陈海洪，李翔宏，宁财，吴志勇

（江西省农业技术推广中心，江西南昌 330046）

随着我国奶业的不断发展，奶牛养殖已经走向规模化、集约化模式发展，已然成为我国奶业的主力军。但一些奶牛场养殖方式落后，规模化奶牛养殖场粪污排放量大，集约化奶牛养殖场粪污处理技术较低，粪污综合治理链条不完备的现象，或将制约奶牛养殖业可持续发展。笔者对奶牛场粪污主要污染物产排情况进行初步探究，并对相关问题进行分析，为规模化奶牛养殖场粪污资源化利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 监测地点

选择位于南昌市西南约20km的新建区某奶牛场内。该场常年存栏荷斯坦奶牛120余头，场内产生的干粪采用堆沤发酵，用于农家肥，尿及冲栏污水厌氧发酵后，排入沼液贮存池贮存利用。

1.2 时间与方法

于秋（2018年8月29～31日）、冬（2018年11月28～30日）、春（2019年2月27日～3月1日）、夏（2019年5月29～31日）四个季节分别对奶牛场粪污进行采样，将新鲜粪便、发酵粪便、污水等样品送广电计量检测（湖南）有限公司检测COD、氨氮、总氮、总磷等含量。

1.3 饲养管理

整个监测过程饲养管理为常规饲养管理一致。

1.4 污水产生量及采样方法

在奶牛场污水总出口槽处安装流量计，连续3d记录场内污水产生量。污水采样点垂直水面下5～30cm处，污水池内在对角线上选择不少于3个位置进行采样，搅拌均匀后采集瞬时水样，将多点污水样品混合制成混合样；污水排水管采用流量比例采样，将同一采样点采集的污水样品混合制成混合样。采样时，先用采样水荡洗采样器与水样容器2～3次，然后再将水样采入容器中，贴好标签。每个监测点每次采集2个样品，每个样品容积1L，用H2SO4调节pH值到2以下，1个测定指标，1个备份。采样时，将pH计及温度计浸入水面以下5cm，读数稳定后记录pH值。

1.5 粪便采样方法

粪便采样点分别由底部自下而上每20cm取样1次，每次采样约500g，装入样品混合盆中，混匀后采用四分法采样1kg；每次采3份样品，1份用于含水率的测定，另2份按每100g样添加10mLH2SO4进行现场固定处理，处理后1份用于测定其它指标，1份备份，填写好样品标签。

1.6 样品测定

供试样品粪便含水率采用土壤水分测定法，全氮、全磷、有机质采取有机肥料测定法；污水量采用流速仪法，氨氮采取蒸馏-中和滴定法测定，总氮采取碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定，总磷采取钼酸铵分光光度法测定，COD采取重铬酸盐法测定，pH采取玻璃电极法测定。

1.7 数据分析

运用Excel2007软件进行数据整理，采用SPSS22.0软件进行方差分析，组间显著性差异检验采用LSD、Duncan法进行比较，数据用平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 粪便

2.1.1 不同季节奶牛鲜粪与堆粪中各种物质含量。从表1-1至1-4可以得出，四个季节奶牛新鲜粪与堆肥发酵粪的全氮、全磷、铵态氮含量比较稳定，但在含水率方面春季的鲜粪与堆粪对比差异显著(P＜0.05)，而有机质含量冬季堆粪与鲜粪对比降低了35.87%，呈差异极显著(P＜0.01)。

表1 -1春季奶牛鲜粪与堆粪中各种物质含量 %

表1 -2夏季奶牛鲜粪与堆粪中各种物质含量 %

表1 -3秋季奶牛鲜粪与堆粪中各种物质含 %

表1 -4冬季奶牛鲜粪与堆粪中各种物质含量 %

2.1.2 不同季节奶牛鲜粪中有机物质含量。从表2可以发现，四个季节奶牛鲜粪中全磷含量比较稳定。但奶牛鲜粪含水率方面全年呈递减趋势，冬季与其他三季相比差异极显著(P＜0.01)；全氮含量春季与冬季相比差异极显著(P＜0.01)；有机质方面夏季与冬季相比差异显著(P＜0.05)；铵态氮方面夏、秋、冬季之间对比差异极显著(P＜0.01)。

表2 不同季节奶牛鲜粪中各种物质的含量 %

2.1.3 不同季节奶牛堆粪中各种物质含量。从表3可以发现，四个季节奶牛堆肥发酵粪中有机质含量比较稳定。但奶牛堆粪中含水率方面秋季的与春、夏季对比分别下降了20.74%、23.64%，呈差异极显著(P＜0.01)；全氮含量春季的与秋冬季相比差异显著(P＜0.05)；全磷含量秋、冬季与春季相比差异显著(P＜0.05)；铵态氮含量秋季的与夏季相比下降了66.67%，呈差异极显著(P＜0.01)。

表3 不同季节奶牛发酵粪中各种物质的含量 %

2.2 污水

2.2.1 规模奶牛场不同季节污水产生量。从表4可以发现，奶牛场污水量四季呈递减趋势，春季最多冬季最少，夏季、冬季污水量与春季相比分别下降了9.84%、24.69%，春季污水量与夏、冬季之间相比差异极显著(P＜0.01)。

表4 奶牛场不同季节污水产生量 m3/d

2.2.2 规模奶牛场春季污水处理前后水质分析。从表5可以发现，奶牛场春季污水处理前后的电导率（EC）呈递减趋势，pH值碱性减弱，化学需氧量（COD）比较稳定。在春季，发酵池、氧化塘的pH值与原水的pH值相比差异极显著(P＜0.01)；氨氮含量发酵池、氧化塘的与原水相比差异显著(P＜0.05)；总氮含量发酵池、氧化塘的与原水相比差异极显著(P＜0.01)；总磷含量氧化塘的与原水相比差异极显著(P＜0.01)。

表5 规模奶牛场春季污水处理前后水质分析 us/cm、mg/L

2.2.3 规模奶牛场夏季污水处理前后水质分析。从表6可以发现，奶牛场夏季污水处理前后的化学需氧量（COD）、总氮含量、总磷含量呈递减趋势，电导率（EC）比较稳定。夏季发酵池、氧化塘的pH值与原水pH值相比均存在差异显著(P＜0.05)；化学需氧量（COD）、氨氮含量、总氮含量三方面氧化塘与发酵池均存在差异极显著(P＜0.01)，分别下降了88.40%、56.65%、59.48%；氧化塘污水中的总磷含量与原水相比下降了73.90%、与发酵池的相比下降了73.53%，均存在差异极显著(P＜0.01)。

表6 规模奶牛场夏季污水处理前后水质分析 us/cm、mg/L

2.2.4 规模奶牛场秋季污水处理前后水质分析。从表7可以发现，奶牛场秋季污水处理前后中化学需氧量（COD）、氨氮含量、总氮含量呈递减趋势，三个指标氧化塘与原水相比分别降低了63.36%、18.53%、46.22%，电导率（EC）比较稳定。在秋季，发酵池污水的pH值与原水的pH值相比差异极显著(P＜0.01)；总磷含量发酵池与原水的相比差异显著(P＜0.05)。

表7 规模奶牛场秋季污水处理前后水质分析 us/cm、mg/L

2.2.5 规模奶牛场冬季污水处理前后水质分析。从表8可以发现，奶牛场冬秋季污水处理前后中化学需氧量（COD）、氨氮含量、总氮含量呈递减趋势，氧化塘的与原水相比分别降低了71.92%、53.81%、52.06%。在冬季发酵池、氧化塘污水的pH值与原水的pH值相比差异显著(P＜0.05)；电导率（EC）方面氧化塘的与原水相比差异显著(P＜0.05)；发酵池、氧化塘的化学需氧量（COD）与原水相比分别下降了70.86%、71.92%，分别呈现差异极显著(P＜0.01)；氧化塘的氨氮含量、总氮含量与发酵池的相比分别下降了35.77%、32.11%，分别呈现差异极显著(P＜0.05)；总磷含量发酵池的与原水、氧化塘的相比分别呈现差异显著(P＜0.05)。

表8 规模奶牛场冬季污水处理前后水质分析 us/cm、mg/L

2.2.6 规模奶牛场不同季节污水原水水质分析。从表8可以发现，奶牛场冬季污水处理前后中化学需氧量（COD）、氨氮含量、总氮含量呈递减趋势，氧化塘的与原水相比分别降低了71.92%、53.81%、52.06%。在冬季发酵池、氧化塘污水的PH值与原水的PH值相比差异显著(P＜0.05)；电导率（EC）方面氧化塘的与原水相比差异显著(P＜0.05)；发酵池、氧化塘的化学需氧量（COD）与原水相比分别下降了70.86%、71.92%，分别呈现差异极显著(P＜0.01)；氧化塘的氨氮含量、总氮含量与发酵池的相比分别下降了35.77%、32.11%，分别呈现差异极显著(P＜0.05)；总磷含量发酵池的与原水、氧化塘的相比分别呈现差异显著(P＜0.05)。

从表9可以发现，奶牛场四季污水原水的化学需氧量（COD）比较稳定，夏季污水原水的有机物质含量为一年中最高值。夏季PH值与春季pH值相比差异显著(P＜0.05)；电导率（EC）方面秋、冬季与春季相比差异极显著(P＜0.01)；氨氮含量冬季与春季相比差异显著(P＜0.05)；总氮含量春季与秋、冬季相比差异显著(P＜0.05)；总磷含量夏季与春、秋、冬季相比分别呈现差异极显著(P＜0.01)。

表9 奶牛场不同季节污水原水的水质分析 us/cm、mg/L

2.2.7 规模奶牛场不同季节发酵池的水质分析。从表10可以发现，奶牛场发酵池中水春季的pH值与夏季的相比差异极显著(P＜0.01)，夏季水中的有机物质含量为一年中最高值。一年中，电导率（EC）方面春季与秋、冬季的相比分别呈现差异极显著(P＜0.01)；化学需氧量（COD）方面秋、冬季的与春季的相比差异显著(P＜0.05)，与夏季的相比差异极显著(P＜0.01)；氨氮含量、总氮含量夏季的与春、秋、冬季的相比分别呈现差异极显著(P＜0.01)；总磷含量夏、秋、冬季三者之间相比呈现差异极显著(P＜0.01)。秋季发酵池中的化学需氧量（COD）、氨氮含量、总氮含量、总磷浓度与夏季相比下降了95.32%、77.17%、75.39%、90.26%。

表10 奶牛场不同季节发酵池的水质分析 us/cm、mg/L

2.2.8 规模奶牛场不同季节氧化塘的水质分析。从表11可以发现，奶牛场氧化塘中的pH值冬季与春、夏季相比差异极显著(P＜0.01)，夏季与秋、冬季相比差异极显著(P＜0.01)；电导率（EC）方面春季与夏、秋、冬季相比差异极显著(P＜0.01)；化学需氧量（COD）方面夏季的与冬季相比差异显著(P＜0.05)，与秋季相比差异极显著(P＜0.01)；氨氮含量在夏、秋、冬季三者之间相比差异极显著(P＜0.01)；总氮含量在全年春、夏、秋、冬四季之间相比差异极显著(P＜0.01)；总磷含量秋、冬季与春、夏季分别相比差异极显著(P＜0.01)。氧化塘中的化学需氧量、氨氮含量、总氮含量、总磷含量秋季与夏季相比下降了65.01%、54.72%、47.97%、78.57%。

表11 奶牛场不同季节氧化塘的水质分析 us/cm、mg/L

3 结论

3.1 粪污产生情况

奶牛粪污产生量与季节（天气）、饲料饲喂量、饲喂方式、个体重量等均有较大的相关性。本监测液体污染物主要为牛舍内尿液、冲栏、饮用水和奶厅废水汇集的污水。该奶牛场污水量四季的排序为春＞夏＞秋＞冬，呈递减趋势。污水原水池取样检测后发现各种指标如电导率、化学需氧量、氨氮、总氮、总磷含量表现为夏季为一年中最高值的特点。这与贾树云在微气象学法实地测定养殖场氨排放研究结果一致[1]，林志对肉牛场氨排放的研究也表明白天氨挥发量高于夜间[2]，且氨的日排放与温度呈正相关。

本监测固体污染物主要是粪便。经对该场鲜牛粪样本中含水率、全氮、全磷、有机质、铵态氮等检测结果显示；全氮含量春季排放量最大；有机质排放量夏季最少，这与史鹏飞对奶牛场排污系数的测定实验结果相一致[3]；铵态氮方面在全年中春、夏季排放量较高，这可能与奶牛生物特性以及春、夏季粪便产生量有关。

3.2 粪污排放情况

规模奶牛场排出的污水通过发酵池、氧化塘两级处理后各物质的浓度有不同程度的降低，处理后污水中COD、氨氮和总磷的浓度仍远远高于《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596-2001)规定的排放标准[4]，分别是规定排放量的2.87倍、1.59倍和4.48倍。另外从表10、表11数据中发现，秋季发酵池中的化学需氧量（COD）、氨氮含量、总氮含量、总磷浓度与夏季相比下降了95.32%、77.17%、75.39%、90.26%，秋季氧化塘中的化学需氧量（COD）、氨氮含量、总氮含量、总磷含量与夏季相比下降了65.01%、54.72%、47.97%、78.57%，应与当地温度、湿度、降雨量有关。

污水通过发酵池、氧化塘两级处理后各有机物质浓度有不同程度的降低。其中，经发酵池处理后污水中pH比处理前分别下降了14.58%、3.59%、11.02%、1.39%;经氧化塘处理比前一级分别下降了74.17%、40.24%、40.68%、56.89%。但经两级处理后污水中处理后污水中COD、氨氮和总磷的浓度仍远远高于《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596-2001)规定的排放标准[4]，所以仅仅靠发酵、氧化处理奶牛场污水仍难以达到排放标准。

本奶牛场牛粪发酵堆肥的有机质含量四季排序为春＞夏＞冬＞秋，冬季发酵粪与鲜粪对比降低了35.87%。牛粪发酵堆肥过程中全氮、铵态氮的含量均表现为春、夏季高于秋、冬季，其主要受牛粪堆体温度、pH等叠加影响。这与周谈龙试验结果一致[5]，在春夏两季，奶牛场COD、氮、磷、铜、锌和氨氮排污系数要高于秋冬两季。特别在夏季，各种病原和寄生虫等活动频繁，污水中病原微生物、寄生虫卵及孳生的大量蚊蝇，加速环境中病原种类增多，数量增大，各种有害昆虫孳生、细菌繁殖，造成人、畜传染病和寄生虫病的发病率上升，直接影响到奶牛场卫生防疫。