肉牛規(guī)?；B(yǎng)殖場污染源治理及糞污資源化利用

王學科，路貴暢，王宏偉

甘肅省涇川縣畜牧獸醫(yī)中心，甘肅涇川744300

近幾年，甘肅涇川縣圍繞“涇川縣肉牛高效養(yǎng)殖技術研究與推廣”項目，持續(xù)強化政策扶持、資金投入、基礎設施建設，進一步鞏固了擴群增產(chǎn)成果。在養(yǎng)牛小區(qū)、重點村培育等新型養(yǎng)殖模式大規(guī)模應用的背景下，肉牛規(guī)?；B(yǎng)殖場新增牛存欄頭數(shù)不斷增加。但是，肉牛規(guī)模化養(yǎng)殖場污染問題仍然突出，制約了肉牛規(guī)?；B(yǎng)殖效益。因此，研究肉牛規(guī)模化養(yǎng)殖場糞污資源化利用措施具有非常突出的現(xiàn)實意義。

1 肉牛規(guī)?；B(yǎng)殖場污染源

甘肅涇川縣肉牛規(guī)?；B(yǎng)殖場污染源是糞便。據(jù)粗略統(tǒng)計，甘肅涇川縣肉牛規(guī)?；B(yǎng)殖場糞便年產(chǎn)量達數(shù)萬噸，養(yǎng)殖場廢水排放量達數(shù)萬噸，占全縣畜禽糞便年生產(chǎn)量、廢水排放量的比重較大。加之多數(shù)專業(yè)化肉牛規(guī)模養(yǎng)殖場位于居民區(qū)，部分養(yǎng)殖場距離居民水源地較近，甚至少于50 m，養(yǎng)殖場內(nèi)糞便污染源對居民生活安全造成了較大的威脅。

2 肉牛規(guī)?；B(yǎng)殖場污染源治理現(xiàn)狀

2.1 現(xiàn)狀優(yōu)勢

甘肅省涇川縣位于甘肅東部，全縣轄14 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)212 個行政村。甘肅省涇川縣是農(nóng)業(yè)大縣，農(nóng)業(yè)主導產(chǎn)業(yè)包括蘋果、蔬菜、肉牛，初步形成集果品、畜牧、蔬菜為主的農(nóng)村經(jīng)濟體系。在現(xiàn)有農(nóng)村經(jīng)濟體系中，“畜－沼－果”“畜－沼－菜”模式初步應用，為甘肅省涇川縣循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了支持。

2.2 現(xiàn)狀不足

肉牛規(guī)?；B(yǎng)殖場污染源仍然大量存在。部分肉牛規(guī)模化養(yǎng)殖場的糞便收集、運輸、處理系統(tǒng)專業(yè)水平不足，導致糞便中攜帶的病原微生物、寄生蟲卵、有機物污染河流、大氣、土壤，對當?shù)厮鷳B(tài)系統(tǒng)和土壤生態(tài)系統(tǒng)均造成了較大危害[1]。比如，將不加處理的肉牛糞便直接還田，導致氮磷鉀營養(yǎng)元素在土壤中富集，抑制土壤滲水，加速土壤板結，埋下農(nóng)作物晚熟、早熟或毒害隱患。

3 肉牛規(guī)?；B(yǎng)殖場污染源治理方法

3.1 糞便發(fā)酵

發(fā)酵是肉牛規(guī)?；B(yǎng)殖場污染源治理的首選方法，也是甘肅省涇川縣農(nóng)村應用最傳統(tǒng)的養(yǎng)殖污染源治理方法。

1）土層包裹發(fā)酵。常見的為土層包裹發(fā)酵，即先堆積糞便，再將一層土覆蓋到糞便上，利用土壤隔絕空氣對糞污氧化，形成厭氧發(fā)酵環(huán)境，降低肉牛糞便對大氣的污染。

2）塑料膜包裹發(fā)酵。除土層包裹發(fā)酵外，甘肅省涇川縣肉牛規(guī)?；B(yǎng)殖場還可利用塑料膜包裹發(fā)酵技術，即先堆積糞污，再將塑料膜覆蓋在糞污表面，隔絕空氣，實現(xiàn)厭氧發(fā)酵[2]。

3.2 除臭方法

除臭是肉牛規(guī)?；B(yǎng)殖場污染源治理的關鍵方法。

1）添加EM 制劑。當?shù)乜梢砸箴B(yǎng)殖戶在肉牛飼料內(nèi)添加EM 制劑（或有益菌、微生態(tài)制劑、酶制劑、中草藥添加劑、緩沖劑），改善肉牛腸道微生物菌群，提高肉牛消化吸收利用率，達到降低甚至消除肉牛糞便中異味的目的。

2）添加殺菌藥物。當?shù)乜梢砸箴B(yǎng)殖戶在肉牛排泄后糞便清理過程中，添加碳酸氫鈉、福爾馬林、甲基溴化物、乙烯等殺菌藥物或者除味酵素，抑制病原菌繁殖，控制有毒氣體排放，凈化空氣環(huán)境。

3）建設防護林。利用植物吸收空氣中異味的優(yōu)良功能，可以在新建肉牛規(guī)?；B(yǎng)殖場、已建規(guī)?；B(yǎng)殖場周邊建設防護林，在減輕風速的同時吸收、過濾有害氣體，降低空氣中污染源濃度，獲得清新的空氣環(huán)境。

3.3 烘 干

烘干是近期肉牛規(guī)?；B(yǎng)殖場污染源治理的新方法，主要是借助烘干機烘干糞便，烘干后的糞便可以裝到袋子內(nèi)，便于后期還田使用。

4 肉牛規(guī)模化養(yǎng)殖場糞污資源化利用措施

4.1 集中收集糞污

集中收集糞污是全方位推進肉牛規(guī)?；B(yǎng)殖與糞污資源化利用相結合的前提，也是肉牛規(guī)?；B(yǎng)殖糞污資源化利用長效機制的重要組成部分[3]。因此，當?shù)貞瀼厣鷳B(tài)化、減量化、資源化、無害化相統(tǒng)一的原則，加強糞污集中收集配套設施的建設，為提升肉牛規(guī)?；B(yǎng)殖場糞污資源化利用率奠定基礎。

1）建設收集場地。一般肉牛規(guī)模化養(yǎng)殖場糞污集中收集場地面積應達到200 m2以上、800 m2以內(nèi)，并配備1 輛或多輛斗容超過0.9 m3的鏟車。

2）計算糞污收集量。為確保肉牛規(guī)?；B(yǎng)殖場糞污收集效率，養(yǎng)殖場需要借鑒全國污染源普查中應用的“畜禽養(yǎng)殖業(yè)源產(chǎn)排污系數(shù)手冊”關于產(chǎn)污系數(shù)、排污系數(shù)的要求，依據(jù)產(chǎn)污系數(shù)推算肉牛場產(chǎn)污量。產(chǎn)污系數(shù)特指在典型正常生產(chǎn)、管理條件下，肉牛規(guī)?；B(yǎng)殖場內(nèi)單一肉牛在一定時間內(nèi)產(chǎn)生的原始污染物量（含糞尿量、糞尿內(nèi)多污染物量）。根據(jù)肉牛規(guī)模化養(yǎng)殖場肉牛排污系數(shù)計算要求，事先將肉牛規(guī)?；B(yǎng)殖場內(nèi)的肉牛劃分為出生犢牛、育成牛、乳母牛3 個階段，計算公式如下：

式（1）中，F(xiàn)P 為規(guī)模化養(yǎng)殖場內(nèi)每頭肉牛產(chǎn)物系數(shù)（mg/d）；QF 為規(guī)?；B(yǎng)殖場內(nèi)每頭肉牛糞便產(chǎn)量（kg/d）；CF 為規(guī)?；B(yǎng)殖場每頭肉牛在生犢牛或育成牛、乳母牛階段糞便內(nèi)含有污染物濃度（mg/kg）；QU 為規(guī)?；B(yǎng)殖場內(nèi)每頭肉牛尿液產(chǎn)量（L/d）；CU 為規(guī)?；B(yǎng)殖場內(nèi)每頭肉牛在生犢牛或育成牛、乳母牛階段尿液中含污染物質(zhì)量濃度（mg/L）。

一般4 頭0～6 月齡犢牛產(chǎn)污系數(shù)可以折合成1頭乳母牛產(chǎn)污系數(shù)，2 頭6～8 月齡育成牛產(chǎn)污系數(shù)可以折合成1 頭乳母牛產(chǎn)污系數(shù)，最終規(guī)?；B(yǎng)牛場糞污收集量為養(yǎng)殖場每天產(chǎn)糞尿總量與產(chǎn)污系數(shù)的乘積。根據(jù)規(guī)?；B(yǎng)牛場糞污收集量計算結果，養(yǎng)殖場可以調(diào)整糞污集中場面積以及糞污集中場配套設施配備數(shù)量[4]。

4.2 糞污預處理

在集中收集糞污后，當?shù)乜梢愿鶕?jù)糞污預處理要求，進行操作。

1）建設預處理場地。當?shù)乜梢韵冉ㄔO輕鋼結構的發(fā)酵棚，面積在1 100 m2左右，再建設磚混結構的管理房、輕鋼結構的輔料存放與原料預混車間，面積分別在1 100、80 m2左右，并配備1 套槽式翻拋機、1 套50 kW 的380 V 供電設備、1 輛鏟車。必要情況下，當?shù)乜梢愿鶕?jù)停車要求，利用彩鋼板搭設50 m2左右的停車棚。

2）螺旋擠壓分離。在預處理環(huán)節(jié)，根據(jù)牛糞顆粒細化、厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣率、甲烷產(chǎn)率、水力停留時間要求，可以選擇螺旋擠壓分離（或高速離心分離、帶式壓濾分離、篩分分離）[5]。螺旋擠壓分離適用于規(guī)?；馀ｐB(yǎng)殖場，需要在螺旋擠壓式分離機變軸徑變螺距結構內(nèi)經(jīng)重力過濾、高壓壓榨、擠壓過濾3個環(huán)節(jié)分離固體、液體，分離后存儲于調(diào)節(jié)池，液體經(jīng)厭氧無害化處理，便于在施肥季節(jié)配比地下水稀釋后灌溉；固體則進行生物發(fā)酵。

為確保固體糞污、液體糞尿分離效果，根據(jù)出料端部壓力、變徑螺旋軸分離段錐度、螺旋軸轉(zhuǎn)速、分離篩籠柵條間隙對螺旋擠壓式分離機分離效率的影響，設定出料端部壓力為3 250 N，變徑螺旋軸分離段錐度為2.68°，螺旋軸轉(zhuǎn)速為60 r/min，分離篩籠柵條間隙為1 mm。參數(shù)調(diào)節(jié)完畢后，由進料斗喂入糞污，糞污喂入后，經(jīng)套筒鎖緊螺母緊固調(diào)壓彈簧，在出料端組件開口位置緊密覆蓋出料閥，形成密閉的空腔。在密閉空腔內(nèi)，由調(diào)速電動機帶動螺旋軸推動固體糞污向前方移動到分離套筒。在分離套筒位置，綜合利用螺旋軸分離端軸徑逐漸增加、葉片螺距逐漸減小、相對空間逐漸減小的特點，擠出糞便液體，液體經(jīng)分離篩籠流出料口，同時在螺旋葉片、分離篩籠內(nèi)壁緊密貼合下剪斷、磨碎糞污內(nèi)粗纖維；固體糞污在螺旋軸推動下向前方運動，經(jīng)出料端口錐形腔高壓再次擠出液體，最終固體糞污頂起出料閥蓋排出螺旋擠壓式分離機，完成固體糞污、液體的分離。

4.3 糞污資源化利用

在減量化、資源化、無害化方針的支持下，“節(jié)－保－用”模式是肉牛規(guī)?；B(yǎng)殖場糞污資源化高效利用的主要模式。

1）構建循環(huán)精進模式?！肮?jié)－保－用”模式是以肉牛規(guī)?；B(yǎng)殖為基礎，以沼液、固糞為主導，集合區(qū)域環(huán)境容量要求，考慮農(nóng)田土地消納能力，構建集肉牛規(guī)?；B(yǎng)殖、發(fā)酵牛床、沼肥、種植為一體的循環(huán)精進模式。

在肉牛生產(chǎn)、環(huán)境保護、糞污資源化利用的良性循環(huán)模式下，發(fā)酵牛床由1 個休息區(qū)域、1 條室內(nèi)采食通道、一定高度擋墻組成，擋墻位于臥床、采食道之間，高度0.25 m 左右，為混凝土材質(zhì)；中間為行走通道，寬度在3 m 左右，便于機械進出臥床、牛只進出臥床。為保持臥床表面干燥，需要利用小型拖拉機翻耕臥床，每日翻耕2 次，并混合墊料[6]。對于肉牛采食通道上的糞便，經(jīng)鏟車清理，后期堆放發(fā)酵。

2）堆肥發(fā)酵。小型肉牛規(guī)?；B(yǎng)殖場的固體糞污發(fā)酵方式為，每星期3～5 次翻拋提升發(fā)酵效率，發(fā)酵周期在40～60 d。

中型肉牛規(guī)?；B(yǎng)殖場可以選擇反應器堆肥發(fā)酵模式，先準備糞肥一體化發(fā)酵設備，再將固體糞污放置到反應器內(nèi)，完成7～12 d 的好氧發(fā)酵，獲得有機肥，自動化控制發(fā)酵周期，阻斷臭氣溢出通道。

大型肉牛規(guī)?；B(yǎng)殖場的固體糞污發(fā)酵方式為槽式堆肥發(fā)酵，依據(jù)有機肥生產(chǎn)流程，先將糞污集中運輸至槽式堆肥場地，再借助翻拋機定期翻開拋送，連續(xù)發(fā)酵20 d。發(fā)酵完畢后，對肥料進行混合、烘干、制粒與加菌工藝，獲得有機肥，為當?shù)厥卟?、水果種植產(chǎn)業(yè)提供足量有機肥。

3）建設沼氣系統(tǒng)。若大型肉牛規(guī)模化養(yǎng)殖場周邊具有消納沼液、沼渣的農(nóng)田，則可以建設沼氣系統(tǒng)，以糞污混合物為原料，生產(chǎn)沼氣、沼液、沼渣，其中沼氣可以用于燃氣、發(fā)電，沼液、沼渣可以深加工為液體肥，支持農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，落實綠色養(yǎng)殖方針。

4）利用生產(chǎn)基質(zhì)。對于產(chǎn)業(yè)鏈延長能力較為突出的肉牛規(guī)?；B(yǎng)殖場，可以固體糞污為原料，堆肥發(fā)酵后作為蘑菇等農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基質(zhì)，或者直接作為動物蛋白體生產(chǎn)原料，如蒼蠅蛆、蚯蚓等，動物蛋白轉(zhuǎn)化后直接還田，進一步促進糞污增值，形成良好的生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)。

5）生產(chǎn)液態(tài)有機肥。對于肉牛產(chǎn)生的糞水，則直接在發(fā)酵床上混合，經(jīng)暗管進入沼氣池、氧化儲存池，厭氧發(fā)酵后還田，厭氧發(fā)酵時間為3～6 個月。為加快糞水發(fā)酵速度，可以利用畜禽流體糞污快速發(fā)酵劑與等量紅糖、5 倍量溫水混合激活24 h 及以上后，在15 d 內(nèi)完成液體糞水發(fā)酵，自動上翻清淤，快速清除糞水臭味。在確定發(fā)酵完成液態(tài)有機肥達到NYT 2596《沼肥》標準后，可以將發(fā)酵后糞水簡單過濾后應用于農(nóng)田澆灌，或者作為葉面肥噴施，實現(xiàn)肉牛規(guī)模化養(yǎng)殖中糞水的資源化利用。

5 結語

肉牛規(guī)?；B(yǎng)殖場污染源治理涉及收集、運輸、分類利用、生物發(fā)酵、土壤肥料等多環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)配合。在長期調(diào)查、研究肉牛規(guī)?；B(yǎng)殖場糞污污染源的同時，相關人員應依托基礎污染數(shù)據(jù)，探索肉牛規(guī)模化養(yǎng)殖場糞污資源化利用措施，并針對性細化糞污資源化利用標準，加大糞污資源化利用設施投入，為甘肅省涇川縣肉牛規(guī)模化養(yǎng)殖行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供保障。