《牛羊生产技术》 | 项目八 牛羊的安全生产（任务3 规模化养牛场粪尿污水处理及利用）

随着养牛业生产规模化、集约化的迅速发展，养牛场在为人们提供大量物美价廉的乳和肉的同时，也为社会产生了大量的粪、尿、污水、废丢物、甲烷、二氧化碳等对人类有害的物质。如果对这些有害的物质处理不当，将会造成严重的环境污染。牛场污染能否得到有效控制，是关系到养牛业能否可持续发展的关键因素之一。而牛场污染尤其以粪、尿、污水为重。

一、牛粪的处理方法

畜粪的处理技术发展很快，包括采用好氧处理（氧化塘）、厌氧消化和高温发酵等途径来处理畜禽粪便。我国已具有一系列粪污处理综合系统：粪污固液分离技术（包括前分离和后分离）；厌氧发酵生物技术；好氧曝气技术；沼气净化和利用技术；沼清沼液生产复合有机肥技术；生物氧化塘技术等。我国对牛粪的无害化处理及利用技术研究有牛粪堆肥化处理，生产沼气并建立“草－牛－沼”生态系统，综合利用等。

1．堆肥发酵处理

牛粪的发酵处理是利用各种微生物的活动来分解粪中的有机成分，可以有效地提高这些有机物质的利用率。在发酵过程中形成的特殊理化环境也可基本杀灭粪中的病原体。主要方法有：充氧动态发酵、堆肥处理、堆肥药物处理，其中堆肥处理方法简单，无需专用设备，处理费用低。

2．牛粪的有机肥加工

相对于传统奶牛粪便处理，有机肥为养殖场创造极其优良的牧场环境，实现优质、高效、低耗生产，改善产品质量，提高效益。利用微生物发酵技术，将奶牛粪便经过多重发酵，使其完全腐熟，并彻底杀死有害病菌，使粪便成为无臭、完全腐熟的活性有机肥，从而实现奶牛粪便的资源化、无害化、无机化；同时解决了畜牧场因粪便所产生的环境污染。所生产的有机肥，广泛应用于农作物种植、城市绿化以及家庭花卉种植等。

3．生产沼气

利用牛粪有机物在高温（35℃～55℃）厌氧条件下经微生物（厌氧细菌，主要是甲烷菌）降解成沼气，同时杀灭粪水中大肠杆菌、蠕虫卵等。沼气作能源发酵的残渣又可作肥料，因而生产沼气既能合理利用牛粪，又能防治环境污染。除严寒地区外我国各地都有用沼气发酵开展粪尿污水综合利用的成功经验。但我国北方冬季为了提高产气率往往需给发酵罐加热，主要原因是沼气发酵在15℃～25℃时产气率极低，从而加大沼气成本。

4．蚯蚓养殖综合利用

利用牛粪养殖蚯蚓近年来发展很快，日本、美国、加拿大、法国等许多国家先后建立不同规模的蚯蚓养殖场。我国目前已广泛进行人工养殖试验和生产。

二、污水的处理与利用

随着养牛业的高速发展和生产效率的提高，养牛场产生的污水量大大增加，尤其是奶牛养殖场，这些污水中含有许多腐败有机物，也常带有病原体，若不妥善处理，就会污染水源、土壤等环境，并传播疾病。

养牛场污水处理的基本方法有物理处理法、化学处理法和生物处理法。这三种处理方法单独使用时均无法把养牛场高浓度的污水处理好，要采用综合系统处理。

1．物理处理法

物理处理法是利用物理作用，将污水中的有机污染物质、悬浮物、油类及其他固体物分离出来，常用方法有：固液分离法、沉淀法、过滤法等。

（1）固液分离法　首先将牛舍内粪便清扫后堆好，再用水冲洗，这样既可减少用水量，又能减少污水中的化学耗氧量，给后段污水处理减少许多麻烦。

（2）沉淀法　利用污水中部分悬浮固体密度大于1的原理使其在重力作用下自然下沉，与污水分离。固形物的沉淀是在沉淀池中进行的，沉淀池有平流式沉淀池和竖流式沉淀池两种。

（3）过滤法　主要是使污水通过带有孔隙的过滤器使水变得澄清的过程。养牛场污水过滤时一般先通过格栅，用以清除漂浮物（如草末、大的粪团等）之后，污水进入滤池。

2．化学处理法

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溶解物质或胶体物质，如：混凝沉淀，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目的。各种消毒方法中，以次氯酸消毒法最经济、有效。

3．生物处理法

生物处理法是利用微生物的代谢作用，分解污水中的有机物的方法，净化污水的微生物大多是细菌，此外，还有真菌、藻类、原生动物等。主要有氧化塘、活性污泥法和人工湿地处理。

氧化塘　亦称生物塘，是构造简单、易于维护的一种污水处理构筑物，可用于各种规模的养殖场，塘内的有机物由好氧细菌进行氧化分解，所需氧由塘内藻类的光合作用及塘的再曝气提供，氧化塘可分为好氧、兼性、厌氧和曝气氧化塘。

氧化塘处理污水时，一般以厌氧－兼氧－好氧氧化塘连串成多级的氧化塘，具有很高的脱氮除磷功能，可起到二级处理作用。

氧化塘处理污水的优点是投资少，可利用天然湖泊、池塘，机械设备的耗能少，有利于废水综合作用。缺点是受土地条件的限制，也受气温、光照等的直接影响，管理不当可滋生蚊蝇，散发臭味而污染环境。

活性污泥法　由无数细菌、真菌、原生动物和其他微生物与吸附的有机物、无机物组成的絮凝体称为活性污泥，其表面有一层多糖类的瓤质层，对污水中悬浮态和胶态有机颗粒有强烈的吸附和絮凝能力。在有氧时，其中的微生物可对有机物发生强烈的氧化和分解。

传统的活性污泥需建初级沉淀池、曝气池和二级沉淀池，即污水→初级沉淀池→曝气池→二级沉淀池→出水。沉淀下来的污泥一部分回流入曝气池，剩余的进行脱水干化。

人工湿地处理　采用湿地净化污物的研究起始于20世纪50年代。湿地是经过精心设计和建造的，粪污慢慢地流过人工湿地，通过人工湿地的植被、微生物和碎石床生物膜，将污水中的化学耗氧量（COD）、生化需要量（BOD）、氮、磷等消除，使污水得以净化。目前国内外已将天然湿地和人造湿地用于处理污水。

几乎任何一种水生植物都适合于湿地系统，最常见的有水葫芦、芦苇、香蒲属和草属。某些植物如芦苇和香蒲的空心茎还能将空气输送到根部，为需氧微生物活动提供氧气。

三、粪便污水的综合生态工程处理——“人工生态工程”技术

工程由沉淀池→氧化沟→漫流草地→养鱼塘等组成。通过分离器或沉淀池将牛粪牛尿污水进行固体与液体分离，其中，固体作为有机肥还田或作为食用菌（如蘑菇等）培养基，液体进入活气厌氧发酵池。通过微生物－植物－动物－菌藻的多层生态净化系统，使污水污物得以净化。净化的水达到国家排放标准，可排放到江河，回归自然或直接回收用于冲刷牛舍等。

思考题

简述牛羊场污水处理的主要技术措施。

知识拓展

畜禽生态养殖

一、畜禽生态养殖的概念

畜禽生态养殖是指根据不同养殖生物间的共生互补原理，利用自然界物质循环系统，在一定的养殖空间和区域内，通过相应的技术和管理措施，使不同生物在同一环境中共同生长，实现保持生态平衡、提高养殖效益的一种养殖方式。生态养殖有利于养殖过程中物质循环、能量转化和提高资源利用率，减少废弃物、污染物的产生，保护和改善生态环境，促进养殖业的可持续发展。

二、畜禽生态养殖的现状

1．生态养殖模式

目前生产上生态养殖的模式很多，根据其特征大致可分为三种类型：

（1）自然放牧与种养结合模式　如林（果）园养鸡、稻田养鸭、养猪－果树等。主要通过林木、果树、作物等植物种植与畜禽养殖结合，从而有效解决并利用畜禽粪便，减少化肥农药用量，减少化学物质对环境的污染，减少药物残留，保持林果园良好的生态环境，或自然放牧利用昆虫、虫蚁喂鸡鸭，以生产优质果品和畜禽等无公害农产品。

（2）立体养殖模式　如鸡－猪－鱼、鸭（鹅）－鱼－果（草）、鱼－蛙－畜－禽等。通过用饲料喂鸡，鸡粪喂猪，猪粪发酵后喂鱼，或畜禽粪便入池肥水，转化成浮游生物，为鱼、蛙提供天然饵料，塘泥作农作物肥料，从而形成良性循环的生物链。

（3）以沼气为纽带的种养模式　畜禽粪便等有机物在沼气池厌氧环境中通过微生物分解转化产生沼气、沼液、沼渣等再生资源，利用其沼液、沼渣养殖鱼、蚯蚓，用蚯蚓作动物饲料，沼液、沼渣还用于种植果、草等。

2．养殖模式的发展

传统的生态养殖是属于自然生态养殖，只是在养殖过程中，强调利用现成的资源，如将鸭放在河边，让鸭采食水中的小鱼虾、蝌蚪等，将鸡放在草地山坡吃蚂蚱、虫蚁等，畜禽粪便还田，不排向外界环境，达到零排放。畜禽养殖散户大多采用这种方式，在我国已有几千年的历史。畜禽粪便还田除供给农作物水分外，还能供给大量肥料，改良土壤和提高肥力，改善土壤通透性，促进微生物的生长。它是一种传统的、原始的、经济有效的处置方法，但此种传统的生态养殖模式在生产上不可能规模化。

集约化程度比较高的养殖企业迄今创立的生态养殖模式多定位于粪便等污染物的无害化处理与再生利用，建立沼气池，回收沼气做燃料、沼液做饲料、沼渣做肥料，可用于种植农作物，我国沼气技术已比较成熟，除严寒地区外我国各地都有用沼气发酵开展粪尿污水综合利用的成功经验，且在世界上居领先地位。

现代生态养殖的关键是通过延长食物链，增加营养层次，促进生态系统中资源和能量的有效利用，并解决适度规模的畜牧业发展与环境污染之间的矛盾，有别于传统的生态养殖。其目标一是能通过生物链再生利用资源，提高资源利用率；二是能消除或减轻环境污染危害，达到无公害、符合生产质量安全规定的要求。现代生态养殖运用现代技术，加强了自然生物链中最薄弱的环节——活体饵料（如蚯蚓、蝇蛆）生产，以及生产过程中应用微生物发酵处理，实现活体饵料低成本产业化生产，使饵料能计划供应。它既有降本增效的功能，又能改善环境、保护生态，实现畜禽养殖业废物循环资源化利用。

三、生态养殖技术研究

1．资源化利用的新技术

（1）养蛆、蚯蚓、养殖藻类　蝇蛆和蚯蚓等体内含有丰富的蛋白质，还富含动物所需要的各种天然氨基酸和生长激素。利用畜禽粪便、垫草等养殖业的固体废弃物饲养蚯蚓，再以蚯蚓饲养畜禽，既能降低这些废弃物对环境的污染，也能产生高效的有机肥，还能为畜禽饲养业提供优质的动物性蛋白质饲料，同时蚯蚓也是一种药用价值极高的传统中药，可以用来治疗多种人类和动物的疾病，因此其在整个畜牧业生产系统中发挥着重要作用。藻类能将畜禽粪便中的氨转化为蛋白质，利用经济藻类对猪粪厌氧废液进行深度净化处理，去除废液中残留的氨、氮、磷等污染物质，避免废液直接排放污染环境，特别是应用固定藻膜净化处理废液，具有处理成本低、能耗少、效果良好，生产出的经济藻类易于回收利用，不会造成新的污染等优点。

（2）微生态养殖技术的研究与推广应用　利用有益微生物制成的微生态饲料发展养殖生产，有利于维持和恢复肠道微生态平衡，促进畜禽的健康生长。

（3）中草药饲料添加剂的研究与推广应用　中草药等添加剂的应用，可以取代抗生素，提高饲料利用率、促进动物生长、防治疾病、改善生态环境。

2．生态环境与粪尿处理研究

（1）研究环保型饲料　从畜禽营养等角度，减少排泄物中氮、磷排出量的营养调控技术。如通过添加植酸酶可以提高饲粮中植酸磷的利用率，降低无机磷的添加量，使磷的排放减少20%～50%。

（2）研究畜禽粪尿的综合利用方法　沼气化处理技术采用现代生物发酵工程技术，以畜禽废弃物为原料，配以多功能发酵菌，通过厌氧发酵和连续池式发酵，使畜禽养殖废弃物通过有益微生物的处理，经过除臭、腐熟、脱水等一系列化学反应，最终转变成沼气和活性生物有机肥，使之无害化、资源化。

（3）采用生物和化学的方法处理污水　生物处理模式就是利用微生物将粪尿中复杂的有机物降解为简单的无机物或合成微生物体，达到处理粪尿、污水，保护自然环境的目的。

（4）采用新型的环境保护型的畜禽舍及清洁生产技术　从多角度和多措施对产生污染的环节实行全程控制。

四、生态养殖的发展对策

1．建立适合生态养殖业发展的创新机制

完善有关的法规制度和有效发展机制。要提高集约化养殖环境控制能力，加强设施建设，建立生态型养殖小区，实现粪污零排放。

2．积极开发环保型、生态型饲料

积极开发微生态制剂和中草药添加剂，逐渐向有机养殖方向发展。

3．粪便无害化处理和粪便资源的分层次多元化作用

改变直接利用畜禽粪便喂畜禽的做法或利用沼液作饲料，避免疾病的交叉感染和某些有害物质的超标。

4．大力推广生态养殖业

增强共生系统，发展蝇蛆、蚯蚓等食物链环节，研究和开发再生利用资源，将畜禽粪便、秸秆转化为高蛋白质的动物饲料。

（作者：程文超）