殖場的固體糞污發酵方式為，每星期3～5 次翻拋提升發酵效率，發酵周期在40～60 d。

中型肉牛規模化養殖場可以選擇反應器堆肥發酵模式，先準備糞肥一體化發酵設備，再將固體糞污放置到反應器內，完成7～12 d 的好氧發酵，獲得有機肥，自動化控制發酵周期，阻斷臭氣溢出通道。

大型肉牛規模化養殖場的固體糞污發酵方式為槽式堆肥發酵，依據有機肥生產流程，先將糞污集中運輸至槽式堆肥場地，再借助翻拋機定期翻開拋送，連續發酵20 d。發酵完畢后，對肥料進行混合、烘干、制粒與加菌工藝，獲得有機肥，為當地蔬菜、水果種植產業提供足量有機肥。

3）建設沼氣系統。若大型肉牛規模化養殖場周邊具有消納沼液、沼渣的農田，則可以建設沼氣系統，以糞污混合物為原料，生產沼氣、沼液、沼渣，其中沼氣可以用于燃氣、發電，沼液、沼渣可以深加工為液體肥，支持農業生產，落實綠色養殖方針。

4）利用生產基質。對于產業鏈延長能力較為突出的肉牛規模化養殖場，可以固體糞污為原料，堆肥發酵后作為蘑菇等農產品生產基質，或者直接作為動物蛋白體生產原料，如蒼蠅蛆、蚯蚓等，動物蛋白轉化后直接還田，進一步促進糞污增值，形成良好的生態循環系統。

5）生產液態有機肥。對于肉牛產生的糞水，則直接在發酵床上混合，經暗管進入沼氣池、氧化儲存池，厭氧發酵后還田，厭氧發酵時間為3～6 個月。為加快糞水發酵速度，可以利用畜禽流體糞污快速發酵劑與等量紅糖、5 倍量溫水混合激活24 h 及以上后，在15 d 內完成液體糞水發酵，自動上翻清淤，快速清除糞水臭味。在確定發酵完成液態有機肥達到NYT 2596《沼肥》標準后，可以將發酵后糞水簡單過濾后應用于農田澆灌，或者作為葉面肥噴施，實現肉牛規模化養殖中糞水的資源化利用。

5 結語

肉牛規模化養殖場污染源治理涉及收集、運輸、分類利用、生物發酵、土壤肥料等多環節的協調配合。在長期調查、研究肉牛規模化養殖場糞污污染源的同時，相關人員應依托基礎污染數據，探索肉牛規模化養殖場糞污資源化利用措施，并針對性細化糞污資源化利用標準，加大糞污資源化利用設施投入，為甘肅省涇川縣肉牛規模化養殖行業的可持續發展提供保障。