糞水堆肥技術(shù)在畜禽養(yǎng)殖糞水處理與資源化中的利用

邵 蕾，楊守軍，孔凡克，羅 星，王 偉，鞠鑫鑫，董仁杰*

（1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)煙臺(tái)研究院，山東 煙臺(tái) 264670；2.山東中農(nóng)三月環(huán)?？萍脊煞萦邢薰荆綎| 煙臺(tái) 264670）

糞水堆肥技術(shù)在畜禽養(yǎng)殖糞水處理與資源化中的利用

邵 蕾1，楊守軍1，孔凡克1，羅 星1，王 偉1，鞠鑫鑫2，董仁杰1*

（1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)煙臺(tái)研究院，山東 煙臺(tái) 264670；2.山東中農(nóng)三月環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，山東 煙臺(tái) 264670）

糞水堆肥指將有機(jī)質(zhì)與糞水混合后進(jìn)行好氧發(fā)酵技術(shù)。該技術(shù)既利用生物質(zhì)熱能實(shí)現(xiàn)糞水的蒸發(fā)濃縮減量化，又回收有機(jī)肥資源，從而實(shí)現(xiàn)了糞水的無害化和零排放。文內(nèi)論述了糞水堆肥的技術(shù)工藝參數(shù)和堆肥產(chǎn)品質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，為養(yǎng)殖場根據(jù)糞水的減量化、肥料化提供指導(dǎo)意見。

糞水堆肥；好氧發(fā)酵；有機(jī)肥

畜禽養(yǎng)殖糞水主要包括尿液、沖洗水及畜禽糞污厭氧處理后的沼液。糞水最佳的處理方式是還田，包括直接還田和厭氧發(fā)酵后沼液還田。但是糞水還田需要有與養(yǎng)殖規(guī)模相匹配的土地，對(duì)于多雨、土地面積小、無法進(jìn)行種養(yǎng)結(jié)合的地區(qū)，常采用處理成本較高的達(dá)標(biāo)排放。

1 kg生物質(zhì)瞬間完全燃燒釋放約1．5萬KJ熱能，如果緩慢氧化也會(huì)釋放相同的能量[1]。以糞水為原料的堆肥技術(shù)主要利用有機(jī)物料吸附糞水，通過好氧發(fā)酵在實(shí)現(xiàn)糞水的穩(wěn)定化和無害化基礎(chǔ)上，利用發(fā)酵過程中形成的生物熱降低發(fā)酵物料中含水量，從而實(shí)現(xiàn)糞水的蒸發(fā)濃縮減量化。同時(shí)，利用微生物活動(dòng)將有機(jī)物料進(jìn)行穩(wěn)定化，并利用發(fā)酵過程中形成高溫（50～70 ℃）殺死病原微生物，實(shí)現(xiàn)糞便的無害化。糞水堆肥最終實(shí)現(xiàn)畜禽糞水零排放，同時(shí)也回收有機(jī)肥資源。

譚小琴[2]、鄧良偉[3，4]、李瑞鵬[5]、Shuchardt[6]等驗(yàn)證了糞水堆肥的可行性和安全性。鄧良偉利用秸稈處理養(yǎng)豬場糞水的試驗(yàn)表明發(fā)酵溫度符合《糞便無害化衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》，且蛔蟲卵100%被殺滅[3]。

1 工藝流程

傳統(tǒng)的以糞便為原料堆肥目的是處理固形物含量和氮含量高的糞便，通過糞便與有機(jī)物料的比例調(diào)節(jié)碳氮比和含水量，從而保證發(fā)酵環(huán)節(jié)的正常運(yùn)行。而以糞水為原料的堆肥以處理有固形物和氮含量低的糞水為目的，通過糞水與有機(jī)物料的比例調(diào)節(jié)含水量。由于糞水中的含氮量不能滿足發(fā)酵要求的碳氮比，一般需要額外添加氮源。

糞水堆肥工藝流程見圖1。

2 糞水堆肥技術(shù)

2.1 技術(shù)參數(shù)

圖1 糞水堆肥工藝

調(diào)節(jié)含水量與碳氮比，保證發(fā)酵環(huán)節(jié)的正常運(yùn)行，是糞水堆肥的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為了最大化處理糞水，應(yīng)選用含水量低、糞水吸附量高的有機(jī)物料（秸稈、木屑、菇渣等）作為輔料；在滿足含水量的條件下，必要時(shí)可添加氮肥（尿素、硫酸銨等）或者含氮量高的有機(jī)物料（豆粕、畜禽尸體等）來調(diào)節(jié)碳氮比。畜禽養(yǎng)殖糞水堆肥技術(shù)參數(shù)見表1。

糞水堆肥與常規(guī)糞便堆肥工藝中主發(fā)酵、后熟發(fā)酵環(huán)節(jié)相同。在調(diào)節(jié)發(fā)酵物料的碳氮比和含水量的基礎(chǔ)上通過自然堆肥、條垛式主動(dòng)供氧堆肥、機(jī)械翻堆堆肥、反應(yīng)器堆肥等發(fā)酵方式將物料腐熟。為提高發(fā)酵溫度、縮短發(fā)酵周期，堆肥混合物料可添“有機(jī)肥發(fā)酵菌劑”。主發(fā)酵結(jié)束后，通過后熟發(fā)酵將物料進(jìn)行進(jìn)一步的穩(wěn)定化。

糞水與有機(jī)物料混合比例按照下述公式計(jì)算：

表1 畜禽養(yǎng)殖糞水堆肥技術(shù)參數(shù)（《HJ-BAT-10》）

表2 常見有機(jī)物料的碳氮含量

表3 好氧發(fā)酵（高溫堆肥）的衛(wèi)生要求

表4 堆肥產(chǎn)物生產(chǎn)有機(jī)肥的指標(biāo)限定值

其中：

W—混合物料的初始含水量（%），通常取55%左右；

a—糞水的質(zhì)量（kg）；

b—有機(jī)物料的質(zhì)量（kg）；

X1—糞水的含固率（%）；

X2—有機(jī)物料的含固率（%）；

發(fā)酵物料中的碳氮比調(diào)節(jié)，按照下述公式計(jì)算：

其中：

C/N—混合物料的初始碳氮比，通常取25左右；

a—公式（1）中計(jì)算糞水的質(zhì)量（kg）；

b—公式（1）中計(jì)算有機(jī)物料的質(zhì)量（kg）；

c—高氮物質(zhì)的添加量（kg）；

c1、c2、c3—糞水、有機(jī)物料、高氮物質(zhì)的含碳量（%）；

n1、n2、n3—糞水、有機(jī)物料和高氮物質(zhì)的含氮量（%）；

常見有機(jī)物料的碳氮含量見表2。

以木薯渣與糞水混合堆肥為例：假設(shè)木薯渣含水量（濕基）20%，糞水含氮量（濕基）為0．8%（按糞水中不含固形物和有機(jī)碳計(jì)算），堆肥混合料的含水量按照55%（濕基）計(jì)算，則100 kg木薯渣需要與77．78 kg糞水混合；假設(shè)堆肥混合料的碳氮比為25∶1，則還需要添加的尿素量為1．29 kg。

2.2 產(chǎn)品質(zhì)量控制

發(fā)酵的衛(wèi)生要求應(yīng)符合《糞便無害化衛(wèi)生要求GB7959-2012》（表3）。

進(jìn)入市場的商品化有機(jī)肥應(yīng)符合《有機(jī)肥料 NY525-2012》的要求（表4）。

[1] 袁歆，張全福．生物熱能開發(fā)利用新途徑之一-緩釋系統(tǒng)新概念[J]．農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展，1997， 14（1）：8-10．

[2] 譚小琴，鄧良偉，伍鈞，等．豬場廢水堆肥化處理過程中微生物及酶活性的變化[J]．農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2006，25(1)：244-248．

[3] 鄧良偉，譚小琴，李建，等．利用秸稈堆肥過程處理豬場糞水的研究[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2004，20(6)：255-259．

[4] 鄧良偉，李建，譚小琴，等．秸稈堆肥化處理豬場糞水影響因子的研究[J]．農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2005，24(3)：506-511．

[5] 李瑞鵬．秸稈與奶牛場廢棄物混合堆肥及其應(yīng)用研究[D]．南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012．

[6] SHUCHARDT F．Composing of liquid manure straw [D]．Proceedings， 4th international CIEC， 1987， 271-281．

[7] 谷思玉，蔡海森，閆立龍，等．雞糞與稻殼好氧堆肥的不同C/ N研究[J]．東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，46(4)：51-58．

[8] 何培新，張炎，宋永芳．食用菌原料—幾種作物秸稈的碳氮比測定[J]．食用菌，2001，23(4)：15-16．

[9] 秦改娟，郭亞萍，張國慶，等．秸稈與菇渣堆肥用于雙孢蘑菇栽培的理化性狀和細(xì)菌群落分析[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2016，32(S2)：285-291．

[10] 王淑培，史昌蓉，陸海勤，等．碳酸法濾泥和木薯渣堆肥發(fā)酵的研究[J]．熱帶作物學(xué)報(bào)2015，36(6)：1030-1036．

2017-05-22）

山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2016ZDJS11A07），煙臺(tái)市科技發(fā)展計(jì)劃（2015ZH070，2016ZH075）

作者：邵蕾（1980－），男，博士，主要從事土壤肥料方面的研究，E-mail：shaolei6751@163.com。

*通訊作者：董仁杰，教授，博導(dǎo)，主要從事生物質(zhì)能、有機(jī)廢棄物資源化研究。E-mail: rjdong@cau.edu.cn