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科普|一文读懂畜禽粪污资源化利用:典型模式+前沿黑科技

发布日期:2025-09-10

畜禽粪污处理:从 “环境负担” 到 “资源宝藏”

在畜禽养殖的蓬勃发展中,一个问题悄然浮现 —— 畜禽粪污的处理。这些粪污若处理不当,便会从养殖的附属产物,摇身一变成为环境的沉重负担。未经处理的畜禽粪污肆意排放,其中高浓度的有机物、氮、磷等物质,极易引发水体富营养化,让清澈的河流、湖泊被藻类疯狂占领 ,水质恶化,水生生物的生存空间被严重挤压。

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同时,粪污散发的刺鼻恶臭,弥漫在养殖场周边,严重影响居民生活,降低生活舒适度,氨气等有害气体的挥发,还会对人体呼吸道等造成危害。此外,粪污中的重金属、抗生素残留以及大量的病原菌、寄生虫卵,通过土壤、水体渗透,进入食物链,威胁着食品安全与人类健康。

但其实,畜禽粪污是放错地方的资源。据研究,1 吨猪粪中大约含有氮素 5 - 6 千克、磷素 3 - 4 千克、钾素 3 - 5 千克,以及丰富的有机质 ,这些都是农作物生长必不可少的养分。只要处理得当,畜禽粪污完全可以转化为优质的有机肥料,肥沃土壤,减少化肥使用,提升农产品品质,助力绿色农业发展。不仅如此,通过厌氧发酵,粪污还能产生沼气,作为清洁能源,用于发电、供暖,实现能源的循环利用 ,减少对传统能源的依赖。

种养结合:构建农田与养殖场的 “营养纽带”

为了解决畜禽粪污的处理问题,种养结合模式应运而生,它巧妙地构建起农田与养殖场之间的 “营养纽带”,让畜禽粪污找到了合理的归宿,也为农业生产注入新的活力 ,主要有以下几种典型模式:

1. 粪污全量还田模式:低成本循环的 “生态枢纽”粪污全量还田模式,就像是一个低成本循环的 “生态枢纽”。在这个模式里,养殖场产生的粪便、尿和污水会被集中收集起来,全部进入氧化塘贮存 。氧化塘分为敞开式和覆膜式两类,粪污静静地在氧化塘中贮存,进行着无害化处理,就像在一个天然的净化工厂里,等待着变身的时机。

经过半年以上的贮存,在施肥季节,这些粪污就会通过管网或机械,直接被施用到农田里,成为农作物生长的 “天然营养液” 。这种模式的优点十分显著,粪污收集、处理、贮存设施建设成本低,处理利用费用也较低,而且粪便和污水全量收集,养分利用率高,真正做到了物尽其用。

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氧化塘

不过,它也存在一些不足。粪污贮存周期一般要达到半年以上,这就需要足够的土地来建设氧化塘贮存设施;施肥期比较集中,所以需要配套专业化的搅拌设备、施肥机械、农田施用管网等;粪污长距离运输费用高,这也限制了它的施用范围,只能在一定范围内施用 。这种模式比较适用于猪场水泡粪工艺或奶牛场的自动刮粪回冲工艺,前提是粪污的总固体含量小于 15%,并且需要有与粪污养分量相配套的农田 。

2. 粪便好氧堆肥模式:高温发酵催生 “有机肥料”粪便好氧堆肥模式,则是利用高温发酵催生 “有机肥料”。以生猪、肉牛、蛋鸡、肉鸡和羊规模养殖场的固体粪便为主,这些固体粪便在有氧的环境下,经历着一场奇妙的 “变身之旅” 。好氧微生物如细菌、放线菌和真菌等,通过自身的生命活动,将粪便中的有机质氧化成无机质,释放出能量,同时把一部分有机质转化成微生物合成新细胞所需要的营养物质 。

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在这个过程中,堆肥的温度会升高到 55 - 60℃,这个高温环境能够有效地杀灭粪便中的病菌和寄生虫卵,实现粪便的无害化处理 。经过 30 - 40 天的发酵,这些曾经让人避之不及的固体粪便,就摇身一变,成为了富含营养的有机肥 。这种模式的技术优势明显,好氧发酵温度高,粪便无害化处理较彻底,发酵周期短,而且堆肥处理还提高了粪便的附加值,让粪便变成了有价值的资源 。

3. 粪污厌氧处理模式:规模化能源转化 “工厂”粪污厌氧处理模式,宛如一座规模化能源转化的 “工厂”。它以专业生产可再生能源为主要目的,依托专门的畜禽粪污处理企业,将周边养殖场的粪便和污水收集起来,投资建设大型沼气工程 。在这个工程里,粪污在高浓度厌氧发酵的环境下,发生着神奇的变化。沼气微生物在厌氧条件下,将粪污中的有机质通过复杂的分解代谢,最终产生沼气、沼液和沼渣 。

沼气的主要成分是甲烷(占 55% - 70%)和二氧化碳(占 25% - 40%),它具有优质、清洁、廉价、易制取等特点 。这些沼气可以用来发电上网,为周边地区提供清洁能源,也可以提纯为生物天然气,进入管网,供人们日常生活使用 。沼渣则可以生产有机肥,用于农田,为农作物提供养分;沼液也能用于农田灌溉,实现资源的循环利用 。

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这种模式对养殖场的粪便和污水进行集中统一处理,减少了小规模养殖场粪污处理设施的投资,而且专业化运行,能源化利用效率高 。然而,它也面临一些挑战,一次性投资高,能源产品利用难度大,沼液产生量大、集中,处理成本较高,需要配套后续处理利用工艺 。它比较适用于大型规模养殖场或养殖密集区,前提是具备沼气发电上网或生物天然气进入管网的条件,同时也需要地方政府配套政策予以保障 。

清洁回用:多元化技术解锁 “零废弃” 新路径

除了种养结合模式,清洁回用模式也是实现畜禽粪污资源化利用的重要途径 ,它通过多元化技术,解锁了 “零废弃” 新路径,让畜禽粪污在不同的领域发挥新的价值 。下面,让我们来看看清洁回用模式下的几种典型方式:

1.栽培基质利用模式:三废合一的 “生态循环链”栽培基质利用模式,就像是一条三废合一的 “生态循环链”。它以畜禽粪污、菌渣及农作物秸秆等为原料,将这些看似无用的废弃物收集起来,进行堆肥发酵 。在这个过程中,畜禽粪污中的有机质、菌渣中的营养成分以及秸秆的纤维结构相互融合,经过一系列复杂的生物化学反应,最终摇身一变,成为了用于种植业的基质盘和基质土 。

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牛尿分离液培养的藻类的提取物

这些基质具有良好的透气性、保水性和肥力,非常适合蔬菜、花卉等作物的种植 。在蔬菜种植中,它能为蔬菜种子的发芽和幼苗的生长提供理想的环境,促进蔬菜根系的发达,提高蔬菜的产量和品质 ;在花卉种植中,它能让花卉生长得更加娇艳,花朵更加饱满,花期更长 。这种模式的优势十分显著,它将畜禽粪污、食用菌废弃菌渣和农作物秸秆三者有机结合,实现了科学循环利用 ,真正做到了农业生产链的零废弃、零污染,形成了一个有机循环农业综合经济体系 ,大大提高了资源综合利用率 。

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项目现场实拍:膜法好氧舱发酵

但它也存在一些挑战,生产链较长,涉及到原料收集、处理、发酵、加工等多个环节,每个环节都需要精细化的技术把控 ,这对生产者的整体素质要求较高,需要经过较长时间的培训和实习,才能熟练掌握相关技术 。它既适用于大中型生态农业企业,这些企业拥有先进的技术和设备,能够大规模地开展基质生产和应用;也适合小型农村家庭生态农场,以及小型农村家庭农场分工、联合经营,为他们提供了一种环保、高效的粪污处理和资源利用方式 。

2. 粪便垫料利用模式:奶牛场的 “循环经济样本”粪便垫料利用模式,是奶牛场的 “循环经济样本”。我们知道,奶牛粪便具有纤维素含量高、质地松软的特点 ,基于这一特性,人们将奶牛粪污进行固液分离后,对固体粪便进行好氧发酵无害化处理 。经过处理后的固体粪便,就可以回用作为牛床垫料,为奶牛提供一个舒适、干净的休息场所 ;而分离出来的污水,贮存后则可以作为肥料进行农田利用,实现了资源的二次利用 。

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这种模式的好处显而易见,牛粪替代了沙子和土作为垫料,不仅减少了购买垫料的成本,还降低了粪污后续处理的难度 ,可谓一举两得 。但需要注意的是,如果作为垫料的粪便无害化处理不彻底,可能会存在一定的生物安全风险 ,比如残留的病菌、寄生虫卵等,可能会对奶牛的健康造成威胁 。所以,在采用这种模式时,一定要确保无害化处理的彻底性 。它主要适用于规模奶牛场,为奶牛场的粪污处理和资源利用提供了一种经济、环保的解决方案 。

3. 动物蛋白转化模式:虫菌协同的 “生物魔法”动物蛋白转化模式,宛如一场虫菌协同的 “生物魔法”。在畜禽养殖过程中产生的干清粪,与蚯蚓、蝇蛆及黑水虻等动物蛋白进行堆肥发酵 。这些神奇的小动物,如黑水虻,它们以畜禽粪便为食,在食用过程中,将粪便中的有机物分解转化,最终产生有机肥 ,这些有机肥可以用于农业种植,为农作物提供丰富的养分 ;而发酵后的蚯蚓、蝇蛆及黑水虻等动物蛋白,富含蛋白质和氨基酸,经过处理后,可以用于制作饲料 ,为畜禽养殖提供优质的饲料来源 。

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红虫(动物蛋白)

这种模式改变了传统利用微生物进行粪便处理的理念,实现了集约化管理 。它具有成本低、资源化效率高的优点,而且无二次排放及污染,真正实现了生态养殖 。但在实际操作中,也有一些需要注意的地方 。动物蛋白饲养对温度、湿度、养殖环境的透气性要求较高 ,需要严格控制这些环境因素,为动物蛋白的生长提供适宜的条件 ;同时,还要防止鸟类等天敌的偷食,避免造成损失 。它适用于远离城镇,养殖场有闲置地,周边有农田,农副产品较丰富的中、大规模养殖场 ,为这些养殖场提供了一种创新的粪污资源化利用方式 。

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面粉虫(动物蛋白)

4. 生物质燃料利用模式:“臭粪” 变 “绿能” 的科技突破生物质燃料利用模式,实现了 “臭粪” 变 “绿能” 的科技突破 。畜禽粪便经过搅拌后脱水加工,然后进行挤压造粒 ,在一系列工艺的作用下,原本散发着臭味的畜禽粪便,摇身一变,成为了生物质燃料棒 。这些燃料棒具有燃烧稳定、热值高、污染排放低等优点 ,可以作为替代燃煤生产用燃料 。在工业供热领域,它发挥着重要作用,为工业生产提供了清洁的能源 。

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废弃物资源化利用的产物

与传统的燃煤相比,它的成本更低,而且能够有效减少二氧化碳和二氧化硫等污染物的排放量 ,对环境保护具有重要意义 。不过,这种模式也存在一个不足之处,那就是粪便脱水干燥能耗较高 ,这在一定程度上增加了生产成本 。它适用于城市和工业燃煤需求量较大的地区 ,在这些地区,生物质燃料的环保优势和经济价值能够得到充分体现 ,推动了养殖废弃物向清洁能源的转化 。

结语

畜禽粪污资源化利用,既是破解养殖污染的 “必答题”,也是开启循环农业的 “金钥匙”。从田间到车间,从肥料到能源,每一吨粪污的妥善处理,都是对绿色发展的生动实践。让我们携手推进技术创新与模式落地,让畜禽粪污真正成为农业高质量发展的 “绿色引擎”,守护碧水蓝天的同时,筑牢粮食安全与生态安全的双重防线。

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