牛糞變廢為寶 墊料清潔回用

劉 洋

（哈爾濱華美億豐復合材料有限公司，哈爾濱 150000）

1 緒論

畜牧業(yè)在我國國民經濟中占有極其重要的地位，發(fā)展畜牧業(yè)不僅是一個經濟問題，而且也是一個政治問題。為了適應整個國民經濟發(fā)展的需求，增加農業(yè)生產所需要的“勞動力”和肥料，保證輕工業(yè)獲得充足的原料來源，逐步滿足人民日益增長的對肉類等的需求，增加國民經濟和個人的收入，必須大力發(fā)展畜牧業(yè)生產。

經過改革開放四十年的努力，中國已成為世界第一大畜牧業(yè)生產和飼料工業(yè)生產大國。畜牧業(yè)總產值超過3萬億元，約占農林牧漁業(yè)總產值的1/3。飼料工業(yè)總產值首次突破8 000億元，產量超過2.2億t，約占全球總產量的1/4。約9 000萬農戶從事畜牧業(yè)，吸納了大量的勞動力，成為帶動農牧民增收致富的重要渠道。我國畜牧業(yè)在養(yǎng)殖規(guī)模和質量上都得到了快速發(fā)展，但與此同時，畜禽養(yǎng)殖所帶來的環(huán)境污染問題十分嚴峻。受養(yǎng)殖模式、養(yǎng)殖成本等因素的影響，畜禽養(yǎng)殖過程中產生的污水、糞便、飼料殘渣等污染物堆積如山，無法得到科學、集中的處理，對生態(tài)環(huán)境造成的負面影響尤為嚴重。畜禽養(yǎng)殖對水源的污染主要來自于畜禽糞便和養(yǎng)殖場污水。通過畜禽排泄物進入水體的COD量已超過生活和工業(yè)污水COD排放量的總和。奶牛養(yǎng)殖業(yè)是高效的畜牧業(yè)，在我國國民經濟發(fā)展，農村經濟發(fā)展、農村經濟發(fā)展、農村致富和改善城鄉(xiāng)人民生活等方面發(fā)揮著重要作用。

我國奶牛養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展非常迅速，2012年我國奶牛存欄達到1 440萬頭，比2008年增長17%；奶類總產量達到3 810萬t，比2008年增長0.8%。隨著我國畜牧業(yè)快速的發(fā)展，集約化、規(guī)?；I(yè)化的奶牛的養(yǎng)殖模式逐漸取締小規(guī)模的散養(yǎng)，然而規(guī)?；?、集約化的奶牛養(yǎng)殖場帶來糞污量大且相對集中的問題，成為制約牧業(yè)發(fā)展的重要影響因素，如何推進奶牛場廢棄物的無害化處理和資源化利用成為廣大研究人員關注的焦點。牛床是牛場重要的硬件設施之一，傳統(tǒng)的牛床墊料如沙子、橡膠、秸稈等，因經濟性、舒適性以及對后續(xù)處理利用設備損耗等不良影響，刺激了牛糞作為再生墊料的商業(yè)化應用。牛糞制作墊料解決了環(huán)境壓力，實現糞污資源化利用的同時，因其舒適性增加奶牛躺臥時間，增加產奶量并減少肢蹄病。

2 奶牛臥床再生墊料生產設備

奶牛場糞污經不同處理加工成牛床墊料已成為糞污資源化利用的重要方式，但國內尚沒有專門用于生產牛糞再生墊料的設備。哈爾濱華美億豐復合材料有限公司與中國農業(yè)大學，哈爾濱工業(yè)大學合作，經過3年時間，投入研發(fā)資金千萬元，開發(fā)出奶牛臥床再生墊料生產設備填補了我國在生產牛糞再生墊料設備的空白。獲得了黑龍江省環(huán)保創(chuàng)新產品首臺套殊榮，已列入《黑龍江省工業(yè)節(jié)能技術裝備推廣目錄》和《國家先進污染防治技術目錄》。設備首次將復合材料應用于制造牛床再生墊料發(fā)酵系統(tǒng)的主發(fā)酵倉上，使其具有高強、耐腐、質輕，節(jié)能、耐用等特點。

奶牛是牛場的第一生產力，牛床墊料能夠提高臥床的舒適性，為奶牛提供一個柔軟舒適的躺臥環(huán)境，增加奶牛的躺臥時間，這對于提高奶牛場的經濟效益具有重要意義。糞污經過固液分離后，液體部分進入氧化塘發(fā)酵，固體部分通過墊料的方式實現清潔回用，不僅可以解決糞污存放與牛床墊料來源的問題，還可以降低后續(xù)糞污處理的難度。牛糞再生墊料制作的兩個關鍵控制點為含水率與殺菌消毒。傳統(tǒng)方式制作的牛糞再生墊料存在發(fā)酵時間長、含水率過高、殺菌不徹底的問題，奶牛臥床再生墊料生產設備可以解決上述問題，實現穩(wěn)定生產。

該設備融合了復合材料制品制造技術、計算機自控技術、生物工程技術等多學科技術的交互式技術。以微生物好氧發(fā)酵技術為核心，利用微生物降解牛糞中所含的復雜大分子有機質，碳素是堆肥微生物的基本能量來源，也是微生物細胞構成的基本材料，通過奶牛臥床再生墊料生產設備的智能控制系統(tǒng)調節(jié)設備內部供氧的頻率和時間，為好氧微生物提供一個最為適宜的生存環(huán)境，以保證其自身不斷的新陳代謝使得設備內的牛糞保持在較高溫度狀態(tài)（55～70℃）。牛糞在奶牛臥床再生墊料生產設備經過好氧發(fā)酵，其含水率控制在50%以內，大腸桿菌、鏈球菌、金黃色葡萄球菌及克雷伯氏菌等奶牛乳房炎致病菌去除率均達到100%?？刂婆＜S在設備內的停留時間是為了即保證牛糞再生墊料含水率的降低、致病微生物的殺滅同時又防止牛糞過度發(fā)酵，使牛糞再生墊料在理化性質方面，如：含水率、粒徑分布更加符合奶牛躺臥的舒適性要求。與傳統(tǒng)稻殼等墊料相比能夠有效降低墊料在鋪設過程中引起的揚塵現象，減少奶牛呼吸道疾病的發(fā)生概率，稻殼的主要組成成分是二氧化硅、木質素、纖維素等物質自身的吸水性較差，奶牛躺臥時潮濕感明顯，牛糞再生墊料則較為疏松持水性較好，在相對較高的含水率條件下也能夠減弱奶牛的潮濕感，增加奶牛的躺臥舒適度。同時經過奶牛臥床再生墊料生產設備生產的牛糞再生墊料粒徑分布情況為＜1.0 mm占34.81%，1.0～2.0 mm占38.42%，＞2.0 mm占26.77%能夠為奶牛提供一個更為舒適的躺臥環(huán)境，牛糞中的纖維在奶牛臥床再生墊料生產設備中得到了充分的軟化，保證了牛糞再生墊料對于奶牛乳房不會產生任何不適感，從而保證奶牛乳房的健康。

3 典型應用實例

在規(guī)?；膛ｐB(yǎng)殖場使用奶牛臥床再生墊料生產設備主要有以下幾個優(yōu)勢：減輕規(guī)?；膛ｐB(yǎng)殖場糞污處理壓力，奶牛糞渣達到全量清潔回用；減少規(guī)?；B(yǎng)殖場外購墊料費用，降低牧場經營成本；提供更加舒適的牛糞再生墊料，延長奶牛躺臥時間提高奶牛生產力。

3.1 應用牧場情況

優(yōu)然牧業(yè)長青牧場位于黑龍江省肇東市海城鄉(xiāng)海城村，占地34萬平方米，現有牛舍8棟，現有奶牛約3 900頭，其中泌乳牛約2 300頭，后備牛約1 600頭，牧場每天產生牛糞約80 t，污水約200 t，糞污進行固液分離處理，糞渣堆存在場區(qū)內，糞水存于氧化塘中，占地面積大，環(huán)境污染大，需頻繁外運處理。牧場每天需求墊料約20 t，采購稻殼與鋸末，成本高，增加了牧場廢棄物的總量及其后續(xù)處理壓力。牧場結合國內外現狀，于2018年引進了奶牛臥床再生墊料生產設備，實現了牛糞再生墊料的生產及使用。

3.2 案例發(fā)展模式

3.2.1 牛糞墊料化利用模式

模式以牛場產生的糞污為原料，經哈爾濱華美億豐復合材料有限公司奶牛臥床墊料再生設備處理，可生產出優(yōu)質的奶牛臥床墊料，減輕了牛場糞污存放壓力，減少了污染物對環(huán)境的破壞，解決了奶牛臥床墊料的來源，降低了奶牛臥床墊料成本，實現了奶牛糞污處理、利用方式由單一向綜合轉變、由低值向高值轉變。

3.2.2 標準化生產、工廠化管理

再生墊料生產全程智能化管理，工藝參數監(jiān)測、控制精準，實現了生產工藝標準化、產品質量標準化，可規(guī)?；瘡椭?，成本低廉，生產簡便高效。

3.2.3 科學支撐、產學研融合

通過數字模擬奶牛臥床再生墊料生產設備主發(fā)酵倉內部牛糞好氧發(fā)酵全過程，不斷優(yōu)化設備整體構造以及工藝流程。

結合“快速生物好氧發(fā)酵技術”，通過生物熱能使物料快速升溫降水，節(jié)約烘干成本、降低能耗，同時殺滅物料中有害微生物和病原菌，生產的墊料清潔衛(wèi)生，舒適度高，對奶牛乳房炎、肢蹄病具有較好的抑制作用，保障奶牛健康安全。

3.2.4 創(chuàng)新的第三方運營服務模式

結合實際情況，牧場采購安裝了奶牛臥床墊料一體化生產系統(tǒng)，由華美億豐專業(yè)團隊負責系統(tǒng)的運營服務及臥床墊料的生產，牧場只需回購系統(tǒng)生產的合格物料，并定期對物料進行抽檢，減少了牧場管理運營壓力。

3.3 案例發(fā)揮作用

3.3.1 示范效果顯著

牧場與企業(yè)的合作，實現了糞污發(fā)酵生產奶牛臥床墊料產業(yè)化，實現了牛糞再生墊料大量長期使用的示范，實現了牛場糞污資源化清潔回用模式，為推進畜禽養(yǎng)殖廢棄物無害化的處理和綜合利用，促進畜牧業(yè)的健康發(fā)展打下了堅實的基礎。

3.3.2 打破國外壟斷技術

牛糞再生墊料以其經濟型、環(huán)保型的優(yōu)點，受國內外牧場的廣泛關注，奧地利、意大利等牛床墊料再生系統(tǒng)已經進入我國市場，系統(tǒng)價格高，生產周期長，一般規(guī)?；翀鲭y以接受。由哈爾濱華美億豐復合材料有限公司生產的奶牛臥床再生墊料生產設備的成功運營使用打破了國外壟斷技術，助力中國奶牛業(yè)的發(fā)展。

3.3.3 提高牧場的經濟效益

奶牛再生墊料的使用，不僅降低了糞污處理成本，并節(jié)約了奶牛臥床墊料的采購成本，奶牛是牛場的第一生產力，臥床再生墊料能夠提高臥床的舒適性，為奶牛提供一個柔軟舒適的躺臥環(huán)境，增加奶牛的躺臥時間，從而增加營養(yǎng)效率和產奶量，這對于提高奶牛場的經濟效益具有重要意義。

3.4 案例產生效益

牧場需求墊料約20 t·d-1，一直以來采用稻殼（430元·t-1）作為墊料每年墊料費用約300萬元?，F使用奶牛臥床再生墊料生產設備所生產的牛糞再生墊料（280元·t-1）后，每年在奶牛臥床墊料方面的投資為200萬元，每年可節(jié)省100萬元，并大大節(jié)省了原有糞污的處理成本。