肉牛场粪污处理与利用技术

电台片头+传授知识、智慧农民，倡导文明、和谐农村，这里是中央人民广播电台中国乡村之声《乡村讲堂》。

 【片花】养牛业让很多农民走向发家致富奔小康的道路。养牛业越来越发达，但随之而来的污染问题却越来越严峻，养殖场周边的环境越来越恶化，那污染来自于哪呢，对人和畜禽养殖以及环境又有哪些危害呢？

  答案就在于养牛场的粪污没有合理地处理和利用，污染物是牛产生的粪尿以及由生产带来的污水混合物，其中含有大量未消化的有机物质和虫卵，甚至含有产生恶臭的微生物和致病细菌。如果这些污染物得不到很好的处理和利用，这些物质将会散播在周边的土地、河流、大气，对人和畜禽的危害将会加剧。现在，堆肥和沼气以及生物制能等先进的处理利用技术为解决这一问题提供了可靠的途径，变废为宝，不但实现了循环经济，也保护了环境和我们自己。

1.主持人：听众朋友们，农民朋友们，晚上好！我是节目支持人关常。

听了片花的介绍，我相信大家也都知道今天要讲的内容跟粪污处理和利用有关。是的，今天我们就来介绍一下粪污处理方面的知识。我们农村一般处理牛粪的方式就是将它堆积起来，等过了一段时间后，再撒在田地里，作为土地的肥料。但牛粪里到底有什么，为什么不能直接撒在土地，而必须经过堆肥处理转化才能形成适用土地的营养，除了堆肥还有什么方式处理和利用牛粪呢？今天我们请到了国家肉牛牦牛产业技术体系设施与环境控制功能研究室岗位专家，吉林农业大学博士生导师娄玉杰教授，和我们一起来谈谈牛粪处理和利用方面的知识。娄教授，您好！

专家：主持人好！听众朋友、农民朋友们，大家好！

2.主持人：娄教授，能先给大家介绍一下什么是粪污吗？

  专家：好的。顾名思义，粪污是指畜禽在养殖过程中产生的粪便、污水等废弃物。广义上讲，粪污包括养殖过程中产生的粪、尿、垫料、冲洗水、动物尸体、饲料残渣和臭气等；狭义上讲，粪污则是指畜禽粪、尿排泄物及其与冲洗水形成的混合物。牛场产生的粪污比其他畜禽产生的量要大。

  3.主持人：噢。那么牛1天能产生多少粪尿量，粪污的主要存在形态是怎样呢？

  专家：一头体重为400千克的育肥牛所产生的粪便量为14～15千克，尿液量在7～9升。粪污的存在形态有4种，液体、粪浆、半固体和固体，在肉牛场，半固体和固体的比例要远大于液体和粪浆的形态。

4.主持人：那也就是说，肉牛场的粪污处理主要是半固态和固态了，那牛粪中都含有哪些物质呢？

专家：主持人说的很对。下面我给大家介绍一下牛粪的主要成分，牛粪中含有作物所需要的氮、磷、钾等元素，其中氮占2.2%左右，磷占1.6%，钾占0.5%。除此之外粪便中还存在大量的微生物，这些微生物中除了正常的微生物还会有很多病原微生物，有的还含有激素和抗生素药物等，因此必须对粪便进行无害化处理。

  5.主持人：牛粪如果不进行无害化处理，那会对环境造成什么危害呢？

  专家：简单的说，粪便排泄后要堆放在地面，这样对土壤和地表水、地下水及大气都会造成污染，同时还有生物危险。

  6.主持人：那具体说的话，对地表和地下水有什么危害呢？

专家：如果牛粪中的氮和磷通过渗漏或水流进入地表或地下水体，会导致水生植物和藻类增生，造成地表水体富营养化，地下水质参数超标，影响水源卫生。

7.主持人：那对土壤的危害呢？

专家：牛粪中的元素、药物残留和重金属等在土壤中累积，导致地下水硝酸盐污染，地表水磷污染以及农作物中重金属或其他微量元素超标。

8.主持人：嗯，那么对大气环境的危害呢?据我了解氨气对大气的危害最大。

  专家：是的，但除了氨气，还有一些其他气体，例如硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫醚、丙酸、丁酸和戊酸等，这些是引起大气污染的主要污染源。一些欧洲国家的研究表明畜牧业排放的气体是导致酸雨的主要因素。

  9.主持人：那么您所说的生物风险又是指什么呢？

  专家：粪污的生物风险，是指粪污中含有大量的细菌、病毒和寄生虫等病原微生物，尽管许多微生物在离开动物体后迅速死亡，但仍有部分微生物在适宜条件下能存活，在土壤中的存活时间更长，对动物和人类健康具有极大的威胁。

电台间奏+专业的讲堂、贴心的讲堂、实用的讲堂，这里是乡村讲堂。

   10.主持人：在刚才的节目时间里，娄教授介绍了粪污的危害，可以说危害真是不小，那怎么对粪污进行无害化处理呢？

  专家：传统的无害化处理方法是大家所熟悉的堆肥处理。是在人工控制水分、碳氮比和通风的条件下，通过微生物作用，对固体粪便中的有机物进行降解，使之矿质化、腐殖化和无害化的方式。

11.主持人：堆肥的好处有哪些呢？

  专家：在堆肥的过程中，高温不仅可以杀灭粪便中的各种病原微生物和杂草种子，使粪便达到无害化，还能生成可被植物吸收利用的有效养分，具有土壤改良和调节作用。另外，从经济角度看，传统堆肥处理还具有运行费用低、处理量大、无二次污染等优点。

12.主持人：那么达到什么程度才能达到堆肥处理的效果呢？据我了解，有个标准名词叫腐熟度。那牛粪腐熟度的标准是什么呢？

专家：首先是温度，一般认为堆体温度在50℃以上维持5～10天，无恶臭，但有湿润的土腥味，堆肥从浅褐色变为黑褐色。以上是表观评价方法。化学指标包括pH值、含水量、氨氮比、碳氮比。腐熟的堆肥，pH值应该在8～9之间，含水量，碳氮比值下降到12。生物指标，即种子发芽率，一般发芽率在80%以上，说明堆肥已经腐熟。

13.主持人：在温度、pH值、含水量、氨氮比等这些指标中，哪些更不容易达到呢？换句话说，在牛粪堆肥过程中，有哪些关键点需要大家注意呢？

专家：第一个难点就是如何在起始的升温阶段将堆体温度快速升高到微生物适宜繁殖的温度。一般在40℃以上，才能保证发酵微生物的快速繁殖。第二点就是合理的碳氮比，快速堆肥建议初始碳氮比为20～40。第三点是含水率，一般水分在40%～65%期间最有利于微生物分解。高于70%或低于40%都不利于微生物对有机物分解。第四点是有机质的含量，一般建议在20%～80%，高于80%，将不利于通风供氧，低于20%，将不利于维持堆体发酵所需要的温度。第五点就是供氧，我们知道，现在大家所普遍采用的为好氧堆肥，而不是厌氧堆肥，我们需要在堆体中通入足够的氧气，以利于好氧微生物对有机质的分解。第六点，就是堆体的酸碱度，一般中性或弱碱性更利于微生物生长。

14.主持人：从刚才娄教授提到的五点，我有一些感悟，如果堆体温度升不上来，就不能很好的发酵，要是在北方寒冷的冬天，是不是就不能进行堆肥处理了呢？

专家：一般情况下，是这样的，如果温度不能升高到适合微生物生长的温度并且相对稳定在该温度上，那将不利于堆肥。

15 主持人：那现在，在这个问题上是不是已经有一些研究了呢，能不能给大家介绍一下？

  专家：好的。从发现问题，到现在，基本的解决方案，是靠外部加热，使堆体温度升高。但这样会导致堆肥成本增加。现在，科学研究发现，我们可以在堆体中添加微生物菌剂，来使堆体内部升温。

16.主持人：这么说，微生物菌剂很有发展前景啊，能不能再给我们介绍一些关于微生物菌剂的知识呢？

专家：好。从粪污处理角度上讲，微生物菌剂就是通过添加人工培养的微生物，使堆体能够达到发酵的条件，并在发酵过程中对特殊的有机质进行降解，来提高堆肥发酵的速度和堆肥腐熟度。我给大家举一个例子。就是刚才所说的，在北方冬季，室外温度较低的情况下，我们在牛粪中添加一种低温发酵菌剂，这样，该菌种就会在较低的温度下进行繁殖，在繁殖的过程中，分解一部分有机质，来使堆体的温度升高，当温度达到适合其他微生物生长的温度，这些微生物就会大量繁殖，这样，牛粪就开始发酵。这种低温发酵菌实现的就是对堆肥前期诱导升温的功能。

17.主持人：我相信这样的例子还有很多。

  专家：是的。现在相关领域的科学研究正集中探索发现不同功能微生物菌剂。

  18.主持人：那除了温度以外，堆肥中还有不少的难点，能不能给大家提一些建议？

  专家：好。那我先说一说含水率，如果水分过低，我们可以将牛场产生的污水混合物和牛粪按照一定比例混合，这样，还能消纳一部分污水。如果牛粪中水分过高，我们可以通过晾晒的方式，或者在牛粪添加一些秸秆等收割副产物。而添加秸秆同时也能解决平衡碳氮比的问题。那么最后一个，我要重点说一说关于通风供氧的问题。我们采用的传统堆肥方法称为条垛堆肥，就是将牛粪以条垛式条堆状堆置，在好氧条件下发酵。这种方式呢，投资成本低，运行和维护费用低，基本无操作难度。但缺点就是氧气量不够，工作量大。而目前大规模畜牧场生产所采用的方式为槽式堆肥，是将可控通风与定期翻堆相结合，堆肥过程发生在长而窄“槽”的通道内。保证了氧气量，节省了人力，自动化程度高，但劣势就是初始投资和运行维护的费用很高，操作较难。而目前适合大多数农户生产的，是强制通风堆肥，就是将牛粪堆放在铺设多孔通风管道地面的通风系统上，利用鼓风机将空气强制输送至堆体中进行好氧发酵。这样，在保证充足氧气的条件下，投资成本低，还节约了人力。

电台间奏+专业的讲堂、贴心的讲堂、实用的讲堂，这里是乡村讲堂。

19.主持人：在今天的节目时间里，我们为听众朋友们介绍肉牛场粪污处理与利用技术，做客我们节目的专家是国家肉牛牦牛产业技术体系设施与环境控制研究室岗位专家、吉林农业大学博士生导师娄玉杰教授。

刚才，娄教授跟我谈了很多关于堆肥技术的技术要点和改进措施。大家知道，目前除了堆肥，还有一种处理利用方式受到广泛认可，生产沼气，沼气作为可再生能源，能够在提供人们生活所有燃料的同时，还对不可再生资源带来了很大的缓解。将沼气技术大量用在粪污处理利用上，也会对畜牧场环境带来很大的改善。下面，请娄教授给我们介绍一下关于生产沼气的相关技术。

专家：好的。沼气是有机物经微生物厌氧消化而产生的可燃性气体，它是多种气体的混合物，一般含甲烷50%～70%，其余为二氧化碳和少量的氮、氢和硫化氢等。其特性与天然气相似。沼气除直接燃烧用于炊事、烘干农副产品、供暖、照明和气焊等外，还可作内燃机的燃料以及生产甲醇、福尔马林、四氯化碳等化工原料。经沼气装置发酵后排出的料液和沉渣，含有较丰富的营养物质，可用作肥料和饲料。而且经过中、高温厌氧发酵后，粪污中的有害病原微生物基本被杀灭，能有效减少疾病的传播和蔓延。而且发酵后的沼渣营养成分较丰富，有机质36%～49%，腐植酸10%～25%，粗蛋白质5%～9%，氮0.4%～0.6%，钾0.6%～1.2%，是优质固体肥料，同时对改良土壤起着重要作用。另外，厌氧发酵处理也减少甚至避免了粪污贮存的臭气排放，有效改善牛场及其周围的空气环境质量。

   20 主持人：目前，沼气工程在牛场运行情况有哪些难点呢？沼气工程技术上有什么不足呢？

专家：沼气发酵是牛粪污最常用的处理技术之一。但由于牛粪污有机质浓度和难降解的纤维素含量高，作为原料进行沼气发酵时，普遍存在调试启动慢、运行不稳定、易出现酸化、不产气或产气率低等问题，这在一定程度上制约了沼气发酵在牛粪处理中的应用。在技术应用过程中，沼气发酵受温度影响，夏季温度高，产气率高，冬季温度低，产气慢且效率低，特别是在北方寒冷地方冬季粪污处理效果差。第二，建设成本及投资成本高。第三，沼渣和沼液如果处理不当，会导致二次污染。第四，厌氧发酵是一个精细的工艺技术，如果稍有不慎，将会造成漏气或不产气，影响正常运行。

21.主持人：那现在对于技术上的难点，我们有什么好的方法吗？

  专家：现在，主要是通过工艺技术的优化，以及结合生物技术，对沼气工程进行改进。

  22.主持人：那目前，除了堆肥技术和沼气工程，还可以通过哪些方式来处理和利用牛粪呢？

专家：在生物质能方面，我们将牛粪制作成煤和活性炭等再生能源。在动物生产方面，我们还将牛粪烘干制成牛床的垫料。

23.主持人：那请娄教授简单的给大家介绍一下将牛粪制成煤和活性炭的技术。

专家：好的。目前，已有成型技术将含有大量植物纤维的牛粪与煤炭混合制成生物质型煤，不但可以提升煤的燃烧性能，而且可以降低燃烧时硫的排放量。添加湿牛粪的块状强度要比烘干牛粪、晾晒牛粪较好。还有的用牛粪添加少量木屑，烧制出活性炭，成为生产电池芯的优质原料。

24.主持人：那如果这样做，不但可以变废为宝，还能大量节省不可再生资源，这又是对破坏环境产生强有力的缓冲。

专家：是的,有研究表明用牛粪烧炭粉，只需极少的木材，比传统方法生产活性炭节约木材97.5%。生产1吨炭，用传统方法至少需要4吨木材，而以牛粪为主要原料只要添加木材0.1吨。日产5吨的规模，一年可节约木材7100多吨。甚至在国外的研究中，已经成功从牛粪中提取出了汽油。

25 主持人：科技的力量真是不可思议。那娄教授再跟我们讲一讲关于牛场垫料的技术吧。

专家：好的。首先，在评价牛舍舒适度，有一个指标叫做趴卧率，是指在同一时间，牛舍内趴卧姿势的牛与牛舍总牛数的比值。因为牛如果在自然趴卧状态时，有利于育肥时期的肌肉沉积，在奶牛场，也会提高奶牛的产奶量。所以，如果牛趴卧时间延长，将大大提高生产效率。但是，在冬季，牛舍地面温度较低，无论是北方的牛舍还是南方的开放式或半开放式牛舍，都面临同样的问题。改善方法之一就是在牛床上铺设垫料。传统的垫料材料为稻壳、秸秆、锯末、橡胶和沙子等材料。这样，会将地面和牛的腹部隔离开，大大提高牛的体感温度。

26.主持人：用牛粪来制作垫料，跟传统垫料相比有什么优势呢？

专家：优势有很多。首先，与稻壳、木屑、锯末、秸秆等垫料材料相比，牛粪不需要从市场购买，不受市场控制。第二，与橡胶垫料比，不仅成本低。且其舒适性、安全性较好。第三，与沙子比，不会造成清粪设备、固液分离机械、泵和筛分器等严重磨损，在输送过程中不易堵塞管路，不会沉积于贮液池底部，不需要经常清理。第四，与沙土比，牛粪松软不结块，不容易导致牛膝盖、腿部受伤，且有利于后续的污粪处理。

27.主持人：既然这么大的优势，那制作起来困不困难？

专家：只要遵照正确的方法来制作，应该不算困难。

28.主持人：那快给大家介绍一下吧，用牛粪制作垫料的技术流程。

专家：好。最主要的目标有两点。第一，无害化处理，去除致病微生物等有害物质。第二，降低水分，保证垫料的干爽舒适。具体的操作方法和堆肥比较类似。首先，利用固液分离机将粪污中的干物质和污水分离，这个过程能有效降低水分含量，经过此步骤，干物质含量大概在50%～70%。一个1000头的牛场需要一台固液分离机，每天大概工作6小时。然后，利用条垛堆肥或强制通风堆肥，将含水量低于70%的牛粪进行堆肥处理。一般情况下，只要水分低于50%，堆肥10天后，就可以当作牛床垫料了。

29.主持人：如果农民朋友想制作这种垫料，应该注意哪些方面呢？

专家：刚才所说的时间，是在夏季气温较高的情况下，若秋冬季气温较低时，发酵时间要适当延长。一般要保证堆体内温度在55℃以上的保持时间不低于1周，这样才能达到无害化处理的目标为准。如果发酵时遇雨雪天气时，可采用草苫子遮盖，也可以用塑料布覆盖遮雨，但雨雪过后，应当及时揭开覆盖物，避免堆体出现厌氧反应。

30.主持人：好的，非常感谢娄教授今天的讲解，希望通过今天的节目，大家对粪污处理和利用技术有一定的了解，能对今后的肉牛养殖过程中有所帮助。