劉福元，楊井泉

（新疆農(nóng)墾科學院畜牧獸醫(yī)研究所，新疆 石河子 832000）

1 畜禽糞污資源化利用背景意義

1.1 開展畜禽糞污資源化利用的背景

目前，我國已進入轉型升級、供給側改革的新階段，農(nóng)牧業(yè)發(fā)展需要重點突破資源利用強度過高、面源污染加劇、生態(tài)系統(tǒng)退化嚴重三大關鍵問題。

近年來，國家相繼出臺了多項法律法規(guī)，對養(yǎng)殖企業(yè)糞污處理的要求和標準逐步升級，糞污處理已成為養(yǎng)殖企業(yè)的發(fā)展瓶頸和剛性需求。

1.2 開展畜禽糞污資源化利用的意義

一是加快農(nóng)業(yè)供給側改革的重要支撐：開展畜禽糞污資源化利用可以促進種養(yǎng)結合，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構，加快三產(chǎn)融合，轉變生產(chǎn)方式，推動提質增效，增強農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力。

二是化解資源環(huán)境壓力的重要途徑：開展畜禽糞污資源化利用可以促進畜牧業(yè)清潔生產(chǎn)，實現(xiàn)糞污的資源化，促進有機肥對化肥的有效替代，做到變廢為寶和綠色生產(chǎn)。

三是確保畜產(chǎn)品質量安全的重要手段：開展畜禽糞污資源化利用可以控制養(yǎng)殖環(huán)境中的病原微生物，減少疫病傳播機會，減少獸藥用量，從而保障畜產(chǎn)品質量安全。

四是推動向南發(fā)展戰(zhàn)略的重要抓手：特色林果業(yè)是南疆地區(qū)的優(yōu)勢和支柱產(chǎn)業(yè)，但近年來果品質量逐年下降，價格持續(xù)跌落，嚴重影響了果農(nóng)的收入和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。其主要原因之一就是土壤中有機質極度缺乏的問題，涉及有機肥和農(nóng)牧結合的問題。

1.3 影響新疆地區(qū)畜禽糞污資源化利用的原因

通過近年來的調(diào)研和分析，影響新疆地區(qū)畜禽糞污資源化利用的主要原因有以下四個：一是新疆地區(qū)養(yǎng)殖場遠離糞污吸納的果園或大田，有機肥養(yǎng)分全但含量較低，加工和運輸成本較高；二是有機肥生產(chǎn)的連續(xù)性和使用的季節(jié)性之間的矛盾，以及耕作制度與利用方式的脫節(jié)；三是新疆地區(qū)氣候寒冷，利用自然溫度進行糞污處理的時間只有半年，導致糞污堆積；四是有機肥中重金屬、抗生素及有害菌等，存在超標的安全隱患，已引起了行業(yè)的重視。

2 新疆地區(qū)糞污資源化利用策略

2.1 明確3個觀念

要做好畜禽糞污資源化利用必須明確的3個觀念：一是畜禽糞污不同于工業(yè)污染物，它是一種放錯地方的可利用的資源，所以不能用治理工業(yè)廢棄物的思路，采用達標排放的模式來治理畜禽糞污污染，而應該低成本、就近就地資源化利用。二是國家的一系列法律法規(guī)都在倡導和鼓勵畜禽糞污的資源化利用，而不是為了征稅，也不是為了讓養(yǎng)殖企業(yè)關停并轉，這一點行業(yè)管理者和養(yǎng)殖企業(yè)及養(yǎng)殖戶必須領會。三是農(nóng)牧結合是畜禽糞污資源化利用最經(jīng)濟的模式，是首選的路徑，糞污就是要作為肥料還田。

2.2 畜禽糞污資源化利用的路徑

糞污資源化利用的路徑是：源頭減量、過程控制、末端利用。最終要實現(xiàn)糞污的減量化、資源化、無害化和低廉化。

源頭減排：通過營養(yǎng)調(diào)控技術，提高草飼料的利用率。通過改進清糞模式與飲水設施，實現(xiàn)減量排放。促進養(yǎng)殖廢棄物在場內(nèi)的回收、循環(huán)和利用。

過程控制：根據(jù)土地承載能力確定適宜養(yǎng)殖規(guī)模。建設購置必要的糞污處理設施和設備。加速糞污無害化處理過程，減少氮磷和臭氣排放。

末端利用：肉牛、羊和禽類直接采取固體糞便堆肥。奶牛和生豬采用糞污全量收集還田利用或“固體糞便堆肥+污水肥料化利用”。推廣水肥一體化施用技術，促進畜禽糞污就近就地還田利用。

2.3 以奶牛、豬養(yǎng)殖場為重點

養(yǎng)殖污水是糞污資源化利用的難點和重點，新疆地區(qū)奶牛、豬養(yǎng)殖的規(guī)?；潭群芨?，而且奶牛和豬兩個畜種規(guī)?；B(yǎng)殖場所收集的糞污含水率很高，通過固液分離后，污水量很大。

3 牧場設計與糞污清運

3.1 科學選址

在養(yǎng)殖場建設選址的時候，除按照國家規(guī)定的選址要求以外，還應該預測周邊環(huán)境承載能力，包括飼草料的供應能力，產(chǎn)品的消化能力和糞污的吸納能力[1]。比如說要計劃建設一個規(guī)?；膛?，選址時就要考慮，周邊50 km有沒有提供滿足奶牛所需要飼草的能力，100 km以內(nèi)有沒有乳品加工廠收購原料奶，10 km內(nèi)有沒有足夠的土地吸納牛場產(chǎn)生的糞水。按照畜禽糞污土地承載力指南去計算，實現(xiàn)以種定養(yǎng)。人們常說“千里不運糧，百里不運草”，歐洲沼氣工程，養(yǎng)殖場沼渣沼液運輸距離一般在10 km之內(nèi)。新疆地區(qū)由于土地遼闊，撂荒地、鹽堿地、戈壁灘較多，過去在養(yǎng)殖場選址時，從防疫衛(wèi)生角度考慮的較多，許多養(yǎng)殖場建的都比較偏遠，現(xiàn)在要就近就地利用，確實有一定難度。

圖1 規(guī)?；膛鰣鰠^(qū)規(guī)劃設計線路

案列：新疆兵團第一師三團7連的種養(yǎng)殖大戶侯祖慶，在3 000畝（1畝=667m2，下同）棗園一角建有年出欄1.6萬頭的育肥豬場。每年經(jīng)氧化塘發(fā)酵的糞水進行春灌和冬灌，堆肥發(fā)酵的固糞也施入果園。兵團農(nóng)業(yè)局畜牧專家組2019年3月22日南疆調(diào)研時候，適逢他們正在春灌。根據(jù)介紹，按照5頭豬的糞尿供1畝地使用，節(jié)約化肥300元/畝；有機大棗增值1元/kg，400 kg/畝大棗，2項合計果園增收節(jié)支700元/畝，3 000畝果園每年增收節(jié)支210萬元，還不包括養(yǎng)豬本身的利益。與此相反，目前許多養(yǎng)殖場遠離農(nóng)田或者果園，腐熟的糞肥不收費也很少有種植戶利用，反而變成了養(yǎng)殖場的負擔。上述案充分說明了養(yǎng)殖場選址的重要性，體現(xiàn)了養(yǎng)殖場靠近果園農(nóng)田，進行農(nóng)牧結合的優(yōu)勢。

3.2 統(tǒng)一精準設計

在養(yǎng)殖場設計的時候，要根據(jù)養(yǎng)殖規(guī)模，進一步細分家畜的種類和數(shù)量，對各功能區(qū)進行統(tǒng)一精準設計。例如設計一個奶牛場，我們要根據(jù)養(yǎng)殖規(guī)模，進一步細分成母牛和后備牛的養(yǎng)殖數(shù)量，根據(jù)各類奶牛圈舍和運動場需要面積，最后確定圈舍棟數(shù)、面積和每棟運動場的面積；根據(jù)各類奶牛每日草料需要量，確定草料場青貯窖、干草棚、精料庫的大??；根據(jù)成母牛的數(shù)量，確定擠奶廳的大小和設備的型號與數(shù)量；根據(jù)各類牛的管理定額，確定員工數(shù)量，進一步確定生活管理區(qū)用房的面積；根據(jù)各類牛的糞尿量及奶廳污水量，確定糞污處理區(qū)設備及面積，實現(xiàn)對各功能區(qū)的統(tǒng)一精準設計。

根據(jù)我國2015年1月1日開始施行的《環(huán)境保護法》第41條規(guī)定：“建設項目中防治污染的設施，應當與主體工程同時設計、同時施工、同時投產(chǎn)使用”。只有在養(yǎng)殖場建設中對包括糞污處理區(qū)等功能區(qū)進行統(tǒng)一精準設計，同時施工和同時使用，才能避免二次改造，本身就是一種節(jié)約。

3.3 奶牛場糞污清運方式

目前新疆地區(qū)奶牛場舍內(nèi)糞污收集工藝，主要包括：人工清糞，鏟車清糞，罐車清糞及刮板清糞。通過表1對比分析可以看出：綜合奶牛應急，人力成本，硬件投入，運行成本等方面，電動刮糞板清糞工藝最好。

表1 奶牛場舍內(nèi)糞污收集工藝對比

另外，奶牛80%左右的時間都在運動場活動，所以說運動場不僅是奶牛場所，也是奶牛糞污暫存的場所。新疆北疆地區(qū)入冬及開春季節(jié)，雨雪交加或者冰雪消融，運動場泥濘不堪，長達半年時間糞污無法清運。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前許多奶牛場的運動場普遍偏小，成母牛只有20 m2/頭左右，糞污深度達到40 cm以上。根據(jù)多年的研究認為，新疆地區(qū)成母牛運動場最少需要30～40 m2、有適當坡度比較適宜。

3.4 豬場糞污清運方式

通過表2養(yǎng)豬場水沖糞、水泡糞和干清糞3種不同清糞工藝污水水量和水質的對比分析[2] 、[3]：從3種污水水量來看，水沖糞工藝是35～40 L/d頭，水泡糞工藝是20～25 L/d頭，干清糞工藝是10～15 L/d頭，水泡糞比水沖糞降了一半，干清糞又比水泡糞降了一半；從排出的污水的水質CODcr來看，水泡糞工藝 8 000～24 000 mg/d，水沖糞工藝 11 000～13 000 mg/d，干清糞工藝1 000～1 500 mg/d，水沖糞是水泡糞的一半，干清糞只有水沖糞的1/10。可見，干清糞工藝產(chǎn)生的污水量少，且其中的污染物含量低，而且這種減少是成倍的減少，或者是數(shù)量級的減少，所以說干清糞是一種較為理想的清糞工藝。要說明的是，此處所說的干清糞是機械干清糞，不是人工干清糞。目前兵團南疆地區(qū)已經(jīng)建成了2棟示范圈舍，通過大半年的應用，效果非常不錯。新疆地區(qū)，過去使用水沖糞，目前基本上都使用水泡糞，使用干清糞將是未來的發(fā)展方向。

表2 養(yǎng)豬場不同清糞工藝污水水量和水質

3.5 固液分離工藝

奶牛場和豬場的糞污收集后首先要進行固液分離，以便固體部分進行好氧堆肥發(fā)酵，液體部分通過氧化塘或者厭氧發(fā)酵處理。

圖2是加拿大圭爾夫大學對不同固液分離設備分離效果的研究結果[4]：從分離后干物質含量來看，沉降式離心機和螺旋壓濾機的分離效果最好，接近40%，堆肥發(fā)酵水分要求在40%～60%，便于后續(xù)直接進行好氧堆肥發(fā)酵。如果固液分離后的固體部分太濕，就需要在堆肥發(fā)酵時添加粉碎的秸稈或者對固糞進行晾曬，往往會增加工藝和成本。

圖2 不同固液分離設備的分離效果

4 固體廢棄物的處理與利用

4.1 耗氧堆肥發(fā)酵工藝

目前堆肥發(fā)酵主要有靜態(tài)曝氣堆肥工藝和槽式堆肥工藝，其中靜態(tài)曝氣堆肥適合于小型養(yǎng)殖場，槽式堆肥適合于大中型養(yǎng)殖場。紅星一場種豬場采用了靜態(tài)曝氣堆肥工藝，可克達拉市創(chuàng)錦生物肥業(yè)有限公司采用了槽式堆肥工藝。

4.2 槽式堆肥發(fā)酵工藝設備選型

表3是加拿大圭爾夫大學對大中型養(yǎng)殖場槽式堆肥發(fā)酵立螺旋式、轉子槳葉式、鏈板式、滾筒式共4種典型的翻拋機性能評價，通過對曝氣效果、去水效果、破碎能力及運行能耗綜合對比[4]：鏈板式翻拋機效果相對最好。

表3 槽式發(fā)酵四種典型拋翻機性能評價

4.3 有機肥生產(chǎn)工藝

固體糞污通過耗氧堆肥發(fā)酵，成了有機肥，可安全的用于農(nóng)田或者果園。由于市場的需要，大部分有機肥企業(yè)，還要添加菌劑制作有機菌肥，添加無機肥制作專用復混肥等，并進行造粒。有機肥加工設備工藝的選型，一定要選用冷制粒等低成本工藝，過高的成本會擠壓原本有限的利潤空間。

5 液體廢棄物的處理與利用

5.1 糞水貯存池

糞水貯存容積的計算，可以參照《畜禽養(yǎng)殖污水貯存設施設計要求》（GB/T26624-2011），糞水貯存池的結構要求，可以參考《給水排水構筑物結構設計規(guī)范》（GB50069-2002）。

目前在建造氧化塘、厭氧塘、貯存池等，可以采用高密度聚乙烯膜（也叫HDPE膜或者土工膜），與混凝土結構比較具有施工簡便、速度快、成本低、壽命長的優(yōu)點。使用高密度聚乙烯膜建造軟體池體時，一定要參照《土工合成材料-聚乙烯土工膜》（GB/T17643-2011），選擇質量達標的膜材料。軟體池不能使機車駛入底部清淤，只適合于存放液體。

案列：沙灣天潤生物有限責任公司，飼養(yǎng)奶牛2 100頭，在牛場建成了7 500 m3高密度聚乙烯膜氧化塘，距牛場1.7 km田間建成了22 500 m3的高密度聚乙烯膜氧化塘。氧化塘腐熟的液體肥通過管道泵入牛場5 000畝玉米、苜蓿地，實現(xiàn)了廢水利用和農(nóng)牧循環(huán)。

5.2 還田池體建設要點

通過管網(wǎng)或溝渠還田的養(yǎng)殖場池體建設要注意以下幾點：一是養(yǎng)殖場應靠近糞污吸納大田果園或者靠近干渠的上游，縮短運輸距離；二是池體應該建在地勢較高的位置，建在地面以上，產(chǎn)品利用液體壓力，減少輸送能耗；三是氧化塘池體表面可以不覆膜，充分利用新疆地區(qū)蒸發(fā)量大的特點，減少液體存量；四是一定要建2個或者2個以上氧化塘，提高發(fā)酵效率；五是液體糞肥還田，近距離適宜用管網(wǎng)，遠距離適宜用罐車運輸。

案列：新疆兵團一四七團天康養(yǎng)豬場，年出欄5萬頭育肥豬場，采用水泡糞工藝，建有4個獨立的氧化塘，總體積6.4萬m3。由于周邊主要種植滴灌棉花，糞肥難以進入滴灌系統(tǒng)，而不能被棉田利用。目前在新疆農(nóng)墾科學院技術人員指導下，正在把氧化塘變成厭氧沉淀池，通過逐級沉淀過濾，最終使沼液進入滴灌系統(tǒng)，解決液體糞肥棉田就地利用的問題。新疆地區(qū)畜禽糞污資源化利用必須破解有機液體肥進滴灌施入棉田的問題。

6 沼氣工程與能源化利用

截止目前，新疆地區(qū)（包括新疆兵團）共建成大中型畜牧沼氣工程80多座，體積一般在500～1 000 m3，大部分位于新疆北疆地區(qū)，但許多沼氣工程不能正常運行，主要原因有以下3點：一是養(yǎng)殖場所產(chǎn)沼氣沒有銷路，農(nóng)戶不愿意用；二是養(yǎng)殖業(yè)受市場影響波動較大，養(yǎng)殖規(guī)模的縮減，導致停用；三是新疆冬季氣候寒冷，保溫、增溫技術有限，冬天不能使用。

案列：新疆兵團第一師十四團新疆盛兆天地農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司，利用2 200頭種豬場的糞污，經(jīng)干濕分離后，液體通過沼氣厭氧發(fā)酵制作生物沼肥。用戶紅棗糖度從70.3%提高到了73.2%，提高了3個百分點，口感和色度都非常好。2018年用戶紅棗在第一師創(chuàng)下了最高價格，賣到了9.2～10元/kg，高出均價2～3元/kg。

案列：新疆呼圖壁中廣核沼氣提純項目是新疆大型沼氣工程的一個典范。項目以7個牧場25 400頭奶牛的1 133 t/天糞污為原料，產(chǎn)沼氣36 600 m3/天，提純生物天然氣20 000 m3/天，供車用燃氣。沼渣129 t/天，沼液973 t/天，周邊地區(qū)的糧食棉花，水果種植。項目實現(xiàn)了原料集中收集和統(tǒng)一處理，為農(nóng)牧業(yè)廢棄物處理提供了示范。項目成功的關鍵有2點：一是引入實力雄厚的第三方專業(yè)化公司建設和運營；二是為沼氣利用找到了出口。

總之，資源化利用是我國處理畜禽糞污的主要途徑，畜禽糞污資源化利用是一個系統(tǒng)工程，貫穿于養(yǎng)殖場的選址、設計、建設及運行的全過程，不同畜種、不同規(guī)模、不同區(qū)域養(yǎng)殖糞污資源化利用的方式存在一定差別，并明顯與地區(qū)自然條件、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式、經(jīng)濟發(fā)展水平相關[5]。針對新疆地區(qū)畜禽糞污資源化利用技術模式和設備選型，要不斷學習和借鑒國內(nèi)外先進經(jīng)驗，理論聯(lián)系實際，緊密結合本地區(qū)的特點：一是蒸發(fā)量大、干旱少雨、冬季寒冷的氣候特點；二是養(yǎng)殖場相對分散和偏遠、草食家畜占比大的養(yǎng)殖特點；三是農(nóng)田平整連片充裕與滴灌棉花、林果業(yè)為主的種植特點。統(tǒng)籌兼顧，采用簡單實用、成本低廉的就近就地還田模式，合理利用畜禽糞污資源，改善生態(tài)環(huán)境，增加農(nóng)牧民收入，促進種養(yǎng)結合的良性循環(huán)。