方婷婷，顧憲紅

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，北京 100193

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)于乳制品的需求不斷增加，奶牛養(yǎng)殖業(yè)規(guī)模也相應(yīng)地逐漸擴(kuò)大。然而在提升養(yǎng)殖效率的同時(shí)，規(guī)模化奶牛場(chǎng)也面臨著糞污處理困難、環(huán)境污染等問題。近年來，盡管大部分奶牛場(chǎng)的環(huán)保意識(shí)不斷加強(qiáng)，但由于糞污處理難度大、成本高，奶牛場(chǎng)糞污處理還不夠完善，達(dá)到零排放、高效率的要求還有待時(shí)日。根據(jù)《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于加快推進(jìn)畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用的意見》（國(guó)辦發(fā)〔2017〕48號(hào)），推進(jìn)畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用，是全面建成小康社會(huì)的有力支撐[1]，故糞污資源化技術(shù)研究?jī)叭怀蔀橐粋€(gè)新熱點(diǎn)。因此，本文梳理了規(guī)?；膛?chǎng)糞污資源化利用的處理現(xiàn)狀，總結(jié)了目前存在的問題，旨在為規(guī)?；膛?chǎng)糞污資源化利用提供參考。

1 規(guī)模化奶牛場(chǎng)糞污資源化處理

（1）清糞工藝

規(guī)?；膛?chǎng)主要采取水沖糞和干清糞方法收集糞便。水沖糞工藝是指利用噴水設(shè)施將糞污混合物沖刷入糞溝的一種清糞工藝。干清糞工藝是指將動(dòng)物剛排出的糞、尿進(jìn)行分流，干糞由機(jī)械或人工收集處理，尿液及沖刷污水從糞溝中流出，隨后分別進(jìn)行處理的一種清糞工藝。干清糞具有需水量小、糞污總量少、環(huán)保以及后續(xù)處理容易等優(yōu)點(diǎn)。目前，規(guī)模化奶牛場(chǎng)干清糞工藝主要有漏縫地板工藝、刮糞板工藝、機(jī)器人清糞工藝、人工清糞工藝和鏟車清糞工藝五種[2]。

（2）固液分離

固液分離是指規(guī)?；膛?chǎng)利用物理方法將奶牛糞污中的固形物與液體分離的技術(shù)。固液分離主要有3 種方式：①機(jī)械篩分離。其原理是利用不同孔隙大小的篩孔對(duì)糞便中的固形顆粒進(jìn)行篩分。大于篩孔尺寸的固形物留在篩板表面，液體和小于篩孔尺寸的固形物透過篩孔流出。篩板中篩孔間隙越小，能通過的固形顆粒直徑越小，固形物的得率越高。該方法成本低、簡(jiǎn)易便捷，但篩孔易被糞污堵塞且分離出的固形物含水量較高，易給運(yùn)輸帶來困難。②螺旋擠壓。螺旋擠壓結(jié)合重力作用、擠壓過濾和高壓壓榨對(duì)糞污進(jìn)行固液分離。其優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在操作便捷、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、噪聲小、環(huán)保等方面。③離心脫水。其原理是利用固體懸浮物在高速旋轉(zhuǎn)下產(chǎn)生離心力進(jìn)而固液分離。相較于其他處理方式，其運(yùn)營(yíng)成本較高，但固液分離效果好，分離出的固形物含水量低。

（3）堆肥發(fā)酵

堆肥發(fā)酵是指利用奶牛的固體糞便在好氧發(fā)酵的作用下獲得有機(jī)肥料的過程。其優(yōu)點(diǎn)是可以利用反應(yīng)產(chǎn)生的高溫殺菌消毒，更為安全環(huán)保。按照工藝的不同，可分為：①條垛式堆肥。此法設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低，但對(duì)土地需求量大且堆肥質(zhì)量不好。②通風(fēng)靜態(tài)垛堆肥。相較于條垛式堆肥，通風(fēng)靜態(tài)垛的堆肥周期縮短，但存在易受天氣影響的缺點(diǎn)。③槽式堆肥。該方法優(yōu)勢(shì)在于堆肥周期短、日處理量大、受天氣影響小等。④密閉容器式堆肥。按照裝置不同又可分為滾筒式、筒倉(cāng)式、塔式和隧道式等[3]。密閉容器式堆肥對(duì)臭氣處理效果好，受環(huán)境因素影響小，但投資成本高、操作難度大以及運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本大。

（4）沼氣工程

沼氣工程是一項(xiàng)以畜禽糞污為對(duì)象，以保護(hù)環(huán)境和獲取能源為目的的工程，包括沼氣發(fā)酵和配套技術(shù)。沼氣發(fā)酵主要是指在高濃度的厭氧發(fā)酵處理下，將集中收集的奶牛排泄物轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌蛟俅卫玫目稍偕茉础託獾倪^程。沼氣工程的關(guān)鍵技術(shù)是沼氣厭氧發(fā)酵技術(shù)，包括常規(guī)和高效發(fā)酵工藝技術(shù)，如上流式厭氧污泥床（UASB）、上流式厭氧固體反應(yīng)器（USR）和全混式厭氧反應(yīng)器（CSTR）等[4]。

（5）污水自凈

氧化塘處理污水的過程實(shí)質(zhì)上是一個(gè)污水自凈的過程。按照氧化塘的生物性質(zhì)區(qū)分，可分為3 種類型：需氧塘、厭氧塘和兼性塘。其原理是利用水塘中的微生物和藻類對(duì)污水進(jìn)行處理。在好氧條件下，好氧細(xì)菌利用污水中的有機(jī)污染物分解為二氧化碳、胺等產(chǎn)物，藻類可利用產(chǎn)物進(jìn)行光合作用，產(chǎn)生氧氣供好氧細(xì)菌生存與繼續(xù)降解有機(jī)物，形成一個(gè)不斷循環(huán)的污水自凈系統(tǒng)。

規(guī)?；膛?chǎng)常常使用以上多種糞污處理方式，做到糞污處理多元化、高效化，提高環(huán)保效果。

2 規(guī)?；膛?chǎng)糞污資源化利用

（1）有機(jī)肥

奶牛場(chǎng)的有機(jī)肥主要是以奶牛糞便為主要原料，通過菌群發(fā)酵產(chǎn)生的高溫徹底殺滅糞便中的病蟲卵，消除惡臭，利用微生物分解腐熟甚至經(jīng)過脫水、干燥加工而成[2]。奶牛糞污發(fā)酵產(chǎn)生沼氣后的剩余固形物——沼渣，含有大量有機(jī)質(zhì)，加之不含硝酸鹽，也是一種優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥。生物有機(jī)肥能夠改善土壤條件、增肥土地以及防止養(yǎng)分流失。大田作物、蔬菜、果樹、牧草等的種植均可施用有機(jī)肥。

（2）沼氣

沼氣是一種優(yōu)質(zhì)的氣體燃料，可直接或發(fā)電用于牛場(chǎng)或周邊農(nóng)戶生產(chǎn)或生活所需，也可產(chǎn)生天然氣等[5]，解決能源短缺問題。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，一方面可用于溫室的保溫增溫；另一方面可利用沼氣燃燒產(chǎn)生的二氧化碳作為蔬菜的氣體肥料，促進(jìn)蔬菜增長(zhǎng)[6]。

（3）墊料

經(jīng)過牛床墊料再生系統(tǒng)嚴(yán)格加工產(chǎn)出的牛糞作為牛床墊料既衛(wèi)生又安全，可將牛腹部與地面隔開，提高奶牛的體感溫度，提高奶牛臥床舒適度，減少蹄部疾病的發(fā)生率，延長(zhǎng)奶牛趴臥時(shí)間，有效提高奶牛產(chǎn)奶量。與其他材料的墊料相比，以牛糞為原料再生的墊料具有成本低、松軟舒適、安全性好等優(yōu)點(diǎn)。

（4）飼料

奶牛糞便中含有大量未消化的粗蛋白、粗纖維、粗脂肪和礦物質(zhì)等，氨基酸含量豐富，利用牛糞和青綠飼料為原料，按照一定的比例進(jìn)行青貯，可提高飼料的適口性，減少粗蛋白損失，同時(shí)起到殺菌的效果。

（5）培養(yǎng)基

奶牛糞便價(jià)格低廉，且富含氮、磷等元素，可利用牛糞、秸稈等培育食用菌，在做到無害化要求的同時(shí)，培育出營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富的食用菌[7]。另外，奶牛糞便中含有大量有機(jī)質(zhì)和腐殖質(zhì)，按照4∶1∶3∶2的標(biāo)準(zhǔn)混合奶牛糞便、蛭石、珍珠巖、草炭等材料，經(jīng)發(fā)酵處理后填埋至土壤下方，可實(shí)施蔬菜育苗工作[8]。

（6）沼液及處理達(dá)標(biāo)的糞水

采用沼液浸種可促進(jìn)細(xì)胞分裂，提高種子代謝率和發(fā)芽率。另外，沼液中含丁酸、菌絲體等活性物質(zhì)，對(duì)病菌有明顯的抑制作用，具有很好的植保效果[9]。處理達(dá)標(biāo)后的糞水可用于澆灌農(nóng)田，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自然循環(huán)，減少化肥使用。

規(guī)?；膛?chǎng)糞污雖然有以上多種利用方式，但最主要的利用方式還是以肥料的形式還田。

3 規(guī)?；膛?chǎng)糞污資源化利用存在的問題

（1）技術(shù)和設(shè)備落后

缺乏先進(jìn)實(shí)用的輔助技術(shù)和設(shè)備，導(dǎo)致在綜合利用糞污資源時(shí)遇到了一些阻礙，例如有機(jī)肥的生產(chǎn)。首先在技術(shù)上，由于不能去除肥料中多余的重金屬以及獸藥等物質(zhì)，導(dǎo)致許多有機(jī)肥不被農(nóng)民認(rèn)可；其次在產(chǎn)量方面，相較于化肥而言，有機(jī)肥產(chǎn)量較低；再次是目前有機(jī)肥施用技術(shù)不完善，有機(jī)肥施用成本較高。這些都是農(nóng)民放棄有機(jī)肥的重要原因。

（2）處理技術(shù)脫離實(shí)際

我國(guó)幅員遼闊，奶牛場(chǎng)養(yǎng)殖規(guī)模不一，治理糞污所需技術(shù)與模式也各不相同。這意味著不同規(guī)模奶牛場(chǎng)關(guān)于糞污處理的需求與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也存在差異。目前關(guān)于奶牛場(chǎng)糞污處理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)單一，脫離實(shí)際，未能結(jié)合奶牛場(chǎng)實(shí)際規(guī)模與地埋條件進(jìn)行適配化應(yīng)用。

（3）污染治理資金投入不足

經(jīng)濟(jì)問題是影響糞污資源化利用的主要制約因素。企業(yè)越是具有良好的融資條件和雄厚的資金，越是傾向于投入更多時(shí)間和精力去建設(shè)完善的糞污處理設(shè)施體系[1]。目前，糞污處理前期設(shè)備多，所需投入成本大，而國(guó)家的財(cái)政支持力度遠(yuǎn)不夠支撐，這使得奶牛場(chǎng)難以承擔(dān)治污費(fèi)用，對(duì)糞污處理的投入極其不足。

（4）企業(yè)自主參與度有待加強(qiáng)

從企業(yè)的角度出發(fā)，利潤(rùn)永遠(yuǎn)是第一位。離開社會(huì)公眾的監(jiān)督，僅通過政府主導(dǎo)，許多企業(yè)自主參與治理污染的積極性不高，更多的是在剛接受政府資金支持或是受到政府懲罰時(shí)才表現(xiàn)出一定的參與度。實(shí)現(xiàn)糞污資源利用最有效的途徑應(yīng)該以企業(yè)為主體，堅(jiān)持市場(chǎng)化運(yùn)作的原則，政府從政策支持的角度鼓勵(lì)制度創(chuàng)新和社會(huì)資本參與。

（5）宣傳及監(jiān)管力度不夠

有研究表明，是否參與過政府部門組織的宣傳培訓(xùn)以及政府部門有無發(fā)放過整改通知對(duì)養(yǎng)殖戶資源化利用糞污處理配套設(shè)施的影響顯著[10]，這說明政府的宣傳以及監(jiān)管能力在糞污處理與資源化利用的過程中起著重要的制約作用。規(guī)?；膛?chǎng)大多存在一定的環(huán)保意識(shí)，建有糞污處理設(shè)備，但由于宣傳力度不足，許多企業(yè)對(duì)于設(shè)備的運(yùn)行以及后期管護(hù)方面缺乏相應(yīng)知識(shí)儲(chǔ)備。再加上盡管各地對(duì)于規(guī)?；膛?chǎng)糞污處理與資源化利用工作成立了許多部門，但不同部門間缺乏溝通和協(xié)調(diào)，頻繁出現(xiàn)“九龍治水，各自為政”的現(xiàn)象，導(dǎo)致許多糞污處理政策自相矛盾，出現(xiàn)禁養(yǎng)擴(kuò)大化、施肥的糞水要達(dá)到灌溉水標(biāo)準(zhǔn)等混亂局面，嚴(yán)重影響奶牛場(chǎng)的穩(wěn)定發(fā)展及其糞污的有效處理和利用。

4 展望

在目前農(nóng)業(yè)農(nóng)村部主導(dǎo)推進(jìn)畜禽糞污資源化利用背景下，實(shí)施糞污資源化利用行動(dòng)，可以從根本上解決廢棄物污染等環(huán)境問題，有利于促進(jìn)糞污循環(huán)利用的發(fā)展，從而進(jìn)一步降低畜牧業(yè)成本，為養(yǎng)殖場(chǎng)主體帶來效益，故糞污的資源化利用已經(jīng)是大勢(shì)所趨。但在推廣規(guī)?；膛?chǎng)糞污資源化的過程中發(fā)現(xiàn)了技術(shù)落后、資金不足、監(jiān)管及宣傳力度不足等問題。故為解決規(guī)?；膛?chǎng)糞污資源化利用問題，相關(guān)部門需切實(shí)發(fā)揮自身職能，加大監(jiān)管部門間的溝通力度，做好宣傳、引導(dǎo)以及監(jiān)管工作，提高養(yǎng)殖戶對(duì)相關(guān)法律法規(guī)的了解度，完善相關(guān)技術(shù)規(guī)范，鼓勵(lì)社會(huì)各界加大投入，研發(fā)糞污處理和利用實(shí)用技術(shù)。這些措施不僅有助于推動(dòng)奶牛糞污資源化的發(fā)展，也能為奶牛場(chǎng)糞污資源化利用工作順利開展提供堅(jiān)實(shí)保障。