西北戈壁綠洲養(yǎng)殖糞污資源化利用途徑探討

霍柱宇

摘 要 西北戈壁綠洲所在區(qū)域及周邊范圍多為戈壁沙漠、荒灘樹林。周邊豐富的農(nóng)作物秸稈和廣闊的草場資源，為畜牧業(yè)發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，而快速發(fā)展的畜牧業(yè)產(chǎn)生的畜禽糞便給周邊環(huán)境帶來了不利影響。遵循廢棄物減量化、資源化、無害化與生態(tài)化的原則，建設(shè)規(guī)模化大型沼氣工程，對(duì)場區(qū)周邊畜禽養(yǎng)殖場糞污資源進(jìn)行有效利用，生產(chǎn)沼氣、沼渣沼液有機(jī)肥產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖—沼氣—種植的生產(chǎn)無害化的生態(tài)種養(yǎng)殖模式，進(jìn)一步完善和構(gòu)建清潔經(jīng)濟(jì)可持續(xù)的新型能源利用體系，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展升級(jí)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)副業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞 水資源;畜牧業(yè);養(yǎng)殖糞污

中圖分類號(hào)：X713;F326.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.11.075

西北戈壁綠洲所在區(qū)域及周邊范圍多為戈壁沙漠、荒灘樹林，區(qū)域內(nèi)無大型污染性工業(yè)企業(yè)和“三廢”排放，空氣、水源無污染，具有良好的外部環(huán)境條件。周邊豐富的農(nóng)作物秸稈和廣闊的草場資源，為畜牧業(yè)發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，而快速發(fā)展的畜牧業(yè)所產(chǎn)生的畜禽糞便給周邊環(huán)境帶來了不利影響。中央對(duì)大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、推動(dòng)清潔能源建設(shè)及經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變高度重視，縱觀我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制約因素和未來發(fā)展的現(xiàn)實(shí)要求，對(duì)“十三五”及今后一個(gè)時(shí)期經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、能源資源開發(fā)利用、環(huán)境保護(hù)與節(jié)能減排工作做出戰(zhàn)略部署，并提出具體目標(biāo)要求和任務(wù)。戈壁綠洲地區(qū)的規(guī)?；B(yǎng)殖在促進(jìn)畜牧業(yè)節(jié)能減排、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、開發(fā)利用新能源的實(shí)踐中，作了有益探索并積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)已具有養(yǎng)殖廢棄物綜合處理與循環(huán)再利用等基礎(chǔ)設(shè)施條件和較強(qiáng)的生產(chǎn)技術(shù)力量。

1 畜養(yǎng)殖糞污對(duì)環(huán)境的影響

長期以來，戈壁綠洲畜養(yǎng)殖基地糞污的處理方式多為“露天堆放+簡單發(fā)酵”，而后用于農(nóng)田施肥。不僅浪費(fèi)土地，而且在夏季炎熱季節(jié)蚊蠅孳生，造成了疾病傳播，嚴(yán)重威脅養(yǎng)殖場畜牧業(yè)的生產(chǎn)安全。

1.1 畜禽的排泄物較多，環(huán)境污染大

有關(guān)報(bào)告測算，成年豬在每天排泄的糞尿中，有機(jī)污染物的含量是人類排泄糞尿的13倍。如果發(fā)生污染，可達(dá)到嚴(yán)重污染程度。可見，豬的排泄物是一種嚴(yán)重的污染源，處理不當(dāng)會(huì)給環(huán)境帶來嚴(yán)重危害，特別是易造成周邊水體和土壤污染。糞污使水質(zhì)渾濁，水色變黃，氣味惡臭，消耗水體中的溶解氧（DO），有機(jī)物進(jìn)行厭氧分解產(chǎn)生各種惡臭物質(zhì)，水體變黑發(fā)臭，水質(zhì)惡化。養(yǎng)殖飼料中，含有大量的礦物質(zhì)和微量元素添加劑，銅、砷、鋅等重金屬經(jīng)過畜禽的糞便濃縮后直接排入土壤，會(huì)造成土壤重金屬污染。如果土壤中銅的含量過高，會(huì)減慢植物的生長速率，降低產(chǎn)量。在牧草地中長期大量施用含銅量高的糞污，若牧草（干重）中含銅量達(dá)到15～20 mg·kg-1，就會(huì)使綿羊銅中毒。

1.2 臭氣熏天，大氣污染嚴(yán)重

糞污排泄物帶有刺激性臭味，直接影響?zhàn)B殖場周邊的空氣質(zhì)量，造成嚴(yán)重的大氣污染。特別是畜禽養(yǎng)殖場附近的東風(fēng)湖公園建成后，鍛煉、游玩人員較多。糞污產(chǎn)生的臭氣嚴(yán)重影響著游玩居民的生活質(zhì)量和身體健康。

1.3 傳播疾病，威脅人畜的健康

聯(lián)合國糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織的資料顯示，通常在畜禽糞便中含有大量的可傳染的病原微生物，如沙門氏菌、黃曲霉菌、志賀氏菌等病菌和旋毛囊蟲、血吸蟲等寄生蟲。目前，已有200種人畜共患傳染病，其中嚴(yán)重的有89種，可由豬傳染的約25種。如果糞污得不到有效治理，易造成疾病傳染。

2 常用的畜禽糞污處理技術(shù)

畜禽糞便是造成環(huán)境污染的主要污染源之一，也是一種比較寶貴的肥料和飼料資源。通過一系列加工處理后，它可制成優(yōu)質(zhì)的飼料、有機(jī)復(fù)合肥等，不僅能夠變廢為寶，還可以減少對(duì)環(huán)境的污染，防止疾病的蔓延。在國內(nèi)，常用的畜禽糞便無害化處理技術(shù)主要有以下6種。

2.1 土地還原法

土地還原法是指將畜禽糞便回收，還田使用，是我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中普遍使用的方法，在改良土壤質(zhì)量和提高農(nóng)作物產(chǎn)量中起著重要作用。土壤在此過程中獲得了肥料，同時(shí)凈化了糞便。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是糞便處理的成本低。

2.2 堆肥發(fā)酵法

堆肥發(fā)酵法是利用糞污中的微生物對(duì)有機(jī)物污染物進(jìn)行代謝分解，最終生成有機(jī)肥料，是目前國內(nèi)比較傳統(tǒng)可行的畜禽糞便處理利用方法。運(yùn)用堆肥發(fā)酵處理技術(shù)，可以在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到糞便脫水、減量、無害化，取得較為理想的處理效果。糞污在堆肥發(fā)酵過程中，自身會(huì)產(chǎn)生高溫，有利于殺死病原菌和寄生蟲，減少疾病傳染。

2.3 飼料轉(zhuǎn)化技術(shù)

畜禽糞便中含有大量的未消化蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)元素、B族維生素、粗脂肪以及碳水化合物，尤其是粗蛋白質(zhì)的含量較高。糞污的飼料轉(zhuǎn)化技術(shù)就是利用發(fā)酵劑對(duì)糞便進(jìn)行發(fā)酵處理，使糞便中的粗蛋白等轉(zhuǎn)化為畜禽可以吸收的營養(yǎng)物質(zhì)，形成一種可利用的飼料資源。這也是對(duì)畜禽糞便進(jìn)行綜合利用的一個(gè)重要途徑。

2.4 生物分解法

生物分解法是指利用蚯蚓、蝸牛和蠅蛆等低等動(dòng)物分解畜禽糞便，既可以提供動(dòng)物蛋白質(zhì)，又能很好地處理畜禽糞便。蚯蚓、蝸牛和蠅蛆等動(dòng)物，都是具有很高營養(yǎng)價(jià)值的動(dòng)物性蛋白質(zhì)飼料，使用生物分解法處理糞便，可取得很好的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)生態(tài)效益顯著。

2.5 厭氧消化處理

厭氧消化處理技術(shù)是將畜禽糞便混合生活污水注入化糞池進(jìn)行沉淀，及污泥厭氧消化處理去除生活污水中的有機(jī)物?；S池是對(duì)生活污水的大顆粒懸浮物質(zhì)進(jìn)行過濾沉淀，并進(jìn)行厭氧消化，將污水中的有機(jī)物分解為穩(wěn)定的無機(jī)物，從而凈化污水的處理設(shè)備。

2.6 能源利用技術(shù)

目前，畜禽糞便能源化利用的重要途徑是沼氣化利用。畜禽糞便中的有機(jī)物質(zhì)，在沼氣池的厭氧環(huán)境中，通過微生物厭氧消化、分解為簡單的有機(jī)酸，再轉(zhuǎn)化為二氧化碳和甲烷，即為沼氣。產(chǎn)生的沼氣可以用于發(fā)電或炊事燃燒，產(chǎn)生的沼液、沼渣可作為肥料灌溉農(nóng)田。既實(shí)現(xiàn)了糞污資源化利用，節(jié)約了資源，又對(duì)糞污進(jìn)行了減量化、無害化處理，一舉多得，具有廣泛的應(yīng)用前景。

3 養(yǎng)殖糞污資源化利用技術(shù)選擇的原則

以“整體、協(xié)調(diào)、循環(huán)、再生”為總的指導(dǎo)思想，按照以下原則選擇并確定養(yǎng)殖糞污資源化利用技術(shù)方案。

3.1 無害化原則

選用先進(jìn)工藝技術(shù)，所有糞便、污水必須采用封閉式厭氧發(fā)酵工藝，無毒無味運(yùn)行。經(jīng)過一段時(shí)間的厭氧發(fā)酵，可去除污水中的COD約80%，病毒菌殺滅率96%以上，消除蚊蠅孳生地和寄生蟲生長的寄生體。

3.2 資源化原則

畜禽糞污經(jīng)過處理后，應(yīng)可產(chǎn)出再生能源（如沼氣﹑電能等）和有機(jī)肥料，具有良好的經(jīng)濟(jì)應(yīng)用價(jià)值。

3.3 生態(tài)化原則

以發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)為指導(dǎo)思想，應(yīng)用物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的生態(tài)學(xué)原理，促進(jìn)種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)有機(jī)結(jié)合，進(jìn)一步強(qiáng)化種養(yǎng)殖平衡，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)的良性循環(huán)。

3.4 效益至上原則

把污染治理和資源開發(fā)利用有機(jī)結(jié)合，兼顧經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益，在保證技術(shù)先進(jìn)性的基礎(chǔ)上，優(yōu)化工藝和各個(gè)單元設(shè)計(jì)，降低一次性投資，確保最佳性價(jià)比和最短的投資回收期;對(duì)整個(gè)場區(qū)進(jìn)行能流、物流分析和設(shè)計(jì)，確保沼氣工程為企業(yè)帶來最大化的效益。

3.5 運(yùn)行穩(wěn)定原則

以工藝成熟、技術(shù)先進(jìn)、質(zhì)量可靠為原則，在保證工程運(yùn)行穩(wěn)定的前提下，采用國內(nèi)外比較先進(jìn)的處理工藝和設(shè)備，在節(jié)能減排方面具有突出優(yōu)勢。

3.6 管理方便原則

應(yīng)將自動(dòng)控制和人工操作有機(jī)結(jié)合，提高工程系統(tǒng)的運(yùn)行管理水平。對(duì)人工不便操作且成本較高的部分，應(yīng)采用自動(dòng)控制技術(shù);對(duì)于維修不便和自動(dòng)化應(yīng)用成本高的部分，應(yīng)采用人工控制。

4 戈壁綠洲養(yǎng)殖糞污資源化利用的最佳途徑

4.1 政策指導(dǎo)

2013年國務(wù)院頒布了《畜禽規(guī)模養(yǎng)殖污染防治條例》，明確：“為了防治畜禽養(yǎng)殖污染，推進(jìn)畜禽養(yǎng)殖廢棄物的綜合利用和無害化處理，保護(hù)和改善環(huán)境，保障公眾身體健康，促進(jìn)畜牧業(yè)持續(xù)健康發(fā)展?！蓖瑫r(shí)，條例指出：“國家鼓勵(lì)和支持沼氣制取、有機(jī)肥生產(chǎn)等廢棄物綜合利用以及沼渣沼液輸送和施用、沼氣發(fā)電等相關(guān)配套設(shè)施建設(shè)?！?/p>

2017年，國家農(nóng)業(yè)部印發(fā)了《畜禽糞污資源化利用行動(dòng)方案（2017—2020年）》，其中的重點(diǎn)任務(wù)包括促進(jìn)畜禽糞污資源化利用和提高沼氣和生物天然氣的利用效率。將畜禽養(yǎng)殖廢棄物的減量化產(chǎn)生、無害化處理、資源化利用作為重點(diǎn)，鼓勵(lì)和引導(dǎo)規(guī)?；酿B(yǎng)殖場，建設(shè)必要的糞污處理利用的配套設(shè)施，以及對(duì)現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備進(jìn)行改造升級(jí);支持規(guī)?；酿B(yǎng)殖場和專業(yè)化的企業(yè)使用畜禽糞污生產(chǎn)沼氣或生物天然氣，用于農(nóng)村清潔取暖，促進(jìn)能源化利用;不斷優(yōu)化沼氣工程的工技術(shù)藝和設(shè)施設(shè)備，引導(dǎo)規(guī)?；酿B(yǎng)殖場在用能中加大沼氣發(fā)電或沼氣的利用比率;支持大型糞污能源化利用企業(yè)建立糞污收集與利用體系，配套相匹配的消納土地，促進(jìn)沼液、沼渣就近、就地還田利用。

4.2 糞污特性

戈壁綠洲養(yǎng)殖場畜禽糞污為雞、豬、牛混合糞污，且均為干清糞，總固體濃度高;地處西北，冬季寒冷，氣溫較低。以東風(fēng)牧場為例，現(xiàn)存欄伊莎、京粉1號(hào)等父母代蛋雞1.8萬只、育肥豬3 000頭、奶牛200頭，養(yǎng)殖場采用干清糞工藝收集糞污。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，采用干清糞工藝的情況下，每頭成年豬每日排糞量為3～4 kg，含水率約82%;每頭成年奶牛每日排糞量30～50 kg，含水率約85%;每只雞每日排糞量約0.15 kg，含水率約74.5%。通過計(jì)算，牧場養(yǎng)殖場畜禽排糞量為21.05 t·d-1，其中干物質(zhì)量為12 t·d-1。

4.3 資源化利用途徑

為積極響應(yīng)國家關(guān)于畜禽養(yǎng)殖糞污的無害化處理和綜合利用的要求，應(yīng)用能源利用技術(shù)，將糞污處理與沼氣工程有機(jī)結(jié)合，遵循廢棄物減量化、資源化、無害化與生態(tài)化的原則，建設(shè)規(guī)?；笮驼託夤こ?，有效利用場區(qū)周邊畜禽養(yǎng)殖場糞污資源，生產(chǎn)沼氣、沼渣沼液有機(jī)肥產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖—沼氣—種植的生產(chǎn)無害化的生態(tài)種養(yǎng)殖模式，進(jìn)一步完善和構(gòu)建清潔經(jīng)濟(jì)可持續(xù)的新型能源利用體系，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展升級(jí)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)副業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展。治理基地及周邊農(nóng)牧民的輕畜禽養(yǎng)殖業(yè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的壓力，避免糞便、污水等污染物對(duì)環(huán)境的污染，保護(hù)當(dāng)?shù)厮?、改善生產(chǎn)環(huán)境和居民生活環(huán)境，有利于促進(jìn)形成綠色發(fā)展方式和生活方式。

（責(zé)任編輯：趙中正）