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畜禽养殖粪污处理技术. 烟台市畜牧兽医工作站 林亚峰. 回顾人类几千年的养殖历史，畜禽粪污始终是农业生产的重要肥料资源。近年来，随着人力资源成本不断高涨，农业生产机械化程度不断增加，才打破了这种规律和平衡，其结果是一方面土壤有机质水平下降，农业面源污染不断加重，另一方面畜禽养殖 粪污 成为农村的主要污染源之一。畜禽粪污因为集中、量大成为问题。 总体上说，粪污是放错了地方的资源，要坚持用循环经济的理念，推进农牧业结合，将畜禽粪污进行资源化利用，应当作为粪污处理和利用技术的基本立场和出发点，这是粪污主推技术选择的基本原则。.
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畜禽养殖粪污处理技术 烟台市畜牧兽医工作站 林亚峰
回顾人类几千年的养殖历史，畜禽粪污始终是农业生产的重要肥料资源。近年来，随着人力资源成本不断高涨，农业生产机械化程度不断增加，才打破了这种规律和平衡，其结果是一方面土壤有机质水平下降，农业面源污染不断加重，另一方面畜禽养殖粪污成为农村的主要污染源之一。畜禽粪污因为集中、量大成为问题。 总体上说，粪污是放错了地方的资源，要坚持用循环经济的理念，推进农牧业结合，将畜禽粪污进行资源化利用，应当作为粪污处理和利用技术的基本立场和出发点，这是粪污主推技术选择的基本原则。
第一章 畜禽粪污污染现状与危害 我国是世界第一畜禽养殖大国，据2011年统计，年产生粪便30多亿吨，预计到2015年，仅规模化养殖场就达到32.5亿吨。养殖场大多分散在农村和城镇周边，粪便未能有效处理，污染十分惊人。
我省每年产生农作物秸秆7000多万吨，同时产生大量农产品加工下脚料，如果通过发展生态畜牧业消化其中的50%，可节约粮食1500万吨。据行业统计计算，畜牧业每年产生粪便18747万吨，尿液9129万吨（据统计局统计计算，畜牧业每年产生粪便13530万吨，尿液6718万吨），通过综合利用生产有机肥，可替代数量可观的化肥，减少化肥投入。通过种养结合、产品质量提升、农产品精深加工，可大幅度提高种养效益。发展生态畜牧业是减少畜禽污染、促进新农村建设的重要途径。发展生态畜牧业，促进畜禽养殖“三进三退”（退出散养、退出庭院、退出村庄，进小区、进规模、进市场），推行清洁生产，促进畜禽粪污减量化、无害化、资源化处理和综合利用。我省每年产生农作物秸秆7000多万吨，同时产生大量农产品加工下脚料，如果通过发展生态畜牧业消化其中的50%，可节约粮食1500万吨。据行业统计计算，畜牧业每年产生粪便18747万吨，尿液9129万吨（据统计局统计计算，畜牧业每年产生粪便13530万吨，尿液6718万吨），通过综合利用生产有机肥，可替代数量可观的化肥，减少化肥投入。通过种养结合、产品质量提升、农产品精深加工，可大幅度提高种养效益。发展生态畜牧业是减少畜禽污染、促进新农村建设的重要途径。发展生态畜牧业，促进畜禽养殖“三进三退”（退出散养、退出庭院、退出村庄，进小区、进规模、进市场），推行清洁生产，促进畜禽粪污减量化、无害化、资源化处理和综合利用。
一、畜禽粪污防治法律法规 2001年3月20日经国家环境保护总局局务会议通过，公布施行《畜禽养殖污染防治管理办法》。 2002年4月，国家环保部公布实施了《畜禽养殖业污染防治技术规范 》。规范规定了畜禽养殖场的选址要求、场区布局与清粪工艺、畜禽粪便贮存、污水处理、固体粪肥的处理利用、饲料和饲养管理、病死畜禽尸体处理与处置、污染物监测等污染防治的基本技术要求。 2003年1月1日，为控制畜禽养殖业产生的废水、废渣和恶臭对环境的污染，促进养殖业生产工艺和技术进步，维护生态平衡，制定《畜禽养殖业污染物排放标准》。本标准根据养殖规模，分阶段逐步控制，鼓励种养结合和生态养殖，逐步实现全国养殖业的合理布局。 2013年10月8日，经国务院第26次常务会议通过，公布《畜禽规模养殖污染防治条例》，自2014年1月1日起施行。
二、畜禽粪污污染及危害 1、对大气的危害。畜禽粪便自然堆放，臭气对大气环境造成严重污染。 2、对水体的危害。粪便的淋溶性强，能通过地表径流污染地表和地下 水；使水体变黑发臭，易造成水体的富氧化，粪便、污水渗入地下还可 造成地下水的硝酸盐含量过高。 3、对土壤的危害。畜禽粪便中含有大量的金属和非金属化合物，会在 土壤中蓄积，造成土壤中N、P、Cu、Zn等含量超标致使土壤受到污染甚 至失去使用价值。不科学的使用粪污，还易引起土壤的硝酸盐、亚硝酸 盐增加。 4、对生物的危害。畜禽粪便中的病原微生物和寄生虫卵及滋生的大量 蚊蝇，使环境中的病原种类增多，导致人畜共患病的发生。
鸡场粪污特点 由于鸡的消化道短、对饲料蛋白需求较高以及饲养方式的原因，导致鸡粪中氮含量高，污水的产生和排放多集中在家禽的转栏、出栏或淘汰时。 猪场粪污特点 水冲式猪舍粪便和尿液以及水混合，对后续水处理产生较大的压力。干清粪工艺相对传统水冲工艺，能节水30％以上，可用于好氧堆肥处理。发酵床养殖无污水排放。 牛场粪污特点 牛属于草食性动物，大量粪便在运动场，其水分受雨水影响较大，肉牛养殖场几乎无污水排出，配备有挤奶厅的奶牛养殖场有清洗废水排出。
养殖粪污处理路线图 粪污清理收集→→ 粪污的贮存→→粪污 的无害化处理→→粪便生成有机肥，污水达标
第二章 猪场粪污处理技术 一、猪场粪污清理技术 目前规模养猪场主要的清粪方式有：水泡粪、干清粪（机动铲式清粪、刮板清粪）、雨污分离、发酵床养殖。
二、猪场粪污贮存技术 猪场粪便要及时进行无害化处理和资源化利用，应建造专门的畜禽粪便贮存设施，贮存是粪污管理过程中的关键环节之一。贮存设施要有防渗和较高的抗腐蚀性，要按照日收集粪便污水量、降水情况和贮存期来确定。
三、猪场粪污处理技术 （一）沼气工程技术 沼气工程具有减少疾病传播、变废为宝和改善猪场环境的作用，但沼气发酵受温度的影响，夏季产气高，冬季产气低，沼渣和沼液还须进行适当处理和利用，工程建造成本高、厌氧发酵池建设工艺要求高。 养猪场的沼气工程技术包括预处理、厌氧发酵以及后处理等几个部分。预处理是通过固液分离、沉砂等以去除污水中猪毛、塑料等杂质；厌氧发酵则是将预处理后的污水进行发酵处理，对养殖污水中有机物质进行生物降解；后处理主要是对发酵后的剩余物进行进一步处理和利用，三者密不可分，互为统一。
沼气厌氧发酵技术是沼气工程关键技术，包括常规、高效发酵工艺技术，包括有上流式厌氧污泥床（UASB），升流式厌氧固体反应器（USR）、全混式厌氧反应器、厌氧折流反应（ABR）。上流式厌氧污泥床（UASB）是目前世界发展最快、应用最多的厌氧反应器，结构简单、运行费用低、处理效率高，适用于固体悬浮物含量较低的污水处理。 升流式厌氧固体反应器（USR）是一种结构简单，适用于高浓度悬浮固体原料的反应器。 全混式厌氧反应器是在常规反应器内安装了搅拌装置，使发酵原料和微生物处于完全混合状态，其处理效率提高，又名高速消化器。 厌氧折流反应器（ABR）结构特殊、污泥截留能力强、稳定性高、对高浓度废水特殊作用。
沼气工程技术应用 （1）沼气厌氧还田模式。又称农牧结合模式，将畜禽养殖场产生的废水和粪便无害化处理后施用于农田，适用于远离城市、周边有足够农田的养殖场。 （2）沼气（厌氧）自然处理模式。采用氧化塘、土地处理系统或人工湿地等自然处理系统对厌氧处理出水进行处理，主要利用氧化塘的藻菌共生体系的好氧分解氧化、厌氧氧化和光合作用。
（3）沼气（厌氧）达标排放模式。即采用工业化处理污水的模式处理生猪养殖场排放的粪污，该方式的畜禽养殖粪污处理系统由预处理、厌氧处理（沼气发酵）、好氧处理、后处理、污泥处理及沼气净化、贮存与利用等部分组成。需要较为复杂的机械设备和要求较高的构筑物，其设计、运转均需要具有较高水平的专业人员来执行。（3）沼气（厌氧）达标排放模式。即采用工业化处理污水的模式处理生猪养殖场排放的粪污，该方式的畜禽养殖粪污处理系统由预处理、厌氧处理（沼气发酵）、好氧处理、后处理、污泥处理及沼气净化、贮存与利用等部分组成。需要较为复杂的机械设备和要求较高的构筑物，其设计、运转均需要具有较高水平的专业人员来执行。
（4）生物质能源利用模式。主要是沼气发电，将厌氧发酵处理产生的沼气用于发电，产生热能和电能。（4）生物质能源利用模式。主要是沼气发电，将厌氧发酵处理产生的沼气用于发电，产生热能和电能。
(二)固体粪便堆肥工艺技术 堆肥原理是在人工控制水分、碳氮比和通风条件下，通过微生物作用，对固体粪便中的有机物进行降解，使之矿质化、腐殖化和无害化过程。堆肥分为好氧和厌氧堆肥。好氧堆肥，分为条垛式、强制通风和槽式堆肥三类。
（三 )发酵床养殖技术 自然养猪法是以因地制宜的猪舍和有利于活性土著微生物生长发育的发酵床为核心技术，解决了粪便、污水处理难题，克服了北方冬季寒冷的不利因素，提高了冬季饲养育肥速度；猪舍环境得到优化，猪场粪污实现零排放。
一、牛粪清理技术人工清粪、半机械清粪、刮粪板清粪、水冲清粪、软床饲养。一、牛粪清理技术人工清粪、半机械清粪、刮粪板清粪、水冲清粪、软床饲养。
二、牛场粪污贮存技术 1、堆粪场 2、贮粪池 3、污水池
三、牛粪的无害化处理技术 （一）牛粪沼气生物制能技术 1．厌氧发酵 三个基本条件沼气池、沼气微生物、发酵原料 2．沼气池的基本构造与设计施工 （1）结构 由进料口、出料口、水压酸化池、发酵主池、贮气箱、活动盖、贮水圈、导气管、回流管、出肥间和搅拌出料器。 （2）沼气池选址 （3）大中型沼气工程 主体、配套、附属设施
（二）堆肥、生物制煤等其他牛粪无害化处理技术（二）堆肥、生物制煤等其他牛粪无害化处理技术 1．堆肥化 2.蚯蚓堆肥化 3.催化氧化处理 4.牛粪制备汽油 5．牛粪制备生物质型煤 6.用于水产养殖
四、牛场污水的处理技术 1．物理处理法 利用格栅、化粪池或过滤网进行简单的处理方法。可去除40%－65%的悬浮物，并使生化需氧量下降25％－35％。 2.化学处理法 根据污水中所含主要污染物的化学性质，用化学药品除去污水中的溶解物质或胶体物质的方法。 （1）混凝沉淀 用混凝剂使污水中的悬浮物和胶体物质沉淀。 （2）化学消毒 以氯化消毒最为有效方便，经济实用。
3.生物处理法 生物处理法就是利用污水微生物的代谢作用分解其中的有机物 1. 活性泥处理法（生物曝气法）：在污水中加入活性污泥并入空气曝气，使其中的有机物被活性泥吸附、氧化和分解。 2.生物过滤法（生物膜法）：使污水通过一层表面充满生物膜的滤料，依靠生物膜上大量微生物的作用，并在氧气充足的条件下，氧化污水中的有机物。
五、牛粪的卧床垫料利用技术 将牛场的粪污经固液分离，固体牛粪再经堆积发酵或条垛发酵无害化处理后作为卧床垫料。牛粪作为牛床垫料既卫生又安全，具有保障奶牛健康，提高奶牛卧床舒适度，减少肢蹄疾病，易于粪污处理，经济、生态、社会效益显著，在美国、加拿大应用很普遍。
1．牛粪垫料的制作工艺 ：固液分离、堆积发2．牛床的建造设计（1）隔栏 （2）卧床 （3）排水口 （4）活动颈杠（5）牛粪垫料的使用
六、牛粪的生物利用技术 （1）牛粪养殖无菌蝇蛆 （2）牛粪养殖蚯蚓
第三章 鸡场粪污处理技术 一、规模鸡场清粪技术 （1）机械清粪技术 刮板清粪、输送带清粪 （2）人工清粪技术 （3）半机械清粪
人工清粪技术 通过人工清理出鸡舍地面的固体粪便，再由机动车或人力车运至粪便堆放场堆放。人工清粪只需要一些清扫工具、手推车等简单设备，主要用于网上养殖鸡场。 地面残留的粪尿用少量水冲洗，污水通过粪沟排入舍外贮粪池。该清粪方式一次性投资少，设备简单，无能耗，还可以做到粪尿分离，便于后续的粪便处理。但人工清粪由于劳动强度大，工作效率低，因此，只适用于家庭养殖和小型鸡场。
半机械清粪技术 由于人工清粪劳动强度大，工作效率低，我国又推出了将铲车改成机动清粪铲车或在小型拖拉机前悬挂刮粪铲，将粪便由粪区通道推出舍外。铲式清粪机机动灵活，可一机清理多舍，结构简单，维护保养方便；清粪机不经常浸泡在粪尿中，腐蚀不严重，而且不需要电力。 缺点是，运行维护费用高，目前，生产的清粪机在使用可靠性方面还存在欠缺，故障发生频率较高，清粪工作时噪音较大。
机械清粪技术 很多规模化鸡场采用专用的机械设备清粪，刮板清粪在笼养鸡场广 泛使用，刮板清粪有两种方式，一种为链式刮板清粪机，由刮粪板和动力 装置组成，通常安装在禽舍的明沟内，在粪沟内单项运动，将粪便带到鸡 舍污道的粪坑内，然后由倾斜的升运器将粪便运出舍外。另一种往复式刮 板清粪装置是由刮粪板和动力组成，刮粪板清粪装置在明沟或漏缝地板下 的粪沟中，清粪时刮粪板作直线往复运动进行刮粪。刮板清粪优点：可以 24小时清粪,保持舍内清洁,机械操作简便,工作安全可靠,刮板高度及运行 速度适中,噪音小。缺点是一次性投资较大，清粪设备容易产生故障，维 护费用较高。
二、鸡场的粪污污染 鸡粪是鸡场主要的废弃物，未能及时处理的鸡粪引起蚊 蝇滋生，空气混浊，地下水有害物质超标，不但影响了周围 居民的身体健康，也影响了鸡场自身的发展。有些蛋鸡场因 鸡粪得不到及时处理，散发的氨和硫化氢等恶臭气体，使蛋 鸡患有呼吸道疾病，产蛋率只有正常鸡场的30％。由于鸡场 环境差，鸡群疾病蔓延，一些鸡场蛋鸡的全程淘率高达35％， 严重影响了企业的经济效益。 虽然鸡粪养分最高，但不能直接施用，要通过无害化处 理和完全腐熟后才能用于作物。 好氧堆肥是科学、经济与实用的最佳措施，上接养殖业 出口，减少了养殖环境、村民居住等环境污染和人、畜疾病 发生。下连农业生产，为农业生产提供肥料，尤其是为绿色 和有机农业提供优质有机肥，是农牧结合循环经济的中间产 业链。且与农产品生产农业环境及食品安全紧密相关。
三、规模鸡场堆肥工艺技术 （一）堆肥原理 堆肥是在人工控制下，在一定的水分、C/N比和通风条件下 通过微生物作用进行高温发酵，将有机物进行生物降解，使之矿 质化、腐殖化和无害化变成腐熟肥料的过程。 根据生物处理过程中起作用的微生物对氧气需求不同，可以 将固体废物堆肥分为好氧堆肥和厌氧堆肥。 好氧堆肥指在有氧条件下，通过好氧微生物代谢活动，对一 部分有机物进行分解代谢，即氧化分解获得生物生长、活动所要 的能量，将另一部分有机物转化合成新的细胞物质，使微生物生 长繁殖，释放的热量形成较高温度（>55℃）杀死病原微生物和 杂草种子同时，将畜禽粪便转变为肥料。 畜禽粪便好氧堆肥，通过预处理、高温发酵、供氧、腐 熟、后处理和贮存等一系列过程，最终形成可利用的有机肥 料。
(二)堆肥种类与特点 按照堆肥技术的复杂程度以及使用情况，堆肥系统主要 分为条垛堆肥、强制通风堆肥和槽式堆肥三大类。 每种系统都有其优缺点，采用那种堆肥系统应根据地理 位置、气候特点、资金额度不同而定。低温时间持续长的地 区，在选择堆肥工艺时，应对低温季节粪便的贮存堆放、解 冻处理设施保温、升温等进行科学合理的设计，选择适宜的 工艺技术。三种堆肥系统的优缺点比较见下表。
四、堆肥的基本过程 堆肥可以分为升温、高温、降温和腐熟四个阶段，每个阶段都由不同微生物发挥作用。 1.升温阶段。堆肥制作初期，主要是以中温性微生物为主，当温度和其他条件适宜时，各类微生物菌群开始繁殖，分解易分解的有机物质（如简单糖类、淀粉、蛋白质等）产生大量的热，不断提高堆肥温度，此阶段也叫中温阶段，堆层温度基本在15～45℃之间。随着温度的提高，好热性微生物种类逐渐代替了中温性种类而起主导作用，嗜温好氧性菌迅速分解有机物，热量不断积累，温度持续上升，一般在几无之内即达到50℃以上，进入高温阶段。
2.高温持续阶段。当堆肥温度上升到45℃以上时，进入高温期，一些较难分解的有机物，如纤维素、木质素也逐渐被分解，开始形成腐殖质。此时，嗜热真菌、好热放线菌、好热芽孢杆菌等微生物的活动占了优势，腐殖质开始形成。中温性微生物受到抑制或死亡，好热性微生物逐渐代替了中温性微生物，除了易腐有机物继续分解外，当温度升到60～70℃时大量的嗜热菌类死亡或进入体眠状态。 在各种酶的作用下，有机质仍在继续分解。热量会由于微生物的死亡、酶的作用减弱而逐渐降低，温度低于70℃以下时，休眠的好热微生物又更新活动产生新的热量，经过反复几次保持在70℃的高温水平，腐殖质基本形成，堆肥物质趋于稳定。原料和堆制措施不得当时，高温期很短，或根本达不到高温，因而腐熟很慢，在较长时期达不到腐熟状态。
3.降温阶段。当高温阶段持续一定时间后，纤维素、半纤维素和果胶物质大部分分解，剩下很难分解的复杂成分（如木质素）和新形成的腐殖质。此时微生物的活动减弱，热量减少，温度逐渐下降。当温度下降到40℃左右，嗜温性微生物又成为优势种类，对剩余性难分解有机物进一步分解，腐殖质不断增多且稳定化，堆肥进入腐熟阶段。3.降温阶段。当高温阶段持续一定时间后，纤维素、半纤维素和果胶物质大部分分解，剩下很难分解的复杂成分（如木质素）和新形成的腐殖质。此时微生物的活动减弱，热量减少，温度逐渐下降。当温度下降到40℃左右，嗜温性微生物又成为优势种类，对剩余性难分解有机物进一步分解，腐殖质不断增多且稳定化，堆肥进入腐熟阶段。 4.腐熟保肥阶段。有机物大部分已经分解和稳定，温度下降，为了保持已形成的腐殖质和微量的氮、磷、钾肥等，应使腐熟的肥料保持平衡。堆肥腐熟后，体积缩小，堆温下降至稍高于气温，应将堆体压紧，有机成分应处于厌氧条件下，防止出现矿质化，以利于肥力的保存。
五、堆肥的分类介绍 1、条垛堆肥。条垛堆肥操作简单灵活，设备投资较低，堆肥物料混合均匀，腐熟更彻底，而且有利于水分的散失，物料不断干燥，是应用较多的一种方式。条垛堆肥通过机械搅拌或人工定期翻堆保持堆体有氧状态，进行好氧发酵。规模大条垛堆肥可以采用多条平行的条垛。 该方式是一种开放式堆肥，操作者可以随时对搅拌、通气和调湿进行调节控制，因此，物料发酵相对较快、均匀。垛条的断面可以是梯形、不规则四边形或三角形。场地要求防渗漏、防雨，场地面积要与处理粪便量相匹配。
缺点是占地面积大，露天条垛堆肥易受降雨、低温等不良天气影响，翻堆时产生的臭味影响周围环境。建议在棚室内进行堆肥，避免降雨和低温等影响，而且便于臭气的收集和处理。缺点是占地面积大，露天条垛堆肥易受降雨、低温等不良天气影响，翻堆时产生的臭味影响周围环境。建议在棚室内进行堆肥，避免降雨和低温等影响，而且便于臭气的收集和处理。
条垛堆肥由预处理、建堆、翻堆和贮存四个部分组成，其要点如下: ⑴预处理 将鸡粪用粉碎秸秆调节含水量至60%～65%，一般添加总物料量20%左右，作物秸秆粉碎长度为4～5厘米，为加快发酵速度一般加入1‰～3‰发酵菌剂，与鸡粪、秸秆混匀，C/N为20:1～40:1。 ⑵条垛堆制 将混合均匀的物料堆成长条形的堆或条垛。堆体的形状主要取决于翻堆设备的类型，在不会导致条堆倾塌和显著影响物料的孔隙容积的前提下，堆高可相应增加。一般条垛适宜规格：垛宽2～4米，高1.0～1.5米，长度不限。条垛太大，翻堆时有臭气排放；条垛太小时散热快，堆体保温效果不好，堆温不能杀灭病原菌和杂草种子，水分蒸发少。 堆体表面覆盖约30厘米的腐熟堆肥，以减少臭味的形成 扩散及保证堆体内较高的温度。
⑶翻堆。翻堆是采用人工或机械方法进行堆肥物料翻动和重堆。翻堆不仅能保证物料供氧，促进有机质的均匀降解；而且使所有的物料在堆肥内部高温区域停留一定时间，以满足物料杀菌和无害化的需要。翻堆既可以在原地进行，又可将物料从原地移至附近或更远地方重新建堆。翻堆次数取决于条垛中微生物的耗氧量，翻堆的频率在堆肥初期显著高于堆肥后期。一般2～3天翻堆一次，当温度超过65℃时也要翻堆。翻堆的次数还受腐熟程度、翻堆设备类型、不良气味产生、占地空间的需求及各种经济因素的变化等。⑶翻堆。翻堆是采用人工或机械方法进行堆肥物料翻动和重堆。翻堆不仅能保证物料供氧，促进有机质的均匀降解；而且使所有的物料在堆肥内部高温区域停留一定时间，以满足物料杀菌和无害化的需要。翻堆既可以在原地进行，又可将物料从原地移至附近或更远地方重新建堆。翻堆次数取决于条垛中微生物的耗氧量，翻堆的频率在堆肥初期显著高于堆肥后期。一般2～3天翻堆一次，当温度超过65℃时也要翻堆。翻堆的次数还受腐熟程度、翻堆设备类型、不良气味产生、占地空间的需求及各种经济因素的变化等。
