牛糞資源化利用與處理技術(shù)

孔 偉，劉光武，楊海濤，賈永宏，王 勃

(1.甘肅省家畜繁育改良管理站，甘肅 武威 733000；2.甘肅省治沙研究所，甘肅 武威730070；3.陜西省家畜改良站，陜西 涇陽 713702)

1 牛糞的污染

近年來，隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，活牛市場和牛肉價格的相對穩(wěn)定，規(guī)?；B(yǎng)牛得到了迅速發(fā)展。但是，規(guī)?；B(yǎng)殖帶來了大量的糞污資源，如果處理不當(dāng)則對環(huán)境造成一定污染。奶牛日產(chǎn)糞尿約 58.93 kg/頭，肉牛日產(chǎn)糞尿約 24.32 kg/頭，主要涉及惡臭氣體的污染、氮磷污染、藥物和添加劑污染、有害病原微生物污染以及重金屬元素污染等。牛糞便中含有大量的氮、磷等元素，合理利用是一種營養(yǎng)豐富的有機(jī)肥料，如果不能合理地處理利用這些物質(zhì)將造成有機(jī)養(yǎng)分的浪費(fèi)，同時也會造成這些元素的富營養(yǎng)化，破壞生態(tài)平衡[1]。

1.1 牛糞對空氣的污染

養(yǎng)殖場糞污的產(chǎn)量大，處理不當(dāng)對環(huán)境的污染也較大。例如，每5 t牛糞分解能產(chǎn)生1 t有害氣體，全球10多億存欄牛排放的甲烷氣體占全球溫室氣體總排放量的18%，占全球甲烷排放量的1/3，其危害性超過汽車、飛機(jī)排放的二氧化碳的總量[2]。由于飼料中的蛋白質(zhì)、糖類、脂類物質(zhì)代謝中間產(chǎn)物經(jīng)微生物分解，養(yǎng)殖的肉牛、奶牛會產(chǎn)生大量惡臭氣體，其成分復(fù)雜，現(xiàn)已經(jīng)鑒定出牛糞尿中有 94種成分，以及含氮雜環(huán)化合物等9類有機(jī)化合物和氨、硫化氫2 種無機(jī)物。氨氣(NH3)是由糞尿中的含氮有機(jī)物在尿素酶的作用下分解產(chǎn)生，其產(chǎn)量與飼草料、消化率、飼養(yǎng)環(huán)境等多個因素有關(guān)，所以氨氣散發(fā)的影響因素很難預(yù)測，對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生很大的毒副作用和酸性效應(yīng)[3]。高溫條件下排放到空氣中的惡臭味將成倍增加，同時產(chǎn)生包括甲烷、硫化氫、氨、酚、吲哚類和有機(jī)酸類等多種物質(zhì)和多種低級脂肪酸等有毒有害氣體污染空氣，造成空氣中含氧量相對下降，嚴(yán)重影響空氣質(zhì)量，并可引起“溫室效應(yīng)”和“酸雨”現(xiàn)象的發(fā)生，破壞生態(tài)平衡[4]。

1.2 牛糞對土地的危害

牛的糞便中含有大量的鈉鉀鹽、氨和硝酸鹽、病原微生物、寄生蟲卵及孳生的蚊蠅等[5]，在堆積使用時超過土地的自然凈化能力，不僅會造成土壤孔隙阻塞，使土壤透氣性、透水性下降，嚴(yán)重影響土壤的質(zhì)量，在某種程度上也影響植物的生長，并對周圍長期生活的居民身體健康產(chǎn)生危害作用，同時也直接影響?zhàn)B殖場自身衛(wèi)生防疫條件[6]。

1.3 牛糞對水體的污染

如果牛糞尿不能被及時適當(dāng)處理，致使堆積、流散到農(nóng)田及周圍的河流中，導(dǎo)致大量有害細(xì)菌孳生繁殖，若人、畜、禽誤喝了被污染的水源，容易患各種消化道疾病[7]；牛糞便含有?；紫x卵、線蟲卵等，寄生蟲卵在水中的壽命可達(dá)1年，若人、畜、禽飲用含有寄生蟲卵的生水，極易感染寄生蟲病，通過野游動物、遷徙的鳥類能將病源向更遠(yuǎn)的地方傳播。牛糞中大量的有機(jī)物和無機(jī)鹽為藻類和其他水生生物的生長繁殖提供了物質(zhì)條件，減少水中溶解氧的含量，造成水體富營養(yǎng)化，破壞水的生態(tài)平衡。氮和磷滲入土壤后轉(zhuǎn)化為硝酸鹽和磷酸鹽以后，造成地下水和地表水的污染，在自然情況下大約需300年才能恢復(fù)，長期飲用被污染的水源會引起動物變態(tài)反應(yīng)、誘發(fā)癌癥等，嚴(yán)重危害人畜健康甚至生命安全，影響?zhàn)B殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展[8]。

1.4 牛糞對自身的危害

一是牛糞發(fā)酵后產(chǎn)生的有害氣體主要是氨和硫化氫。養(yǎng)殖業(yè)的規(guī)?；癸曫B(yǎng)密度不斷的提高，帶來的是單位面積內(nèi)氨氣排放量升高。牛長期處于10～15 mg/kg氨氣濃度下，氨氣進(jìn)入血液后降低血液溶氧量，刺激牛患角膜和結(jié)膜發(fā)炎等，降低牛的抵抗力，明顯降低應(yīng)激抵抗能力。高濃度的氨氣可引起咳嗽、支氣管炎、肺水腫、出血、窒息等癥狀，生長和生產(chǎn)量受阻，養(yǎng)殖效益降低。二是糞污處理不及時，糞內(nèi)寄生蟲易污染飲水和飼草，引起長期循環(huán)感染，增加消化、呼吸系統(tǒng)、營養(yǎng)等傳染性疫病的發(fā)生幾率。三是糞污內(nèi)大量蒼蠅卵、幼蟲、成蟲寄生繁殖，騷擾牛休息，叮咬吸食牛血，污染飼草料、傳播疫病，影響?zhàn)B殖環(huán)境衛(wèi)生，降低養(yǎng)殖效益。

2 牛糞的處理及利用

2.1 燃料利用

牛糞可直接晾曬或壓制成塊狀或混合秸稈、樹枝等植物廢料，通過壓制機(jī)制成棒或塊狀作為燃料解決農(nóng)村、牧區(qū)燃料問題。牛糞壓制成4 cm×4 cm塊狀，水分含量低于17%，燃燒充分，燃燒值可達(dá)3 800～4 300大卡/kg，是解決養(yǎng)殖集中區(qū)農(nóng)村和牧區(qū)居民能源的好燃料，且減少了燃煤造成的環(huán)境污染，是燃煤的替代燃料。利用牛糞燃燒低需氧的特性，將干牛糞裝填到鐵制炕體中，解決西北方冬季人居房采暖、產(chǎn)犢房、戶外飲水槽的采暖保溫。

2.2 沼氣利用

牛糞經(jīng)過甲烷菌厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣，每千克干物質(zhì)牛糞中可生產(chǎn)0.3 m3沼氣[9]，沼氣用作居民生活燃料，大型養(yǎng)殖場可用于工業(yè)發(fā)電，沼氣站可將沼氣凈化撬裝后遠(yuǎn)距離運(yùn)輸銷售，解決非養(yǎng)殖區(qū)清潔能源的使用[10]。排出的沼渣、沼液是蔬菜、果樹等農(nóng)作物的優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥料，目前將奶牛糞便處理生產(chǎn)出的清潔無污染的沼氣燃料被集約化畜禽養(yǎng)殖場看成是否進(jìn)行環(huán)境污染處理的重要標(biāo)志[11]。

2.2 生物肥料

牛糞含有機(jī)質(zhì)14.5%，氮(N)0.30%～0.45%，磷(P2O5)0.15%～0.25%，(K2O)0.10%～0.15%。牛糞的有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量在各種家畜中最低，質(zhì)地細(xì)密，含水較多，分解慢，發(fā)熱量低，屬遲效性肥料。有機(jī)物料在肥料發(fā)酵劑類產(chǎn)品發(fā)酵處理過程中，伴隨著微生物的大量快速繁殖和一系列復(fù)雜的生化反應(yīng)過程，微生物在繁殖過程中會產(chǎn)生大量的特效代謝物質(zhì)。微生物發(fā)酵法處理糞便，不僅能加快發(fā)酵過程，縮短發(fā)酵時間，防止浪費(fèi)提高糞便的營養(yǎng)價值，而且能通過發(fā)酵產(chǎn)生溫度烘干糞便，節(jié)省能耗，成本低廉，操作簡單，易于推廣。干牛糞中含有粗蛋白10%～20%，粗脂肪1%～3%，無氮浸出物20%～30%，粗纖維15%～30%，因此具有很高的養(yǎng)分。牛糞經(jīng)過發(fā)酵可以成為優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥產(chǎn)品，能夠蓬松土壤，改善土地板結(jié)情況，螯合土地里的微量元素，提升土壤肥力等。用牛糞做原料生產(chǎn)有機(jī)肥，成本小，質(zhì)量比較穩(wěn)定，市場潛力較大。發(fā)酵出的有機(jī)肥，肥效好，使用安全方便，不會造成燒根燒苗現(xiàn)象，另外能夠培肥地力，提高化肥利用率等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，未來市場有機(jī)肥銷售額將以每年5%的速度增長，發(fā)展空間巨大。

2.3 飼料利用

發(fā)酵牛糞養(yǎng)豬利用牛糞養(yǎng)豬不僅成本低，而且操作方便，只要掌握技術(shù)，1人可喂30至40頭豬。其方法是：將干燥的牛糞和粗糠混合均勻后，放入發(fā)酵粉。發(fā)酵粉的數(shù)量根據(jù)溫度而定。在25 ℃條件下，每50 kg牛糞和50 kg粗糠放發(fā)酵粉500 g，經(jīng)2～3 d堆放發(fā)酵，牛糞由黑變黃，散發(fā)出酒精味時即可用來喂豬。生物分解法是先將牛糞與飼料或玉米秸稈殘?jiān)旌细?，達(dá)到蚯蚓產(chǎn)卵、孵化、生長所需的理化指標(biāo)，然后按適當(dāng)厚度將腐熟料平鋪在地上，放入蚯蚓或蠅蛆讓其繁殖，生產(chǎn)出的蠅蛆、蚯蚓可飼喂林蛙、雞、鴨、魚等動物，有益于養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。沼氣渣也是養(yǎng)魚的優(yōu)質(zhì)餌料。

2.4 墊料利用

牛糞作為牛床墊料既衛(wèi)生有安全，具有保障奶牛健康，提高奶牛臥床舒適度，減少肢蹄疾病，易于糞污處理的特點(diǎn)，對降低生產(chǎn)成本，促進(jìn)污染物循環(huán)利用非常有益。牛糞臥床墊料一般鋪設(shè)15～20 cm，鋪平牛床。牛床投入生產(chǎn)時，必須按時補(bǔ)充墊料，保持墊料厚度。用量一般為9 kg/頭·天，每周添加一次，保持墊料的清潔衛(wèi)生，避免牛床上積累牛尿牛糞過多引起牛床濕滑，導(dǎo)致奶牛摔倒，損傷肢蹄。對于好的臥床，奶牛在其上的休息時間可達(dá)16 h。

2.5 食用菌種植

用牛糞做原料進(jìn)行食用菌栽培，料堆在發(fā)酵過程中的高溫能殺滅牛糞中的草籽及其他雜菌，蘑菇產(chǎn)出后的廢棄菌棒還田，是很好的有機(jī)肥料。用牛糞做原料生產(chǎn)出的食用菌口感好，質(zhì)量好，菌棒成功出菇率高達(dá)98%以上，與傳統(tǒng)比較生產(chǎn)成本降低了40%左右，增產(chǎn)50%以上。

2.6 農(nóng)業(yè)基肥

牛糞是一種非常好的有機(jī)肥，牛糞便露天堆放發(fā)酵速度慢，直接還田雖節(jié)省勞力和成本，但易減少土壤的肥力，污染環(huán)境，傳播病蟲害，因此不提倡將奶牛糞直接還田。通過添加發(fā)酵菌劑或草秸等熱性物質(zhì)待其充分發(fā)酵分解后再使用[12]。北方在秋糧收獲后，每畝地施入5～8 t，深翻20～25 cm后耙均勻，在利用灌冬水前約一個多月的時間使其發(fā)酵，春季耕種前再次耕翻，完全能防止二次發(fā)酵造成的燒苗現(xiàn)象。

2.7 牛糞生產(chǎn)育苗土

牛糞通過無害化處理后用作有機(jī)土使用，糞污變資源，減少環(huán)境污染，生產(chǎn)栽培基質(zhì)牛糞利用達(dá)30%～50%，植物種苗帶基質(zhì)直接移栽成活率高，又是改良土壤的有機(jī)肥，有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境，同時在育苗期間不追施化肥，還可以生產(chǎn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)有機(jī)蔬菜[10]，形成良性循環(huán)。在節(jié)約回收利用資源的同時，做到生態(tài)環(huán)境保護(hù)和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，對于建設(shè)節(jié)約型社會和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有重要意義。

3 小結(jié)

近年來我國畜牧業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也發(fā)生了重大轉(zhuǎn)變，養(yǎng)牛為耕田的小而散的養(yǎng)殖方式已成為過去，規(guī)模化養(yǎng)殖發(fā)展已成為趨勢，隨著規(guī)模的擴(kuò)大，養(yǎng)殖污染問題也越來越突出。只有通過源頭減量、過程控制、末端利用，全面治理。積極推廣清潔養(yǎng)殖工藝和技術(shù)，大力發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化規(guī)模養(yǎng)殖。借助國家環(huán)境治理和有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品補(bǔ)貼需求旺盛，農(nóng)家肥還田的有利政策和機(jī)遇，因地就近將糞污資源轉(zhuǎn)化成用于農(nóng)村新能源和有機(jī)肥，促進(jìn)種養(yǎng)結(jié)合、農(nóng)牧循環(huán)的綠色發(fā)展產(chǎn)業(yè)鏈，結(jié)合養(yǎng)殖場區(qū)域特點(diǎn)，因地制宜選擇合適的牛糞處理防范，通過多形式推進(jìn)養(yǎng)殖廢棄物資源化利用，加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會。