基于IRRS(Integrated Resource Recycling System)牛尿处理技术

一、IRRS 系统目标与核心理念

IRRS(Integrated Resource Recycling System，综合资源循环系统)是一个开放包容的体系，以 “减量化、资源化、循环化” 为核心，通过整合物理预处理、生物转化、能源回收、营养提取及生态屏障技术，构建 “牛尿-能源-肥料-农牧生产” 的闭环系统。其目标包括：

高效回收牛尿中的氮、磷、钾等营养元素，转化为有机肥、再生营养液等农牧资源;

实现能源再生(如沼气、生物天然气)，降低养殖能耗;

确保废水、固废达标处理，减少环境污染;

通过多环节联动，提升农牧系统的资源利用效率与经济生态效益。

二、IRRS系统技术架构

IRRS系统整合物理、化学、生物处理技术及农牧循环模块，形成 “前端预处理-主处理转化-深度资源回收-末端生态屏障”的四级架构，具体如下：

2.1 前端预处理模块

核心目标：去除悬浮物、调节水质，为后续处理创造条件。

液污分离系统：通过格栅、筛网进行初步固液分离，去除牛尿中的粗纤维、饲料残渣等大颗粒杂质。

2.2 主处理转化模块

核心目标：降解有机物、转化营养元素、生产能源与基础资源。

厌氧处理+生物天然气系统：

2.3 深度资源回收模块

核心目标：最大化提取高价值资源，实现“变废为宝”。

营养基与再生营养液生产：

膜法好氧舱产出的中间液经深度提纯，制成再生营养液;分离出的有机质浓缩为 “营养基”，作为微生物发酵或藻类养殖底物。

废热及碳回收系统：

回收厌氧发酵产生废热用于维持膜法好氧舱的温度(适宜温度25-30℃)降低能耗;收集发酵过程中产生的高CO₂气体，用于藻类养殖或菌菇种植的碳源补充。

下游产业：

利用藻类养殖系统生产藻类生物量，提取 DHA(用于营养药)、甲壳素;剩余藻类蛋白作为 “动物饲料蛋白”回供养殖场，形成 “养殖-处理-饲料” 闭环。

2.4 末端生态屏障模块

核心目标：确保最终排放物无害化，降低生态风险。

技术整合：

湿地/塘生态系统：处理深度回收后的尾水，通过水生植物(如芦苇)、微生物协同作用，进一步去除残留氮、磷(总氮去除率 30%-50%，总磷去除率 20%-40%);

菌草生物质还田：将处理过程中产生的固体残渣(如废菌菇包、草木灰)与有机肥混合还田，改良土壤结构，提升土壤肥力。

三、效益分析

环境效益：COD、氨氮排放较传统处理降低 60%-80%，减少土壤、水体污染;沼气替代化石能源，降低碳排放 30%-40%;

经济效益：大型养殖场年可节省能源成本 10-20万元/千头牛，有机肥销售收入5-8万元/年;中小型农场肥料成本降低50%以上;

生态效益：土壤有机质含量提升10%-15%，水资源回用率达 60%-70%，实现 “养殖-种植-生态” 协同发展。

五、应用场景与推广建议

大型规模化养殖场：采用 “厌氧+膜法好氧+能源回收” 核心工艺，配套藻类养殖与下游提取产业，实现工业化循环;

中小型农场：优先选择 “微生物发酵+湿地处理” 模式，降低设备投入，聚焦有机肥还田;

推广建议：加强技术培训(如微生物发酵操作)、政策补贴(如沼气发电并网补贴)，推动 IRRS 与农牧产业深度融合。

IRRS系统通过技术集成与资源闭环，将牛尿从 “污染物” 转化为 “能源、肥料、饲料” 等多元资源，为农牧行业绿色可持续发展提供核心技术支撑。