第六章 畜牧场环境保护
在畜牧业生产以农户小规模饲养为主的时期，粗放散养的小规模畜牧场饲养家畜头数不多，其粪尿大多数作肥料就地施用，对周围环境污染不大。集约化工厂化规模化的畜牧业生产一方面大幅度地提高了畜牧业生产水平，增加了畜产品的数量，另一方面产生了大量畜禽粪尿、污水等畜牧业生产废弃物,不仅给家畜环境控制、改善以及家畜疫病的预防带来新的困难，而且，这些废弃物如不经处理，还会危害家畜健康和生产，污染周围环境，形成畜产公害。此外，工农业生产的迅速发展以及交通、居民生活产生的大量废气、废水、废渣、化肥和农药等，使环境中有毒有害物质增加，污染空气、土壤、水源。这些污染物有可能通过食物链对人畜健康构成潜在的危害。因此，畜牧场环境保护应包括两方面的内容：一是防止畜牧场产生的废水、废气和粪便对周围环境产生污染；二是避免周围环境污染物对畜禽生产造成危害，以保证家畜健康和畜牧生产的顺利进行。
第一节 畜牧场的环境污染一、环境污染的概念
环境污染是指自然环境诸要素（空气、土壤、水体等）受到人类生产、生活活动过程产生的或来自自然界的污染物的污染，并超过自然界的自净能力而达到一定程度，对人、畜和其他生物产生不良影响的现象。一方面，家畜生活在各种环境因素之中；另一方面，家畜的生活又影响其所生存的环境。因而，自然界中各种环境因素本身之间以及各种环境因素与家畜之间是互相联系、互相依存及互相制约的，它们之间保持着一种相对的动态平衡状态，在动态平衡中，各因素在不断循环中得到更新和净化。在各种环境因素的正常动态平衡系统中，如渗入一些有毒有害物质，其数量若不多，即使造成轻度污染，也可通过物理、化学和生物的作用降低其浓度或使其完全消除，因而达到净化，不致对人畜造成危害。只有当这些有害物质数量增加到一定程度，超过了环境系统的净化能力时，才会造成生态平衡破坏，使环境受到污染。
二、畜牧场环境污染产生的原因
(一) 畜牧业经营方式及饲养规模的转变
20世纪八十年代以前，我国畜牧业多为分散经营，或者在农村中仅作为一种副业生产，家畜头数不多，规模小，畜禽粪便可作肥料及时就地处理，恶臭物质可很快自然扩散，对环境的污染不严重。近20～30年来，我国畜牧业逐渐由农村副业发展成独立的产业，规模由小变大，头数成千上万，经营方式由分散到集中，由副业到产业化，饲养管理方式向高密度、集约化、机械化和工厂化方向转变，随之粪尿及污水量大大增加。因而，由于畜牧业经营方式的改变、饲养规模扩大和家畜生产的集中，使单位土地面积上载畜量增大，废弃物产量超过了农田的消纳量。这些废弃物如不及时被处理，任意排放或施用不当，就会污染周围空气、土壤和水源等，形成畜产公害，威胁人畜健康。据上海市调查和估算，1988年全郊区畜禽粪便流失量为20%以上，超过了82万吨；尿流失量为60%左右，约为170万吨；污水流失量为80%以上，达500万吨，造成了严重的环境污染。畜禽粪便污染增加了疾病传播的机会，降低了畜禽对疾病的抵抗力，造成了畜禽疾病的蔓延，导致了畜群死亡率上升，种蛋产量和孵化率下降。如北京市畜牧局对下属六大鸡场鸡死亡原因进行调查，结果表明，由于舍内积肥和清扫后对畜禽粪便不作无害化处理，导致肠道传染病原如沙门氏菌和大肠杆菌等在环境中扩散，使鸡发病率和死亡率显著提高。其中，因鸡痢死亡的鸡占37.08%，因马立克氏病死亡的鸡占20.8%，因大肠杆菌病死亡的鸡占10.47%，因法氏囊病死亡的鸡占13.65%。
(二)畜牧场由农区、牧区转向城镇郊区
过去各国的畜牧业多依赖于农业，就近取得农副产品或牧草作为饲料、饲草。因而，畜牧场多设在农区和牧区。随着工业化和城市化的发展，城镇与工矿区人口大量集中，对畜产品的需求量显著增多，为便于采购饲料原料、对畜产品进行加工和销售，畜牧场大多设在城市近郊。这样一方面使农牧生产脱节，粪尿不能及时施用于农田；另一方面畜牧场与居民点过于接近，畜牧业产生的恶臭与噪声对人类生活环境造成不良影响。
(三)农业生产由使用有机肥料逐渐转向使用化学肥料
随着化学工业的发展，化学肥料的生产量越来越大，而价格越来越低，运输、储存、使用也都比较方便，增产效果显著。相反，家畜粪肥体积大，施用量多，装运不便，劳动工资及运输费用相对较高。这样就造成家畜粪肥使用量减少，粪肥积压，变为废弃物，难以处理，形成“畜产公害”。本来家畜的粪尿是很好的有机肥料，经过处理，将粪肥施入农田，除能供给农作物养分外，还可改进土壤的理化性质，提高土壤肥力，改善农产品品质。在国内，我国广大农村有在农业生产中使用畜粪作肥料的丰富经验和传统；在国外，也有利用畜禽粪便作肥料生产农产品的实例，以人口和工业化比较集中的英格兰和威尔士为例，其家畜的粪尿和垫草，几乎全部作肥料，每年每亩平均施用1.6-3.0 t，这不但对农业生产有很大的好处，而且避免了环境污染。但是，如对畜粪不进行科学处理，就会污染周围环境，造成畜产公害。
(四) 工农业生产、交通运输和居民生活产生的废弃物对畜牧场环境的污染
工农业生产、交通运输和居民生活所排放的废水、废气和废渣，污染畜牧场的土壤、饲料和水源，严重危害家畜的健康，降低畜产品品质，妨碍畜牧业生产水平的提高，同时污染物也通过畜产品危害人体健康。因而，在发展经济的同时，必须保持环境良好或使环境状况不断得到改善。
(五) 兽药、饲料添加剂滥用
生产者和经营者无节制过量使用微量元素添加剂，使畜禽粪便中的锌、铜、铁、硒含量过高，对环境造成了新的污染。生产者盲目增加饲料蛋白质含量，使粪尿中氮的含量增加，对土壤、水体构成了新的污染。生产者为预防疾病，促进动物生长，盲目使用抗生素（例如，四环素、土霉素、黄胺类药物等）、激素类药物（例如，雌激素、孕激素）、镇静剂（例如，氯丙嗪、安定、安眠酮等）、激动剂（如克伦特斯罗），造成药物在粪便和尿液中残留，污染环境。
畜牧场的环境保护，从总体来说，要根据国民经济计划的要求，对工农企业和畜牧场统一安排、合理布局，并使各自的废弃物就地处理。对于一个畜牧场来讲，建场之初，对处理废弃物的设施要同时设计、同时施工、同时投产，要避免有害物质对环境的污染。经验证明，环境污染可在较短的时间内造成，而消除这种污染则需较长的时间。如已产生了严重的污染再去治理，不仅要付出更大代价，有的还难以取得良好的效果。畜牧场建成后，则要经常保持畜牧场内的环境整洁，空气清新，水质洁净。有条件时可对废弃物进行综合利用，以增加畜牧场的收入。在注意防止废弃物污染周围环境的同时，还应注意防止可产生的噪声与大量孳生的蚊蝇对附近居民的骚扰与危害。
三、畜牧场污染物质
外界环境产生的污染物工农业生产、交通运输、居民生活过程中产生的“废水”、“废气”、“废渣”(简称“三废”)、农药和化肥，以及畜牧生产中产生的粪尿等废弃物，都会对空气、水、土壤以及饲料造成污染，并由此对人畜健康、自然环境、畜牧生产等造成危害。外界环境中的主要污染物质包括：
空气污染物 空气污染物包括有害气体如CO2、SO2、CO、HF、H2S、NH3、氮氧化物以及畜牧场粪便分解产生的恶臭气体等，空气尘粒与空气微生物等，有关空气污染物对人和动物危害的相关内容参见第六章。
土壤污染物 土壤污染物包括重金属、农药、放射性物质、病原微生物等，土壤污染物对人和动物的影响及净化等相关内容参见第七章。
水体污染物 水体污染物包括有机物，例如碳水化合物、蛋白质、脂肪、和木质素等；植物营养物，例如,氮、磷、钾、硫等；重金属，例如，汞、镉、砷、锌、铜、钴等；农药、兽药、酚类化合物、氰化物、酸碱及一般无机盐类、放射性物质、病原微生物、致癌物等。水体污染物对人和动物的危害相关内容参见第八章。
畜牧场产生的污染物畜牧场产生的污染物主要有：（1）畜禽粪便，为畜牧场主要废弃物，畜禽粪便含有有机物、矿物质、微生物、寄生虫等，如果处理得当，可以作为肥料，燃料、饲料，造福人类，如果处理不当，则会造成严重的环境污染。（2）污水，包括生活污水、在清洁畜舍与设施、冲洗粪便等过程产生的污水以及畜产品加工厂、屠宰场产生的污水。（3）噪声，动物鸣叫声、机械运转声以及机动车辆行驶时产生的声音。（4）动物尸体，主要为畜牧场内剖检或死亡家畜的尸体以及畜产品加工厂排放的废弃兽毛、蹄角、血液、下水和孵化厂产生的死胚及蛋壳。（5）畜牧场产生的废气，包括臭气、细菌、病毒和灰尘等。畜牧场在生产过程中可向大气中排放大量的微生物（主要为细菌和病毒）、有害气体（NH3和H2S气体）、粉尘和有机物，这些污染物会对周围地区的大气环境产生污染。如10.8万头的猪场，每小时向大气排放15亿个菌体、15.9kg NH3、14.5kgH2S、25.9kg粉尘，污染半径可达4.5~5.0km。一个存栏72万只鸡的规模化蛋鸡场，每小时向大气排放41.4kg尘埃、1748亿个菌体、2087m3CO2、13.3kgNH3和2148kg总有机物。畜牧场产生的恶臭气体主要成分是NH3、H2S、硫醇、吲哚、粪臭素。它们分属脂肪酸、醇、酚、醛、酮、酯类及盐基类、氮杂环类等物质。
畜禽粪便的污染、危害及其资源化处理畜禽粪便的特性禽粪便的化学特性
矿物质元素 包括钙、镁、钾、氯、碘、硫、磷、铜、铁、镁、钠、硒、锌、钴、钼、铅、镉、砷、铬、锶、矾等；
含氮有机物 包括尿素、尿酸、氨胺、含氮脂类、核酸及其降解产物、吲哚和甲基吲哚；
粗纤维 包括纤维素、半纤维素和木质素；
无氮浸出物 包括多糖（淀粉和果胶）、二糖（蔗糖、麦芽糖、异麦芽糖和乳糖）和单糖。粪中的无氮浸出物主要来自于消化道食物残渣。
（二）畜禽粪便的生物学特性
微生物 粪尿中微生物主要有正常微生物和病原微生物两类，正常微生物包括大肠杆菌、葡萄球菌、芽孢杆菌和酵母菌等；粪便中含有的病原性微生物包括青霉菌、黄曲霉菌、黑曲霉菌和病毒等；
寄生虫 粪便中含有蛔虫、球虫、血吸虫、钩虫等；
毒物 粪便中的毒物主要来自于两个方面，一是粪中病原微生物和病毒的代谢产物，二是在饲料中添加的药物的残留物，包括重金属、抗生素、激素、镇静剂以及其它违禁药品等。
粪便的肥效
粪便的营养价值 粪便中的有机质经过微生物的分解和重新合成，最后形成腐殖质。腐殖质肥料对土壤改良、培养地力的作用是任何化肥都无法比拟的。腐殖质具有调节土壤水分、温度、含氧量、促进植物迅速吸收水分、促进植物发芽和根系发育等作用。腐殖质中的胡敏酸具有典型的亲水胶体性质，有助于土壤团粒结构的形成。各种家畜粪便肥分含量见表12—1。
各种家畜的粪尿平均含有约25%的有机质，其中全氮(N)平均0.55%，全磷(P2O5)0.22%，全钾(K2O)0.6%左右。总的来说，禽类比哺乳动物粪含有较多的氮、磷、钾。各种家畜的粪便由于管理方式、饲料成分、家畜类型、品种与年龄的不同，其所含的氮、磷、钾量也有很大差异(见表12-1)。禽粪中氮和磷含量几乎相等，钾稍偏低。腐熟对禽粪尤为重要，因为禽粪中的氮素以尿酸形态存在，尿酸盐不能直接被作物吸收利用，因此，禽粪只有经腐熟后才能施用。禽粪中的尿酸盐态氮易分解，如保管不当，经2个月，氮素几乎损失50%。畜禽粪在堆腐过程中能产生高温，为避免腐熟产生的高温对农作物根系的危害，畜禽粪只有腐熟后才可用作追肥。猪与牛的粪便中2/3的氮与1/2的磷或家禽粪便中1/5的氮与1/2的磷能够直接为作物所利用，其余的氮和磷为复杂的有机物，只有被土壤中的微生物分解后才能逐渐为作物所利用。因而，畜禽粪肥效长，营养丰富。农田施入7500-9000kg/公顷畜禽粪肥一般不会过量，作物也能很好地生长，如按作物所需氮肥量计算，种植谷物一般施入氮150kg/公顷即可。如果一个畜牧场饲养的家畜头数多，产的粪肥多，计划粪肥全部施用，其中折算出的氮量超过150kg/公顷时，则需要将一部分种植谷物的农田改种禾本科牧草。牧草每年可割3-4次，每割一次，可施氮素120-150kg/公顷，如每年割三次，可施氮素360-450kg/公顷，可多容纳氮肥2倍。
畜禽粪便的肥效 （1）增加土壤中有机质含量，提高土壤腐殖质活性，使土壤保持较好的通风透气性；（2）提高了土壤微生物活性 农田施入畜禽粪便，为土壤微生物提供了丰富的养分，促进了土壤微生物的生长增殖，加速了微生物分解土壤和粪肥养分的速度，为植物生长提供了更全面更充足的养分；（3）为土壤补充了养分 施入畜禽粪便，可向土壤补充有机态氮（蛋白质、氨基酸和氨基糖）、有机磷（如DNA、RNA的核酸磷）、钾、锌、锰等，促进土壤微生物和植物生长。
表12—1 各种家畜粪的肥分含量（%）
畜 粪 水 分 有机质 氮（N） 磷酸（P2O5） 氧化钾（K2O）
猪 粪 81.5 15.0 0.60 0.40 0.44
马 粪 75.8 21.0 0.58 0.30 0.24
牛 粪 83.3 14.5 0.32 0.25 0.16
羊 粪 65.5 31.4 0.65 0.47 0.23
鸡 粪 50.5 25.5 1.63 1.54 0.85
鸭 粪 56.5 26.2 1.10 1.40 0.62
鹅 粪 77.1 23.4 0.55 1.50 0.95
鸽 粪 51.0 30.8 1.76 1.78 1.00
（据张景略、徐本生主编，《土壤肥料学》，北京：农业出版社，1990）
粪便对水体和土壤的污染粪便对水体的污染当排入水体中的畜禽粪便总量超过水体自净能力时，就会改变水体的物理、化学和生物学性质以及水体的组成，使水质变坏。当人畜饮用水受到污染时，有毒有害物质和病原就会危害人畜健康。粪便污染水体的方式为：
（1）恶化水质 粪便中大量的含氮有机物和碳水化合物，经微生物作用分解产生大量的有害物质，这些有害物质进入水体，降低水质感官性状指标，使水产生异味而难以利用。若饮用水受人畜粪便污染，将危害人畜健康。粪便中的含氮和含硫有机物分解产生的恶臭物质主要有：胺、吲哚、甲基吲哚、硫醇、硫化氢和氨气等。
（2）富营养化作用 粪便中的氮、磷等植物营养物大量进入水体，促使水体中藻类等水生植物大量繁殖，使水体溶解氧迅速下降，水生生物死亡，水中有机质在缺氧条件下厌氧腐解，使水体变黑发臭，水质感官性状恶化，这种现象称为水体富营养化作用。水体富营养化作用的产生主要是由于水体养分的增加，促进了水生植物过度生长，这些水生植物在白天进行光合作用，使上层水溶解氧大大增加，达到饱和水平，但在晚上则大量消耗水体中的溶解氧，使水中的溶解氧迅速降低，导致鱼类等水生动物因缺氧而死亡，水中动物和植物的尸体分解，使水质发黑和变臭。
（3）导致介水传染病发生 粪便中含有大量的微生物，包括细菌、病毒和寄生虫。例如细菌类有人的痢疾杆菌、霍乱杆菌、伤寒杆菌等；家畜的猪丹毒杆菌、仔猪副伤寒沙门氏菌、致病性大肠杆菌等以及人畜共患的布氏杆菌、结核杆菌、炭疽杆菌等。病毒类有人的传染性肝炎病毒、猪传染性肠胃炎病毒、鸡新城疫病毒、口蹄疫病毒等。寄生虫类有人畜共患的姜片吸虫、肺吸虫、肝片吸虫，猪鸡的蛔虫等。这些病原会通过水体的流动，在更大范围扩散和传播，导致疫病在更大范围内爆发和流行。
粪便对土壤的污染
（1）病原微生物污染 未经处理的畜禽粪便进入农田，粪便中的病原微生物及芽孢会在农田耕作土壤中长期存活，这些病原微生物一方面会通过饲料和饮水，危害动物健康；另一方面会通过蔬菜和水果等农产品，危害人类健康。
（2）矿物质元素的污染 在饲料中大量使用矿物质添加剂，使畜禽粪便中的微量元素如铜、锌、砷、铁、锰、硒含量增加。长期大量施用受矿物质元素污染的畜禽粪便，会导致这些微量元素在土壤中富集。如果土壤中微量元素富集过多，就会影响植物生长发育，导致农作物减产，例如在饲料中使用高剂量的铜（250mg/kg）、Zn（2000mg/kg）和有机砷制剂（对氨基苯砷酸，100mg/L），可加剧这些微量元素对土壤的污染。一般认为，当土壤中铜和锌分别达100~200mg/kg和100mg/kg时，就可造成植株中毒。当Cu、Zn、As、Cd、Pb共存时，它们之间存在协同作用，这增加了防治土壤污染的困难。当土壤中砷酸钠加入量为40mg/kg时，水稻减产50%；砷酸钠加入量为160mg/kg时，水稻已不能生长；灌溉水中砷浓度为20mg/kg时，水稻颗粒无收。如果这些微量元素通过农作物、饲料和食物的富集，将会对人类健康构成潜在的威胁。
畜禽粪便的处理畜禽粪便在自然界的转化家畜的粪便通过土壤、水和大气的理化及生物学作用，使其中的微生物被杀死，并使各种有机物逐渐分解，变成植物可以吸收利用的营养物质，并通过动物、植物的同化和异化作用，重新转化为构成动物体和植物体的糖类、蛋白质和脂肪等。换言之，在自然界的物质循环和能量流动过程中，粪便经过土壤作物的作用可再度转化为饲料，成为家畜的饲料（如图12-1所示）。这种农牧结合，互相促进的处理办法，不仅是处理家畜粪便的基本途径，也是保护环境，维护农业生态系统平衡的主要手段。
图12-1自然生态系统物质循环示意图
科学合理的布局与规划畜牧场畜牧场废弃物处理与利用的基本要求是排放数量“减量化”、处理过程“无害化”和处理目标“资源化”。 合理规划畜牧场，采取先进生产工艺是实现上述目标的先决条件。否则，不仅会影响以后生产，而且会使畜牧场的环境条件恶化，或者为了保护环境而付出很高的代价。科学规划、设计和布局畜牧场以减少粪便污染包括三方面的内容，一是要采用科学的生产工艺，力争生产过程污染物的产生“减量化”；二是畜牧场生产规模与农田承载能力相适应（即畜牧场产生的粪便和污水能被当地的农田和池塘所消纳），畜牧场废弃物经处理后可用作肥料、饲料或燃料，不对环境产生新的污染，实现“废弃物”利用“无害化”；三是畜牧场要有完善的粪便和污水无害化处理设施与系统，实现粪便和污水利用资源化。因此，应根据畜牧场所产废弃物的数量(主要是粪尿量)以及土地面积的大小，确定各个畜牧场的规模，并使畜牧场科学、合理、均匀地在本地区内分布。要把家畜的粪便全部施用，必须计算畜牧场粪量与土地施肥量，即所施用的粪肥的主要养分能为作物所吸收利用而不积累，能使土壤完成基本的自净过程。各种家畜每日所产粪便的数量如表12-2所示 。
为防止土壤污染，应控制单位土地面积家畜饲养量。施用畜肥的农田对每亩地饲养家畜的密度，我国尚无具体规定，现引用德意志联邦共和国规定，以畜禽粪便消纳量计算，每平方公里土地能承载家畜数量见表12-3。
（三）畜舍畜禽粪便的清除
在集约化畜牧场，清除畜舍畜禽粪便的工艺与方式不同，产生的畜禽粪便的状态与数量不同。过去曾采用水冲式清粪工艺，这种做法尽管清除畜舍畜禽粪便时节省劳动力，但大量的水进入粪便，不仅扩大了废弃物（畜禽粪便和污水）的体积与数量，增加处理与利用畜禽粪便的难度，而且浪费水资源，造成新的污染，在生产中不宜采用。采用粪水分离的工艺清除畜舍畜禽粪便，尽管清除畜舍畜禽粪便时消耗机械、动力或人力，但一方面节约水资源，另一方面产生的废弃物数量少，体积小，便于后续的废弃物无害化处理。猪场和禽场粪水分离工艺分别如图12-2，图12-3所示。
图12-2 猪场粪水分离工艺示意图
图12-3 猪场粪水分离工艺示意图四、畜禽粪便的利用
（一）畜禽粪便用作肥料
1.土地还原法
把家畜粪尿作为肥料直接施入农田的方法称为“土地还原法”。土壤容纳和净化家畜粪便的潜力巨大。有试验表明，即使每亩施入禽粪41 t，然后用犁耕，翻到地里，也散发恶臭或招引苍蝇等。据日本神奈川县农业试验场的报道，在土地上施新鲜牛粪300 t/公顷(或新鲜猪粪尿75 t/公顷或新鲜鸡粪30 t/公顷)，采取条施或全面撒施，栽培饲料作物或蔬菜，结果都比标准化肥区增产，而且对土壤无不良影响。采用土地还原法利用粪便时应注意：一是要在粪便施入土地后进行耕翻，使鲜粪尿埋在土壤中分解。这样，不会造成污染，不会散发恶臭，也不会招引苍蝇；二是家畜排出的新鲜粪尿应妥善堆放，腐熟后施用；三是土地还原法只适用于用作耕作前底肥，不可用作追肥。
表12-2 各种家畜的粪尿产量(鲜量)
种类 排泄量(kg/头.日) 排泄量(t/头.年)
_________________________________ __________________________
饲养期（日） 粪 尿 粪尿 粪 尿 粪尿
泌乳牛 365 30~50 13~25 45~75 14.6 7.3 21.9
成年肉牛 365 20~35 10~17 30~52 10.6 4.9 15.5
育成牛 365 10~20 5~10 15~30 5.5 2.7 8.2
犊牛 180 3~7 2~5 5~12 1.0 0.45 1.5
成年马 365 10~20 5~10 15~30 5.5 2.7 8.2
种公猪 365 2.0~3.0 4.0~7.0 6.0~10.0 0.9 2.0 2.9
成年母猪 365 2.5~4.2 4.0~7.0 6.5~11.2 1.2 2.0 3.2
后备母猪 180 2.1~2.8 3.0~6.0 5.1~8.8 0.4 0.8 1.2
出栏猪 180 2.17 3.5 5.67 0.4 0.6 1.0
出栏猪 90 1.3 2.0 3.3 0.12 0.18 0.30
山羊 365 2.0 0.66 2.66 0.73 0.24 0.97
绵羊 365 2.0 0.66 2.66 0.73 0.24 0.97
兔 365 0.15 0.55 0.7 0.05 0.20 0.25
产蛋鸡 365 0.15 —— 0.15 0.06 —— 0.06
肉鸡 50 0.09 —— 0.09 4.5 kg —— 4.5 kg
肉鸭 55 0.10 —— 0.10 5.5 kg 5.5 kg
蛋种鸡 365 0.17 —— 0.17 62.1 kg —— 62.1 kg
蛋种鸭 365 0.17 —— 0.17 62.1 kg —— 62.1 kg
表12-3 每平方公里土地承载畜禽数量家畜种类 数量（头/年）
家畜种类 数量（只/年）
成年牛 741
青年牛 1483
犊牛(3月龄内) 2224
繁殖与妊娠猪 1483
肥猪 3707
火鸡 74100
肥育鸭 111204
蛋鸡 74100
肉鸡 222400
羊 4448
马 741
2.腐熟堆肥法
腐熟堆肥法概念 腐熟堆肥法是主要通过控制好气微生物活动的水分、酸碱度、碳氮比、空气、温度等各种环境条件，使好气微生物分解家畜粪便及垫草中各种有机物，并使之达到矿质化和腐殖质化的过程，腐熟堆肥法可释放出速效性养分并造成高温环境，能杀菌、杀寄生虫卵等，最终变为无害的腐殖质类活性有机肥料。
（2）原理 利用好氧菌在一定条件下，对堆肥中的有机物和无机物进行分解而使之转变为腐殖质状物质。同时，产生热能使堆肥温度升高到50℃—60℃，以杀灭病原菌。经过这一腐熟过程，发酵产品既可提供有利于植物生长的营养元素，又可防止粪便中病原菌、寄生虫以及病毒的繁衍和扩散。
（3）腐熟堆肥的过程
① 温度上升阶段 在自然堆肥条件下，堆肥开始后1~15天，堆肥内的温度逐渐上升。在该阶段内，主要是嗜冷及嗜温性微生物发挥作用。在该阶段，嗜温性微生物繁殖旺盛，分解简单的有机物，释放出热量，使肥堆内部温度逐渐升高。如果条件适宜，则在5~7天内，肥堆内部温度就可达到50℃以上。
② 持续高温阶段 当温度上升到50℃以上后，嗜温性微生物在高温下逐渐消亡，嗜热性微生物（放线菌、真菌、杆菌）开始大量繁殖生长，将堆肥物料中蛋白质和纤维素、半纤维素等复杂有机物分解转化为类似土壤腐殖质的物质。随着堆肥进程的发展，温度继续升高到60℃—70℃以上，持续一段时间后，堆肥中几乎所有的病原微生物和寄生虫卵都被杀死。
③ 降温阶段 随着有机物被分解，嗜热微生物所需养分逐渐减少，细菌分解作用减弱，堆肥温度逐渐降低，当温度下降到50℃以下时，嗜热菌也开始逐渐消亡，这时，堆肥转变为腐殖质，物料呈棕褐色，松软，有类似土壤腐殖质的微酸味，这时堆肥腐熟过程完成。
腐熟堆肥的基本要求
① 物料中有机物含量 堆肥物料中有机物可以为微生物提供养料，堆肥物料中的有机物质应占28%以上。目前，大中型养猪场所采用水冲清粪、固液分离工艺，由于粪便中大部分可溶性的有机质都被水溶解，固液分离后的猪粪渣由于缺乏有机质，很难进行好氧发酵，粪便用作肥料，肥效很低。
② 水分含量 堆肥水分含量一定要适当，一般以50%~60%为宜，如果堆肥水分含量过低，则会影响微生物的生长，如果堆肥水分含量过高，则会影响堆肥物料的通气率，进而影响好氧微生物对堆肥有机物的充分分解。
③ 温度 不同种类微生物的生长的适宜温度不同，例如，温度保持在50℃以上，嗜热性微生物能存活并充分发挥作用，而嗜温性微生物则无法生存，再如，30-40℃适宜于嗜温性微生物活动，但不适宜嗜热性微生物活动。因此，对堆肥温度进行调控十分必要。一般通过加大供气和减小供气的办法来控制堆肥温度。
④ 通气供氧 腐熟堆肥初期应保持好气环境，加速粪肥的氨化、硝化作用，后期应保持粪肥堆内部分产生嫌气条件，以利于提高腐殖质化，保存有效养分，减少粪肥有效养分挥发，并使之矿化，完成有机物降解过程。通气的作用在于：供氧，为好氧微生物发酵创造条件； 通过供气量的调节来控制肥堆最适温度； 在维持最适温度的条件下，加大通气量可以去除水分。目前，研究人员往往通过测定堆层中的氧浓度和耗氧率来了解堆层生化过程和需氧量，从而控制通气量。许多研究结果表明堆肥中合适的氧浓度为18%，最低不能低于8%。目前采用的通风方法主要有：翻堆、向堆肥插入带孔的通风管、借助高压风机强制通风供氧、自然通风供氧。
⑤ 碳氮比 堆肥中微生物生长需要有碳，菌体蛋白质合成需要氮，碳氮比是一个重要因素。碳供给细菌的能源，而氮则被细菌用来合成蛋白质和核酸，促进细胞繁殖，粪肥中碳氮比随着细菌分解而逐步降低。因此，初始碳氮比的高低将决定堆肥腐熟能否顺利进行。平均每利用30份碳需1份氮。适宜的堆肥物料碳氮比为26-35∶1。碳氮比大于35，则分解效率低，需时长；低于26，则过剩氮会转变成氨逸散于大气而损失。各种畜粪的碳氮比大致为：猪粪7.14—13.4∶1，羊粪为12.3∶1，马粪为21.5∶1，牛粪为13.4∶1。可见，畜禽粪便含碳量不足，需用含碳量高的调理剂加以调整。
⑥ pH值 适当的酸碱度是细菌赖以生存的环境，对大多数细菌和原生动物来说，最适pH值为6.5~7.5之间，细菌大多要求pH值为中性或偏碱性，放线菌在中性和偏碱性环境中生长，以pH7.5~8.0最为适宜。因此，一般认为pH在7.5~8.5之间可获得最大堆肥速率。
（5）腐熟堆肥的方法
① 自然堆肥 自然堆肥是指在堆肥过程中，依靠自然气流为粪便微生物活动提供氧气而使粪便腐熟。即在堆肥过程中将玉米秸捆或带小孔的竹竿插入粪堆，为畜禽粪便中的微生物提供充足氧气，以帮助好氧微生物发酵分解有机物。在一般情况下，经好氧微生物发酵4-5天就可使堆肥内温度升高至60-70℃，两周即可达粪肥均匀分解，充分腐熟的目的，这种方法适合于少量小规模堆肥。
② 机械堆肥 机械堆肥是在堆肥过程中，利用机械为粪便中微生物活动提供氧气而使粪便腐熟。一种方法是定期用推土机等机械翻堆，起到通气的效果，这种方法适合于大规模堆肥，腐熟期较长，夏季约需1个月左右，冬季约需3个月左右，如图12—4所示。第二种方法是预先在在肥堆中埋设管道，用风机将空气通过管道强制压入肥堆，该种堆肥不需要翻肥，如图12—5所示。第三种机械堆肥是罐式发酵堆肥，该装置分为上下两层的圆形金属罐，圆心为搅拌机轴，每层有多根搅拌棒，搅拌棒和搅拌轴又可以送风，上层是新鲜物料和少量发酵到一定阶段物料的混合物，新鲜物料利用一个输送带自动输入，搅拌机将新旧物料混匀，发酵一定时间（3天）后，物料进入下层。在下层物料经过一定时间（3天）发酵后，物料基本腐熟，然后用输送带将物料运走，在经过加入一些添加剂，包装后形成产品。如图12—6所示，该种方法腐熟期共约需20天左右，出罐后为后熟阶段。该堆肥发酵工艺是连续的，便于形成工厂化生产。第四种是自落式多层堆肥塔，共分6层，每层底板由多块可反转的栅板构成，加调理剂进行预处理后的堆肥物料送入最上层，发酵24小时，反转底板物料落入第二层，如此每天通过一层而完成前期腐熟，供氧由鼓风机通过管道送入各层。该设备可连续作业，每天一次入料到第一层，第六层则每天出料一次。
图12—4 机械翻堆堆肥系统
图12—5 通气条垛式堆肥系统堆肥腐熟的标准堆肥腐熟的标准一是粪肥质量要好，具体表现为外观呈暗褐色，松软无臭。如测定其中总氮、磷、钾的含量，肥效好的，速效氮有所增加，总氮和磷、钾不应过多减少；二是卫生状况良好，不会造成新的污染。即粪肥只要达到无害化的指标即可认为堆肥成功。堆肥无害化的标准如表12—4所示。
表12—4 高温堆肥的卫生标准项 目
指 标
堆肥温度
蛔虫卵死亡率
粪大肠菌值
苍蝇
最高堆温达50~55℃以上，持续5—7天
95%~100%
0.1~0.01
堆肥周围没有活蛆、蛹或新羽化的成蝇
（7）腐熟堆肥中主要营养物质的变化
① 碳水化合物 在有氧条件下，碳水化合物大部分分解为二氧化碳和水，并释放大量热能，而在无氧条件下，则大部分分解成甲烷、有机酸和各种醇类，并产生少量二氧化碳。
② 含氮化合物 在酶作用下，蛋白质被分解成多肽、酰胺、氨基酸；氨基酸分解形成氨，在有氧条件下，氨进一步经硝化细菌氧化形成亚硝酸或硝酸，此作用都发生在堆肥的外层，于是粪肥达到矿质化；在堆肥内部由于水分过多或压紧形成局部厌氧条件，几乎没有硝酸盐产生，有机质变成腐殖质(黑色胡敏酸)。所以，此时粪肥既有大量速效氮被释放，能嗅到臭味，又有腐烂黑色的腐殖质。家畜尿中的含氮物质主要为尿素和尿酸等，其中尿素分解速度最快，2天可完全分解，尿酸次之，例如，马尿酸全氮经过24天只分解其中的23%。
图13—6 发酵塔和发酵罐堆肥法统多层发酵塔：1.入料搅拌 2.堆肥物料 3.排出气进入除臭池 4.多组可反转槽底5,转轴
6.出料仓 7.气动槽底反转柄 8.供风管 9.鼓风机搅拌式发酵罐 1,鼓风机2.进风管 3.搅拌齿兼供风管 4.带保温层的发酵罐罐体
5.堆肥物料 6.驱动及液压传动装置 7.排风管通入除臭池
（李震钟主编，畜牧场生产工艺与畜舍设计，北京：中国农业出版社，2000年5月）
坑式堆肥
坑式堆肥是我国北方传统的积肥方式，这种堆肥的操作要点是：在畜禽进入圈舍前，在地面铺设垫草，在畜禽进入圈舍后，不清扫圈舍粪尿，每日向圈舍粪尿表面铺垫垫料，以吸收粪尿中水分及其分解过程中产生的氨，使垫草和畜禽粪便在畜舍腐熟。当粪肥累积到一定时间后，将粪肥清除出畜舍，一般粪与垫料的比例以1：3-4为宜。近年来，研究人员在垫草垫料中加入菌类添加剂或除臭剂，效果较好，例如，在垫草垫料中添加上海市农业科学院研制的“猪乐菌”，舍内氨气含量可从14.33mg/g降低到7.75 mg/g，日增重提高26.7%。
平地堆肥
平地堆腐是将家畜粪便及垫料等清除至畜舍外单独设置的堆肥场地上，平地分层堆积，使粪堆内进行好气分解。粪肥腐熟过程要经过生粪-半腐熟-腐熟-过劲四个阶段，即粪肥中有机物质在微生物作用下进行矿质化和腐殖质化的过程。矿质化是微生物将有机质变成无机养分的过程，也就是速效养分的释放过程；腐殖质化则是有机物再合成腐殖质的过程，也是粪肥熟化的标志。近年来，有人利用塑料大棚或钢化玻璃大棚处理鸡粪和猪粪，效果很好。塑料大棚或钢化玻璃大棚的作用一是保温，二是减少养分流失。这种堆肥操作要点是，修建塑料大棚或钢化玻璃大棚，将畜禽粪便与垫料或干燥畜禽粪便混合，使处理的畜禽粪便水分含量为60%，将含水量为60%的粪便送入大棚中，搅拌充氧，经过30~40天发酵腐熟，就可作为粪肥使用。
（二）畜禽粪便用作饲料
1.历史与现状
早在1922年，Mclullum’s就提出了以动物粪便作饲料的观点。以后许多学者就粪便饲料化问题进行了深入细致的研究，一致认为畜禽粪便中所含的氮素、矿物质和纤维素等可以作为畜禽饲料养分加以利用。家畜粪便中最有利用价值的是含氮化合物。以美国为例，1972年从家畜粪便中排出的总氮量约为223万吨，与该国同年大豆产量的总氮量相等。因此，对家畜粪便进行资源化处理并用作饲料，是畜禽粪便利用的一种有效途径。目前，在国内外都有利用畜禽粪便作饲料的成功范例。这种从粪便中回收养分再喂给家畜的作法，可节省耕作和运输等环节的费用，是经济利用畜禽粪便的一种途径。由于鸟类的消化能力较低，在干燥的鸡粪中残存有12-13%的纯蛋白质及其它各种养分，经干燥等处理后混入饲料中，仍可用来喂鸡。干燥鸡粪作为反刍动物(牛、羊)的精料补充料，饲喂效果良好。因为反刍动物可将鸡粪中的非蛋白态氮，在瘤胃中经微生物分解利用合成菌体蛋白质而为畜体消化吸收利用。
2,畜禽粪便用作饲料的可行性畜禽粪便的营养成分畜禽粪便营养成分和消化率，主要与动物种类、年龄和生长期等因素有关，粪便营养成分主要包括粗蛋白质、脂肪、和无氮浸出物，以及Ca、P等矿物质元素，除此之外，粪便中还存有大量的维生素B12,例如，干猪粪中维生素B12含量高达17.6μg/g。鸡粪中的非蛋白氮含量十分丰富，占总氮的47%~64%，这种氮不能被单胃动物吸收利用，但可为反刍动物利用。畜禽粪便的营养成分见表12—5。
表12—5 畜禽粪便的营养成分项 目
肉鸡粪
蛋鸡粪
肉牛粪
奶牛粪
猪粪
粗蛋白（%）
31.3
28
20.3
12.7
23.5
真蛋白（%）
16.7
11.3
12.5
15.6
可消化蛋白（%）
23.3
14.4
4.7
3.2
粗纤维（%）
16.8
12.7
31.4
37.5
14.8
粗脂肪（%）
3.3
2.0
2.5
8.0
无氮浸出物（%）
29.5
28.7
29.4
38.3
可消化能（反刍动物）(kJ/g)
10212.6
7885.4
123.5
160.3
代谢能(反刍动物)(kJ/g)
9128.6
总消化氮（反刍动物）(%)
59.8
28
16.1
15.3
Ca (%)
2.4
8.8
0.87
2.72
P (%)
1.8
2.5
1.60
2.13
Cu（mg/kg）
98
150
31
63
干鸡粪可部分代替动物饲料用于动物生产。例如，用干鸡粪代替乳牛精饲料的30%，与对照组相比，在泌乳量、乳脂率与乳的风味等方面均无差异。喂鸡以占日粮的5-10%为好，在产蛋率、蛋重等方面与对照组比较均无差异。干鸡粪还可用于饲喂小牛、肉牛、羊与猪等动物。
畜禽粪便用作饲料的安全问题及对畜产品的影响
尽管畜禽粪便有丰富的养分，但是有许多潜在的有害物质，一是可能含有随粪便排出的矿物质微量元素（重金属如铜、锌砷等）、各种药物（抗球虫药、磺胺类药物等）、抗菌素和激素等；二是可能含有大量的病原微生物、寄生虫及其卵；三是含有氨、硫化氢、吲哚、粪臭素等有害物质。所以，畜禽粪便只有经过无害化处理后才可用作饲料。一般认为，带有潜在病原菌的畜禽粪便经过高温、膨化等处理后，可杀死全部的病原微生物和寄生虫。因此，以无害化处理的畜禽粪便作饲料饲喂畜禽是安全的；只要控制好畜禽粪便的饲喂量，控制好饲料中药物添加量就可避免中毒现象的发生；禁用畜禽治疗期的粪便作饲料，或在家畜屠宰前不用畜禽粪便作饲料，就可以消除畜禽粪便作饲料对畜产品安全性的威胁。
试验证明，禽粪用作饲料不影响鲜牛肉的等级和风味（Fontenot,1974）；鸡粪喂奶牛也不影响牛奶的成分和风味；猪粪喂猪和牛粪喂牛皆不影响肉质，仅硬脂酸有变化（Oskida，Toskio，1984）。
畜禽粪便经过适当处理之后，几乎所有病原菌和微生物都被杀死。将加工后的畜禽粪便作为饲料经包装处理，可以作为商品进行出售，如在德国、美国等国际市场上出现的一种用鸡粪制作的商品名为“托普兰”的饲料，这种鸡粪饲料同玉米粉混合以后，营养价值与一般常见饲料几乎相等，而成本却降低30%，对畜产品无不良影响。
3．畜禽粪便用作饲料的方法
（1）干燥法 干燥法就是对粪便进行脱水处理，使粪便快速干燥，以保持粪便养分，除去粪便臭味，杀死病原微生物和寄生虫，该方法主要用于鸡粪处理。干燥法可以分为自然干燥和人工干燥两种。
①自然干燥法 这种方法适合小型鸡场，是将鸡粪单独或将鸡粪按照一定比例掺入米糠之中，拌匀堆在干燥的场地，利用太阳辐射热晒干，过筛，除去杂质粉碎后用作饲料。
②人工干燥法 利用机械等设备加热新鲜畜禽粪便，使其干燥，以获得干燥畜禽粪便。常见的方法包括：一是利用高温快速干燥机干燥畜禽粪便，即在短时间内（约12s）用500~550℃高温加热鲜畜禽粪便，使鲜畜禽粪便含水量降低到13%以下。二是利用烘箱干燥畜禽粪便，即畜禽粪便在70℃经2h、在140℃经1h或在180℃经30min加热处理，以达到干燥、灭菌的目的。三是用微波法干燥鸡粪，即将鲜鸡粪或含水量为30%～40%的鸡粪缓慢通过微波干燥机，使畜禽粪便中的水分蒸发，微生物和寄生虫被杀死。四是修建塑料大棚或钢化玻璃大棚干燥畜禽粪便，即将畜禽粪便置于大棚中，利用太阳能和发酵产热干燥畜禽粪便，杀灭病原微生物和寄生虫。五是利用机械加热法干燥畜禽粪便，即利用机械供热加热湿畜禽粪便，使水分蒸发并迅速减少，不但能保存畜禽粪便养分，而且能减小畜禽粪便体积和便于运输储存。例如，按照意大利的一项工艺流程规定，在短时间内将热烟气通至湿粪，使畜禽粪便水分降至10～40%。其过程分为三个阶段：第一阶段烟气温度最高，达500～700℃，迅速加热，使粪表面水分蒸发；第二阶段烟气温度降至250～300 ℃，使粪内水分不断地分层蒸发，防止粪内有机物在加温过程中被破坏；第三阶段温度再降至150～200℃，可杀死全部杂草种子、微生物，破坏除卡那霉素以外的所有其它抗菌物质。值得注意的是，用高温烘烤法干燥畜禽粪便有两大缺点，一是消耗大量能源，二是加工过程产生臭气，造成二次污染。
（2）青贮法 将畜禽粪便单独或与其他饲料一起青贮。这种方法是比较成熟的加工处理家畜粪便，实现粪便资源化利用的方法。只要调整好青粗料与粪的比例并掌握好适宜含水量，注意添加富含可溶性碳水化合物的原料，将青贮物料水分控制40%~70%，保持青贮容器为厌氧环境，就可保证青贮饲料质量。
畜禽粪青贮法不仅可防止粗蛋白过多损失，而且可将部分非蛋白氮转化为蛋白质，杀灭几乎所有有害微生物，其产品可以作为反刍动物的优质饲料。例如，用60% 鲜鸡粪、25%青草（切短的青玉米桔）和15%麸皮混合青贮，经过35天发酵，即可用作饲料。
采用青贮法处理畜禽粪便，其优点是费用低，能源消耗少，产品无毒无臭味，适口性强，蛋白质消化率和代谢率高。青贮后的鸡粪可按2:1的比例喂牛，约22.5%~40%的牛粪经青贮法处理后可重新喂牛。
发酵法 发酵法处理畜禽粪便可以分为有氧发酵和厌氧发酵两种方法，其中，有氧发酵就是给粪便通气，利用好氧菌对粪便中的有机物进行分解利用，将粪便中的粗蛋白和非蛋白含氮物质转变为单细胞蛋白质（SCP）、酵母或其他类型的蛋白质产物，好氧菌如放线菌、乳酸菌、醋酸杆菌等还可以分解物料中的纤维素，能产生更多营养物质，同时，好氧菌活动产生大量热量使物料温度升高（达55℃～70℃），可以杀死物料中绝大部分病原微生物和寄生虫卵，使产品安全可靠。厌氧发酵就是将畜禽粪便放置于缺氧环境中，在物料含水量（30%~38%）适宜的条件下，进行厌氧发酵，厌氧发酵一般内部温度最高可达到38℃左右，发酵时间冬季需3个月，夏季1个月左右。厌氧发酵由于不能经历高温，所以不能杀死物料中大部分病原微生物。同时，厌氧发酵会产生氨气、硫化氢气体及其他恶臭物质，这些物质又会对环境产生二次污染，用厌氧发酵处理畜禽粪便所获得的产品必需经过消毒杀菌才能使用。
(4)鸡粪与垫草混合直接饲喂 在美国进行的一项试验表明，可用散养鸡舍内鸡粪混合垫草，直接饲喂乳牛与肉牛。在每百公斤饲料中混入上述粪草23.2 kg饲喂乳牛时，其结果与饲喂含豆饼的饲料效果相同。在每百公斤饲料中混入25 kg粪草饲喂肉牛，与饲喂棉籽饼的对照组相比，如饲料总量相等时，效果较差；如比对照组增加15%粪草时，则两种处理肉牛的增重量大体相等。由于人们担心可能存在农药残留和携带病原体等问题，所以这种处理并利用动物粪便的方法很少被使用。
(三) 利用畜禽粪便生产沼气
基本原理
将畜禽粪便用作燃料的主要方法，一是将畜禽粪便干燥后直接燃烧，这种方法主要在经济落后的牧区使用；二是将畜禽粪便和秸秆等混合，进行厌氧发酵产生沼气，用沼气照明或用作燃料。从理论上讲，这种方法不仅能提供清洁能源，解决我国广大农村缺乏燃料而大量燃烧农作物秸秆导致的浪费资源和污染环境等问题，而且，利用畜禽粪便生产沼气也是大型畜禽场处理和利用废弃物的重要方式。
存在于饲料中的能量被微生物分解而释放的热能，叫“生物能”。研究表明，家畜只能利用饲料中的49％～62%能量，其余的49％～31%能量随粪尿排出。将家畜粪便与其它有机废弃物混合，在一定条件下进行厌氧发酵产生沼气，可充分利用粪能和尿能。试验结果表明，饲养2头肉牛或3.2头奶牛或16头肥猪或330只鸡一天所产生的粪便所形成的沼气与1L汽油的能量相当。
2.沼气的性质
沼气是有机物在厌氧环境中，在一定温度、湿度、酸碱度和碳氮比条件下，通过微生物发酵产生的含有多种成分的可燃性气体。沼气是一种无色、略带臭味的混合气体，沼气的主要成分是甲烷(CH4)，占总体积的60％～75%，二氧化碳(CO2)，占25％～40%，还含有少量的氧、氢、一氧化碳、硫化氢等气体。一份甲烷与二份氧气混合燃烧，可产生大量热，沼气的发热量为20～27MJ/m3，甲烷燃烧时最高温度可达1400℃。当空气中甲烷含量达25％～30%时，对人畜有麻醉作用。
3.沼气生产过程
沼气发酵是由微生物在厌氧条件下分解有机物产生甲烷等可燃气体的过程。沼气产生的过程为：
（1）发酵液化 在这个阶段，各种发酵细菌增殖并分泌胞外酶。胞外酶包括纤维素酶、蛋白酶和脂肪酶等。在发酵细菌分泌的胞外酶如纤维素酶、蛋白酶和脂肪酶的作用下消耗氧气，将结构复杂的有机物分解为结构较简单的有机物，例如将多糖分解为单糖，将蛋白质转化为肽或氨基酸，将脂肪转化为甘油和脂肪酸。这些简单有机物可进入微生物细胞，并参与微生物细胞的生物化学反应。
（2）发酵产酸 在这个阶段，产氢和产酸菌在厌氧环境中增殖并分泌胞外酶，胞外酶分解单糖、氨基酸、甘油、脂肪酸产生乙酸、丙酸、丁酸、氢气和二氧化碳。产酸菌既有厌氧菌，又有兼性菌。
（3）发酵产生甲烷：在这个阶段，产生甲烷菌在厌氧环境中增殖并分泌酶，利用乙酸、氢气和二氧化碳等合成生产甲烷、CO2和H2S等气体。
4.生产沼气的适宜条件
（1）适宜的温度 沼气发酵的温度范围较宽，为4~65℃，随着温度的上升产气速度加快。根据沼气发酵温度的差异，将沼气发酵分为高温、中温和常温三种类型。高温发酵的温度为50℃~60℃，每立方米沼气池日产沼气3~4.5m3，为酿造厂所用；中温发酵的温度为30℃~40℃，每立方米沼气池日产沼气1.5 m3~2.5m3，为畜牧场处理废水所用；常温发酵的温度为10℃~28℃，每立方米沼气池日产沼气0.15 m3~0.25m3，为农户处理废水所用。温度对沼气池产气率的影响见表12—6。在沼气发酵过程中起关键作用的是沼气池中的微生物的活性，微生物活性与温度密切相关，温度过高或过低，都会影响沼气的产生。畜牧场处理粪便进行沼气发酵的适宜温度为30℃~40℃，最适温度范围为35℃~38℃。
表12—6 温度对产气速度的影响沼气发酵温度
10℃
15℃
20℃
25℃
30℃
沼气发酵时间/d
90
60
45
30
27
有机物产气率ml/g
450
530
610
710
760
（2）厌氧环境 由于沼气产酸和产气是微生物在厌氧环境中分解简单有机物的结果，所以，在生产沼气过程中，一定要保证厌氧环境。因此，对沼气发酵系统一定要进行密封，防止外界空气进入。判断发酵池厌氧程度的方法是测定氧化还原电位或pH。在正常进行沼气发酵时，氧化还原电位为-300mV。
（3）料液的pH值 沼气正常发酵时的pH值通常为中性环境，过酸或过碱都会影响产气。在一般情况下，发酵液pH值大都在6.5~7.5范围内时，沼气产量最高。所以，当采用大量产酸原料时，需用石灰或草木灰调节沼液pH值。
（4）接种物 开始发酵时，一般都要加入一定数量的发酵菌。畜禽粪便中通常都含有一定量的发酵菌。因此，以畜禽粪便作原料生产沼气，不需要另外接入菌种。
（5）料液浓度 研究表明，沼气发酵需要有充足的有机物，以保证沼气菌等各种微生物正常生长和大量繁殖，一般认为每立方米发酵池容积，每天加入1.6～4.8kg固形物为宜。沼液中总固形物浓度最大不得超过40%，最小不得小于10%。不经过稀释的猪粪含固形物18%，直接入沼气池可发酵产生沼气。
（6）适当的碳氮比 在发酵原料中，当碳氮比为25~30∶1时，沼气产气效果最好。在进料时须注意原料的碳氮比，人畜粪便、大豆叶、野草的碳氮比适宜于发酵产生沼气。当发酵原料为农作物秸秆时，需适当增加氮素含量。
5．沼气池的结构沼气池由发酵池、进料口、贮气池、气体通道、池盖等几部分组成。
如图12—7所示。沼气池池身建在地下，一般深3米、直径1.5~1.8米为宜。沼气池要求严格密封。因此，最好用水泥混凝土修建。
图12—7 沼气发酵池示意图进料口 2.导气管 3.活动盖 4.水压间 5.溢流管 6,贮肥池 4.进料管 8.发酵间 9出料管
6.沼气生产工艺
备料 将农作物秸秆铡成3~5厘米长的短节，与畜禽粪便混合；
检修沼气池 进料前，应对沼气池进行检修，确保沼气池密封不漏气，若有破损，应及时修补；
配料 原料中的固形物应占10%左右。
进料 如用农作物秸秆作原料，则应铺设一层秸秆铺设一层粪便，并应将秸秆压实；若为畜禽粪便作原料，则将畜禽粪便加入沼气池，按比例加入水或沼液；
密封 加盖密封，保证不漏气；
管理 在寒冷季节，应注意沼气池防寒保暖，确保池内温度满足发酵要求；
搅拌 安装搅拌设施，每日定期搅拌，可使微生物与有机物充分接触，使沼液环境趋于稳定一致，并促进沼气释放，这样可使产气速度增加15%以上；
调节pH值 测定出料口沼液pH值，当出料口沼液pH值过小时，加入适量的石灰或草木灰，以调节沼液的pH值。
7．沼气的利用
对于一般畜牧场。沼气主要用于燃料，为场内生产和职工生活提供清洁能源。目前，大规模利用沼气的时机尚不成熟，其原因是：（1）大规模利用沼气作能源，不但需要产气量高，而且要求产气量持续和稳定。目前的沼气生产工艺与设备达不到这个要求，因此，需要进一步完善沼气生产工艺，提高设备生产性能；（2）大规模利用沼气作能源需要铺设专门的管道以及配置气压调剂装置。目前生产沼气量不够大，修建网管需要大量投资，这必然增加了沼气的成本，过高的费用使居民生活难以使用；（3）从理论上讲，沼气可以用来发电，但缺乏脱硫处理的装置、缺少专用发电机以及发电量不稳定无法并网等因素，限制了沼气发电的使用。
8.沼液和沼渣的利用
沼液和沼渣的营养价值和卫生状况 家畜粪便经沼气发酵处理已实现无害化，表现为残渣中约95%的寄生虫卵被杀死，钩端螺旋体、福氏痢疾杆菌、大肠杆菌全部或大部被杀死。沼气发酵残渣中依然有大量的养分。养分的多少取决于粪便的组成，如粪便中碳水化合物分解成甲烷逸出，蛋白质虽经降解，但又重新合成微生物蛋白，使蛋白质含量增加，其中必需氨基酸含量增加，如鸡粪在沼气发酵前蛋白质(占干物质%)为16.08%，蛋氨酸为0.104%，经发酵后前者为36.89%，后者为0.715%。
用作肥料 畜粪发酵分解后，约60%的碳素转变为沼气，而氮素损失很少，且转化为速效养分。如鸡粪经发酵产气后，固形物剩下50%，这种废液呈黑粘稠状，无臭味，不招苍蝇，施于农田肥效良好。沼渣中尚含有植物生长素类物质，可使农作物和果树增产；沼渣可作花肥；作食用菌培养料，增产效果亦佳。将沼液喷施于农作物、蔬菜、水果、花卉，可提高农产品品质。例如，山东省农业科学院有关人员在小麦扬花期用沼液根外追肥，小麦产量提高19.8%。
用作饲料 沼气发酵残渣作反刍家畜饲料效果良好，对猪如长期饲喂还能增强其对粗饲料的消化能力，如在生长肥育猪配合饲料中添加适量的沼液（前期2L/头.日，后期3L/头.日），饲喂120天，猪平均日增重增加14.31%。
用作饵料 将适量的沼气残渣和沼液施入水体，可促进水中浮游生物的繁殖，增加了鱼铒的数量，提高了水产品数量和质量。研究表明，用沼液施肥，淡水鱼类增产25~50%，鲢鱼氨基酸含量增加12.8%，其中赖氨酸含量增加11.1%。
值得注意的是，沼液和沼渣体积大，不便于长途运输，如不能就地、及时的消纳，则会造成二次污染。
第三节 畜牧场废水对环境的污染、危害及其净化处理畜牧场废水污染物及其危害畜牧场废水的主要成分是畜禽尿、部分残余的畜禽粪便、饲料残渣和冲洗水。畜牧场废水的特征与畜禽舍结构、清粪方式、畜禽饲料营养、畜禽消化能力、生产管理方式和冲洗水等有关。例如，在生产中，先铲除大部分固体粪便，然后冲洗，则产生的废水量相对少，废水污染物浓度低；反之，冲洗前不进行清粪，则相对需要较多的冲洗水，排放的废水量也大，废水含高污染物，后处理难度大。
畜牧场废水污染物中的氮、磷对环境危害最大。氮和磷是植物生长发育所必需的营养物质，河流等洁净水体接纳大量氮和磷，会引起水体富营养化，表现为藻类和浮游生物大量生长繁殖，水体溶解氧减少，透明度下降、水质恶化，严重时会使鱼类和其它生物大量死亡；当畜牧场废水中的重金属元素铜大量进入水体（铜含量大于0.01mg/L）时，铜对水生生物产生毒害，抑制水体的自净作用；废水中的恶臭物质主要有硫醇类、酚类、酸类、胺类及含氮杂环化合物等，这些恶臭物质会恶化水的感官性状，降低水的利用价值；废水中的病原微生物和寄生虫卵，也会造成介水性传染病及寄生虫病的流行。
畜牧场废水处理与利用技术废水处理是采用各种手段和技术，将废水中的污染物分离除去或将其转化、分解为无害的物质，从而使废水净化达到农业灌溉用水标准或渔业用水标准而利用，或达到《中华人民共和国畜禽养殖场污染物排放标准》而排放的过程。畜牧场废水处理的重点是将废水中的有机污染物质分解、转化为无害的物质。为了减少畜牧场废水的数量，减少畜牧场废水中有机物含量，在生产过程中，一般采用先铲除粪尿固形物，再用水冲粪尿残渣的“干清粪”工艺。那种不铲除粪尿中固形物，直接用水冲洗的除粪工艺或用水冲泡粪尿的工艺只能加大畜牧场废水排放量和废水处理的难度，因为粪尿和水混合后，即使采用固液分离技术分离，也不可能再分离出可溶性物质，水中污染物浓度极高，势必增加了废水处理难度和成本。在采用先进生产工艺减少废水排放量的前提下，采用科学的技术和方法处理废水，可以使其达到净化。处理畜牧场废水常用的技术有：
物理处理法物理处理法就是利用污水中各种物质物理性质的不同，采用物理的方法将污水中的有机污染物、悬浮物、油类及其它固体物质分离出水体的过程。物理处理法包括：
重力分离法重力分离法是根据废水中悬浮物密度与废水密度不同的特点，将废水中固形物与液体分离的一种方法。其原理是，当悬浮物的密度大于废水的密度时，在重力作用下，悬浮物下沉形成沉淀物；当悬浮物密度小于废水密度时，悬浮物将上浮到水面，通过收集沉淀物或上浮物，可以除去废水中的固形物，使废水得到净化。例如，利用重力法除去废水中的固形物，可使化学耗氧量降低14%~16%。用重力分离法处理废水所用的设施有：
（1）沉砂池沉砂池可分为普通沉砂池和曝气沉砂池。普通沉砂池的功能是从废水中分离密度较大的砂粒，一般设在泵站或沉淀池之前，保护机件和管道免受砂粒磨损和阻塞，减轻沉淀池的无机颗粒造成的负荷，使污泥具有良好的流动性，便于污泥的排放输送。按池内水流方向的不同，沉砂池可分为平流式沉砂池和竖流式沉砂池两种。其中以平流式沉砂池的截留效果为最好，最为常用。如图12—8所示。沉砂池的水流部分实际上是一个明渠，两端设有闸板，以控制水流速度，在沉砂池的底部设有贮砂斗，下接排砂管。开启贮砂斗的阀，可将砂排出。
曝气沉砂池是一个长形渠道，安置有曝气装置。曝气装置位于渠壁一侧，距池底20—80cm，在曝气沉砂池下部设集砂斗，如图12—9所示。曝气的作用是使废水中的有机颗粒经常处于悬浮状态以除去砂粒上附着的有机污染物，获得较为纯净的砂粒。
沉淀池根据水流方向，可将沉淀池分为平流式沉淀池、辐流式沉淀池和竖流式沉淀池三种，如图12—10（a、b、c）所示。平流式沉淀池结构如图12—10（a）所示，废水从池一端流入，按水平方向在池内流动，从另一端溢出，池表面呈长方形，在进口处的底部设贮砂斗。辐流式沉淀池结构如图12—10（b）所示，池表面呈圆形或方形、废水从池心进入，沉淀后废水从池周溢出，池内废水也是呈水平方向流动。竖流式沉淀池结构如图12—10（c）所示，表面多为圆形，但也有呈方形或三角形，废水从池中央下部进入，由下向上流动，沉淀后废水由池面和池边溢出。
图12—8 普通沉砂池 图12—9 曝气沉砂池
图12—10 各种类型沉淀池离心分离法离心分离法主要是利用离心作用，使污水中的悬浮污染物离开水体而达到净化的目的。质量越大的物体，离心力越大。因此，在离心过程中，质量大的物体被甩到外围，质量小的物体则留在内圈。这样，通过离心，可使悬浮固体物和废水分离并分别通过各自出口排出，以净化废水。常用的离心设备有两种,
压力式水力旋流器 主要用于分离颗粒较大的悬浮颗粒。废水靠水泵压力以切线方向进入旋流器内，在进水处的流速可达6~10m/s，较大的颗粒被抛向器壁并旋转，沿器壁向下运动，然后从排液管排出；较小的颗粒旋转到一定高度后随二次涡流向上运动，通过中心管流到分离器的顶部，由排水管排出。如图12—11所示。
（2）卧式螺旋离心机 废水也沿着切线方向进入分离器内，废水在分离器内旋转以分离废水内悬浮物，如图12—12，其缺点是设备昂贵，能耗大，维修困难。
筛滤法筛滤法就是利用过滤介质的筛除作用分离除去污水中悬浮物的一种方法。这种方法所使用的设备有隔栅、滤网、微滤和砂滤设备。
（1）隔栅 隔栅是由一组平行的金属栅条制成的金属框架，斜置于废水流经的渠道上，或泵站集水池的进口处，用以阻截大块的漂浮物和悬浮物，以避免堵塞水泵和堵塞沉淀池的排泥管。栅条的间距按废水的类型而定，如图12—13所示。
（2）滤网 用以阻留、去除废水中的纤维、纸浆等较细小的悬浮物。滤网一般由金属丝编制。常用的有旋流式滤网、振动筛式滤网等，如图13—14所示。
图12—11 压力式水力旋流器
图12—12 卧式螺旋离心机
图12—13 格栅示意图上图为格栅与废水管道剖面图，其中1为格栅，2.为废水管上部挡板
下图为格栅与废水管道平面图，其中1为格栅平面图
（a）固定筛式滤网 （b）楔形筛式滤网 （c）振动筛式滤网
12—14 用于废水固体与液体分离的几种滤网
（3）微滤 微滤是利用多孔材料制成的整体型微孔管或微孔板来截留水中的细小悬浮物的装置。
（4）砂滤 一般以卵石作垫子层，采用粒径0.5~1.2mm，滤层厚度1.0~1.3mm的粒状介质为滤料，用于过滤细小的悬浮物。
化学处理法化学处理法是向废水中加入化学试剂，通过化学反应改变水体及其污染物性质以分离、去除废水中污染物或将其转化为无害物质的方法。
中和法
中和法是利用酸碱中和反应的原理，向水体中加入酸性（碱性）物质以中和水体碱性（酸性）物质的过程。畜牧场废水含有大量有机物，一般经微生物发酵产生酸性物质。因此，向废水中一般加入碱性物质即可。
混凝法混凝法是向废水中投加混凝剂，在混凝剂作用下使细小悬浮颗粒或胶粒聚集成较大的颗粒而沉淀，从而使细小颗粒或胶体与水体分离，使水体得到净化。目前常用的混凝剂有无机混凝剂和有机混凝剂。
无机混凝剂 应用最广泛的主要有铝盐，如硫酸铝、明矾等；其次是铁盐，如硫酸亚铁、硫酸铁、三氯化铁等。
有机混凝剂 主要是人工合成的聚丙烯酸钠（阴离子型）、聚乙烯吡烯盐（阳离子型）、聚丙烯酰胺（非离子型）、十二烷基苯黄酸钠、羧基甲基纤维素钠和水溶性尿醛树脂等高分子絮凝剂。只需要投加少量，便可获得最佳絮凝效果。
混凝法除去水中悬浮物的原理是向水中加入混凝剂后，混凝剂在水中发生水解反应，产生带正电荷的胶体，它可吸附水中带负电荷的悬浮物颗粒，形成絮状沉淀物。絮状沉淀物可进一步吸附水体中微小颗粒并产生沉淀，使悬浮物从水体中分离。
生物处理法生物处理法是借助生物的代谢作用分解污水中的有机物，使水质得到净化的过程。生物处理法可以分为人工生物处理法和自然生物处理法。人工生物处理法是指通过采取人工强化措施为微生物繁衍增殖创造条件，通过微生物活动降解水体有机物，使水体净化的过程，主要包括活性污泥法和生物膜法。自然生物处理主要是利用自然生态系统生物的代谢活动降解水体有机物，使水体净化的过程，包括氧化塘法和人工湿地法。
1．活性污泥处理法 活性污泥是微生物群体（细菌、真菌和原生动物等）及它们所吸附的有机物和无机物的总称，是一种由微生物和胶体所组成的絮状体。细菌是活性污泥净化功能的主体。活性污泥对污水的净化作用分为三个步骤。第一步为吸附作用，微生物活动分泌的多糖类黏质层包裹在活性污泥表面，使活性污泥具有很大的表面积和吸附力。活性污泥表面多糖类黏质层与废水接触后，很短时间内便会大量吸附污水中的有机质。在初期，活性污泥对水体的有机物的吸附去除率很高。第二步为微生物分解有机物作用，活性污泥微生物以污水中各种有机物作为营养，在有氧条件下分解水体中有机物，将一部分有机物转化为稳定的无机物，另一部分合成为新的细胞物质。通过活性污泥微生物的作用，除去了水体中的有机物，使废水净化。第三步为絮凝体的形成与絮凝沉淀，污水中有机物通过生物降解，一部分氧化分解形成二氧化碳和水，另一部分合成细胞物质成为菌体。利用重力沉淀法可使水体的菌体形成絮状沉淀，将菌体从水体中分离出来。
活性污泥法的主要流程如图12—15所示，污水和回流污泥从池首端流入，呈推流式至池末端流出。污水净化过程的第一阶段吸附和第二阶段的微生物代谢是在一个统一的曝气池中连续进行的，进口处有机物浓度高，出口处有机物浓度低。
图12—15 活性污泥法处理废水工艺流程
2．生物膜处理法生物膜法是利用微生物活动降解水体有机物，净化水体的一种方法。生物膜法和活性污泥法有显著的区别，活性污泥法是依靠曝气池中悬浮流动着的活性污泥来降解有机物，而生物膜法是通过生长固定支承物表面上生物膜中微生物的活动降解水体中有机物，生物膜表面为好氧微生物，中间为兼性微生物，内层为厌氧微生物。用生物膜处理废水的构筑物有生物滤池、生物转盘和生物接触氧化池等。
（1）生物滤池 生物滤池是一种底层铺设有滤料的水池，在滤料表面黏附有生物膜。当废水流入生物滤池时，滤料和生物膜截留吸附废水中的悬浮物质，微生物将生物膜滞留的有机物氧化分解为无机物。在生物膜净化水质过程中，一方面滤料将废水中的胶体物质吸附在滤料的表面，为生物膜中微生物繁衍提供了养料，促进了微生物的增殖，另一方面，生物膜中微生物的快速增殖又提高了生物滤池吸附和降解有机物的能力。
（2）生物转盘 生物转盘是由转轴、盘片和氧化管构成的降解水中有机物的装置，盘片串联成组，中心横贯转轴，轴的两端置于固定在半圆形氧化槽的支座上。转盘的表面有40%~50%浸在氧化槽内的废水中，转轴一般高出水面10~25cm。生物转盘的构造如图12—16。当废水流经生物转盘时，盘片吸附截留水中有机物，在盘片表面形成生物膜，生物膜中微生物在快速增殖的过程中降解废水中的有机物。生物转盘与生物滤池的主要区别是生物转盘以一系列转动的盘片代替固定的滤料。盘片在旋转过程中使生物膜地与空气和污水进行交替接触，促进了生物膜的有氧氧化过程，提高了生物膜吸附和降解有机污染物的能力。生物转盘除具有截留、吸附和降解有机物的作用外，还具有硝化、脱氮和除磷等功能。生物转盘处理废水的流程如图12—17所示。
图12—16 生物转盘构造示意图
1.盘片 2.氧化槽3.转轴
图12—17 生物转盘法处理废水流程
3．氧化塘处理法
氧化塘法是利用天然水体和土壤中的微生物、植物和动物的活动来降解废水中有机物的过程。国外氧化塘生物主要由菌类和藻类组成。国内氧化塘生物主要由菌类、藻类、水生植物、浮游生物、低级动物、鱼、虾、鸭、鹅等组成，将污水处理与利用相结合。按占优势微生物对氧的需求程度，可以将氧化塘分为好氧塘、兼性塘、曝气塘和厌氧塘。
厌氧塘 水体有机质含量高，水体缺氧。水体中的有机物在厌氧菌作用下被分解产生沼气，沼气将污泥带到水面，形成了一层浮渣，浮渣可保温和阻止光合作用，维持水体的厌氧环境。厌氧塘净化水质的速度慢，废水在氧化塘中停留的时间最长（30~50天）。
曝气塘 曝气塘是在池塘水面安装有人工曝气设备的氧化塘。曝气塘水深为3~5m左右，在一定水深范围内水体可维持好氧状态。废水在曝气塘停留时间为3~8天，曝气塘BOD负荷为30~60g/m3，BOD5去除率平均在70%以上。
兼性塘 如图12-18所示，水体上层含氧量高，中层和下层含氧量低。一般水深在0.6 m ~1.5m，阳光可透过塘的上部水层。在池塘的上部水层，生长着藻类，藻类进行光合作用产生氧气，使上层水处于好氧状态。而在池塘中部和下部，由于阳光透入深度的限制，光合作用产生的氧气少，大气层中的氧气也难以进入，导致水体处于厌氧状态。因此，废水中的有机物主要在上层被好氧微生物氧化分解，而沉积在底层的固体和老化藻类被厌氧微生物发酵分解。废水在塘内停留时间为7~30天，BOD负荷2~10g/m2.d，BOD去除率为75%~90%。
好氧塘 水体含氧量多，水较浅，一般水深只有0.2 m ~0.4m，阳光可以透过水层，直接射入塘底，塘内生长藻类，藻类的光合作用可向水体提供氧气，水面大气也可以向水体供氧。塘中的好氧菌在有氧环境中将有机物转化为无机物，从而使废水得到净化。好氧氧化塘所能承受的有机物负荷低，废水在塘内停留时间短，一般为2~6天，BOD的去除率高，可达到80%~90%，塘内几乎无污泥沉积，主要用于废水的二级和三级处理。
水生植物塘 主要是利用放养植物的代谢活动对污水进行净化。水生植物塘放养的植物应有较强的耐污能力，常用的水生植物有水葫芦、绿萍、芦苇、水葱等。水生植物对污水的净化途径是：（1）吸收——贮存——富集大量的有机物，将有机物和矿物质转化为植物产品；（2）捕集—积累—沉淀水体有机物；（3）在水生植物根系表面形成大量生物膜，利用生物膜中微生物吸附降解水体有机物。
养殖塘 主要养殖鱼类、螺、蚌和鸭、鹅等水禽。通过水产动植物的活动，将废水中的有机质转化为水产品。养殖塘深度在2m ~3m之间，水生植物以阳光为能源，进行光合作用分解污染物，浮游植物和浮游动物将水体中的植物产品和水体中有机物转化为鱼类饵料或畜禽饲料，最后通过畜禽和鱼类将水体有机物转化为动物产品。在利用养殖塘处理污水时，一般采用多塘串联，前一、二级池塘培养藻类和水生植物，第三、四级池塘培养浮游动物，最后一级池塘放养鱼类和水禽。用养殖塘只可处理富含有机质但不含重金属和累积性毒物的废水。
图12-18 兼性氧化塘工作示意图
4．人工湿地处理法人工湿地法是一种利用生长在低洼地或沼泽地的植物的代谢活动来吸收转化水体有机物，净化水质的方法。当污水流经人工湿地时，生长在低洼地或沼泽地的植物截留、吸附和吸收水体中的悬浮物、有机质和矿物质元素，并将它们转化为植物产品。在处理污水时，可将若干个人工湿地串联，组成人工湿地处理废水系统，这个系统可大幅度提高人工湿地处理废水的能力。人工湿地主要由碎石床、基质和水生植物组成，如图12-19所示。人工湿地种植的植物主要为耐湿植物如芦苇、水莲等沼泽植物。
土地还原处理法将经过人工或自然处理的畜禽粪尿污水施用到农田，利用土壤——作物系统吸收利用废水中有机物的方法被称为土地还原处理法。直接用废水灌溉农田容易引起土壤污染，应该防止过量施用废水引起农作物减产。在使用土地还原处理法处理废水时应做到以下几点：①防止地表土壤养分流失 在坡地上施用时，应在斜坡下方挖沟或设置20m宽的缓冲地段（草地或灌丛）；②防止地下渗漏 当将大量家畜排泄物排放到农田时，水体中硝态氮含量很高，可能会对地下水造成污染，应防止氮、磷等营养元素渗漏。
图 12-19 人工湿地处理废水示意图
生态系统废水处理法生态系统废水处理法就是根据生态学原理，建立结构完善的生态系统，通过生态系统中生产者和消费者的作用，将废水中有机物转化为农产品并使水质得到净化。利用生态系统处理废水，其主要组成为：
初级生产者系统 该系统的主体可以是水稻、水生饲料、蔬菜、豆类、玉米等。初级生产者的产品可以为次级生产者（畜禽）提供饲料。
陆生次级生产者系统 次级生产者系统主要是畜禽养殖场，可以饲养猪、家禽、奶牛、肉牛、山羊、绵羊等。次级生产者所排泄的粪尿经过处理后作为初级生产者系统的肥料使用。畜禽粪尿经适当处理后排入水生生态系统，也可作为鱼虾等的饵料，使畜禽污水中的有机物得到进一步的转化和利用。
水生生态系统 主要为鱼塘，此外还有水稻—鱼、葫—鱼—萍—鱼的共生生态系统。该系统可以对次级生产者系统所排放的污水中的有机物进行分解利用，并进一步净化污水。
有机污水净化的综合利用系统 畜禽养殖场所排放的污水，经排水沟顺序流经水生植物塘（水葫芦）、细绿萍地、鱼虾塘、水稻田等，逐步对污水进行净化利用。
畜牧场废水处理与利用工艺
在一般情况下，畜牧场废水处理与利用工艺流程是：
进行物理处理：清除粪便 → 水冲 → 过滤废水 → 沉淀废水进行化学处理：中和废水中的酸或碱 → 加入混凝剂清除水中的油、微小悬浮物和胶体
进行生物处理：利用微生物、植物和动物活动，降解水体有机物，以净化水体。利用生物处理法，只有将多个氧化塘与养殖塘、或人工湿地相连接，形成一个由多种生物参与的废水处理生态工艺系统，才能获得良好的效果。利用生物学方法处理废水的工艺体系如图12-20所示：
厌氧塘 → 曝气塘 → 兼性塘 → 好氧塘 → 水生植物塘→ 养殖塘 → 灌溉
↓
人工湿地1
↓
人工湿地2
↓
灌溉
图12-20 利用生物学方法处理畜牧场废水工艺流程
畜牧场空气污染、危害及其控制畜牧场废弃物污染空气的主要形式畜禽粪便分解产生恶臭气体
畜禽养殖业规模化生产的发展，一方面为社会提供了大量畜禽产品，另一方面也产生了大量的畜禽粪尿。畜禽粪尿在腐败分解过程中产生许多恶臭物质。新排出的粪便中含有胺类、吲哚、甲基吲哚、己醛和硫醇类物质，具有臭味。排出后的粪便如果在有氧状态下分解，则碳水化合物产生二氧化碳和水，含氮化合物产生硝酸盐类，产生的臭气少；如果排出后的粪便在厌氧环境条件下进行厌氧发酵，则碳水化合物分解产生甲烷、有机酸和醇类，带有酸臭味；含氮化合物分解产生氨、硫酸、乙烯醇，等，产生的臭气多。尿排出体外后主要进行氧化分解，释放氨，形成臭味。畜牧场空气的恶臭物质，主要有NH3、H2S、硫醇、吲哚、粪臭素；脂肪酸、醇、酚、醛、酯、氮杂环类物质。
（二）畜禽粪便向空气传播扩散病原和灰尘干燥的粪便颗粒携带有大量的病原，在清扫畜舍或有风时，干燥粪便颗粒进入空气，在空气中飘逸，形成气源传播，有可能导致传染病流行。我国集约化猪鸡场环境状况调查表明，大多数猪鸡场空气细菌含量达到12.0万个/m3 ~ 118万个/m3，空气中降尘含量超过标准（0.08g/ m3.d）30~80倍。
影响畜牧场空气有害物质扩散的因素温度与季节
温度对分解粪便产生恶臭的微生物的活动具有重要影响，高温高湿环境有利于微生物活动，低温干燥环境不利于微生物活动。因此，在夏季和梅雨季节，微生物分解粪便产生臭气量多，粪场周围空气恶臭气体含量多。高湿环境不利于尘埃传播，因此，在湿度大的地区，空气粪便微小颗粒较少。
粪便通气性和水分
粪便的含水量高，通气性差，造成粪便内部缺氧，有利厌氧微生物分解，产生大量低级脂肪酸、H2S、酚类、吲哚、粪臭素等，使粪便变的更臭。例如，新鲜猪粪含水量在70%左右，总硫化物为1.6mg/L；当厌氧贮存24小时后，可增加到23.6mg/L，使粪变得更臭。
风
畜舍通风量增大，可以有效稀释粪便产生的臭气，畜牧场外界有风，将有利于畜牧场空气有效地降低臭气浓度。畜牧场下风向空气臭气浓度较大。
（四）pH值腐败微生物活动适宜的pH值为7.0~8.0，与排泄物的pH值大致相同，鲜粪可迅速分解释放臭气，如果pH值增大，如在高温堆肥过程，pH值迅速增大，将抑制腐败菌活动，减少臭气的产生。
（五）粪便状态无论固体或液体粪便，在静止状态下，表面释放的臭气少，在搅动或翻动时，释放的臭气量大，浓度高。例如，粪便在搅动时，H2S浓度可达到700mg/m3。
与粪场的距离与粪场等污染源距离越大，空气中臭气浓度越小。畜牧场产生的恶臭气体扩散与许多因素有关，一般认为恶臭气体扩散范围为200m~500m。
总之，畜牧场空气污染物质主要来源于粪尿。因此,一切与粪尿腐败分解及粪便颗粒扩散有关的因素都会对畜牧场空气污染产生影响。
畜牧场空气恶臭的危害畜牧场有害气体的成分及性质非常复杂，其中，有一些并无臭味甚至具有芳香味，但对动物有刺激性和毒性。高浓度的臭气可以在短时间内造成人畜中毒；在低浓度臭气的长期作用下，畜禽生产性能和对疾病抵抗力降低，发病率增高，严重者可以引起慢性中毒。
1.硫化氢（H2S）的危害硫化氢进入呼吸系统以后，溶解于呼吸道粘膜溶液之中，与其中的Na+结合生成具有毒性和刺激性的Na2S，强烈刺激眼和呼吸道粘膜，引起炎症、肺水肿和呼吸困难等；H2S由肺泡进入血液后，部分可与细胞色素氧化酶中的Fe3+结合，使酶失去活性而破坏血红蛋白的运氧功能，引起机体缺氧。
2.硫醇的危害
包括甲硫醇、乙硫醇和芳香族硫醇。其中，甲硫醇是具有烂洋葱臭味的气体，能引起人畜呕吐，具有刺激性并引起呼吸道粘膜发炎，高浓度的硫醇具有麻醉作用；乙硫醇除具有甲硫醇的毒性外，可引起肾功能障碍而出现血尿，高浓度乙硫醇可使中枢神经麻痹，血压下降，呼吸困难；芳香族硫醇臭气及毒性与脂肪族硫醇相同，除对粘膜具有刺激作用外，还可抑制甲状腺分泌甲状腺素功能，引起甲状腺肿大。
3.有机酸类的危害主要包括饱和和非饱和脂肪酸，不但具有刺激性的臭味，而且腐蚀性强，可以引起皮肤炎症，也可以引起肺水肿等疾病。
4.酚类的危害
主要是酚及其衍生物，具有臭味，能使蛋白质变性，其挥发性气体对粘膜有刺激性和腐蚀性，可引起头痛、呕吐、咳嗽等。动物长期吸入酚类会引起慢性肾炎症而死亡。
5.吲哚（苯并吡咯）的危害吲哚是色氨酸降解的产物。吲哚是由吡咯环和苯环缩合而成的具有强烈恶臭的气体，但其纯化物却有茉莉香味，毒性强，可引起人头痛、恶心、呕吐。
6.粪臭素（β—甲基吲哚）的危害粪臭素是色氨酸的降解产物，有强烈恶臭味，毒性比吲哚小。
减少畜牧场恶臭气体的措施
1．加强粪便管理，减少臭气的产生和扩散
畜禽粪便在贮存和处理过程中会不同程度地产生臭气。因此，减少畜牧场臭气产生的主要措施是：及时处理粪便，减少粪便贮存时间；在贮粪场和污水池搭建遮雨棚，粪便贮存场地势应高出周围地面30cm，以防止积水浸泡粪便或粪便淋洗流失；在粪堆表面覆盖草泥、锯末、稻草、塑料薄膜等，可以减少粪便分解产生的臭气挥发；在粪便中搅拌吸附性强的材料如锯末、稻草等，可有效减少臭气的产生；在干燥粪便过程中，可将臭气用风机抽出经专门管道输送到脱臭槽或使臭气通过浸湿的吸附性强的材料层脱臭；在粪便中加入适量的除臭剂，可有效减少臭气产生。
2.采取营养调控措施，提高饲料养分利用率，消除恶臭的来源畜禽粪便的臭气主要是饲料中未被消化吸收的营养物质在肠道或体外微生物分解形成的产物。粪便的臭气浓度的大小与粪便中氮、磷、硫等元素的含量成正相关。因此，提高畜禽日粮营养物质的利用率和减少畜禽粪便中氮、磷、硫等元素的含量是减少畜禽粪便臭气含量的重要措施。减少畜禽粪便臭气产生的营养措施有：（1）选择营养物质含量高，易消化的饲料配制日粮，可提高畜禽日粮养分的消化吸收率，减少臭气的产生；（2）在满足动物生长发育、繁殖和生产需要的前提下，尽量减少日粮中富余蛋白质含量，以减少粪便含氮化合物数量和臭气产生量。以理想蛋白质体系代替粗蛋白质体系配制日粮，可减少粪便蛋白质含量。适当降低日粮蛋白质含量和添加必需氨基酸，既可不降低动物生产力，又可减少粪便臭气的产生量；（3）适当控制畜禽日粮粗纤维的含量 许多实验证明，日粮粗纤维含量每增加1%，有机物消化率就降低1.5%，畜禽为满足营养需要，就必然要要增加采食量和粪便排泄量。（4）科学使用饲料添加剂 活菌制剂中的微生物（细菌、霉菌、酵母等）参与和改变粪便的分解途径，减少臭气产生。在国外将丝兰属植物提取物添加于饲料，可有效地减少臭气产生；其它添加剂可提高日粮利用率，减少氮、磷、硫等元素的排泄量（详见第九章）。
采用先进生产工艺和生产技术，减少恶臭气体产生在选择生产工艺、选择场址、场地规划和建筑物布局、畜舍设计、粪便处理和利用等环节上采取有效措施，可减少畜牧场恶臭的数量和对畜牧场空气的污染。
在畜牧场建设时，只有坚持主体工程和粪污处理工程同时设计、同时施工、同时投产，才能防止粪便随意堆积腐败产生大量恶臭气体。
在选择生产工艺时，要尽量使用粪、尿和水分离，产生恶臭少的生产工艺。如采用漏缝地板生产工艺时，采取人工清粪方式，尽量避免水冲粪或水泡粪，就可减少臭气的产生。
在选择场址时，避免在大中城市近郊建场，最好在粮食生产能力强的农区建设猪场、鸡场和奶牛场，这样既有利于畜禽粪尿就地消纳，同时也有利于粮食就地转化，促进了农牧生产的协调发展，减少了畜产公害的发生。
在规划牧场场地时，要按照常年主风向和地势合理布置各种类型建筑，一定要有粪便处理区和病畜隔离区。粪便处理区和病畜隔离区一定要设在全场的下风向。隔离区周围要采取密植种树绿化，以减少臭气的散发。
进行场区绿化可以将臭气强度降低50%，有害气体减少25%；此外，绿化还可以降低风速，从而有效地控制恶臭的扩散。
畜牧场环境污染的综合防治环境污染综合防治的产生随着规模化工厂化集约化畜牧业的发展，由畜牧业生产带来的环境污染问题日益严重。在二十世纪五十年代后期，人们认为采用单项治理技术可以解决畜牧场环境污染问题，尽管人们采用各项先进单项技术对排污口污染物处进行净化处理，但是，畜牧场环境污染问题尚未得到彻底控制，还接连不断地出现畜产公害事件，引起公众的不满。在二十世纪六十年代，各国政府相继采取了许多措施，如制定有关环境保护的法令、条例和规定；成立各种级别的环境保护机构；实行谁污染谁负责治理的政策，增加环境保护的投资费用；改革能源结构，采用低污染的能源，采用环保型工业生产技术和工艺设备；建立环境监测网络，对环境状况进行调查和管理等。这样，通过采用行政、法律、经济、技术等综合技术和方法综合治理畜牧场环境污染，取得了显著的效果。此时，在一些国家畜牧场环境污染已得到初步控制，环境污染出现下降的趋势。尽管如此，但畜产公害仍大量发生，使许多地区的生态环境受到严重破坏。在恢复生态系统正常功能过程中，人们消耗了大量的人力、物力、财力。对待环境保护问题，采用先污染后治理的策略，造成了大量的人力、物力、财力的浪费，教训是相当深刻和沉痛的。因此，在二十世纪七十年代，在环境污染治理的问题上，人们采取以防范为主的新途径和新方法，不但发展了生产，而且也使生态环境不断得到改善。如美国早在1970年首次实施生产项目环境影响评价制度，随后在加拿大、瑞典、日本、奥地利等国家也相继推行这种制度。我国在二十世纪八十年代也开始实施生产项目环境评估制度，关闭了一些环境污染严重又无法彻底治理的企业，使生态环境在一定程度得到改善。至此，在与环境污染的斗争中，人们摆脱了先污染后治理的被动局面，进入到以预防为主，防治结合的新阶段。近10多年来，综合治理环境污染的技术和方法又有了新发展，人们重视区域环境的整体规划与综合防治研究，更加重视运用系统工程的方法，设计优化环境综合治理的方案体系，以便更经济有效地解决环境污染问题。
二、环境污染综合防治的概念及特点环境污染综合防治的概念
环境污染综合防治是指针对特定区域环境污染的状况，以系统工程的有关理论为指导，以不断改善区域环境为目标，以区域环境容量为主要依据，全面规划、合理布局、制定科学的方案，运用行政、法律、经济等手段，采用综合技术和方法预防和治理环境污染。环境污染综合防治所说的区域可以是一个城市、工业区、畜牧生产区、河流水系、海洋水域等，区域污染是相对于局部污染而言。
2.区域污染的特点
（1）污染源多，成面状分布；（2）污染物排放量大，持续时间长；（3）涉及部门和领域多，对人畜危害大。
3.环境污染综合防治的特点
（1）采用多项技术，从多种途径和全方位的解决环境污染问题；（2）有多部门、多行业和多学科技术人员参与；（3）采用系统综合的指导思想，充分考虑各个环节与因素，强调总体效益；（4）运用以防为主，防治结合的战略战术。
三、环境污染综合防治的意义提高了环境污染治理的效果
采用多种技术和方法从多途径能够有效的控制环境污染，而采用单项技术和方法无法解决环境污染。这主要是一方面在畜牧业生产过程中，形成环境污染的环节很多，例如，畜牧场规划、布局以及生产工艺、生产设备、管理技术、粪便处理设施等环节不完善，都可能导致环境污染。另一方面处理畜牧场废弃物涉及到多种学科多种技术，例如，生物处理技术、物理处理技术和化学处理技术等。
有利于降低环境污染治理的费用
一方面，采取以预防为主，治理为副的政策，在生产过程中采取先进的生产工艺和技术可以消除污染，减少污染治理的费用。另一方面，将畜牧业生产与农业生产和水产相结合，可在生态系统内将废弃物转化为动植物产品，实现无废弃物排放的清洁生产，减少环境污染的治理费用。
环境污染综合防治的程序
1．首先对区域的自然环境背景，污染源的种类、数量和性质等状况以及环境污染现状等进行全面细致的调查，并对环境污染的大量信息进行分析和进行定量评价，以准确估计污染程度，明确污染问题及制定防治污染的对策。
2．必须依据区域社会职能要求和技术经济条件，合理确定区域环境目标，并根据社会职能的特点，确定不同的环境质量等级。
3．根据生态系统自净能力估计区域环境容量，区域环境容量是进行环境规划与污染治理的基本依据。
4．根椐区域环境容量大小，全面制订生产和环境保护规划。
5,因地制宜采用无污染能源，采用先进的环保型生产工艺，实行污染物多级综合处理，使污染物利用资源化，处理过程无害化，污染物排放减量化。
6．分析和组建优化的区域环境污染防治体系。
五、环境污染综合防治的方法
1,认真贯彻和执行《中华人民共和国环境保护法》等法律法规，加强环境保护法的宣传、教育和监督和检查工作，健全和完善环境保护管理监督体制，采用行政的、法律的和经济的措施，确保畜牧业企业在生产过程中不对环境产生污染。
2,在进行畜牧场规划、布局、工艺设计、设备选型和生产管理中，采用科学的生产工艺，适宜的生产规模，合理的管理措施，实现无污染的绿色生产，以充分体现环境保护与生产协调发展的思想。
3.在建设畜牧场时，应坚持生产设施和环保设施同步设计、同步施工，对畜牧业生产企业不但要进行经济效益评估，而且要进行生态效益评价，以确保畜牧业生产不对环境造成污染。
4,畜牧场应制订畜禽粪便无害化处理与管理规则，以确保环境污染综合治理的措施实施。
在畜牧业生产以农户小规模饲养为主的时期，粗放散养的小规模畜牧场饲养家畜头数不多，其粪尿大多数作肥料就地施用，对周围环境污染不大。集约化工厂化规模化的畜牧业生产一方面大幅度地提高了畜牧业生产水平，增加了畜产品的数量，另一方面产生了大量畜禽粪尿、污水等畜牧业生产废弃物,不仅给家畜环境控制、改善以及家畜疫病的预防带来新的困难，而且，这些废弃物如不经处理，还会危害家畜健康和生产，污染周围环境，形成畜产公害。此外，工农业生产的迅速发展以及交通、居民生活产生的大量废气、废水、废渣、化肥和农药等，使环境中有毒有害物质增加，污染空气、土壤、水源。这些污染物有可能通过食物链对人畜健康构成潜在的危害。因此，畜牧场环境保护应包括两方面的内容：一是防止畜牧场产生的废水、废气和粪便对周围环境产生污染；二是避免周围环境污染物对畜禽生产造成危害，以保证家畜健康和畜牧生产的顺利进行。
第一节 畜牧场的环境污染一、环境污染的概念
环境污染是指自然环境诸要素（空气、土壤、水体等）受到人类生产、生活活动过程产生的或来自自然界的污染物的污染，并超过自然界的自净能力而达到一定程度，对人、畜和其他生物产生不良影响的现象。一方面，家畜生活在各种环境因素之中；另一方面，家畜的生活又影响其所生存的环境。因而，自然界中各种环境因素本身之间以及各种环境因素与家畜之间是互相联系、互相依存及互相制约的，它们之间保持着一种相对的动态平衡状态，在动态平衡中，各因素在不断循环中得到更新和净化。在各种环境因素的正常动态平衡系统中，如渗入一些有毒有害物质，其数量若不多，即使造成轻度污染，也可通过物理、化学和生物的作用降低其浓度或使其完全消除，因而达到净化，不致对人畜造成危害。只有当这些有害物质数量增加到一定程度，超过了环境系统的净化能力时，才会造成生态平衡破坏，使环境受到污染。
二、畜牧场环境污染产生的原因
(一) 畜牧业经营方式及饲养规模的转变
20世纪八十年代以前，我国畜牧业多为分散经营，或者在农村中仅作为一种副业生产，家畜头数不多，规模小，畜禽粪便可作肥料及时就地处理，恶臭物质可很快自然扩散，对环境的污染不严重。近20～30年来，我国畜牧业逐渐由农村副业发展成独立的产业，规模由小变大，头数成千上万，经营方式由分散到集中，由副业到产业化，饲养管理方式向高密度、集约化、机械化和工厂化方向转变，随之粪尿及污水量大大增加。因而，由于畜牧业经营方式的改变、饲养规模扩大和家畜生产的集中，使单位土地面积上载畜量增大，废弃物产量超过了农田的消纳量。这些废弃物如不及时被处理，任意排放或施用不当，就会污染周围空气、土壤和水源等，形成畜产公害，威胁人畜健康。据上海市调查和估算，1988年全郊区畜禽粪便流失量为20%以上，超过了82万吨；尿流失量为60%左右，约为170万吨；污水流失量为80%以上，达500万吨，造成了严重的环境污染。畜禽粪便污染增加了疾病传播的机会，降低了畜禽对疾病的抵抗力，造成了畜禽疾病的蔓延，导致了畜群死亡率上升，种蛋产量和孵化率下降。如北京市畜牧局对下属六大鸡场鸡死亡原因进行调查，结果表明，由于舍内积肥和清扫后对畜禽粪便不作无害化处理，导致肠道传染病原如沙门氏菌和大肠杆菌等在环境中扩散，使鸡发病率和死亡率显著提高。其中，因鸡痢死亡的鸡占37.08%，因马立克氏病死亡的鸡占20.8%，因大肠杆菌病死亡的鸡占10.47%，因法氏囊病死亡的鸡占13.65%。
(二)畜牧场由农区、牧区转向城镇郊区
过去各国的畜牧业多依赖于农业，就近取得农副产品或牧草作为饲料、饲草。因而，畜牧场多设在农区和牧区。随着工业化和城市化的发展，城镇与工矿区人口大量集中，对畜产品的需求量显著增多，为便于采购饲料原料、对畜产品进行加工和销售，畜牧场大多设在城市近郊。这样一方面使农牧生产脱节，粪尿不能及时施用于农田；另一方面畜牧场与居民点过于接近，畜牧业产生的恶臭与噪声对人类生活环境造成不良影响。
(三)农业生产由使用有机肥料逐渐转向使用化学肥料
随着化学工业的发展，化学肥料的生产量越来越大，而价格越来越低，运输、储存、使用也都比较方便，增产效果显著。相反，家畜粪肥体积大，施用量多，装运不便，劳动工资及运输费用相对较高。这样就造成家畜粪肥使用量减少，粪肥积压，变为废弃物，难以处理，形成“畜产公害”。本来家畜的粪尿是很好的有机肥料，经过处理，将粪肥施入农田，除能供给农作物养分外，还可改进土壤的理化性质，提高土壤肥力，改善农产品品质。在国内，我国广大农村有在农业生产中使用畜粪作肥料的丰富经验和传统；在国外，也有利用畜禽粪便作肥料生产农产品的实例，以人口和工业化比较集中的英格兰和威尔士为例，其家畜的粪尿和垫草，几乎全部作肥料，每年每亩平均施用1.6-3.0 t，这不但对农业生产有很大的好处，而且避免了环境污染。但是，如对畜粪不进行科学处理，就会污染周围环境，造成畜产公害。
(四) 工农业生产、交通运输和居民生活产生的废弃物对畜牧场环境的污染
工农业生产、交通运输和居民生活所排放的废水、废气和废渣，污染畜牧场的土壤、饲料和水源，严重危害家畜的健康，降低畜产品品质，妨碍畜牧业生产水平的提高，同时污染物也通过畜产品危害人体健康。因而，在发展经济的同时，必须保持环境良好或使环境状况不断得到改善。
(五) 兽药、饲料添加剂滥用
生产者和经营者无节制过量使用微量元素添加剂，使畜禽粪便中的锌、铜、铁、硒含量过高，对环境造成了新的污染。生产者盲目增加饲料蛋白质含量，使粪尿中氮的含量增加，对土壤、水体构成了新的污染。生产者为预防疾病，促进动物生长，盲目使用抗生素（例如，四环素、土霉素、黄胺类药物等）、激素类药物（例如，雌激素、孕激素）、镇静剂（例如，氯丙嗪、安定、安眠酮等）、激动剂（如克伦特斯罗），造成药物在粪便和尿液中残留，污染环境。
畜牧场的环境保护，从总体来说，要根据国民经济计划的要求，对工农企业和畜牧场统一安排、合理布局，并使各自的废弃物就地处理。对于一个畜牧场来讲，建场之初，对处理废弃物的设施要同时设计、同时施工、同时投产，要避免有害物质对环境的污染。经验证明，环境污染可在较短的时间内造成，而消除这种污染则需较长的时间。如已产生了严重的污染再去治理，不仅要付出更大代价，有的还难以取得良好的效果。畜牧场建成后，则要经常保持畜牧场内的环境整洁，空气清新，水质洁净。有条件时可对废弃物进行综合利用，以增加畜牧场的收入。在注意防止废弃物污染周围环境的同时，还应注意防止可产生的噪声与大量孳生的蚊蝇对附近居民的骚扰与危害。
三、畜牧场污染物质
外界环境产生的污染物工农业生产、交通运输、居民生活过程中产生的“废水”、“废气”、“废渣”(简称“三废”)、农药和化肥，以及畜牧生产中产生的粪尿等废弃物，都会对空气、水、土壤以及饲料造成污染，并由此对人畜健康、自然环境、畜牧生产等造成危害。外界环境中的主要污染物质包括：
空气污染物 空气污染物包括有害气体如CO2、SO2、CO、HF、H2S、NH3、氮氧化物以及畜牧场粪便分解产生的恶臭气体等，空气尘粒与空气微生物等，有关空气污染物对人和动物危害的相关内容参见第六章。
土壤污染物 土壤污染物包括重金属、农药、放射性物质、病原微生物等，土壤污染物对人和动物的影响及净化等相关内容参见第七章。
水体污染物 水体污染物包括有机物，例如碳水化合物、蛋白质、脂肪、和木质素等；植物营养物，例如,氮、磷、钾、硫等；重金属，例如，汞、镉、砷、锌、铜、钴等；农药、兽药、酚类化合物、氰化物、酸碱及一般无机盐类、放射性物质、病原微生物、致癌物等。水体污染物对人和动物的危害相关内容参见第八章。
畜牧场产生的污染物畜牧场产生的污染物主要有：（1）畜禽粪便，为畜牧场主要废弃物，畜禽粪便含有有机物、矿物质、微生物、寄生虫等，如果处理得当，可以作为肥料，燃料、饲料，造福人类，如果处理不当，则会造成严重的环境污染。（2）污水，包括生活污水、在清洁畜舍与设施、冲洗粪便等过程产生的污水以及畜产品加工厂、屠宰场产生的污水。（3）噪声，动物鸣叫声、机械运转声以及机动车辆行驶时产生的声音。（4）动物尸体，主要为畜牧场内剖检或死亡家畜的尸体以及畜产品加工厂排放的废弃兽毛、蹄角、血液、下水和孵化厂产生的死胚及蛋壳。（5）畜牧场产生的废气，包括臭气、细菌、病毒和灰尘等。畜牧场在生产过程中可向大气中排放大量的微生物（主要为细菌和病毒）、有害气体（NH3和H2S气体）、粉尘和有机物，这些污染物会对周围地区的大气环境产生污染。如10.8万头的猪场，每小时向大气排放15亿个菌体、15.9kg NH3、14.5kgH2S、25.9kg粉尘，污染半径可达4.5~5.0km。一个存栏72万只鸡的规模化蛋鸡场，每小时向大气排放41.4kg尘埃、1748亿个菌体、2087m3CO2、13.3kgNH3和2148kg总有机物。畜牧场产生的恶臭气体主要成分是NH3、H2S、硫醇、吲哚、粪臭素。它们分属脂肪酸、醇、酚、醛、酮、酯类及盐基类、氮杂环类等物质。
畜禽粪便的污染、危害及其资源化处理畜禽粪便的特性禽粪便的化学特性
矿物质元素 包括钙、镁、钾、氯、碘、硫、磷、铜、铁、镁、钠、硒、锌、钴、钼、铅、镉、砷、铬、锶、矾等；
含氮有机物 包括尿素、尿酸、氨胺、含氮脂类、核酸及其降解产物、吲哚和甲基吲哚；
粗纤维 包括纤维素、半纤维素和木质素；
无氮浸出物 包括多糖（淀粉和果胶）、二糖（蔗糖、麦芽糖、异麦芽糖和乳糖）和单糖。粪中的无氮浸出物主要来自于消化道食物残渣。
（二）畜禽粪便的生物学特性
微生物 粪尿中微生物主要有正常微生物和病原微生物两类，正常微生物包括大肠杆菌、葡萄球菌、芽孢杆菌和酵母菌等；粪便中含有的病原性微生物包括青霉菌、黄曲霉菌、黑曲霉菌和病毒等；
寄生虫 粪便中含有蛔虫、球虫、血吸虫、钩虫等；
毒物 粪便中的毒物主要来自于两个方面，一是粪中病原微生物和病毒的代谢产物，二是在饲料中添加的药物的残留物，包括重金属、抗生素、激素、镇静剂以及其它违禁药品等。
粪便的肥效
粪便的营养价值 粪便中的有机质经过微生物的分解和重新合成，最后形成腐殖质。腐殖质肥料对土壤改良、培养地力的作用是任何化肥都无法比拟的。腐殖质具有调节土壤水分、温度、含氧量、促进植物迅速吸收水分、促进植物发芽和根系发育等作用。腐殖质中的胡敏酸具有典型的亲水胶体性质，有助于土壤团粒结构的形成。各种家畜粪便肥分含量见表12—1。
各种家畜的粪尿平均含有约25%的有机质，其中全氮(N)平均0.55%，全磷(P2O5)0.22%，全钾(K2O)0.6%左右。总的来说，禽类比哺乳动物粪含有较多的氮、磷、钾。各种家畜的粪便由于管理方式、饲料成分、家畜类型、品种与年龄的不同，其所含的氮、磷、钾量也有很大差异(见表12-1)。禽粪中氮和磷含量几乎相等，钾稍偏低。腐熟对禽粪尤为重要，因为禽粪中的氮素以尿酸形态存在，尿酸盐不能直接被作物吸收利用，因此，禽粪只有经腐熟后才能施用。禽粪中的尿酸盐态氮易分解，如保管不当，经2个月，氮素几乎损失50%。畜禽粪在堆腐过程中能产生高温，为避免腐熟产生的高温对农作物根系的危害，畜禽粪只有腐熟后才可用作追肥。猪与牛的粪便中2/3的氮与1/2的磷或家禽粪便中1/5的氮与1/2的磷能够直接为作物所利用，其余的氮和磷为复杂的有机物，只有被土壤中的微生物分解后才能逐渐为作物所利用。因而，畜禽粪肥效长，营养丰富。农田施入7500-9000kg/公顷畜禽粪肥一般不会过量，作物也能很好地生长，如按作物所需氮肥量计算，种植谷物一般施入氮150kg/公顷即可。如果一个畜牧场饲养的家畜头数多，产的粪肥多，计划粪肥全部施用，其中折算出的氮量超过150kg/公顷时，则需要将一部分种植谷物的农田改种禾本科牧草。牧草每年可割3-4次，每割一次，可施氮素120-150kg/公顷，如每年割三次，可施氮素360-450kg/公顷，可多容纳氮肥2倍。
畜禽粪便的肥效 （1）增加土壤中有机质含量，提高土壤腐殖质活性，使土壤保持较好的通风透气性；（2）提高了土壤微生物活性 农田施入畜禽粪便，为土壤微生物提供了丰富的养分，促进了土壤微生物的生长增殖，加速了微生物分解土壤和粪肥养分的速度，为植物生长提供了更全面更充足的养分；（3）为土壤补充了养分 施入畜禽粪便，可向土壤补充有机态氮（蛋白质、氨基酸和氨基糖）、有机磷（如DNA、RNA的核酸磷）、钾、锌、锰等，促进土壤微生物和植物生长。
表12—1 各种家畜粪的肥分含量（%）
畜 粪 水 分 有机质 氮（N） 磷酸（P2O5） 氧化钾（K2O）
猪 粪 81.5 15.0 0.60 0.40 0.44
马 粪 75.8 21.0 0.58 0.30 0.24
牛 粪 83.3 14.5 0.32 0.25 0.16
羊 粪 65.5 31.4 0.65 0.47 0.23
鸡 粪 50.5 25.5 1.63 1.54 0.85
鸭 粪 56.5 26.2 1.10 1.40 0.62
鹅 粪 77.1 23.4 0.55 1.50 0.95
鸽 粪 51.0 30.8 1.76 1.78 1.00
（据张景略、徐本生主编，《土壤肥料学》，北京：农业出版社，1990）
粪便对水体和土壤的污染粪便对水体的污染当排入水体中的畜禽粪便总量超过水体自净能力时，就会改变水体的物理、化学和生物学性质以及水体的组成，使水质变坏。当人畜饮用水受到污染时，有毒有害物质和病原就会危害人畜健康。粪便污染水体的方式为：
（1）恶化水质 粪便中大量的含氮有机物和碳水化合物，经微生物作用分解产生大量的有害物质，这些有害物质进入水体，降低水质感官性状指标，使水产生异味而难以利用。若饮用水受人畜粪便污染，将危害人畜健康。粪便中的含氮和含硫有机物分解产生的恶臭物质主要有：胺、吲哚、甲基吲哚、硫醇、硫化氢和氨气等。
（2）富营养化作用 粪便中的氮、磷等植物营养物大量进入水体，促使水体中藻类等水生植物大量繁殖，使水体溶解氧迅速下降，水生生物死亡，水中有机质在缺氧条件下厌氧腐解，使水体变黑发臭，水质感官性状恶化，这种现象称为水体富营养化作用。水体富营养化作用的产生主要是由于水体养分的增加，促进了水生植物过度生长，这些水生植物在白天进行光合作用，使上层水溶解氧大大增加，达到饱和水平，但在晚上则大量消耗水体中的溶解氧，使水中的溶解氧迅速降低，导致鱼类等水生动物因缺氧而死亡，水中动物和植物的尸体分解，使水质发黑和变臭。
（3）导致介水传染病发生 粪便中含有大量的微生物，包括细菌、病毒和寄生虫。例如细菌类有人的痢疾杆菌、霍乱杆菌、伤寒杆菌等；家畜的猪丹毒杆菌、仔猪副伤寒沙门氏菌、致病性大肠杆菌等以及人畜共患的布氏杆菌、结核杆菌、炭疽杆菌等。病毒类有人的传染性肝炎病毒、猪传染性肠胃炎病毒、鸡新城疫病毒、口蹄疫病毒等。寄生虫类有人畜共患的姜片吸虫、肺吸虫、肝片吸虫，猪鸡的蛔虫等。这些病原会通过水体的流动，在更大范围扩散和传播，导致疫病在更大范围内爆发和流行。
粪便对土壤的污染
（1）病原微生物污染 未经处理的畜禽粪便进入农田，粪便中的病原微生物及芽孢会在农田耕作土壤中长期存活，这些病原微生物一方面会通过饲料和饮水，危害动物健康；另一方面会通过蔬菜和水果等农产品，危害人类健康。
（2）矿物质元素的污染 在饲料中大量使用矿物质添加剂，使畜禽粪便中的微量元素如铜、锌、砷、铁、锰、硒含量增加。长期大量施用受矿物质元素污染的畜禽粪便，会导致这些微量元素在土壤中富集。如果土壤中微量元素富集过多，就会影响植物生长发育，导致农作物减产，例如在饲料中使用高剂量的铜（250mg/kg）、Zn（2000mg/kg）和有机砷制剂（对氨基苯砷酸，100mg/L），可加剧这些微量元素对土壤的污染。一般认为，当土壤中铜和锌分别达100~200mg/kg和100mg/kg时，就可造成植株中毒。当Cu、Zn、As、Cd、Pb共存时，它们之间存在协同作用，这增加了防治土壤污染的困难。当土壤中砷酸钠加入量为40mg/kg时，水稻减产50%；砷酸钠加入量为160mg/kg时，水稻已不能生长；灌溉水中砷浓度为20mg/kg时，水稻颗粒无收。如果这些微量元素通过农作物、饲料和食物的富集，将会对人类健康构成潜在的威胁。
畜禽粪便的处理畜禽粪便在自然界的转化家畜的粪便通过土壤、水和大气的理化及生物学作用，使其中的微生物被杀死，并使各种有机物逐渐分解，变成植物可以吸收利用的营养物质，并通过动物、植物的同化和异化作用，重新转化为构成动物体和植物体的糖类、蛋白质和脂肪等。换言之，在自然界的物质循环和能量流动过程中，粪便经过土壤作物的作用可再度转化为饲料，成为家畜的饲料（如图12-1所示）。这种农牧结合，互相促进的处理办法，不仅是处理家畜粪便的基本途径，也是保护环境，维护农业生态系统平衡的主要手段。
图12-1自然生态系统物质循环示意图
科学合理的布局与规划畜牧场畜牧场废弃物处理与利用的基本要求是排放数量“减量化”、处理过程“无害化”和处理目标“资源化”。 合理规划畜牧场，采取先进生产工艺是实现上述目标的先决条件。否则，不仅会影响以后生产，而且会使畜牧场的环境条件恶化，或者为了保护环境而付出很高的代价。科学规划、设计和布局畜牧场以减少粪便污染包括三方面的内容，一是要采用科学的生产工艺，力争生产过程污染物的产生“减量化”；二是畜牧场生产规模与农田承载能力相适应（即畜牧场产生的粪便和污水能被当地的农田和池塘所消纳），畜牧场废弃物经处理后可用作肥料、饲料或燃料，不对环境产生新的污染，实现“废弃物”利用“无害化”；三是畜牧场要有完善的粪便和污水无害化处理设施与系统，实现粪便和污水利用资源化。因此，应根据畜牧场所产废弃物的数量(主要是粪尿量)以及土地面积的大小，确定各个畜牧场的规模，并使畜牧场科学、合理、均匀地在本地区内分布。要把家畜的粪便全部施用，必须计算畜牧场粪量与土地施肥量，即所施用的粪肥的主要养分能为作物所吸收利用而不积累，能使土壤完成基本的自净过程。各种家畜每日所产粪便的数量如表12-2所示 。
为防止土壤污染，应控制单位土地面积家畜饲养量。施用畜肥的农田对每亩地饲养家畜的密度，我国尚无具体规定，现引用德意志联邦共和国规定，以畜禽粪便消纳量计算，每平方公里土地能承载家畜数量见表12-3。
（三）畜舍畜禽粪便的清除
在集约化畜牧场，清除畜舍畜禽粪便的工艺与方式不同，产生的畜禽粪便的状态与数量不同。过去曾采用水冲式清粪工艺，这种做法尽管清除畜舍畜禽粪便时节省劳动力，但大量的水进入粪便，不仅扩大了废弃物（畜禽粪便和污水）的体积与数量，增加处理与利用畜禽粪便的难度，而且浪费水资源，造成新的污染，在生产中不宜采用。采用粪水分离的工艺清除畜舍畜禽粪便，尽管清除畜舍畜禽粪便时消耗机械、动力或人力，但一方面节约水资源，另一方面产生的废弃物数量少，体积小，便于后续的废弃物无害化处理。猪场和禽场粪水分离工艺分别如图12-2，图12-3所示。
图12-2 猪场粪水分离工艺示意图
图12-3 猪场粪水分离工艺示意图四、畜禽粪便的利用
（一）畜禽粪便用作肥料
1.土地还原法
把家畜粪尿作为肥料直接施入农田的方法称为“土地还原法”。土壤容纳和净化家畜粪便的潜力巨大。有试验表明，即使每亩施入禽粪41 t，然后用犁耕，翻到地里，也散发恶臭或招引苍蝇等。据日本神奈川县农业试验场的报道，在土地上施新鲜牛粪300 t/公顷(或新鲜猪粪尿75 t/公顷或新鲜鸡粪30 t/公顷)，采取条施或全面撒施，栽培饲料作物或蔬菜，结果都比标准化肥区增产，而且对土壤无不良影响。采用土地还原法利用粪便时应注意：一是要在粪便施入土地后进行耕翻，使鲜粪尿埋在土壤中分解。这样，不会造成污染，不会散发恶臭，也不会招引苍蝇；二是家畜排出的新鲜粪尿应妥善堆放，腐熟后施用；三是土地还原法只适用于用作耕作前底肥，不可用作追肥。
表12-2 各种家畜的粪尿产量(鲜量)
种类 排泄量(kg/头.日) 排泄量(t/头.年)
_________________________________ __________________________
饲养期（日） 粪 尿 粪尿 粪 尿 粪尿
泌乳牛 365 30~50 13~25 45~75 14.6 7.3 21.9
成年肉牛 365 20~35 10~17 30~52 10.6 4.9 15.5
育成牛 365 10~20 5~10 15~30 5.5 2.7 8.2
犊牛 180 3~7 2~5 5~12 1.0 0.45 1.5
成年马 365 10~20 5~10 15~30 5.5 2.7 8.2
种公猪 365 2.0~3.0 4.0~7.0 6.0~10.0 0.9 2.0 2.9
成年母猪 365 2.5~4.2 4.0~7.0 6.5~11.2 1.2 2.0 3.2
后备母猪 180 2.1~2.8 3.0~6.0 5.1~8.8 0.4 0.8 1.2
出栏猪 180 2.17 3.5 5.67 0.4 0.6 1.0
出栏猪 90 1.3 2.0 3.3 0.12 0.18 0.30
山羊 365 2.0 0.66 2.66 0.73 0.24 0.97
绵羊 365 2.0 0.66 2.66 0.73 0.24 0.97
兔 365 0.15 0.55 0.7 0.05 0.20 0.25
产蛋鸡 365 0.15 —— 0.15 0.06 —— 0.06
肉鸡 50 0.09 —— 0.09 4.5 kg —— 4.5 kg
肉鸭 55 0.10 —— 0.10 5.5 kg 5.5 kg
蛋种鸡 365 0.17 —— 0.17 62.1 kg —— 62.1 kg
蛋种鸭 365 0.17 —— 0.17 62.1 kg —— 62.1 kg
表12-3 每平方公里土地承载畜禽数量家畜种类 数量（头/年）
家畜种类 数量（只/年）
成年牛 741
青年牛 1483
犊牛(3月龄内) 2224
繁殖与妊娠猪 1483
肥猪 3707
火鸡 74100
肥育鸭 111204
蛋鸡 74100
肉鸡 222400
羊 4448
马 741
2.腐熟堆肥法
腐熟堆肥法概念 腐熟堆肥法是主要通过控制好气微生物活动的水分、酸碱度、碳氮比、空气、温度等各种环境条件，使好气微生物分解家畜粪便及垫草中各种有机物，并使之达到矿质化和腐殖质化的过程，腐熟堆肥法可释放出速效性养分并造成高温环境，能杀菌、杀寄生虫卵等，最终变为无害的腐殖质类活性有机肥料。
（2）原理 利用好氧菌在一定条件下，对堆肥中的有机物和无机物进行分解而使之转变为腐殖质状物质。同时，产生热能使堆肥温度升高到50℃—60℃，以杀灭病原菌。经过这一腐熟过程，发酵产品既可提供有利于植物生长的营养元素，又可防止粪便中病原菌、寄生虫以及病毒的繁衍和扩散。
（3）腐熟堆肥的过程
① 温度上升阶段 在自然堆肥条件下，堆肥开始后1~15天，堆肥内的温度逐渐上升。在该阶段内，主要是嗜冷及嗜温性微生物发挥作用。在该阶段，嗜温性微生物繁殖旺盛，分解简单的有机物，释放出热量，使肥堆内部温度逐渐升高。如果条件适宜，则在5~7天内，肥堆内部温度就可达到50℃以上。
② 持续高温阶段 当温度上升到50℃以上后，嗜温性微生物在高温下逐渐消亡，嗜热性微生物（放线菌、真菌、杆菌）开始大量繁殖生长，将堆肥物料中蛋白质和纤维素、半纤维素等复杂有机物分解转化为类似土壤腐殖质的物质。随着堆肥进程的发展，温度继续升高到60℃—70℃以上，持续一段时间后，堆肥中几乎所有的病原微生物和寄生虫卵都被杀死。
③ 降温阶段 随着有机物被分解，嗜热微生物所需养分逐渐减少，细菌分解作用减弱，堆肥温度逐渐降低，当温度下降到50℃以下时，嗜热菌也开始逐渐消亡，这时，堆肥转变为腐殖质，物料呈棕褐色，松软，有类似土壤腐殖质的微酸味，这时堆肥腐熟过程完成。
腐熟堆肥的基本要求
① 物料中有机物含量 堆肥物料中有机物可以为微生物提供养料，堆肥物料中的有机物质应占28%以上。目前，大中型养猪场所采用水冲清粪、固液分离工艺，由于粪便中大部分可溶性的有机质都被水溶解，固液分离后的猪粪渣由于缺乏有机质，很难进行好氧发酵，粪便用作肥料，肥效很低。
② 水分含量 堆肥水分含量一定要适当，一般以50%~60%为宜，如果堆肥水分含量过低，则会影响微生物的生长，如果堆肥水分含量过高，则会影响堆肥物料的通气率，进而影响好氧微生物对堆肥有机物的充分分解。
③ 温度 不同种类微生物的生长的适宜温度不同，例如，温度保持在50℃以上，嗜热性微生物能存活并充分发挥作用，而嗜温性微生物则无法生存，再如，30-40℃适宜于嗜温性微生物活动，但不适宜嗜热性微生物活动。因此，对堆肥温度进行调控十分必要。一般通过加大供气和减小供气的办法来控制堆肥温度。
④ 通气供氧 腐熟堆肥初期应保持好气环境，加速粪肥的氨化、硝化作用，后期应保持粪肥堆内部分产生嫌气条件，以利于提高腐殖质化，保存有效养分，减少粪肥有效养分挥发，并使之矿化，完成有机物降解过程。通气的作用在于：供氧，为好氧微生物发酵创造条件； 通过供气量的调节来控制肥堆最适温度； 在维持最适温度的条件下，加大通气量可以去除水分。目前，研究人员往往通过测定堆层中的氧浓度和耗氧率来了解堆层生化过程和需氧量，从而控制通气量。许多研究结果表明堆肥中合适的氧浓度为18%，最低不能低于8%。目前采用的通风方法主要有：翻堆、向堆肥插入带孔的通风管、借助高压风机强制通风供氧、自然通风供氧。
⑤ 碳氮比 堆肥中微生物生长需要有碳，菌体蛋白质合成需要氮，碳氮比是一个重要因素。碳供给细菌的能源，而氮则被细菌用来合成蛋白质和核酸，促进细胞繁殖，粪肥中碳氮比随着细菌分解而逐步降低。因此，初始碳氮比的高低将决定堆肥腐熟能否顺利进行。平均每利用30份碳需1份氮。适宜的堆肥物料碳氮比为26-35∶1。碳氮比大于35，则分解效率低，需时长；低于26，则过剩氮会转变成氨逸散于大气而损失。各种畜粪的碳氮比大致为：猪粪7.14—13.4∶1，羊粪为12.3∶1，马粪为21.5∶1，牛粪为13.4∶1。可见，畜禽粪便含碳量不足，需用含碳量高的调理剂加以调整。
⑥ pH值 适当的酸碱度是细菌赖以生存的环境，对大多数细菌和原生动物来说，最适pH值为6.5~7.5之间，细菌大多要求pH值为中性或偏碱性，放线菌在中性和偏碱性环境中生长，以pH7.5~8.0最为适宜。因此，一般认为pH在7.5~8.5之间可获得最大堆肥速率。
（5）腐熟堆肥的方法
① 自然堆肥 自然堆肥是指在堆肥过程中，依靠自然气流为粪便微生物活动提供氧气而使粪便腐熟。即在堆肥过程中将玉米秸捆或带小孔的竹竿插入粪堆，为畜禽粪便中的微生物提供充足氧气，以帮助好氧微生物发酵分解有机物。在一般情况下，经好氧微生物发酵4-5天就可使堆肥内温度升高至60-70℃，两周即可达粪肥均匀分解，充分腐熟的目的，这种方法适合于少量小规模堆肥。
② 机械堆肥 机械堆肥是在堆肥过程中，利用机械为粪便中微生物活动提供氧气而使粪便腐熟。一种方法是定期用推土机等机械翻堆，起到通气的效果，这种方法适合于大规模堆肥，腐熟期较长，夏季约需1个月左右，冬季约需3个月左右，如图12—4所示。第二种方法是预先在在肥堆中埋设管道，用风机将空气通过管道强制压入肥堆，该种堆肥不需要翻肥，如图12—5所示。第三种机械堆肥是罐式发酵堆肥，该装置分为上下两层的圆形金属罐，圆心为搅拌机轴，每层有多根搅拌棒，搅拌棒和搅拌轴又可以送风，上层是新鲜物料和少量发酵到一定阶段物料的混合物，新鲜物料利用一个输送带自动输入，搅拌机将新旧物料混匀，发酵一定时间（3天）后，物料进入下层。在下层物料经过一定时间（3天）发酵后，物料基本腐熟，然后用输送带将物料运走，在经过加入一些添加剂，包装后形成产品。如图12—6所示，该种方法腐熟期共约需20天左右，出罐后为后熟阶段。该堆肥发酵工艺是连续的，便于形成工厂化生产。第四种是自落式多层堆肥塔，共分6层，每层底板由多块可反转的栅板构成，加调理剂进行预处理后的堆肥物料送入最上层，发酵24小时，反转底板物料落入第二层，如此每天通过一层而完成前期腐熟，供氧由鼓风机通过管道送入各层。该设备可连续作业，每天一次入料到第一层，第六层则每天出料一次。
图12—4 机械翻堆堆肥系统
图12—5 通气条垛式堆肥系统堆肥腐熟的标准堆肥腐熟的标准一是粪肥质量要好，具体表现为外观呈暗褐色，松软无臭。如测定其中总氮、磷、钾的含量，肥效好的，速效氮有所增加，总氮和磷、钾不应过多减少；二是卫生状况良好，不会造成新的污染。即粪肥只要达到无害化的指标即可认为堆肥成功。堆肥无害化的标准如表12—4所示。
表12—4 高温堆肥的卫生标准项 目
指 标
堆肥温度
蛔虫卵死亡率
粪大肠菌值
苍蝇
最高堆温达50~55℃以上，持续5—7天
95%~100%
0.1~0.01
堆肥周围没有活蛆、蛹或新羽化的成蝇
（7）腐熟堆肥中主要营养物质的变化
① 碳水化合物 在有氧条件下，碳水化合物大部分分解为二氧化碳和水，并释放大量热能，而在无氧条件下，则大部分分解成甲烷、有机酸和各种醇类，并产生少量二氧化碳。
② 含氮化合物 在酶作用下，蛋白质被分解成多肽、酰胺、氨基酸；氨基酸分解形成氨，在有氧条件下，氨进一步经硝化细菌氧化形成亚硝酸或硝酸，此作用都发生在堆肥的外层，于是粪肥达到矿质化；在堆肥内部由于水分过多或压紧形成局部厌氧条件，几乎没有硝酸盐产生，有机质变成腐殖质(黑色胡敏酸)。所以，此时粪肥既有大量速效氮被释放，能嗅到臭味，又有腐烂黑色的腐殖质。家畜尿中的含氮物质主要为尿素和尿酸等，其中尿素分解速度最快，2天可完全分解，尿酸次之，例如，马尿酸全氮经过24天只分解其中的23%。
图13—6 发酵塔和发酵罐堆肥法统多层发酵塔：1.入料搅拌 2.堆肥物料 3.排出气进入除臭池 4.多组可反转槽底5,转轴
6.出料仓 7.气动槽底反转柄 8.供风管 9.鼓风机搅拌式发酵罐 1,鼓风机2.进风管 3.搅拌齿兼供风管 4.带保温层的发酵罐罐体
5.堆肥物料 6.驱动及液压传动装置 7.排风管通入除臭池
（李震钟主编，畜牧场生产工艺与畜舍设计，北京：中国农业出版社，2000年5月）
坑式堆肥
坑式堆肥是我国北方传统的积肥方式，这种堆肥的操作要点是：在畜禽进入圈舍前，在地面铺设垫草，在畜禽进入圈舍后，不清扫圈舍粪尿，每日向圈舍粪尿表面铺垫垫料，以吸收粪尿中水分及其分解过程中产生的氨，使垫草和畜禽粪便在畜舍腐熟。当粪肥累积到一定时间后，将粪肥清除出畜舍，一般粪与垫料的比例以1：3-4为宜。近年来，研究人员在垫草垫料中加入菌类添加剂或除臭剂，效果较好，例如，在垫草垫料中添加上海市农业科学院研制的“猪乐菌”，舍内氨气含量可从14.33mg/g降低到7.75 mg/g，日增重提高26.7%。
平地堆肥
平地堆腐是将家畜粪便及垫料等清除至畜舍外单独设置的堆肥场地上，平地分层堆积，使粪堆内进行好气分解。粪肥腐熟过程要经过生粪-半腐熟-腐熟-过劲四个阶段，即粪肥中有机物质在微生物作用下进行矿质化和腐殖质化的过程。矿质化是微生物将有机质变成无机养分的过程，也就是速效养分的释放过程；腐殖质化则是有机物再合成腐殖质的过程，也是粪肥熟化的标志。近年来，有人利用塑料大棚或钢化玻璃大棚处理鸡粪和猪粪，效果很好。塑料大棚或钢化玻璃大棚的作用一是保温，二是减少养分流失。这种堆肥操作要点是，修建塑料大棚或钢化玻璃大棚，将畜禽粪便与垫料或干燥畜禽粪便混合，使处理的畜禽粪便水分含量为60%，将含水量为60%的粪便送入大棚中，搅拌充氧，经过30~40天发酵腐熟，就可作为粪肥使用。
（二）畜禽粪便用作饲料
1.历史与现状
早在1922年，Mclullum’s就提出了以动物粪便作饲料的观点。以后许多学者就粪便饲料化问题进行了深入细致的研究，一致认为畜禽粪便中所含的氮素、矿物质和纤维素等可以作为畜禽饲料养分加以利用。家畜粪便中最有利用价值的是含氮化合物。以美国为例，1972年从家畜粪便中排出的总氮量约为223万吨，与该国同年大豆产量的总氮量相等。因此，对家畜粪便进行资源化处理并用作饲料，是畜禽粪便利用的一种有效途径。目前，在国内外都有利用畜禽粪便作饲料的成功范例。这种从粪便中回收养分再喂给家畜的作法，可节省耕作和运输等环节的费用，是经济利用畜禽粪便的一种途径。由于鸟类的消化能力较低，在干燥的鸡粪中残存有12-13%的纯蛋白质及其它各种养分，经干燥等处理后混入饲料中，仍可用来喂鸡。干燥鸡粪作为反刍动物(牛、羊)的精料补充料，饲喂效果良好。因为反刍动物可将鸡粪中的非蛋白态氮，在瘤胃中经微生物分解利用合成菌体蛋白质而为畜体消化吸收利用。
2,畜禽粪便用作饲料的可行性畜禽粪便的营养成分畜禽粪便营养成分和消化率，主要与动物种类、年龄和生长期等因素有关，粪便营养成分主要包括粗蛋白质、脂肪、和无氮浸出物，以及Ca、P等矿物质元素，除此之外，粪便中还存有大量的维生素B12,例如，干猪粪中维生素B12含量高达17.6μg/g。鸡粪中的非蛋白氮含量十分丰富，占总氮的47%~64%，这种氮不能被单胃动物吸收利用，但可为反刍动物利用。畜禽粪便的营养成分见表12—5。
表12—5 畜禽粪便的营养成分项 目
肉鸡粪
蛋鸡粪
肉牛粪
奶牛粪
猪粪
粗蛋白（%）
31.3
28
20.3
12.7
23.5
真蛋白（%）
16.7
11.3
12.5
15.6
可消化蛋白（%）
23.3
14.4
4.7
3.2
粗纤维（%）
16.8
12.7
31.4
37.5
14.8
粗脂肪（%）
3.3
2.0
2.5
8.0
无氮浸出物（%）
29.5
28.7
29.4
38.3
可消化能（反刍动物）(kJ/g)
10212.6
7885.4
123.5
160.3
代谢能(反刍动物)(kJ/g)
9128.6
总消化氮（反刍动物）(%)
59.8
28
16.1
15.3
Ca (%)
2.4
8.8
0.87
2.72
P (%)
1.8
2.5
1.60
2.13
Cu（mg/kg）
98
150
31
63
干鸡粪可部分代替动物饲料用于动物生产。例如，用干鸡粪代替乳牛精饲料的30%，与对照组相比，在泌乳量、乳脂率与乳的风味等方面均无差异。喂鸡以占日粮的5-10%为好，在产蛋率、蛋重等方面与对照组比较均无差异。干鸡粪还可用于饲喂小牛、肉牛、羊与猪等动物。
畜禽粪便用作饲料的安全问题及对畜产品的影响
尽管畜禽粪便有丰富的养分，但是有许多潜在的有害物质，一是可能含有随粪便排出的矿物质微量元素（重金属如铜、锌砷等）、各种药物（抗球虫药、磺胺类药物等）、抗菌素和激素等；二是可能含有大量的病原微生物、寄生虫及其卵；三是含有氨、硫化氢、吲哚、粪臭素等有害物质。所以，畜禽粪便只有经过无害化处理后才可用作饲料。一般认为，带有潜在病原菌的畜禽粪便经过高温、膨化等处理后，可杀死全部的病原微生物和寄生虫。因此，以无害化处理的畜禽粪便作饲料饲喂畜禽是安全的；只要控制好畜禽粪便的饲喂量，控制好饲料中药物添加量就可避免中毒现象的发生；禁用畜禽治疗期的粪便作饲料，或在家畜屠宰前不用畜禽粪便作饲料，就可以消除畜禽粪便作饲料对畜产品安全性的威胁。
试验证明，禽粪用作饲料不影响鲜牛肉的等级和风味（Fontenot,1974）；鸡粪喂奶牛也不影响牛奶的成分和风味；猪粪喂猪和牛粪喂牛皆不影响肉质，仅硬脂酸有变化（Oskida，Toskio，1984）。
畜禽粪便经过适当处理之后，几乎所有病原菌和微生物都被杀死。将加工后的畜禽粪便作为饲料经包装处理，可以作为商品进行出售，如在德国、美国等国际市场上出现的一种用鸡粪制作的商品名为“托普兰”的饲料，这种鸡粪饲料同玉米粉混合以后，营养价值与一般常见饲料几乎相等，而成本却降低30%，对畜产品无不良影响。
3．畜禽粪便用作饲料的方法
（1）干燥法 干燥法就是对粪便进行脱水处理，使粪便快速干燥，以保持粪便养分，除去粪便臭味，杀死病原微生物和寄生虫，该方法主要用于鸡粪处理。干燥法可以分为自然干燥和人工干燥两种。
①自然干燥法 这种方法适合小型鸡场，是将鸡粪单独或将鸡粪按照一定比例掺入米糠之中，拌匀堆在干燥的场地，利用太阳辐射热晒干，过筛，除去杂质粉碎后用作饲料。
②人工干燥法 利用机械等设备加热新鲜畜禽粪便，使其干燥，以获得干燥畜禽粪便。常见的方法包括：一是利用高温快速干燥机干燥畜禽粪便，即在短时间内（约12s）用500~550℃高温加热鲜畜禽粪便，使鲜畜禽粪便含水量降低到13%以下。二是利用烘箱干燥畜禽粪便，即畜禽粪便在70℃经2h、在140℃经1h或在180℃经30min加热处理，以达到干燥、灭菌的目的。三是用微波法干燥鸡粪，即将鲜鸡粪或含水量为30%～40%的鸡粪缓慢通过微波干燥机，使畜禽粪便中的水分蒸发，微生物和寄生虫被杀死。四是修建塑料大棚或钢化玻璃大棚干燥畜禽粪便，即将畜禽粪便置于大棚中，利用太阳能和发酵产热干燥畜禽粪便，杀灭病原微生物和寄生虫。五是利用机械加热法干燥畜禽粪便，即利用机械供热加热湿畜禽粪便，使水分蒸发并迅速减少，不但能保存畜禽粪便养分，而且能减小畜禽粪便体积和便于运输储存。例如，按照意大利的一项工艺流程规定，在短时间内将热烟气通至湿粪，使畜禽粪便水分降至10～40%。其过程分为三个阶段：第一阶段烟气温度最高，达500～700℃，迅速加热，使粪表面水分蒸发；第二阶段烟气温度降至250～300 ℃，使粪内水分不断地分层蒸发，防止粪内有机物在加温过程中被破坏；第三阶段温度再降至150～200℃，可杀死全部杂草种子、微生物，破坏除卡那霉素以外的所有其它抗菌物质。值得注意的是，用高温烘烤法干燥畜禽粪便有两大缺点，一是消耗大量能源，二是加工过程产生臭气，造成二次污染。
（2）青贮法 将畜禽粪便单独或与其他饲料一起青贮。这种方法是比较成熟的加工处理家畜粪便，实现粪便资源化利用的方法。只要调整好青粗料与粪的比例并掌握好适宜含水量，注意添加富含可溶性碳水化合物的原料，将青贮物料水分控制40%~70%，保持青贮容器为厌氧环境，就可保证青贮饲料质量。
畜禽粪青贮法不仅可防止粗蛋白过多损失，而且可将部分非蛋白氮转化为蛋白质，杀灭几乎所有有害微生物，其产品可以作为反刍动物的优质饲料。例如，用60% 鲜鸡粪、25%青草（切短的青玉米桔）和15%麸皮混合青贮，经过35天发酵，即可用作饲料。
采用青贮法处理畜禽粪便，其优点是费用低，能源消耗少，产品无毒无臭味，适口性强，蛋白质消化率和代谢率高。青贮后的鸡粪可按2:1的比例喂牛，约22.5%~40%的牛粪经青贮法处理后可重新喂牛。
发酵法 发酵法处理畜禽粪便可以分为有氧发酵和厌氧发酵两种方法，其中，有氧发酵就是给粪便通气，利用好氧菌对粪便中的有机物进行分解利用，将粪便中的粗蛋白和非蛋白含氮物质转变为单细胞蛋白质（SCP）、酵母或其他类型的蛋白质产物，好氧菌如放线菌、乳酸菌、醋酸杆菌等还可以分解物料中的纤维素，能产生更多营养物质，同时，好氧菌活动产生大量热量使物料温度升高（达55℃～70℃），可以杀死物料中绝大部分病原微生物和寄生虫卵，使产品安全可靠。厌氧发酵就是将畜禽粪便放置于缺氧环境中，在物料含水量（30%~38%）适宜的条件下，进行厌氧发酵，厌氧发酵一般内部温度最高可达到38℃左右，发酵时间冬季需3个月，夏季1个月左右。厌氧发酵由于不能经历高温，所以不能杀死物料中大部分病原微生物。同时，厌氧发酵会产生氨气、硫化氢气体及其他恶臭物质，这些物质又会对环境产生二次污染，用厌氧发酵处理畜禽粪便所获得的产品必需经过消毒杀菌才能使用。
(4)鸡粪与垫草混合直接饲喂 在美国进行的一项试验表明，可用散养鸡舍内鸡粪混合垫草，直接饲喂乳牛与肉牛。在每百公斤饲料中混入上述粪草23.2 kg饲喂乳牛时，其结果与饲喂含豆饼的饲料效果相同。在每百公斤饲料中混入25 kg粪草饲喂肉牛，与饲喂棉籽饼的对照组相比，如饲料总量相等时，效果较差；如比对照组增加15%粪草时，则两种处理肉牛的增重量大体相等。由于人们担心可能存在农药残留和携带病原体等问题，所以这种处理并利用动物粪便的方法很少被使用。
(三) 利用畜禽粪便生产沼气
基本原理
将畜禽粪便用作燃料的主要方法，一是将畜禽粪便干燥后直接燃烧，这种方法主要在经济落后的牧区使用；二是将畜禽粪便和秸秆等混合，进行厌氧发酵产生沼气，用沼气照明或用作燃料。从理论上讲，这种方法不仅能提供清洁能源，解决我国广大农村缺乏燃料而大量燃烧农作物秸秆导致的浪费资源和污染环境等问题，而且，利用畜禽粪便生产沼气也是大型畜禽场处理和利用废弃物的重要方式。
存在于饲料中的能量被微生物分解而释放的热能，叫“生物能”。研究表明，家畜只能利用饲料中的49％～62%能量，其余的49％～31%能量随粪尿排出。将家畜粪便与其它有机废弃物混合，在一定条件下进行厌氧发酵产生沼气，可充分利用粪能和尿能。试验结果表明，饲养2头肉牛或3.2头奶牛或16头肥猪或330只鸡一天所产生的粪便所形成的沼气与1L汽油的能量相当。
2.沼气的性质
沼气是有机物在厌氧环境中，在一定温度、湿度、酸碱度和碳氮比条件下，通过微生物发酵产生的含有多种成分的可燃性气体。沼气是一种无色、略带臭味的混合气体，沼气的主要成分是甲烷(CH4)，占总体积的60％～75%，二氧化碳(CO2)，占25％～40%，还含有少量的氧、氢、一氧化碳、硫化氢等气体。一份甲烷与二份氧气混合燃烧，可产生大量热，沼气的发热量为20～27MJ/m3，甲烷燃烧时最高温度可达1400℃。当空气中甲烷含量达25％～30%时，对人畜有麻醉作用。
3.沼气生产过程
沼气发酵是由微生物在厌氧条件下分解有机物产生甲烷等可燃气体的过程。沼气产生的过程为：
（1）发酵液化 在这个阶段，各种发酵细菌增殖并分泌胞外酶。胞外酶包括纤维素酶、蛋白酶和脂肪酶等。在发酵细菌分泌的胞外酶如纤维素酶、蛋白酶和脂肪酶的作用下消耗氧气，将结构复杂的有机物分解为结构较简单的有机物，例如将多糖分解为单糖，将蛋白质转化为肽或氨基酸，将脂肪转化为甘油和脂肪酸。这些简单有机物可进入微生物细胞，并参与微生物细胞的生物化学反应。
（2）发酵产酸 在这个阶段，产氢和产酸菌在厌氧环境中增殖并分泌胞外酶，胞外酶分解单糖、氨基酸、甘油、脂肪酸产生乙酸、丙酸、丁酸、氢气和二氧化碳。产酸菌既有厌氧菌，又有兼性菌。
（3）发酵产生甲烷：在这个阶段，产生甲烷菌在厌氧环境中增殖并分泌酶，利用乙酸、氢气和二氧化碳等合成生产甲烷、CO2和H2S等气体。
4.生产沼气的适宜条件
（1）适宜的温度 沼气发酵的温度范围较宽，为4~65℃，随着温度的上升产气速度加快。根据沼气发酵温度的差异，将沼气发酵分为高温、中温和常温三种类型。高温发酵的温度为50℃~60℃，每立方米沼气池日产沼气3~4.5m3，为酿造厂所用；中温发酵的温度为30℃~40℃，每立方米沼气池日产沼气1.5 m3~2.5m3，为畜牧场处理废水所用；常温发酵的温度为10℃~28℃，每立方米沼气池日产沼气0.15 m3~0.25m3，为农户处理废水所用。温度对沼气池产气率的影响见表12—6。在沼气发酵过程中起关键作用的是沼气池中的微生物的活性，微生物活性与温度密切相关，温度过高或过低，都会影响沼气的产生。畜牧场处理粪便进行沼气发酵的适宜温度为30℃~40℃，最适温度范围为35℃~38℃。
表12—6 温度对产气速度的影响沼气发酵温度
10℃
15℃
20℃
25℃
30℃
沼气发酵时间/d
90
60
45
30
27
有机物产气率ml/g
450
530
610
710
760
（2）厌氧环境 由于沼气产酸和产气是微生物在厌氧环境中分解简单有机物的结果，所以，在生产沼气过程中，一定要保证厌氧环境。因此，对沼气发酵系统一定要进行密封，防止外界空气进入。判断发酵池厌氧程度的方法是测定氧化还原电位或pH。在正常进行沼气发酵时，氧化还原电位为-300mV。
（3）料液的pH值 沼气正常发酵时的pH值通常为中性环境，过酸或过碱都会影响产气。在一般情况下，发酵液pH值大都在6.5~7.5范围内时，沼气产量最高。所以，当采用大量产酸原料时，需用石灰或草木灰调节沼液pH值。
（4）接种物 开始发酵时，一般都要加入一定数量的发酵菌。畜禽粪便中通常都含有一定量的发酵菌。因此，以畜禽粪便作原料生产沼气，不需要另外接入菌种。
（5）料液浓度 研究表明，沼气发酵需要有充足的有机物，以保证沼气菌等各种微生物正常生长和大量繁殖，一般认为每立方米发酵池容积，每天加入1.6～4.8kg固形物为宜。沼液中总固形物浓度最大不得超过40%，最小不得小于10%。不经过稀释的猪粪含固形物18%，直接入沼气池可发酵产生沼气。
（6）适当的碳氮比 在发酵原料中，当碳氮比为25~30∶1时，沼气产气效果最好。在进料时须注意原料的碳氮比，人畜粪便、大豆叶、野草的碳氮比适宜于发酵产生沼气。当发酵原料为农作物秸秆时，需适当增加氮素含量。
5．沼气池的结构沼气池由发酵池、进料口、贮气池、气体通道、池盖等几部分组成。
如图12—7所示。沼气池池身建在地下，一般深3米、直径1.5~1.8米为宜。沼气池要求严格密封。因此，最好用水泥混凝土修建。
图12—7 沼气发酵池示意图进料口 2.导气管 3.活动盖 4.水压间 5.溢流管 6,贮肥池 4.进料管 8.发酵间 9出料管
6.沼气生产工艺
备料 将农作物秸秆铡成3~5厘米长的短节，与畜禽粪便混合；
检修沼气池 进料前，应对沼气池进行检修，确保沼气池密封不漏气，若有破损，应及时修补；
配料 原料中的固形物应占10%左右。
进料 如用农作物秸秆作原料，则应铺设一层秸秆铺设一层粪便，并应将秸秆压实；若为畜禽粪便作原料，则将畜禽粪便加入沼气池，按比例加入水或沼液；
密封 加盖密封，保证不漏气；
管理 在寒冷季节，应注意沼气池防寒保暖，确保池内温度满足发酵要求；
搅拌 安装搅拌设施，每日定期搅拌，可使微生物与有机物充分接触，使沼液环境趋于稳定一致，并促进沼气释放，这样可使产气速度增加15%以上；
调节pH值 测定出料口沼液pH值，当出料口沼液pH值过小时，加入适量的石灰或草木灰，以调节沼液的pH值。
7．沼气的利用
对于一般畜牧场。沼气主要用于燃料，为场内生产和职工生活提供清洁能源。目前，大规模利用沼气的时机尚不成熟，其原因是：（1）大规模利用沼气作能源，不但需要产气量高，而且要求产气量持续和稳定。目前的沼气生产工艺与设备达不到这个要求，因此，需要进一步完善沼气生产工艺，提高设备生产性能；（2）大规模利用沼气作能源需要铺设专门的管道以及配置气压调剂装置。目前生产沼气量不够大，修建网管需要大量投资，这必然增加了沼气的成本，过高的费用使居民生活难以使用；（3）从理论上讲，沼气可以用来发电，但缺乏脱硫处理的装置、缺少专用发电机以及发电量不稳定无法并网等因素，限制了沼气发电的使用。
8.沼液和沼渣的利用
沼液和沼渣的营养价值和卫生状况 家畜粪便经沼气发酵处理已实现无害化，表现为残渣中约95%的寄生虫卵被杀死，钩端螺旋体、福氏痢疾杆菌、大肠杆菌全部或大部被杀死。沼气发酵残渣中依然有大量的养分。养分的多少取决于粪便的组成，如粪便中碳水化合物分解成甲烷逸出，蛋白质虽经降解，但又重新合成微生物蛋白，使蛋白质含量增加，其中必需氨基酸含量增加，如鸡粪在沼气发酵前蛋白质(占干物质%)为16.08%，蛋氨酸为0.104%，经发酵后前者为36.89%，后者为0.715%。
用作肥料 畜粪发酵分解后，约60%的碳素转变为沼气，而氮素损失很少，且转化为速效养分。如鸡粪经发酵产气后，固形物剩下50%，这种废液呈黑粘稠状，无臭味，不招苍蝇，施于农田肥效良好。沼渣中尚含有植物生长素类物质，可使农作物和果树增产；沼渣可作花肥；作食用菌培养料，增产效果亦佳。将沼液喷施于农作物、蔬菜、水果、花卉，可提高农产品品质。例如，山东省农业科学院有关人员在小麦扬花期用沼液根外追肥，小麦产量提高19.8%。
用作饲料 沼气发酵残渣作反刍家畜饲料效果良好，对猪如长期饲喂还能增强其对粗饲料的消化能力，如在生长肥育猪配合饲料中添加适量的沼液（前期2L/头.日，后期3L/头.日），饲喂120天，猪平均日增重增加14.31%。
用作饵料 将适量的沼气残渣和沼液施入水体，可促进水中浮游生物的繁殖，增加了鱼铒的数量，提高了水产品数量和质量。研究表明，用沼液施肥，淡水鱼类增产25~50%，鲢鱼氨基酸含量增加12.8%，其中赖氨酸含量增加11.1%。
值得注意的是，沼液和沼渣体积大，不便于长途运输，如不能就地、及时的消纳，则会造成二次污染。
第三节 畜牧场废水对环境的污染、危害及其净化处理畜牧场废水污染物及其危害畜牧场废水的主要成分是畜禽尿、部分残余的畜禽粪便、饲料残渣和冲洗水。畜牧场废水的特征与畜禽舍结构、清粪方式、畜禽饲料营养、畜禽消化能力、生产管理方式和冲洗水等有关。例如，在生产中，先铲除大部分固体粪便，然后冲洗，则产生的废水量相对少，废水污染物浓度低；反之，冲洗前不进行清粪，则相对需要较多的冲洗水，排放的废水量也大，废水含高污染物，后处理难度大。
畜牧场废水污染物中的氮、磷对环境危害最大。氮和磷是植物生长发育所必需的营养物质，河流等洁净水体接纳大量氮和磷，会引起水体富营养化，表现为藻类和浮游生物大量生长繁殖，水体溶解氧减少，透明度下降、水质恶化，严重时会使鱼类和其它生物大量死亡；当畜牧场废水中的重金属元素铜大量进入水体（铜含量大于0.01mg/L）时，铜对水生生物产生毒害，抑制水体的自净作用；废水中的恶臭物质主要有硫醇类、酚类、酸类、胺类及含氮杂环化合物等，这些恶臭物质会恶化水的感官性状，降低水的利用价值；废水中的病原微生物和寄生虫卵，也会造成介水性传染病及寄生虫病的流行。
畜牧场废水处理与利用技术废水处理是采用各种手段和技术，将废水中的污染物分离除去或将其转化、分解为无害的物质，从而使废水净化达到农业灌溉用水标准或渔业用水标准而利用，或达到《中华人民共和国畜禽养殖场污染物排放标准》而排放的过程。畜牧场废水处理的重点是将废水中的有机污染物质分解、转化为无害的物质。为了减少畜牧场废水的数量，减少畜牧场废水中有机物含量，在生产过程中，一般采用先铲除粪尿固形物，再用水冲粪尿残渣的“干清粪”工艺。那种不铲除粪尿中固形物，直接用水冲洗的除粪工艺或用水冲泡粪尿的工艺只能加大畜牧场废水排放量和废水处理的难度，因为粪尿和水混合后，即使采用固液分离技术分离，也不可能再分离出可溶性物质，水中污染物浓度极高，势必增加了废水处理难度和成本。在采用先进生产工艺减少废水排放量的前提下，采用科学的技术和方法处理废水，可以使其达到净化。处理畜牧场废水常用的技术有：
物理处理法物理处理法就是利用污水中各种物质物理性质的不同，采用物理的方法将污水中的有机污染物、悬浮物、油类及其它固体物质分离出水体的过程。物理处理法包括：
重力分离法重力分离法是根据废水中悬浮物密度与废水密度不同的特点，将废水中固形物与液体分离的一种方法。其原理是，当悬浮物的密度大于废水的密度时，在重力作用下，悬浮物下沉形成沉淀物；当悬浮物密度小于废水密度时，悬浮物将上浮到水面，通过收集沉淀物或上浮物，可以除去废水中的固形物，使废水得到净化。例如，利用重力法除去废水中的固形物，可使化学耗氧量降低14%~16%。用重力分离法处理废水所用的设施有：
（1）沉砂池沉砂池可分为普通沉砂池和曝气沉砂池。普通沉砂池的功能是从废水中分离密度较大的砂粒，一般设在泵站或沉淀池之前，保护机件和管道免受砂粒磨损和阻塞，减轻沉淀池的无机颗粒造成的负荷，使污泥具有良好的流动性，便于污泥的排放输送。按池内水流方向的不同，沉砂池可分为平流式沉砂池和竖流式沉砂池两种。其中以平流式沉砂池的截留效果为最好，最为常用。如图12—8所示。沉砂池的水流部分实际上是一个明渠，两端设有闸板，以控制水流速度，在沉砂池的底部设有贮砂斗，下接排砂管。开启贮砂斗的阀，可将砂排出。
曝气沉砂池是一个长形渠道，安置有曝气装置。曝气装置位于渠壁一侧，距池底20—80cm，在曝气沉砂池下部设集砂斗，如图12—9所示。曝气的作用是使废水中的有机颗粒经常处于悬浮状态以除去砂粒上附着的有机污染物，获得较为纯净的砂粒。
沉淀池根据水流方向，可将沉淀池分为平流式沉淀池、辐流式沉淀池和竖流式沉淀池三种，如图12—10（a、b、c）所示。平流式沉淀池结构如图12—10（a）所示，废水从池一端流入，按水平方向在池内流动，从另一端溢出，池表面呈长方形，在进口处的底部设贮砂斗。辐流式沉淀池结构如图12—10（b）所示，池表面呈圆形或方形、废水从池心进入，沉淀后废水从池周溢出，池内废水也是呈水平方向流动。竖流式沉淀池结构如图12—10（c）所示，表面多为圆形，但也有呈方形或三角形，废水从池中央下部进入，由下向上流动，沉淀后废水由池面和池边溢出。
图12—8 普通沉砂池 图12—9 曝气沉砂池
图12—10 各种类型沉淀池离心分离法离心分离法主要是利用离心作用，使污水中的悬浮污染物离开水体而达到净化的目的。质量越大的物体，离心力越大。因此，在离心过程中，质量大的物体被甩到外围，质量小的物体则留在内圈。这样，通过离心，可使悬浮固体物和废水分离并分别通过各自出口排出，以净化废水。常用的离心设备有两种,
压力式水力旋流器 主要用于分离颗粒较大的悬浮颗粒。废水靠水泵压力以切线方向进入旋流器内，在进水处的流速可达6~10m/s，较大的颗粒被抛向器壁并旋转，沿器壁向下运动，然后从排液管排出；较小的颗粒旋转到一定高度后随二次涡流向上运动，通过中心管流到分离器的顶部，由排水管排出。如图12—11所示。
（2）卧式螺旋离心机 废水也沿着切线方向进入分离器内，废水在分离器内旋转以分离废水内悬浮物，如图12—12，其缺点是设备昂贵，能耗大，维修困难。
筛滤法筛滤法就是利用过滤介质的筛除作用分离除去污水中悬浮物的一种方法。这种方法所使用的设备有隔栅、滤网、微滤和砂滤设备。
（1）隔栅 隔栅是由一组平行的金属栅条制成的金属框架，斜置于废水流经的渠道上，或泵站集水池的进口处，用以阻截大块的漂浮物和悬浮物，以避免堵塞水泵和堵塞沉淀池的排泥管。栅条的间距按废水的类型而定，如图12—13所示。
（2）滤网 用以阻留、去除废水中的纤维、纸浆等较细小的悬浮物。滤网一般由金属丝编制。常用的有旋流式滤网、振动筛式滤网等，如图13—14所示。
图12—11 压力式水力旋流器
图12—12 卧式螺旋离心机
图12—13 格栅示意图上图为格栅与废水管道剖面图，其中1为格栅，2.为废水管上部挡板
下图为格栅与废水管道平面图，其中1为格栅平面图
（a）固定筛式滤网 （b）楔形筛式滤网 （c）振动筛式滤网
12—14 用于废水固体与液体分离的几种滤网
（3）微滤 微滤是利用多孔材料制成的整体型微孔管或微孔板来截留水中的细小悬浮物的装置。
（4）砂滤 一般以卵石作垫子层，采用粒径0.5~1.2mm，滤层厚度1.0~1.3mm的粒状介质为滤料，用于过滤细小的悬浮物。
化学处理法化学处理法是向废水中加入化学试剂，通过化学反应改变水体及其污染物性质以分离、去除废水中污染物或将其转化为无害物质的方法。
中和法
中和法是利用酸碱中和反应的原理，向水体中加入酸性（碱性）物质以中和水体碱性（酸性）物质的过程。畜牧场废水含有大量有机物，一般经微生物发酵产生酸性物质。因此，向废水中一般加入碱性物质即可。
混凝法混凝法是向废水中投加混凝剂，在混凝剂作用下使细小悬浮颗粒或胶粒聚集成较大的颗粒而沉淀，从而使细小颗粒或胶体与水体分离，使水体得到净化。目前常用的混凝剂有无机混凝剂和有机混凝剂。
无机混凝剂 应用最广泛的主要有铝盐，如硫酸铝、明矾等；其次是铁盐，如硫酸亚铁、硫酸铁、三氯化铁等。
有机混凝剂 主要是人工合成的聚丙烯酸钠（阴离子型）、聚乙烯吡烯盐（阳离子型）、聚丙烯酰胺（非离子型）、十二烷基苯黄酸钠、羧基甲基纤维素钠和水溶性尿醛树脂等高分子絮凝剂。只需要投加少量，便可获得最佳絮凝效果。
混凝法除去水中悬浮物的原理是向水中加入混凝剂后，混凝剂在水中发生水解反应，产生带正电荷的胶体，它可吸附水中带负电荷的悬浮物颗粒，形成絮状沉淀物。絮状沉淀物可进一步吸附水体中微小颗粒并产生沉淀，使悬浮物从水体中分离。
生物处理法生物处理法是借助生物的代谢作用分解污水中的有机物，使水质得到净化的过程。生物处理法可以分为人工生物处理法和自然生物处理法。人工生物处理法是指通过采取人工强化措施为微生物繁衍增殖创造条件，通过微生物活动降解水体有机物，使水体净化的过程，主要包括活性污泥法和生物膜法。自然生物处理主要是利用自然生态系统生物的代谢活动降解水体有机物，使水体净化的过程，包括氧化塘法和人工湿地法。
1．活性污泥处理法 活性污泥是微生物群体（细菌、真菌和原生动物等）及它们所吸附的有机物和无机物的总称，是一种由微生物和胶体所组成的絮状体。细菌是活性污泥净化功能的主体。活性污泥对污水的净化作用分为三个步骤。第一步为吸附作用，微生物活动分泌的多糖类黏质层包裹在活性污泥表面，使活性污泥具有很大的表面积和吸附力。活性污泥表面多糖类黏质层与废水接触后，很短时间内便会大量吸附污水中的有机质。在初期，活性污泥对水体的有机物的吸附去除率很高。第二步为微生物分解有机物作用，活性污泥微生物以污水中各种有机物作为营养，在有氧条件下分解水体中有机物，将一部分有机物转化为稳定的无机物，另一部分合成为新的细胞物质。通过活性污泥微生物的作用，除去了水体中的有机物，使废水净化。第三步为絮凝体的形成与絮凝沉淀，污水中有机物通过生物降解，一部分氧化分解形成二氧化碳和水，另一部分合成细胞物质成为菌体。利用重力沉淀法可使水体的菌体形成絮状沉淀，将菌体从水体中分离出来。
活性污泥法的主要流程如图12—15所示，污水和回流污泥从池首端流入，呈推流式至池末端流出。污水净化过程的第一阶段吸附和第二阶段的微生物代谢是在一个统一的曝气池中连续进行的，进口处有机物浓度高，出口处有机物浓度低。
图12—15 活性污泥法处理废水工艺流程
2．生物膜处理法生物膜法是利用微生物活动降解水体有机物，净化水体的一种方法。生物膜法和活性污泥法有显著的区别，活性污泥法是依靠曝气池中悬浮流动着的活性污泥来降解有机物，而生物膜法是通过生长固定支承物表面上生物膜中微生物的活动降解水体中有机物，生物膜表面为好氧微生物，中间为兼性微生物，内层为厌氧微生物。用生物膜处理废水的构筑物有生物滤池、生物转盘和生物接触氧化池等。
（1）生物滤池 生物滤池是一种底层铺设有滤料的水池，在滤料表面黏附有生物膜。当废水流入生物滤池时，滤料和生物膜截留吸附废水中的悬浮物质，微生物将生物膜滞留的有机物氧化分解为无机物。在生物膜净化水质过程中，一方面滤料将废水中的胶体物质吸附在滤料的表面，为生物膜中微生物繁衍提供了养料，促进了微生物的增殖，另一方面，生物膜中微生物的快速增殖又提高了生物滤池吸附和降解有机物的能力。
（2）生物转盘 生物转盘是由转轴、盘片和氧化管构成的降解水中有机物的装置，盘片串联成组，中心横贯转轴，轴的两端置于固定在半圆形氧化槽的支座上。转盘的表面有40%~50%浸在氧化槽内的废水中，转轴一般高出水面10~25cm。生物转盘的构造如图12—16。当废水流经生物转盘时，盘片吸附截留水中有机物，在盘片表面形成生物膜，生物膜中微生物在快速增殖的过程中降解废水中的有机物。生物转盘与生物滤池的主要区别是生物转盘以一系列转动的盘片代替固定的滤料。盘片在旋转过程中使生物膜地与空气和污水进行交替接触，促进了生物膜的有氧氧化过程，提高了生物膜吸附和降解有机污染物的能力。生物转盘除具有截留、吸附和降解有机物的作用外，还具有硝化、脱氮和除磷等功能。生物转盘处理废水的流程如图12—17所示。
图12—16 生物转盘构造示意图
1.盘片 2.氧化槽3.转轴
图12—17 生物转盘法处理废水流程
3．氧化塘处理法
氧化塘法是利用天然水体和土壤中的微生物、植物和动物的活动来降解废水中有机物的过程。国外氧化塘生物主要由菌类和藻类组成。国内氧化塘生物主要由菌类、藻类、水生植物、浮游生物、低级动物、鱼、虾、鸭、鹅等组成，将污水处理与利用相结合。按占优势微生物对氧的需求程度，可以将氧化塘分为好氧塘、兼性塘、曝气塘和厌氧塘。
厌氧塘 水体有机质含量高，水体缺氧。水体中的有机物在厌氧菌作用下被分解产生沼气，沼气将污泥带到水面，形成了一层浮渣，浮渣可保温和阻止光合作用，维持水体的厌氧环境。厌氧塘净化水质的速度慢，废水在氧化塘中停留的时间最长（30~50天）。
曝气塘 曝气塘是在池塘水面安装有人工曝气设备的氧化塘。曝气塘水深为3~5m左右，在一定水深范围内水体可维持好氧状态。废水在曝气塘停留时间为3~8天，曝气塘BOD负荷为30~60g/m3，BOD5去除率平均在70%以上。
兼性塘 如图12-18所示，水体上层含氧量高，中层和下层含氧量低。一般水深在0.6 m ~1.5m，阳光可透过塘的上部水层。在池塘的上部水层，生长着藻类，藻类进行光合作用产生氧气，使上层水处于好氧状态。而在池塘中部和下部，由于阳光透入深度的限制，光合作用产生的氧气少，大气层中的氧气也难以进入，导致水体处于厌氧状态。因此，废水中的有机物主要在上层被好氧微生物氧化分解，而沉积在底层的固体和老化藻类被厌氧微生物发酵分解。废水在塘内停留时间为7~30天，BOD负荷2~10g/m2.d，BOD去除率为75%~90%。
好氧塘 水体含氧量多，水较浅，一般水深只有0.2 m ~0.4m，阳光可以透过水层，直接射入塘底，塘内生长藻类，藻类的光合作用可向水体提供氧气，水面大气也可以向水体供氧。塘中的好氧菌在有氧环境中将有机物转化为无机物，从而使废水得到净化。好氧氧化塘所能承受的有机物负荷低，废水在塘内停留时间短，一般为2~6天，BOD的去除率高，可达到80%~90%，塘内几乎无污泥沉积，主要用于废水的二级和三级处理。
水生植物塘 主要是利用放养植物的代谢活动对污水进行净化。水生植物塘放养的植物应有较强的耐污能力，常用的水生植物有水葫芦、绿萍、芦苇、水葱等。水生植物对污水的净化途径是：（1）吸收——贮存——富集大量的有机物，将有机物和矿物质转化为植物产品；（2）捕集—积累—沉淀水体有机物；（3）在水生植物根系表面形成大量生物膜，利用生物膜中微生物吸附降解水体有机物。
养殖塘 主要养殖鱼类、螺、蚌和鸭、鹅等水禽。通过水产动植物的活动，将废水中的有机质转化为水产品。养殖塘深度在2m ~3m之间，水生植物以阳光为能源，进行光合作用分解污染物，浮游植物和浮游动物将水体中的植物产品和水体中有机物转化为鱼类饵料或畜禽饲料，最后通过畜禽和鱼类将水体有机物转化为动物产品。在利用养殖塘处理污水时，一般采用多塘串联，前一、二级池塘培养藻类和水生植物，第三、四级池塘培养浮游动物，最后一级池塘放养鱼类和水禽。用养殖塘只可处理富含有机质但不含重金属和累积性毒物的废水。
图12-18 兼性氧化塘工作示意图
4．人工湿地处理法人工湿地法是一种利用生长在低洼地或沼泽地的植物的代谢活动来吸收转化水体有机物，净化水质的方法。当污水流经人工湿地时，生长在低洼地或沼泽地的植物截留、吸附和吸收水体中的悬浮物、有机质和矿物质元素，并将它们转化为植物产品。在处理污水时，可将若干个人工湿地串联，组成人工湿地处理废水系统，这个系统可大幅度提高人工湿地处理废水的能力。人工湿地主要由碎石床、基质和水生植物组成，如图12-19所示。人工湿地种植的植物主要为耐湿植物如芦苇、水莲等沼泽植物。
土地还原处理法将经过人工或自然处理的畜禽粪尿污水施用到农田，利用土壤——作物系统吸收利用废水中有机物的方法被称为土地还原处理法。直接用废水灌溉农田容易引起土壤污染，应该防止过量施用废水引起农作物减产。在使用土地还原处理法处理废水时应做到以下几点：①防止地表土壤养分流失 在坡地上施用时，应在斜坡下方挖沟或设置20m宽的缓冲地段（草地或灌丛）；②防止地下渗漏 当将大量家畜排泄物排放到农田时，水体中硝态氮含量很高，可能会对地下水造成污染，应防止氮、磷等营养元素渗漏。
图 12-19 人工湿地处理废水示意图
生态系统废水处理法生态系统废水处理法就是根据生态学原理，建立结构完善的生态系统，通过生态系统中生产者和消费者的作用，将废水中有机物转化为农产品并使水质得到净化。利用生态系统处理废水，其主要组成为：
初级生产者系统 该系统的主体可以是水稻、水生饲料、蔬菜、豆类、玉米等。初级生产者的产品可以为次级生产者（畜禽）提供饲料。
陆生次级生产者系统 次级生产者系统主要是畜禽养殖场，可以饲养猪、家禽、奶牛、肉牛、山羊、绵羊等。次级生产者所排泄的粪尿经过处理后作为初级生产者系统的肥料使用。畜禽粪尿经适当处理后排入水生生态系统，也可作为鱼虾等的饵料，使畜禽污水中的有机物得到进一步的转化和利用。
水生生态系统 主要为鱼塘，此外还有水稻—鱼、葫—鱼—萍—鱼的共生生态系统。该系统可以对次级生产者系统所排放的污水中的有机物进行分解利用，并进一步净化污水。
有机污水净化的综合利用系统 畜禽养殖场所排放的污水，经排水沟顺序流经水生植物塘（水葫芦）、细绿萍地、鱼虾塘、水稻田等，逐步对污水进行净化利用。
畜牧场废水处理与利用工艺
在一般情况下，畜牧场废水处理与利用工艺流程是：
进行物理处理：清除粪便 → 水冲 → 过滤废水 → 沉淀废水进行化学处理：中和废水中的酸或碱 → 加入混凝剂清除水中的油、微小悬浮物和胶体
进行生物处理：利用微生物、植物和动物活动，降解水体有机物，以净化水体。利用生物处理法，只有将多个氧化塘与养殖塘、或人工湿地相连接，形成一个由多种生物参与的废水处理生态工艺系统，才能获得良好的效果。利用生物学方法处理废水的工艺体系如图12-20所示：
厌氧塘 → 曝气塘 → 兼性塘 → 好氧塘 → 水生植物塘→ 养殖塘 → 灌溉
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人工湿地1
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人工湿地2
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灌溉
图12-20 利用生物学方法处理畜牧场废水工艺流程
畜牧场空气污染、危害及其控制畜牧场废弃物污染空气的主要形式畜禽粪便分解产生恶臭气体
畜禽养殖业规模化生产的发展，一方面为社会提供了大量畜禽产品，另一方面也产生了大量的畜禽粪尿。畜禽粪尿在腐败分解过程中产生许多恶臭物质。新排出的粪便中含有胺类、吲哚、甲基吲哚、己醛和硫醇类物质，具有臭味。排出后的粪便如果在有氧状态下分解，则碳水化合物产生二氧化碳和水，含氮化合物产生硝酸盐类，产生的臭气少；如果排出后的粪便在厌氧环境条件下进行厌氧发酵，则碳水化合物分解产生甲烷、有机酸和醇类，带有酸臭味；含氮化合物分解产生氨、硫酸、乙烯醇，等，产生的臭气多。尿排出体外后主要进行氧化分解，释放氨，形成臭味。畜牧场空气的恶臭物质，主要有NH3、H2S、硫醇、吲哚、粪臭素；脂肪酸、醇、酚、醛、酯、氮杂环类物质。
（二）畜禽粪便向空气传播扩散病原和灰尘干燥的粪便颗粒携带有大量的病原，在清扫畜舍或有风时，干燥粪便颗粒进入空气，在空气中飘逸，形成气源传播，有可能导致传染病流行。我国集约化猪鸡场环境状况调查表明，大多数猪鸡场空气细菌含量达到12.0万个/m3 ~ 118万个/m3，空气中降尘含量超过标准（0.08g/ m3.d）30~80倍。
影响畜牧场空气有害物质扩散的因素温度与季节
温度对分解粪便产生恶臭的微生物的活动具有重要影响，高温高湿环境有利于微生物活动，低温干燥环境不利于微生物活动。因此，在夏季和梅雨季节，微生物分解粪便产生臭气量多，粪场周围空气恶臭气体含量多。高湿环境不利于尘埃传播，因此，在湿度大的地区，空气粪便微小颗粒较少。
粪便通气性和水分
粪便的含水量高，通气性差，造成粪便内部缺氧，有利厌氧微生物分解，产生大量低级脂肪酸、H2S、酚类、吲哚、粪臭素等，使粪便变的更臭。例如，新鲜猪粪含水量在70%左右，总硫化物为1.6mg/L；当厌氧贮存24小时后，可增加到23.6mg/L，使粪变得更臭。
风
畜舍通风量增大，可以有效稀释粪便产生的臭气，畜牧场外界有风，将有利于畜牧场空气有效地降低臭气浓度。畜牧场下风向空气臭气浓度较大。
（四）pH值腐败微生物活动适宜的pH值为7.0~8.0，与排泄物的pH值大致相同，鲜粪可迅速分解释放臭气，如果pH值增大，如在高温堆肥过程，pH值迅速增大，将抑制腐败菌活动，减少臭气的产生。
（五）粪便状态无论固体或液体粪便，在静止状态下，表面释放的臭气少，在搅动或翻动时，释放的臭气量大，浓度高。例如，粪便在搅动时，H2S浓度可达到700mg/m3。
与粪场的距离与粪场等污染源距离越大，空气中臭气浓度越小。畜牧场产生的恶臭气体扩散与许多因素有关，一般认为恶臭气体扩散范围为200m~500m。
总之，畜牧场空气污染物质主要来源于粪尿。因此,一切与粪尿腐败分解及粪便颗粒扩散有关的因素都会对畜牧场空气污染产生影响。
畜牧场空气恶臭的危害畜牧场有害气体的成分及性质非常复杂，其中，有一些并无臭味甚至具有芳香味，但对动物有刺激性和毒性。高浓度的臭气可以在短时间内造成人畜中毒；在低浓度臭气的长期作用下，畜禽生产性能和对疾病抵抗力降低，发病率增高，严重者可以引起慢性中毒。
1.硫化氢（H2S）的危害硫化氢进入呼吸系统以后，溶解于呼吸道粘膜溶液之中，与其中的Na+结合生成具有毒性和刺激性的Na2S，强烈刺激眼和呼吸道粘膜，引起炎症、肺水肿和呼吸困难等；H2S由肺泡进入血液后，部分可与细胞色素氧化酶中的Fe3+结合，使酶失去活性而破坏血红蛋白的运氧功能，引起机体缺氧。
2.硫醇的危害
包括甲硫醇、乙硫醇和芳香族硫醇。其中，甲硫醇是具有烂洋葱臭味的气体，能引起人畜呕吐，具有刺激性并引起呼吸道粘膜发炎，高浓度的硫醇具有麻醉作用；乙硫醇除具有甲硫醇的毒性外，可引起肾功能障碍而出现血尿，高浓度乙硫醇可使中枢神经麻痹，血压下降，呼吸困难；芳香族硫醇臭气及毒性与脂肪族硫醇相同，除对粘膜具有刺激作用外，还可抑制甲状腺分泌甲状腺素功能，引起甲状腺肿大。
3.有机酸类的危害主要包括饱和和非饱和脂肪酸，不但具有刺激性的臭味，而且腐蚀性强，可以引起皮肤炎症，也可以引起肺水肿等疾病。
4.酚类的危害
主要是酚及其衍生物，具有臭味，能使蛋白质变性，其挥发性气体对粘膜有刺激性和腐蚀性，可引起头痛、呕吐、咳嗽等。动物长期吸入酚类会引起慢性肾炎症而死亡。
5.吲哚（苯并吡咯）的危害吲哚是色氨酸降解的产物。吲哚是由吡咯环和苯环缩合而成的具有强烈恶臭的气体，但其纯化物却有茉莉香味，毒性强，可引起人头痛、恶心、呕吐。
6.粪臭素（β—甲基吲哚）的危害粪臭素是色氨酸的降解产物，有强烈恶臭味，毒性比吲哚小。
减少畜牧场恶臭气体的措施
1．加强粪便管理，减少臭气的产生和扩散
畜禽粪便在贮存和处理过程中会不同程度地产生臭气。因此，减少畜牧场臭气产生的主要措施是：及时处理粪便，减少粪便贮存时间；在贮粪场和污水池搭建遮雨棚，粪便贮存场地势应高出周围地面30cm，以防止积水浸泡粪便或粪便淋洗流失；在粪堆表面覆盖草泥、锯末、稻草、塑料薄膜等，可以减少粪便分解产生的臭气挥发；在粪便中搅拌吸附性强的材料如锯末、稻草等，可有效减少臭气的产生；在干燥粪便过程中，可将臭气用风机抽出经专门管道输送到脱臭槽或使臭气通过浸湿的吸附性强的材料层脱臭；在粪便中加入适量的除臭剂，可有效减少臭气产生。
2.采取营养调控措施，提高饲料养分利用率，消除恶臭的来源畜禽粪便的臭气主要是饲料中未被消化吸收的营养物质在肠道或体外微生物分解形成的产物。粪便的臭气浓度的大小与粪便中氮、磷、硫等元素的含量成正相关。因此，提高畜禽日粮营养物质的利用率和减少畜禽粪便中氮、磷、硫等元素的含量是减少畜禽粪便臭气含量的重要措施。减少畜禽粪便臭气产生的营养措施有：（1）选择营养物质含量高，易消化的饲料配制日粮，可提高畜禽日粮养分的消化吸收率，减少臭气的产生；（2）在满足动物生长发育、繁殖和生产需要的前提下，尽量减少日粮中富余蛋白质含量，以减少粪便含氮化合物数量和臭气产生量。以理想蛋白质体系代替粗蛋白质体系配制日粮，可减少粪便蛋白质含量。适当降低日粮蛋白质含量和添加必需氨基酸，既可不降低动物生产力，又可减少粪便臭气的产生量；（3）适当控制畜禽日粮粗纤维的含量 许多实验证明，日粮粗纤维含量每增加1%，有机物消化率就降低1.5%，畜禽为满足营养需要，就必然要要增加采食量和粪便排泄量。（4）科学使用饲料添加剂 活菌制剂中的微生物（细菌、霉菌、酵母等）参与和改变粪便的分解途径，减少臭气产生。在国外将丝兰属植物提取物添加于饲料，可有效地减少臭气产生；其它添加剂可提高日粮利用率，减少氮、磷、硫等元素的排泄量（详见第九章）。
采用先进生产工艺和生产技术，减少恶臭气体产生在选择生产工艺、选择场址、场地规划和建筑物布局、畜舍设计、粪便处理和利用等环节上采取有效措施，可减少畜牧场恶臭的数量和对畜牧场空气的污染。
在畜牧场建设时，只有坚持主体工程和粪污处理工程同时设计、同时施工、同时投产，才能防止粪便随意堆积腐败产生大量恶臭气体。
在选择生产工艺时，要尽量使用粪、尿和水分离，产生恶臭少的生产工艺。如采用漏缝地板生产工艺时，采取人工清粪方式，尽量避免水冲粪或水泡粪，就可减少臭气的产生。
在选择场址时，避免在大中城市近郊建场，最好在粮食生产能力强的农区建设猪场、鸡场和奶牛场，这样既有利于畜禽粪尿就地消纳，同时也有利于粮食就地转化，促进了农牧生产的协调发展，减少了畜产公害的发生。
在规划牧场场地时，要按照常年主风向和地势合理布置各种类型建筑，一定要有粪便处理区和病畜隔离区。粪便处理区和病畜隔离区一定要设在全场的下风向。隔离区周围要采取密植种树绿化，以减少臭气的散发。
进行场区绿化可以将臭气强度降低50%，有害气体减少25%；此外，绿化还可以降低风速，从而有效地控制恶臭的扩散。
畜牧场环境污染的综合防治环境污染综合防治的产生随着规模化工厂化集约化畜牧业的发展，由畜牧业生产带来的环境污染问题日益严重。在二十世纪五十年代后期，人们认为采用单项治理技术可以解决畜牧场环境污染问题，尽管人们采用各项先进单项技术对排污口污染物处进行净化处理，但是，畜牧场环境污染问题尚未得到彻底控制，还接连不断地出现畜产公害事件，引起公众的不满。在二十世纪六十年代，各国政府相继采取了许多措施，如制定有关环境保护的法令、条例和规定；成立各种级别的环境保护机构；实行谁污染谁负责治理的政策，增加环境保护的投资费用；改革能源结构，采用低污染的能源，采用环保型工业生产技术和工艺设备；建立环境监测网络，对环境状况进行调查和管理等。这样，通过采用行政、法律、经济、技术等综合技术和方法综合治理畜牧场环境污染，取得了显著的效果。此时，在一些国家畜牧场环境污染已得到初步控制，环境污染出现下降的趋势。尽管如此，但畜产公害仍大量发生，使许多地区的生态环境受到严重破坏。在恢复生态系统正常功能过程中，人们消耗了大量的人力、物力、财力。对待环境保护问题，采用先污染后治理的策略，造成了大量的人力、物力、财力的浪费，教训是相当深刻和沉痛的。因此，在二十世纪七十年代，在环境污染治理的问题上，人们采取以防范为主的新途径和新方法，不但发展了生产，而且也使生态环境不断得到改善。如美国早在1970年首次实施生产项目环境影响评价制度，随后在加拿大、瑞典、日本、奥地利等国家也相继推行这种制度。我国在二十世纪八十年代也开始实施生产项目环境评估制度，关闭了一些环境污染严重又无法彻底治理的企业，使生态环境在一定程度得到改善。至此，在与环境污染的斗争中，人们摆脱了先污染后治理的被动局面，进入到以预防为主，防治结合的新阶段。近10多年来，综合治理环境污染的技术和方法又有了新发展，人们重视区域环境的整体规划与综合防治研究，更加重视运用系统工程的方法，设计优化环境综合治理的方案体系，以便更经济有效地解决环境污染问题。
二、环境污染综合防治的概念及特点环境污染综合防治的概念
环境污染综合防治是指针对特定区域环境污染的状况，以系统工程的有关理论为指导，以不断改善区域环境为目标，以区域环境容量为主要依据，全面规划、合理布局、制定科学的方案，运用行政、法律、经济等手段，采用综合技术和方法预防和治理环境污染。环境污染综合防治所说的区域可以是一个城市、工业区、畜牧生产区、河流水系、海洋水域等，区域污染是相对于局部污染而言。
2.区域污染的特点
（1）污染源多，成面状分布；（2）污染物排放量大，持续时间长；（3）涉及部门和领域多，对人畜危害大。
3.环境污染综合防治的特点
（1）采用多项技术，从多种途径和全方位的解决环境污染问题；（2）有多部门、多行业和多学科技术人员参与；（3）采用系统综合的指导思想，充分考虑各个环节与因素，强调总体效益；（4）运用以防为主，防治结合的战略战术。
三、环境污染综合防治的意义提高了环境污染治理的效果
采用多种技术和方法从多途径能够有效的控制环境污染，而采用单项技术和方法无法解决环境污染。这主要是一方面在畜牧业生产过程中，形成环境污染的环节很多，例如，畜牧场规划、布局以及生产工艺、生产设备、管理技术、粪便处理设施等环节不完善，都可能导致环境污染。另一方面处理畜牧场废弃物涉及到多种学科多种技术，例如，生物处理技术、物理处理技术和化学处理技术等。
有利于降低环境污染治理的费用
一方面，采取以预防为主，治理为副的政策，在生产过程中采取先进的生产工艺和技术可以消除污染，减少污染治理的费用。另一方面，将畜牧业生产与农业生产和水产相结合，可在生态系统内将废弃物转化为动植物产品，实现无废弃物排放的清洁生产，减少环境污染的治理费用。
环境污染综合防治的程序
1．首先对区域的自然环境背景，污染源的种类、数量和性质等状况以及环境污染现状等进行全面细致的调查，并对环境污染的大量信息进行分析和进行定量评价，以准确估计污染程度，明确污染问题及制定防治污染的对策。
2．必须依据区域社会职能要求和技术经济条件，合理确定区域环境目标，并根据社会职能的特点，确定不同的环境质量等级。
3．根据生态系统自净能力估计区域环境容量，区域环境容量是进行环境规划与污染治理的基本依据。
4．根椐区域环境容量大小，全面制订生产和环境保护规划。
5,因地制宜采用无污染能源，采用先进的环保型生产工艺，实行污染物多级综合处理，使污染物利用资源化，处理过程无害化，污染物排放减量化。
6．分析和组建优化的区域环境污染防治体系。
五、环境污染综合防治的方法
1,认真贯彻和执行《中华人民共和国环境保护法》等法律法规，加强环境保护法的宣传、教育和监督和检查工作，健全和完善环境保护管理监督体制，采用行政的、法律的和经济的措施，确保畜牧业企业在生产过程中不对环境产生污染。
2,在进行畜牧场规划、布局、工艺设计、设备选型和生产管理中，采用科学的生产工艺，适宜的生产规模，合理的管理措施，实现无污染的绿色生产，以充分体现环境保护与生产协调发展的思想。
3.在建设畜牧场时，应坚持生产设施和环保设施同步设计、同步施工，对畜牧业生产企业不但要进行经济效益评估，而且要进行生态效益评价，以确保畜牧业生产不对环境造成污染。
4,畜牧场应制订畜禽粪便无害化处理与管理规则，以确保环境污染综合治理的措施实施。
