奶牛场粪尿无害化处理技术
发布时间：2018-09-29 来源：中国奶牛产业网
随着奶牛业的快速发展，各种类型的奶牛养殖小区不断涌现，数量越来越多。同时，奶牛场对环境的影响也引起各级政府和科学家的高度重视。牛场本身是一个大型的污染源，牛每天排泄出大量的粪尿，在生产过程中采用水冲式清粪、冲洗场地、牛身、机械和容器等造成大量污水排放，因此牛场的粪尿已对养殖小区和周围环境造成威胁。2001年国家环保总局与国家质检总局联合发布了规模化养殖场畜禽污染物达标排放标准及配套监测方法。《标准》将畜禽养殖场的存栏规模分为一、二级，分别于2003年1月1日和2004年7月1 171强制实施。要实现养牛生产的持续发展，改善养殖小区的生态环境，保持养牛生产和环境保护的协调，必须解决牛场粪尿和污水的无害化处理问题。常用的有以下几种处理方法：
1 用作肥料
随着化肥对土壤的板结作用越来越严重，以及人们对无公害产品的需求增加，农家肥的使用将会重新受到重视。因此，把牛粪制成有机复合肥，有着非常广阔的应用前景。牛粪便的还田使用，既可以有效地处理牛粪等废弃物，又可将其中有用的营养成分循环利用于土壤— — 植物态系统。但不合理的使用方式或连续使用过量会导致硝酸盐、磷及重金属的沉积，从而对地表水和地下水构成污染。在降解过程中，氨及硫化氢等有害气体的释放会对大气构成威胁，所以应经适当处理后再应用于农田。
1.1 堆肥法
牛粪好氧处理的技术措施是堆肥处理— — 静态堆肥或装置堆肥。静态堆肥不需特殊设备，可在室内进行，也可在室外进行，所需时间一般60-70天;装置堆肥需有专门的堆肥设施，以控制堆肥的温度和空气，所需时间30-40天。为提高堆肥质量和加速腐熟过程，无论采用哪种堆肥方式，都要注意以下几点：必须保持堆肥的好氧环境，以利于好气腐生菌的活动，另外，还可添加高温嗜粪菌，以缩短堆肥时间，提高堆肥质量;保持物料氮碳比在1：25-1：35，氮碳比过大，解效率低，需时间长，过低则使过剩的氮转化为氨而逸散损失，一般牛粪的氮碳比为1：21.5，制作时可适量加入杂草、秸秆等，以提高氮碳比;物料的含水量以40%左右为宜;对内温度应保持在50~60~C;要有防雨和防渗漏措施，以免造成环境污染。
1.2 利用微生物菌种生产有机肥
该工艺生产分为两部分：第一，菌种培养。将发酵放射线菌等与固液分离后的牛粪混合发酵生成菌种肥源。第二，混合发酵。将优良菌种肥与生牛粪再混合，高温发酵，即可生成全熟化有机肥。
2 用作饲料
牛是反刍动物，吃进去的饲料经牛瘤胃微生物的发酵分解，一部分营养物质被吸收利用，另一部分营养物质(可被单胃动物利用的蛋白氮、微生物)及瘤胃液被排出体外。据测定，干牛粪中含有粗蛋白10%~20% ，粗脂肪1%-3% ，无氮浸出物20%-30% ，粗纤维15%～30% ，因此具有一定的饲用价值。饲用前最好先与其他、饲料混合后密封发酵，这样适口性较好。用牛粪喂猪、鸡，发酵方法为：将牛粪与谷糠、麸皮和其他饲料混合后，装入窖、缸或塑料袋中压实封严进行发酵;种猪、仔猪一般不宜用牛粪饲料，育肥猪171粮中的添加量以1O%- 15%为宜，鸡日粮中添加牛粪的量，可用牛粪完全替代苜蓿草粉，其饲喂效果与等量苜蓿粉相同。用牛粪喂牛、羊，发酵方法为：将牛粪与其他牧草混合后，装入窖、缸或塑料袋中压实封严进行发酵，发酵牛粪可在牛羊的日粮中添~120%~40%。
3 利用蚯蚓处理牛粪
目前国内处理牛粪方法多以堆肥等方法为主，不仅占地大，用工多，而且不能有效地利用生物有机能源和营养物质生产高质量的有机肥，有时容易产生二次污染。利用蚯蚓的生命活动来处理牛粪是经过发酵的牛粪，通过蚯蚓的消化系统，在蛋白酶、脂肪分解酶、纤维酶、淀粉酶的作用下，能迅速分解、转化，成为自身或其他生物易于利用的营养物质。利用蚯蚓处理利用牛粪，既可生产优良的动物蛋白，又可生产肥沃的复合有机肥。这项工艺简便、费低廉，不与动植物争食、争场地，能获得优质有机肥料和高级蛋白饲料，对环境不产生二次污染。
4 生产沼气
沼气是利用厌氧菌(主要是甲烷细菌)对牛粪尿和其他有机废弃物进行厌氧发酵产生一种混合气体，其主要成分为甲烷(约占6o%一70%)，其次为二氧化碳(约占25% 40%)，此外还有少量的氧、氢、一氧化碳和硫化氢。沼气燃烧后可产生大量的热能(每立方米的发热量为20.9 271.7兆焦)，可作为生活、生产用燃料，也可用于发电。在沼气生产过程中，因厌氧发酵可杀灭病原微生物和寄生虫，发酵后的沼渣和沼液又是很好的肥料，这样种植业和养殖业有机的结合起来，形成一个多次利用、多次增值的生态系统(图1)。
图1 牛粪尿厌氧发酵利用生态系统
由于禽畜养殖场沼气工程的发酵原料以粪便为主，而粪便悬浮物多，固形物浓度较高，常见的处理工艺为：
(一)全混合式沼气发酵装置，常温发酵，物料滞留期40天左右，产气率低，平均为0.13-0.3m3/m ·d;
(二)塞流式发酵工艺，并有搅拌、污泥回流和保温装置，发酵温度为15-32~(2，产气率为1.2-2.0m3/m ·d;
(三)上流式污泥床反应器(UASB)或厌氧过滤器(AF)，或两者结合的工艺，其优点是能够使厌氧微生物很好地附着，进一步提高反应速度和产气量。我国禽畜场沼气工程技术从8O年代以来日益完善，已形成较为完善的高效且具有多种功能的工程技术系统。目前常规工艺包括：前处装置、厌氧消化器、沼气收集贮存及输配系统、沼液后处理装置以及沼渣处理系统。以上各个工艺环节的完善，对于产气率的提高、系统的稳定运行、减少污染与排放达标、以及确保用户使用到高效稳定的燃气均已具备了较为先进的技术条件。
一般大型沼气工程规模的产气量为1000—2000m3 d，其工程总投资在300-1000万元：中沼气工程的产气量为50—1000m /d，其工程总投资约80-300万元。今后的发展方向是向大型集约化养殖发展，因此，二十一世纪以后重点是发展大型沼气工程。
5 污水的处理与利用
污水处理主要有物理处理法、化学处理法和生物处理法。
5.1 物理处理法就是利用化粪池或滤网等设施进行简单的物理处理方法。此法可除去4o%一65%的悬浮物，并使生化需氧量(BOD)下降25%一35%。污水流人化粪池，经12~24Zb时后，使BOD量降低30%左右，其中的杂质下降为污泥，流出的污水则排人下水道。污泥在化粪池内应存放3个月至半年，进行厌氧发酵。
5.2 化学处理法就是根据污水中所含主要污染物的化学性质，用化学药品除去污水中的能溶解固体物质或胶体物质的方法。如：化学消毒处理法，其中最方便有效的方法是采用氯化消毒法;混凝处理法，即用三氯化铁、硫酸铝、硫酸亚铁等混凝剂，使污水中的悬浮物和胶体物质沉淀而达到净化的目的。
5.3 生物处理法就是利用污水中微生物的代谢作用分解其中的有机物，对污水进一步处理的方法。可分为好氧处理、厌氧处理及厌氧+好氧处理法。一般情况下，牛场污水BOD值很高，并且好氧处理的费用较高，所以很少完全采用好氧的方法处理牛场污水。厌氧处理又称甲烷发酵，是利用兼氧微生物和厌氧微生物的代谢作用，在无氧的条件下，将有机物转化为沼气(主要成分为CO 、CH 等)、水和少量的细胞物质。与好氧处理相比，厌氧处理效果好，可除去污水中绝大部分病原菌和寄生虫卵;能耗低，占地少;不易发生管孑L堵塞等问题;污泥量少，且污泥较稳定(见生产沼气部分)。
厌氧+好氧法是最经济、最有效的处理污水工艺。厌氧法BOD负荷大，好氧法BOD负荷小，先用厌氧处理，然后再用好氧处理是高浓度有机污水常用的处理
方法(图2)。
