摘要：我国是畜禽养殖大国，畜禽粪污成为农业面源污染中不可忽视的一项，其治理效果与环境保护、土壤改善、减排等 密切相关，生态农业发展面临的挑战就是寻求化肥替代品， 因此推动养殖资源化再利用、强化绿色高效环保意识及实现效 益最大化很有必要。该文重点归纳总结了畜禽粪污资源化利用最常用的几种模式， 同时对生物有机肥技术应用前景和优势 进行了阐述，供参考。

　　关键词： 畜禽粪污,资源化利用,有机肥

　　0 引言

       畜禽粪污包括畜禽粪便、尿液以及养殖过程中产生 的废水和废料等。在一些经济较落后地区，由于人们思 想意识、技术条件及政府重视度等因素的限制，畜禽粪 污处置不彻底，造成环境污染隐患和资源浪费。据第 2次污染源统计，我国畜禽养殖粪污超过30亿t，这些粪 污中含有大量的有机质、全磷、全氮等物质和多种金属 元素如K 、Cu 、Zn 、Cr 、Ni 、Hg等，它们既是提高土壤肥力的宝贵资源，也是工业材料开发和合成原料[1] 。因 为这些粪污中含有大量的微生物病菌、有机质和N 、P 等元素，没有被机体消化吸收，不经处理排放，不仅对 环境造成污染，形成资源浪费，而且增加了畜禽的病死 率，甚至对人们的健康生活造成威胁[2]。

　　1 资源化利用模式

　　污染防治原则是坚持做到资源化再利用，控制总 量，达标排放。目前，我国畜禽粪污资源化利用模式以种养结合的肥料化和能源化利用为主，以饲料化和基料 化为辅，不管以何种利用方式其最终产物为达到改善土 质和提供肥力而进行还田，见图1.通常利用微生物的 作用进行厌氧发酵或好氧发酵，好氧发酵所产生的能量 基本上都是以热能的形式出现，其优点在于工艺相对简 单，但热能回收利用并不方便。厌氧发酵如沼气发电过 程，主要为收集可燃性气体甲烷进行利用，除厌氧过程 和管理繁琐、投入成本较高外，厌氧微生物还会产生甲 烷，成为有发展前景的新能源。

　　畜禽粪便还含有多种维生素、矿物质、氨基酸和粗 纤维等营养物质，特别是禽类因消化道短，大部分营养 物质没有被消化吸收，经简单的加工，达到畜禽饲料 的标准。特别是鸡粪，由于含有大量未经消化的养分和 一些促进动物生长的不明因子等，经过进一步加工处理 成为非常规的饲料资源，可用于饲喂生猪，也可用于鱼 类、黄粉虫、蝇蛆、蚯蚓等动物的养殖，而这些动物本 身也是非常不错的动物性饲料[2]。

　　基料化利用是将畜禽粪污直接作为基料使用，或者 作为辅助材料，将其添加到基料中，使基料的质量得到 提高。与无土栽培的重要原料秸秆等农作物一起作为 基料，用于食用菌的种植，可粪污再利用，又可建立生 态农业多层次体系。但目前畜禽粪污普遍存在重金属超 标、食用植物培植难、生产过程中生产工艺标准缺失等 问题，造成产品质量良莠不齐[3]。

　　2 肥料化和能源化利用技术

　　2.1 贮存池发酵技术

　　储存池是将畜禽的粪尿、冲洗水和少量分散饲料等 混合物，在敞口、密闭或半密闭的贮存条件下，全量集 中收集(液态粪污)，并伴有好氧或厌氧发酵过程[4] 。 目前大部分小规模养殖场(户)均采用该技术进行贮存 粪污。由于粪便未经发酵直接还田，会造成土壤缺氧， 造成烧苗和重金属污染现象，对植物吸收养分也不利， 故通常添加微生物菌剂作为基肥对贮存池内的粪污进行 不少于3个月的发酵[5]。

　　2.2 干湿分离处理技术

　　干湿分离即固液分离，指在收集和处理畜禽粪污时，需对粪污中的固体悬浮物、粪便同尿液污水进行分 离， 一般采用化学沉降、筛选、挤压等分离技术。干湿 分离有自然分离和人工干粪清理2种，自然分离要求畜 禽场地预留一定坡度或设置排污沟、漏缝地板等，形成干粪收集池和雨污分流设施，使粪、尿分离;人工干湿 分离需要借助干湿分离设备进行集中处理，分离后的固 体物料可装袋作为优质肥料，分离后的液态物可进入沼 气池发酵产气。干湿分离机的优点是操作简单、占用体 积小、处理效率高、自动化程度高、投入回报率高[5]。

　　2.3 膜覆盖处理技术

　　膜覆盖技术指用特殊复合膜覆盖粪污环境中进行好 氧发酵，通过人工控制，降低料堆排放的污染物浓度， 使其与周围环境的物质和能量交换达到一定的要求[6] 。 为保证发酵效果，构建适宜的好氧发酵密闭小环境，在 常规仓槽式反应器上覆盖一种半渗透功能膜，以达到处 理效果。现在猪场普遍采用的是高密度聚乙烯薄膜发酵 方式，这种黑膜将粪污覆盖中间，既能很好地起到防渗 效果，又能避免空气中散发出的污水恶臭;还有高分子 纳米膜覆盖发酵，配有增氧设备和物联网控制系统，管 理更加机械化和智能化。

　　2.4 高温发酵罐处理技术

　　畜禽粪便发酵罐工作原理为在一定温度、湿度和充 足氧气环境状态下，将畜禽粪污以及生物质(秸秆及锯末等)按照一定比例混合均匀，使微生物快速繁殖而 分解有机物，释放大量热量，杀死粪污中大量病原菌和 寄生虫卵等有害物质，同时对排放的氨气、二氧化碳等 气体进行生物臭味。目前市场上广泛使用的有立式发酵 槽、卧式发酵槽、机械搅拌槽、全封闭式发酵槽等，经 过这种技术处理的熟料既可作为肥料直接使用，也可 作为生产复合有机肥的原料[7] 。通常将发酵罐埋在地下 1.5 m 以下，操作使用方便，并具有节约用地、使用寿命 长、经济适用、无渗漏等优势和特点[8]。

　　2.5 堆肥沤肥技术

　　堆肥就是通过好氧法分解粪污中有机质为腐殖质的 一种生物肥料，是利用粪污、泥土和矿物质混合堆积， 在高温条件下发酵腐熟而成。其原理是利用多种微生物 作用，将粪污中有机质进行腐殖化，转化为可溶性营养 物质，一般要在50 ～ 60 ℃高温发酵条件下10 d即可发酵 腐熟。目前成熟的堆肥化处理工艺主要有4种。 一是条 垛式堆肥，指将粪污原料堆置成条垛式，通过翻抛以达 到促进粪污发酵的处理工艺[7] 。二是静态堆沤，是在条 垛式堆肥基础上通过自然通风或增设通风设备而构成的 一种堆肥方法，堆体底部可布置曝气系统传统。三是槽式堆肥，这种方式一般在密闭式发酵车间环境中进行， 利用槽式翻动、抛动动式动料，并布置曝气系统，使物 料达到迅速腐熟的目的。四是反应器堆肥，是指利用堆 肥反应设备，采用曝气、搅拌等措施使粪污快速发酵、 腐熟，从而使畜禽粪便转化为有机肥的一种堆肥[9]。

　　沤肥也称为堆沤，原理和堆肥技术一样，通常是将 畜禽液体粪污集中于坑洞内，在表面铺上一层秸秆、腐 熟料等覆盖物进行堆沤3个月以上，中小型养殖场户以 半开放式堆料池最为常见，要求沤肥坑做到防雨、防渗、防漏。

　　2.6 氧化塘处理技术

　　氧化塘也叫稳定塘，其原理是通过厌氧生物发酵降 解有机质，达到粪污净化目的，其过程实质上是将畜 禽粪污中溶解性有机污染物转化为无机物和固态有机 物—细菌与藻类细胞的过程。好氧菌在此过程中利用水 中的氧气，通过好氧代谢氧化分解有机污染物，使之成 为无机物CO2 、NH4+、和PO43- ，通过藻类的光合作用形 成新的藻类细胞，释放出氧气，并在代谢过程中提供给 好氧菌所需的氧气，从而使藻类、好氧菌、有机碎屑与 塘水共同构成水生态系统，通过好氧代谢将有机污染物 氧化分解为有机污染物从而净化了入塘污水，完成了物 质、能源在系统内的循环和中转[10] 。氧化塘具有投资成 本低、维护方便和粪污处理高效等优点，具有一定的推 广性[11]。

　　2.7 微生物发酵床技术

　　基于微生态学相关理论，将作物秸秆等基质垫料平 铺于圈内舍，同畜禽排放粪尿、废料混合发酵， 一定时 间后进行清理的工艺，包括普通垫料养殖、微生物发酵 床、异位发酵等。微生物在发酵过程中不仅可以有效地 降解粪污中的有机物质，杀灭致病微生物和寄生虫卵， 降低畜种发病率，提高畜禽舒适度[12] 。微生物发酵床是 以锯木、秸秆、益生菌等为原料，铺垫形成微生物发酵 床，然后在发酵床上饲养畜禽，特别在一些猪、鸡养殖 场中应用十分广泛，其缺点是不能对发酵床进行有效消 毒，因为消毒药品会对菌群产生杀灭的作用[6] 。异位发 酵又称场外发酵， 一般由集污池(排污管道)、发酵 池、垫料及喷淋设备、翻耙设备等部分组成，当对粪污 收集后进入发酵池，还需要添加微生物菌剂、通过翻拱 等措施使其与粪便充分混合，以提高发酵效率;由于异 位发酵避免了发酵床与畜体接触，解决了对圈舍不能有 效消毒带来的负面影响，同时也更具备机械化和规模化 作业的优势[13]。

　　2.8 厌氧发酵技术

　　在微生物的作用下，利用厌氧发酵技术将有机质分 解成可燃性气体如甲烷，作为新能源进行收集利用[14]。

　　这种方式特别是在大中型场或养殖密集区应用广泛，弊 端就是占用地方大。可通过发酵设施保证发酵温度稳 定，建议厌氧发酵温度为30 ～ 60 ℃,发酵周期不低于8 周。在微生物的作用下，粪便中的病原体和寄生虫被杀 死，有效阻断了寄生虫的传播，减少病菌的传播[9]。

　　沼气模式首先要收集和储存厌氧消化所需的原材 料，其次是改善基料材料，在厌氧消化阶段，先后进行 初级消化和二级消化，形成厌氧消化循环。沼气是从厌 氧消化过程中提炼出来的，主要由二氧化碳和甲烷组 成，厌氧发酵处理过程产生的残留物经过处理可作为土 壤施肥的有益肥料。沼气发电的优势是提供优质能源， 将粪污转化为多样化的能源而输出再利用，厌氧消化具 有显著的养殖效益和生态效益，降低碳排放、减少养殖 大气和水污染，节约饲养成本，最终粪污可有效改善土壤肥力。

　　3 生物有机肥利用技术应用

　　肥料化是畜禽粪污资源化利用和污染综合防治最主 要的方式，畜禽粪污无论以何种模式处理，其终产物都 可形成生物有机肥。肥料化就是利用放线菌、真菌等 微生物在粪污中生长繁殖，把粪污中的有机物腐质化、 矿质化，让其变成对土壤有利的腐熟肥料;生物生有机 肥含有大量的微生物组群，它们可以通过生物活性剂或 活性物分解利用营养物质来改善土壤条件，通过分解有 机物质、固氮作用、溶解不溶性磷酸盐而促进植物的生 长。有机肥料成为化肥的替代品应用前景非常广阔，它 作为一种缓效肥料富含植物所必需的大量元素，不仅有 效提升作物产量，还能够为土壤中的微生物提供丰富的 碳磷和氮源，以提高细菌的多样性，还能够较好地改良 了土壤质地条件，使得土壤有机质及速效养分含量和硝 态氮累积量增加，避免土壤板结和酸化，因为动物粪便 中盐含量高，其钠离子起到分散剂作用，降低了土壤团 聚体的稳定性[15-16] 。有机肥配合化肥施用，实现了与传 统氮、磷互补，并减少粪污中养分的损失，可有效提高 中药材、小麦作物产量，特别是从长远来看，有机肥肥 效具有缓释性与长效性，经过一段时间的可持续和高效 的施肥，将有助于整个植物生长和土壤有机碳含量，有 利于改善肥料损失和土壤结构板结[17] 。研究表明，生物 肥料在抑制土壤病原体方面具有显著的特点，长期施用 有助于调节土壤的生物学特性，改变微生物群落结构， 产生健康的土壤微生物，有助于调节作物田中的功能性 细菌[18] 。生物有机肥的持续使用增加了蚯蚓、蠕虫的生 长，从而使得土壤形成多孔性结构，具有优良的保湿性 和通气性，促进植物生长;持续使用生物有机肥可提高 土壤肥力、改良土壤结构，增加土壤中有机质和磷、钾 含量[19]。

　　从开展的半夏配方施肥试验效果来看， 一方面利用 物有机肥料吸附能力强、比表面积大等特点，在保持土 壤肥力和提高半夏生产力方面发挥着重要作用，这与赵 源等[20]研究试验微生物菌剂对半夏连作障碍防治具有一 致性。另一方面使用有机肥具有巨大的经济潜力，因为 生物肥料的原料来自畜禽粪污，由于畜牧业的发展使得 这些粪污源源不断的产生，可以通过较低的成本获得从 而降低其生产成本，且绿色、环保，土壤肥力效果持续 时间更长，促进农业生产而获得更好的经济效益。

　　4 小结

　　在畜禽粪污资源化再利用和养殖污染综合防治上， 为提高治理效果和资源化利用效率，往往通过数种模式 和多项处理技术，从而达到一个投入成本较低、实施简 单快捷而低碳循环污染的效果，最终形成生物有机肥推 动种植业稳步发展，对土壤的改善和植物的生长显示出 巨大的优势。

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