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畜禽粪污资源化利用技术创新及其对农业生态系统的影响

2024-07-22 12 上传者：管理员

摘要：畜禽粪污中含有大量重金属、病菌等有害物质，将其直接排放于生态环境中，不仅会对土壤及水资源造成污染，还会破坏生态平衡。现阶段，畜禽粪污资源化利用程度不高，传统处理方式达不到绿色、环保要求，且不利于农业可持续发展。畜禽养殖与农业相结合，是加强资源利用率的重要举措，通过科学的现代化处理技术，将畜禽粪污发酵、分解，可实现废弃资源再利用，其转化生成的有机肥料，能为农作物生长提供全面性营养物质，促进农业可持续发展。

关键词：
农业生态系统
技术创新
环境保护
畜禽粪污
资源化利用
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畜禽粪污资源化利用技术创新对环境保护、农业可持续发展具有重要意义，可切实保证农业生态系统稳定，促进畜禽养殖与农业种植的循环发展。畜禽粪污资源化利用技术，需要通过运用好氧处理及厌氧发酵技术，通过集中收集畜禽粪污，进行分解、发酵，进而转化为沼气、有机肥等可利用资源，避免生态环境污染问题出现，且有利于土壤环境改善，减少无机肥等化学肥料的使用，促进农业生态系统绿色发展。为加强粪污资源化利用技术创新，对5项粪污处理技术进行了分析、讨论，并将其与农业发展相结合说明，以此为畜禽粪污资源化利用提供参考意见。

1、畜禽粪污资源化利用技术创新

1.1粪污专业化能源利用技术

粪污专业化能源利用技术是通过建设大型沼气工程，利用厌氧发酵技术，将畜禽粪污资源转化为可利用能源沼气。粪污专业化能源利用技术的开展，需要具有强硬技术实力、丰富处理经验，具备专业化技术水平的畜禽粪污处理企业进行。通过回收附近养殖场及工厂污水，使其通过设备中含有的高浓度厌氧进行发酵，继而形成沼气及沼渣、沼液，实现废物资源的再利用。通过发酵产生的沼气，可为发电厂提供能源进行发电，以此为区域内用电场所供应电力，有效缓解国家用电压力。同时，对发酵沼气进行提纯处理，可转化为居民、工业等领域使用的生物天然气，可切实降低不可再生资源的消耗，减少大气环境中温室气体含量，对我国绿色、环保政策推行有显著的应用价值。同时，通过高浓度厌氧对畜禽粪便的分解，分离而出的沼渣和沼液，同样能作为可利用资源使用。沼渣中富含有机质、腐殖酸、微量营养元素等多种物质，将其进行再次加工处理，可制作成为优质有机肥，用作农作物种植。而沼液中含有氨基酸、纤维素、蛋白质等多种物质，对其进行深度处理，去除其内含有的还有害物，可直接排放，减少污染程度。粪污专业化能源利用技术的运用优点较多，可切实将畜禽排泄物转化为可利用资源，防止环境污染问题产生。小规模养殖场无需在通过专项资金建设排污设施，减少养殖成本输出。该技术适合运用于大型养殖场或养殖密集区域，且具备沼气发电、生物天然气管网布置条件的地区。

1.2固体粪肥堆积利用技术

固体粪肥堆积利用技术的开展主要通过收集规模化肉鸡、蛋鸡、羊场等养殖场的固体粪便，结合稻壳、秸秆以及蘑菇渣等辅助原料，通过好氧进行发酵，进而生产出堆肥、初级有机肥，再通过对其进一步处理，可制作成为贩卖的商品有机肥、微生物肥料[1]。首先，对大型鸡、猪、羊类养殖场固体粪便进行收集，去除其内存在的垃圾、杂质等物质，使其满足好氧发酵条件，继而将处理好的粪便进行集中运送，堆积于固定场所之中，再通过拌制秸秆等有机原料，采用好氧处理方式，达到畜禽粪便的减量化、无害化、资源化处理目的。固体粪肥堆积利用技术的开展主要以好氧发酵为基础，利用微生物，在适宜环境条件下，对粪便中有机物质进行分解，从而产生大量热量，能有效灭杀粪便中原有细菌、病毒以及虫卵，且好氧发酵周期较短，可循坏开展粪便分解过程。经过充分发酵的粪便，其内有机质会转化为腐殖质、蛋白质等物质，进而可提取出能够直接施加于农田的堆肥。剩余料物可经过养分调配，加工制作有机肥及微生物肥料，不仅可直接用作肥料，还可通过包装贩卖，促使经济效益提升。好氧发酵过程中产生的高热能力，能够充分处理粪便有害物，避免直接排放对环境产生污染问题，且可制作为有机肥，加强畜禽粪便利用价值。同时，该技术的开展可有效降低农田施加有机肥含量，减少土壤板结、洁净问题出现，有利于促进农业发展，保护生态环境。

1.3异位发酵床技术

异位发酵床技术的运用是通过对传统发酵床技术的改进、优化，促使制作成的发酵床垫料处于生猪养殖地面下方，促使产生粪便通过预留空隙直接流入发酵槽中，无需再对猪舍进行大量清水冲洗，降低污水排放量，且可防止猪舍内部因湿气过大导致疾病易发问题产生，提升生猪养殖环境条件。该项技术开展前，需对猪舍结构进行合理规划、设计，通过改变地面坡度，并预留足量空隙，以促使猪排泄物可落入下方垫置的垫料中，进而转移至发酵槽进行发酵分解。发酵床垫料的制作，一般由锯末、稻壳、秸秆等有机物组成，并加入微生物复合菌群，以满足其发酵要求。利用异位发酵床技术的优点在于，避免生猪养殖大量污水产生，减少环境污染程度与养殖成本，且其运用成本较低，发酵床制作原料造价不高，大、小型养殖场均可使用。同时，通过发酵床技术分解粪便、尿液，可转化为有机肥，用以农田肥料施加，达到资源化利用目的。该项技术的运用环境处于室外，东北地区冬季天气寒冷，使用受到一定限制。较适宜在南方地区运用，其室外温度维持在0℃以上，能够有效保证发酵床微生物产生作用。

1.4污水达标排放技术

畜禽养殖过程中会因圈舍冲洗等原因产生大量污水，这些污水中含量病菌、虫卵、有害物质、重金属等多种污染物质，若直接排放至生态环境中，会造成严重污染[2]。可通过利用厌氧发酵结合好氧发酵技术，对畜禽排泄物及污水进行同步处理，以实现资源化利用目的。养殖场排出污水中，基本与粪便掺杂在一起，通过对其分离处理，将粪便集中晒干形成固体，再通过利用好氧发酵，分解其内存在有机物，加工制作成为有机肥料。而污水则可通过厌氧发酵与好氧发酵结合方式处理，利用厌氧微生物将污水有机物分解为沼气，利用好氧微生物处理粪便等杂质存在的有机物，进而促使污水转化为符合《畜禽养殖业污染物排放标准》条例说明的排放要求水源，固体转化为可就地利用的有机肥料，达到畜禽污染物资源化利用目标。污水达标排放技术可有效解决污水与粪便的双重问题，实现资源再利用，但也存在不足之处。该项技术运用成本较高，需要通过安装先进的专业污水处理设备、管道，并需要具有专业技术能力的人员对其进行操作维护管理。因此，大部分养殖场因财力不足难以承受，无法买进相关设备。此外，污水处理过程中还会消耗大量电力及各类添加剂，并且在处理完成后需要将剩余残渣进行外运、清理，无形中加大运用成本。要达到污水、粪便标准化处理，还需政府部门给予相应政策扶植，并在科技发展过程中不断探索全新的处理技术，以实现低成本废物转化、资源再利用的目的。

1.5粪污全量收集还田利用技术

粪污全量收集还田利用技术的运用是通过将粪便及污水进行集中收集，通过存储至覆膜式、敞开式稳定塘，进行无害化处理，转化为可用于农田施加的有机肥料。该畜禽粪污资源化利用转化技术的开展，不仅做到粪便、污水的共同处理，还为农作物提供了全面性营养物质，降低无机肥的使用率，促进农业绿色化发展[3]。该技术开展的首要步骤在于对粪污全量收集，需要通过专业设备对养殖场产生畜禽粪便、尿液以及污水集中贮存至稳定塘中，继而通过微生物分解有机物与病原体，达到畜禽粪污无害化处理。稳定塘又称为氧化塘、生物糖，其应用原理与水体自然净化相似，是通过人力挖掘一定尺寸池塘，并在四壁做好防渗漏处理，进而通过池塘中生长的微生物，对贮藏的粪污进行处理，稳定塘施工简单、操作方便，对于污染物净化具有良好效果。粪污经过覆膜式稳定塘处理后，可形成部分沼气，将其收集利用后，对其残渣需投放至露天式二级稳定塘中再次处理，以生成可利用的液体肥料。而直接通过稳定塘处理的粪污，需要贮存半年至以上，可彻底分解完成，再将分解物混合搅拌，通过运送至农田进行施肥处理。粪污全量收集还田利用技术运用简单、操作方便，且能实现粪便、污水的全量处理，提升资源转化率。

2、畜禽粪污资源化利用对农业生态系统的影响

2.1改善土壤质量

畜禽粪污通过先进的处理技术，转化为可供农田使用的有机肥料，可有效改善土壤结构，促进农业绿色化发展[4]。有机肥中含有氮、磷、钾、微量元素等营养物质，能为农作物生长提供全面性养分，且肥效长久，促使土壤肥力增强，满足农作物成长需求，提升产量及质量。同时，有机肥中含有丰富的有机质，能够改善土壤肥沃度，加强土壤透气性与吸收性，进一步提升作物生长条件。

2.2减少生态环境污染

畜禽粪便中含有大量有机物、重金属、病菌、虫卵等有害物质，将其直接排放至生态环境中，会通过雨水、风力等途径，渗透至土壤内部，不仅会造成土壤病态化，还会污染低下水资源，继而通过水流传播至河流、湖泊中，对生态环境产生严重危害。畜禽粪污中的有机物与水流融合，会消耗大量溶解氧，致使河、湖水源富营养化，造成藻类等植物迅速繁殖、蔓延，破坏水类生物生存环境，影响生态平衡。同时，畜禽粪便中存在的重金属及病菌，渗入地下水中，当人体饮用、或通过食用饮水家禽，会引发各类疾病，影响生命健康安全。通过对畜禽粪污的科学化处理，利用好氧处理、厌氧发酵等技术，可将其内存在的有害物质发酵、分解，实现了无害化处理目的，避免污染问题出现，不仅推动生态系统的完整性，还可促进农业可持续、绿色化发展。

2.3推动农业循环发展

畜禽养殖产生粪便，通过粪污处理企业处理，将其转化而出的有机肥用作农业生产，实现了养殖、粪污处理、农业种植的循环发展[5]。畜禽粪污的资源化利用，解决了畜禽养殖的重要难题，还为粪污处理行业发展提供技术基础，且农作物种植运用有机肥，达到了绿色化持续发展目的，实现资源最大化利用。在这种循环发展模式的开展下，畜禽粪污由最初的污染物，通过微生物发酵分解，成为可再利用的有机肥料，为作物生长提供养分，进而作物通过生长产出，加工制作为畜禽养殖饲料，形成闭合的物质循环链。不仅节省养殖、种植成本，且促进生态系统平衡发展。

2.4促进农业绿色化发展

环境保护是我国基本国策，畜禽粪污资源化利用切实达到之一目标。现阶段，农业可持续发展在外部资源的过度依赖以及环境压力制约下，受到了一定阻碍，虽在近几年国家政策的大力支持下，部分地区加强有机肥使用程度，但仍以无机肥施加为主，提升种植成本同时加大环境污染程度。通过畜禽粪污资源化利用，可有效解决这项艰难问题，其处理而成的有机肥，含有多种作物生长需求物质，能够减少农业种植对化肥的需求量，促进土壤及水资源品质提升。同时，有机肥的大量使用，与绿色化农业可持续发展理念相符合。具有环保、安全、健康的特点，对农作物无任何危害。通过有机肥生产而出的农作物为纯绿色产品，其内无任何化学物质残留，提升农产品品质，加强市场竞争力，提高种植经济效益。在市场经济的快速发展下，人们对食品安全问题越加重视，倾向于购买绿色、无污染食品。通过畜禽粪污资源化利用生产而出的农作物，与现代消费者健康需求相符合，可切实加强市场认可度，获得推广支持。

3、结束语

畜禽粪污资源化利用技术创新，需要通过好氧处理、厌氧发酵、发酵床等技术，将粪污转化为可利用的沼气、生物天然气、有机肥等资源，不仅避免环境污染问题产生，还为农业生态系统平衡稳定发展提供有利条件。畜禽粪污资源化利用处理技术的运用，需结合养殖状况、气候环境条件、经济基础合理选用。通过现代化技术的不断进步，创新发展低成本处理技术及设备，可有效加强畜禽粪污处理技术的应用，促进农业生态系统稳定。

参考文献:

[1]徐剑蓉.畜禽粪污治理及资源化利用的实践与思考[J].现代畜牧科技,2024(3):105-107.

[2]周志东.畜禽粪污资源化利用体系构建与发展[J].中国畜牧业,2024(4):74-75.

[3]黄又华.畜禽粪污综合处理模式[J].今日畜牧兽医,2024,40(2):62-64.

[4]魏鼎才,李光辉,随顺涛,等.我国畜禽粪污资源化利用综述及发展探析[J].四川农业与农机,2024(1):4-7,43.

[5]殷延岭.试论畜禽粪污资源化利用与农牧结合循环模式[J].畜牧兽医科技信息,2023(11):40-42.

基金资助:甘肃省农业农村厅科技项目猪场粪污厌氧发酵沼液处理技术研究(GNKJ-2023-43);

文章来源:郑鹏宏,张金秀.畜禽粪污资源化利用技术创新及其对农业生态系统的影响[J].现代畜牧科技,2024,(07):112-114.