畜禽糞污資源化利用處理現(xiàn)狀及發(fā)展

文│黃欣（青島中海環(huán)境工程有限公司）

一、我國畜禽糞污資源化利用處理現(xiàn)狀

2021年3月20日，生態(tài)環(huán)境部與農(nóng)業(yè)農(nóng)村部聯(lián)合印發(fā)《農(nóng)業(yè)面源污染治理與監(jiān)督指導(dǎo)實(shí)施方案（試行）》，正式標(biāo)志我國對于農(nóng)業(yè)面源污染的治理之戰(zhàn)拉開帷幕。

當(dāng)前，畜禽糞污污染已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)面源污染的重要來源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國每年排放的畜禽糞污總量達(dá)4億噸，畜禽糞污所排放的化學(xué)需氧量（COD）達(dá)1268萬噸，占農(nóng)業(yè)源總排放的96%。部分養(yǎng)殖企業(yè)的環(huán)保意識薄弱、畜禽糞污處理方式落后使農(nóng)業(yè)面源污染情況越發(fā)緊張。糞污直接還田會造成病蟲害頻發(fā)、農(nóng)作物燒苗等問題，如果能將畜禽糞污轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥再進(jìn)行還田，既可以解決目前因?yàn)E用化肥導(dǎo)致的土壤肥力流失、土地板結(jié)等問題，還可以解決畜禽糞污處理不當(dāng)導(dǎo)致的環(huán)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(shí)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(jī)肥進(jìn)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(fā)酵。對收集的畜禽糞污進(jìn)行注水稀釋，在發(fā)酵罐內(nèi)進(jìn)行厭氧發(fā)酵，然后產(chǎn)生沼氣和沼液。沼氣可以作為供熱源使用，沼渣在經(jīng)過氧化塘發(fā)酵后可還田消納。但由于厭氧發(fā)酵罐的投入成本高，很多養(yǎng)殖場戶無力承擔(dān)這樣的費(fèi)用，需國家的補(bǔ)貼支持才能采用此種方式。

2.好氧發(fā)酵。將畜禽糞污經(jīng)過干濕分離或加入其他輔料降低含水率后進(jìn)行的高溫發(fā)酵，由于好氧發(fā)酵溫度最高可以達(dá)到70℃，能殺滅大量病菌、蟲卵，可使得畜禽糞污達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)的有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)，并可作為有機(jī)肥售賣，或者就近還田利用。根據(jù)最新發(fā)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(jù)我國18億畝的耕地紅線計(jì)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(jì)算，可節(jié)省使用9萬噸化肥。好氧發(fā)酵設(shè)備最早以翻拋機(jī)、立式發(fā)酵罐為主，但這些設(shè)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(yùn)營成本高。

（1）厭氧發(fā)酵處理方式構(gòu)成部分。預(yù)處理部分。預(yù)處理部分由格柵、集水池、固液分離機(jī)三部分組成，豬場產(chǎn)生的污水經(jīng)收集后進(jìn)入格柵池，污水經(jīng)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(jī)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(yù)熱池。污水在勻漿預(yù)熱池中經(jīng)預(yù)熱處理后，需要經(jīng)泵泵入CSTR厭氧罐進(jìn)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(shí)能高效將水中的化學(xué)需氧量（COD）轉(zhuǎn)化為沼氣。低于25℃時(shí)，隨著溫度的降低，去除COD的效率會逐級降低，低于15℃時(shí)厭氧菌產(chǎn)沼氣量非常少，所以鍋爐等加熱設(shè)備必不可少。

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

覆膜沼氣池。經(jīng)過一次發(fā)酵的糞污經(jīng)出料池中轉(zhuǎn)至覆膜沼液池中進(jìn)行二次發(fā)酵。覆膜沼液池?cái)M計(jì)劃停留30天，因此覆膜沼氣池建造規(guī)模必須足夠儲存大量沼液。

以上為厭氧發(fā)酵項(xiàng)目的構(gòu)成，由于厭氧發(fā)酵流程繁雜，所需土建工程及配套設(shè)備也比其他處理方式要多，投資成本也相對較高。

（2）好氧發(fā)酵處理方式構(gòu)成。堆垛拌料部分。糞污預(yù)處理的儲存區(qū)需有固液分離機(jī)將糞污原料和輔料混合，再進(jìn)行發(fā)酵前預(yù)處理。由于需要充分?jǐn)嚢?，所需場地較大。

發(fā)酵場地部分?；彀韬冒l(fā)酵原料，可以直接進(jìn)行發(fā)酵。采用翻拋式發(fā)酵需要建立翻拋機(jī)使用廠房，由于翻拋發(fā)酵對環(huán)境有影響，需要及時(shí)配套除臭設(shè)備。而采用立式發(fā)酵罐需要直接建立罐體區(qū)，保證發(fā)酵區(qū)電力穩(wěn)定，由于運(yùn)行噪音大，為保證養(yǎng)殖區(qū)畜禽正常生長，需要遠(yuǎn)離養(yǎng)殖場區(qū)運(yùn)行，并需要預(yù)留出料口和進(jìn)料口進(jìn)行發(fā)酵。

陳化腐熟部分。發(fā)酵好的畜禽糞污有時(shí)無法直接還田，需要再經(jīng)過陳化腐熟達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后才能還田利用。

綜上所述，以上兩種傳統(tǒng)的處理方式都需要大量的土建設(shè)備、造價(jià)機(jī)械設(shè)備，建造價(jià)格較高，同時(shí)投資成本比較高也使得許多中小型養(yǎng)殖企業(yè)難以承受。

2.影響環(huán)境。

（1）厭氧發(fā)酵方式。預(yù)處理區(qū)和氧化塘處理區(qū)內(nèi)畜禽糞污會露天直接接觸氧氣，導(dǎo)致發(fā)酵區(qū)附近環(huán)境較差。

（2）好氧發(fā)酵方式。好氧發(fā)酵中的翻拋式發(fā)酵會使現(xiàn)場環(huán)境受到影響，立式好氧發(fā)酵罐運(yùn)營噪音大，影響?zhàn)B殖畜禽正常生活。

3.占用人力資源。由于糞污發(fā)酵在進(jìn)料和處理過程中需要由專人看管，此部分人力資源費(fèi)用還需計(jì)入整體運(yùn)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(fā)展

鑒于上述兩種處理方式具有投資成本高、運(yùn)營成本高、影響環(huán)境等問題，膜覆蓋式好氧堆肥技術(shù)進(jìn)入了大眾的視野，其最早出現(xiàn)于20世紀(jì)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(jìn)行好氧發(fā)酵的靜態(tài)條垛堆肥方法，后期膜覆蓋好氧發(fā)酵技術(shù)不斷完善。如今掌握該技術(shù)的是德國UTVAG公司，該公司成立于1996年，其核心產(chǎn)品名為“GoreCover（戈?duì)柲じ采w系統(tǒng)）”，該設(shè)備的年生產(chǎn)肥能力在102～106噸。

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

1.投資運(yùn)營成本低。由于NCS智能分子膜好氧發(fā)酵系統(tǒng)僅需智能控制柜、發(fā)酵膜覆蓋發(fā)酵區(qū)、供風(fēng)系統(tǒng)3部分組成，降低了前期的土建成本、機(jī)型采購和投資成本，相較于傳統(tǒng)設(shè)備，降低成本約75%，由于僅需智能控制柜控制風(fēng)機(jī)供風(fēng)監(jiān)測數(shù)據(jù)，所以耗電量低，運(yùn)營成本相較于傳統(tǒng)方式降低90%。

2.環(huán)境保護(hù)好。由于NCS智能分子膜好氧發(fā)酵系統(tǒng)采用膜覆蓋系統(tǒng)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(fā)酵無臭味，是一種較好的露天發(fā)酵方式。

3.實(shí)現(xiàn)無人值守功能。由于青島中海環(huán)境工程有限公司采用的是智能控制系統(tǒng)，可以讓員工足不出戶就能監(jiān)控到發(fā)酵情況，手機(jī)調(diào)節(jié)設(shè)備參數(shù)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(qiáng)，人們對于生存環(huán)境的要求也越來越高，國家也不斷加強(qiáng)對環(huán)境的保護(hù)治理力度。2021年中央一號文件中明確表示，要推進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展，實(shí)施國家黑土地保護(hù)工程，推廣保護(hù)性耕作模式，健全耕地休耕輪作制度，持續(xù)推進(jìn)化肥農(nóng)藥減量增效，推廣農(nóng)作物病蟲害綠色防控產(chǎn)品和技術(shù)，加強(qiáng)畜禽糞污資源化利用。因此，要緊跟黨的領(lǐng)導(dǎo)，為建立祖國綠水青山貢獻(xiàn)一分屬于自己的力量。