一、畜禽粪污科学利用价值

在农业绿色低碳转型持续深化、畜禽养殖规模化水平稳步提升的背景下，畜禽粪肥部分替代化肥施用已成为现代农业绿色发展的必然趋势。畜禽粪肥作为养分结构均衡的优质有机肥料资源，不仅能够供给作物生长所需的氮、磷、钾等大量营养元素，还可有效补充钙、镁、硫等中量元素及铁、锌、锰、硼等微量营养成分，具备养分种类全面、释放节奏平缓、肥效持久稳定的突出优势。

粪肥科学还田对耕地质量提升与农田生态改良具有多方面正向作用。一方面，粪肥中的有机质及其降解产物能够促进土壤团聚体结构形成，有效降低土壤容重、提升土壤孔隙度，优化土壤物理结构，改善土壤通气、透水及保肥保水能力。另一方面，粪肥在微生物分解过程中生成的有机酸及代谢活性物质，可活化土壤中固化态磷、钾养分，显著提升土壤固有养分利用率，减少化肥过量施用带来的资源浪费与环境压力，对稳产提质、培肥地力具有积极作用。

不同畜禽粪肥因原料来源、饲喂模式及腐熟程度差异，在养分含量、碳氮比、含盐量及腐熟特性方面存在明显异质性，直接影响还田后的土壤改良效果与生态响应特征。其中牛粪有机质含量丰富，兼具高碳基底、养分温和、缓释长效的典型特点，其全氮含量1.59%、全磷含量1.34%、碳氮比29.2，腐熟稳定性好、农田适配性强。

二、牛粪处理现状

当前，因牛粪生产量大、污水含量高，所以不同规模牛场清粪方式和处理有所不同。比较常见的清粪主要有中小场人工清粪、大型牛场刮粪板清粪或采用铲车清粪。固体粪采用堆积发酵方式，腐熟后还田使用，污水采用集污池进行收集贮存，这是牛场普遍应用的模式，但费时费工，清粪效率低。沼气应用主要在特大型养殖场使用，沼气容积大、建设费用高，中小场及规模以下场使用效率低，安全隐患大。

三、养牛场的清粪方式

养牛场常用的几种清粪方式主要有人工清粪、清粪车清粪、刮粪机清粪等。清粪方式的选择主要依据养殖场养殖种类和牛舍牛床的结构形式。刮粪机在使用时要求牛舍牛床硬化，清粪区域局限在牛舍内。清粪车、人工清粪方式对牛舍地面的要求不高，牛舍内外都可采用，不受地面结构的影响。

1、刮粪机清粪方式

刮粪机清粪工艺是由刮粪板、链条、齿轮传动机、粪道、粪池组成。刮粪机可设定为时间控制，刮粪板自行刮粪。刮粪板从牛床一端把牛粪推到另一端的粪道内后复位。粪道内的牛粪在提升机的作用下进入后续处理设施。刮粪机清粪方式适用于大规模养殖场，仅限于牛床内，该工艺的特点设备自控程度高，省人工，但一次投资费用高，有局域性限制。

2、清粪车清粪方式

    清粪车清粪方式分为专用粪车、铲车清粪。这两种清粪方式适用于规模养牛场清粪，不受牛场地面类型影响，牛床及活动区域都可以清理，机动性好。

3、人工清粪方式

    人工清粪适用于小规模养牛场，通过人力清除牛床及活动区域粪污。

四、牛场粪污的处理方式

（一）能源肥料型工艺

牛粪收集后送入格栅沉砂池，用水稀释后杂质和砂在此去除，粪污自流进入调配池，在桨式搅拌机的作用下混合均匀，泵入CSTR高浓度反应器，在适宜的温度及PH下，粪污在反应器内进行厌氧发酵，产生沼气、沼液及沼渣。沼气净化后用于发电，沼液进入储存池储存待施肥季施用，沼渣进入浓缩池浓缩，之后泵入固液分离机进一步分离，经分离后沼渣的含水率降低，便于储存、运输及施肥。该处理工艺工序较复杂，粪污发酵较充分，一次性投资及运行成本较高，适用规模养殖场。

（二）肥料型处理工艺

1、肥料型一

牛粪在收集后含水率过高时，采用固液分离去减少牛粪的含水率，再进入后续处理设施。

膜式发酵工艺同样适用于牛粪发酵有机肥料，牛粪与辅料混合调整好基质成份及含水率后，送入膜式发酵槽内发酵，再经过粉碎、筛分形成粉状有机肥料。膜式发酵作为核心发酵单元，物料条垛式堆积后，从底部强制送风，实现好氧发酵。发酵时要求物料整进整出，堆沤设施在建设应考虑到膜式发酵工艺的进出料周期的要求。

2、肥料型二

牛粪收集后堆放在发酵棚内。发酵棚四周及顶部围挡采用特制阳光板，在阳光照射时，棚内温度逐渐上升，使堆集的牛粪在较高的温度下充分发酵腐熟，然后按照土壤承载力及作物需求量施用。考虑牛粪发酵腐熟时间及农作物施用时间，阳光发酵棚发酵时间夏季不小于28天，冬季不小于35天，储存时间不小于2个月。

液体粪污通过收集管道（渠）自流进入发酵池进行厌氧发酵，发酵后的沼液按照大田作物要求施用。液体粪污发酵时间夏季不小于30天，冬季不小于40天，储存时间不小于3个月。 

（三）牛粪干清粪处理工艺的应用

1、堆肥发酵工艺

某规模养殖场满存肉牛300头，该养殖场粪污清理方式为铲车粪，参照《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）夏季每头牛最高允许排放水量夏季是200l/d，冬季为170l/d，粪便产量为20kg/d。污水排放量按照夏季最大排放量200l/d考虑，每天污水排污量为60m³/d，牛粪排量为6m³/d。

污水处理采用黑膜厌氧发酵工艺，池底部采用HDPE黑膜防渗，顶部设有HDPE黑膜防雨。污水在黑膜池内的发酵及储存区停留时间的不小于90天，黑膜池容积不小于5400m³。污水在黑膜池中厌氧发酵，污水中的高分子有机物被转化成农田作物易吸收的小分子有机物，提高了有污物的吸收利用率。牛粪采用阳光棚堆肥工艺处理，发酵周期28~35天，考虑到农田作物间歇性施肥，猪粪从发酵到施肥前的存储周期为90天，阳光棚的面积540㎡。

2、大型沼气工程

某规模养牛场存栏奶牛1000头，清粪刮粪板，参照《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）夏季每头牛最高允许排放水量夏季是200l/d，冬季为170l/d，粪便产量为25kg/d。污水排放量按照夏季最大排放量200l/d考虑，每天污水排污量为200m³，牛粪排量为25m³/d。粪污处理工艺采用CSTR反应器，物料浓度在8%，停留周期在30天，反应器容积为1875m3。多余的污水进入黑膜池厌氧发酵，黑膜池总容积按照日产生粪污的总量计算，容积为18000m³。

牛粪、尿及冲洗污水经格栅渠沉砂池除去杂物后自流进入调配池，多余的液体溢流至黑膜池发酵，进料浓度由发酵罐溢流沼液调节控制。调配池内设桨式搅拌机，搅拌一定时间使物料混合均匀，经泵泵入CSTR反应器进行厌氧发酵，反应器内设搅拌机，使物料处于全混状态，在适宜的碱度、温度条件下确保厌氧反应充分进行。反应罐内出来的沼渣沼液经过固液分离后沼液进入沼液池，沼渣作为农肥。沼气在沼气贮气柜暂存后经脱水、脱硫等处理后经增压风机输出供锅炉燃烧供热及发电。工艺流程图如下：

五、总结

养牛场的清粪方式根据养殖规模、养殖场周边消纳地的土地承载力，清粪设施的成本投入，以及管理运行成本等方面来选择。无论采用人工清粪、机械清粪方式，还是肥料化、气化利用模式或工艺，养牛企业都要量力而行、尽力而为，做到粪污无害化处理、资源化利用，确保养殖场环境优美，杜绝粪污收集、运输、处理环节不发生疫病传播，实现生产发展、环境保护与废弃物增值共赢。

作者：陕西天耕农林规划设计有限公司    岳战科  祁元 陈真真

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