閆紅軍，楊和平，任建存

（楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 楊凌712100）

養(yǎng)牛生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的糞便、污水等廢棄物都會(huì)對空氣、水、土壤、飼料等造成污染，危害環(huán)境，尤其是奶牛場每天產(chǎn)生大量富含有機(jī)質(zhì)和富酸堿的污水。2001年國家環(huán)保總局已發(fā)布《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18596-2001）［1］，因而規(guī)模化牛場的糞污處理日益引起了人們的重視。目前對規(guī)?；黾S污處理的基本原則是，養(yǎng)牛生產(chǎn)所有的廢棄物不能隨意棄置，不能棄之于土壤、河道而污染周圍環(huán)境，釀成公害，應(yīng)加以適當(dāng)?shù)奶幚?，合理利用，化害為利，并盡可能在場內(nèi)或就近處理解決。

牛糞和污水通過土壤、水和大氣的理化及生物作用，其中微生物可被殺死，并使各種有機(jī)物逐漸分解，變成植物可以吸收利用的狀態(tài)；農(nóng)牧結(jié)合，互相促進(jìn)的處理辦法，既處理了牛糞，又保護(hù)了環(huán)境，對維持農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)平衡起著重要作用。

1 牛糞的處理方法

牛糞的處理技術(shù)發(fā)展很快，包括采用好氧處理（氧化塘）、厭氧消化和高溫發(fā)酵等途徑。我國已具有一系列糞污處理綜合系統(tǒng)，如糞污固液分離技術(shù)（包括前分離和后分離）、厭氧發(fā)酵生物技術(shù)、好氧曝氣技術(shù)、氣凈化和利用技術(shù)、沼渣沼液生產(chǎn)復(fù)合有機(jī)肥技術(shù)、生物氧化塘技術(shù)等。

我國對牛糞的無害化處理及利用技術(shù)主要有腐熟堆肥處理、生產(chǎn)沼氣并建立“草-牛-沼”生態(tài)系統(tǒng)，綜合利用等。

1.1 腐熟堆肥處理

牛糞中富含粗纖維、粗脂肪、粗蛋白、無氮浸出物等有機(jī)成分，這些物質(zhì)與秸稈、雜草等有機(jī)物混合、堆積，將相對濕度控制在70%左右，創(chuàng)造一個(gè)好氣發(fā)酵的環(huán)境，微生物就會(huì)大量繁殖，有機(jī)物就會(huì)被分解、轉(zhuǎn)化為無臭、完全腐熟的活性有機(jī)肥［2］。為了提高堆肥的肥效價(jià)值，堆肥過程中可以根據(jù)花卉、瓜果、苗木等植物在不同生長階段對營養(yǎng)素的特定要求，拌入一定量的無機(jī)肥及各種肥料添加劑，使這些添加物經(jīng)過堆肥處理后變成吸收利用率較高的有機(jī)復(fù)合肥。堆肥過程中形成的特殊理化環(huán)境（溫度高達(dá)50～70℃）可殺滅糞中的有害病菌、寄生蟲卵以及雜草種子，達(dá)到資源化、無害化、減量化的處理目的；同時(shí)解決了畜牧場因糞便所產(chǎn)生的環(huán)境污染［3］。

牛糞的堆肥腐熟處理目前越來越受到廣泛的應(yīng)用，主要設(shè)備包括發(fā)酵罐（滾筒、池、塔）與腐熟后物料的干燥、粉碎、過篩、裝袋等成套設(shè)備［4］。

1.2 生產(chǎn)沼氣

利用牛糞有機(jī)物在35～55℃的厭氧條件下經(jīng)甲烷菌等微生物降解產(chǎn)生沼氣（如圖2所示），同時(shí)可殺滅糞水中大腸桿菌、蠕蟲卵等。沼氣可用來供熱、發(fā)電，發(fā)酵的殘?jiān)挚勺鞣柿?，因而生產(chǎn)沼氣既能合理利用牛糞，又能防止環(huán)境污染，是規(guī)模化牛場綜合利用糞污的一種最好形式［5-6］。

1.2.1 產(chǎn)生沼氣的原理 沼氣產(chǎn)生是一個(gè)復(fù)雜的生物化學(xué)過程，在發(fā)酵的初期，糞尿中的有機(jī)質(zhì)被沼氣池中的好氣性微生物分解，在氧氣不足的環(huán)境中厭氣性微生物開始活動(dòng)，其過程可分為三個(gè)階段：第一階段為水解階段，即好氣性微生物把不溶于水的脂肪、蛋白質(zhì)、碳水化合物轉(zhuǎn)化成易溶解的單糖、低級脂肪酸、氨基酸及肽；第二階段為酸解消化階段，即產(chǎn)酸細(xì)菌將部分有機(jī)化合物分解成簡單的有機(jī)酸，如乙酸、丁酸、氨氣、二氧化碳、乙醇、氫氣。氫氣和醇能使二氧化碳還原成甲烷；第三階段為沼氣和二氧化碳生成階段，即在厭氧條件下，甲烷菌分解有機(jī)質(zhì)，產(chǎn)生沼氣和二氧化碳生，大約有60%的碳素轉(zhuǎn)化為沼氣后從水中冒出，積累到一定程度后產(chǎn)生壓力，通過管道即可使用［7］。

1.2.2 沼氣產(chǎn)生的條件

1.2.2.1 良好的厭氧環(huán)境 沼氣池壁必須嚴(yán)格密封，不透氣，不漏水。

1.2.2.2 原料充足，水分適量 糞污不能過稀過濃，通常干物質(zhì)與水的比例以1∶10為宜。

1.2.2.3 合理的碳氮比 細(xì)菌對碳素和氮素的需要量有一定的比例，碳氮比一般以25∶1為宜。

1.2.2.4 適當(dāng)?shù)臏囟?甲烷菌生存的溫度范圍為8～70℃，并對溫度的變化很敏感，一般在32～34℃內(nèi)繁殖最快，產(chǎn)氣量最多。

1.2.2.5 適宜的酸堿度 甲烷菌適宜在中性或微堿性環(huán)境中生長繁殖。p H在7～8之間，甲烷菌生長正常，過酸過堿時(shí)會(huì)抑制甲烷菌生長。發(fā)酵液過酸時(shí)，可加入石灰或草木灰等堿性物質(zhì)，p H在8以上時(shí)，可投入適量鮮草、菜葉、樹葉、水加以調(diào)節(jié)。

1.2.3 沼氣池的類型 沼氣池按形狀可分為圓柱形、長方形、球形等，其結(jié)構(gòu)主要由進(jìn)料池、發(fā)酵池、貯氣池、出料池、使用池、導(dǎo)氣管等六部分組成。沼氣池通常建于地下。

2 污水的處理與利用

養(yǎng)牛業(yè)的高速發(fā)展及生產(chǎn)效率的提高，養(yǎng)牛場產(chǎn)生的污水量大大增加，這些污水中含有許多腐敗有機(jī)物，也常帶有病原體，若不妥善處理，就會(huì)污染水源、土壤等環(huán)境，并傳播疾病。

養(yǎng)牛場污水處理的基本方法有物理處理法，化學(xué)處理法和生物處理法，這3種處理方法單獨(dú)使用時(shí)均無法把養(yǎng)牛場高濃度的污水處理好，所以應(yīng)采用綜合系統(tǒng)處理［8］。

2.1 物理處理法

物理處理法是利用物理作用，將污水中的有機(jī)污染物質(zhì)、懸浮物、油類及其他固體物分離出來，常用方法有固液分離法、沉淀法、過濾法等。

固液分離法是將牛舍內(nèi)糞便清掃后堆好，再用水沖洗，這樣既可減少用水量，又能減少污水中的化學(xué)耗氧量，給后段污水處理減少許多麻煩。

沉淀法是利用污水中部分懸浮固體密度大于1的原理使其在重力作用下自然下沉，與污水分離。

過濾法主要是讓污水通過帶有孔隙的過濾器使水變得澄清的過程。養(yǎng)牛場污水過濾時(shí)一般先通過格柵，用以清除漂浮物，如草末、大的糞團(tuán)等，之后污水進(jìn)入濾池。

2.2 化學(xué)處理法

向污水中加入某些化學(xué)物質(zhì)，利用化學(xué)反應(yīng)來分離、回收污水中的污染物質(zhì)，或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，處理污水中的溶解性或膠體性物質(zhì)。

2.2.1 混凝沉淀 用三氯化鐵、硫酸鋁、硫酸亞鐵等混凝劑，使污水中的懸浮物和膠體物質(zhì)沉淀而達(dá)到凈化目的。

2.2.2 化學(xué)消毒 各種消毒方法中，以次氯酸消毒法最經(jīng)濟(jì)、有效。

2.3 生物處理法

生物處理法是利用微生物的作用，分解污水中的有機(jī)物的方法，凈化污水的微生物大多是細(xì)菌，此外還有真菌、藻類、原生動(dòng)物等［9］。主要有氧化塘、活性污泥法、人工濕地處理［10］。

2.3.1 氧化塘 亦稱生物塘，是構(gòu)造簡單、易于維護(hù)的一種污水處理構(gòu)筑物，可用于各種規(guī)模的牛場，塘內(nèi)的有機(jī)物由好氧細(xì)菌進(jìn)行氧化分解，所需氧由塘內(nèi)藻類的光合作用及塘的再曝氣提供。氧化塘處理污水時(shí)，一般以厭氧-兼氧-好氧氧化塘連串成多級的氧化塘，具有很高的脫氮除磷功能，可起到三級處理作用。

氧化塘的優(yōu)點(diǎn)是土建投資少，可建造和利用天然的山塘、池塘，機(jī)械設(shè)備的能耗少，有利于廢水綜合作用。其缺點(diǎn)是受土地條件的限制，也易受氣溫、光照等的直接影響，管理不當(dāng)可孽生蚊蠅，散發(fā)臭味而污染環(huán)境。

2.3.2 活性污泥法 由無數(shù)細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物和其他微生物與吸附的有機(jī)物、無機(jī)物組成的絮凝體稱活性污泥，其表面有一層多糖類的黏質(zhì)層，對污水中懸浮態(tài)和膠態(tài)有機(jī)顆粒有強(qiáng)烈的吸附和絮凝能力。在有氧時(shí)，其中的微生物可對有機(jī)物發(fā)生強(qiáng)烈的氧化和分解。傳統(tǒng)的活性污泥需建初級沉淀池、曝氣池和二級沉淀池。即污水→初級沉淀池→曝氣池→一級沉淀池→出水，沉淀下來的污泥一部分回流入曝氣池，剩余的進(jìn)行脫水干化。

2.3.3 人工濕地處理 天然濕地和人造濕地凈化污物的研究起始于20世紀(jì)50年代。濕地是經(jīng)精心設(shè)計(jì)建造，糞污慢慢地流過人工濕地，通過人工濕地的微生物與水生植物的互生共利作用，使污水得以凈化［11］。該處理模式與其他糞污處理設(shè)施比較，具有投資少，維護(hù)保養(yǎng)簡單的優(yōu)點(diǎn)。水生植物根系發(fā)達(dá)，為微生物提供了良好的生存場所。微生物以有機(jī)質(zhì)為食而生存，它們排泄的物質(zhì)又成為水生植物的養(yǎng)料［12］。常見的水生植物有水葫蘆、蘆葦、香蒲屬和草屬。某些植物如蘆葦和香蒲的空心莖還能將空氣輸送到根部，為需氧微生物活動(dòng)提供氧氣。

2.3.4 生態(tài)工程處理 本系統(tǒng)由沉淀池→氧化溝→漫流草地→魚塘等組成。通過分離器或沉淀池將牛場糞污進(jìn)行固體與液體分離，其中，固體作為有機(jī)肥還田或作為食用菌（如蘑菇等）培養(yǎng)基，液體進(jìn)入沼氣厭氧發(fā)酵池。通過微生物-植物-動(dòng)物-菌藻的多層生態(tài)凈化系統(tǒng)，使污水污物得以凈化。凈化的水達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，可排放到江河，回歸自然或直接回收用于沖刷牛舍等。

［1］ 國家環(huán)境保護(hù)總局，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB 18596-2001畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2001.

［2］ 莫 放.養(yǎng)牛生產(chǎn)學(xué)［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2010：323-327.

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