異位發(fā)酵床技術(shù)及在豬場(chǎng)糞污處理效果分析

袁雪波 張護(hù) 李志雄*（云南省紅河州畜牧技術(shù)推廣站 661199）

近年來(lái)我國(guó)生豬養(yǎng)殖業(yè)迅猛發(fā)展，2017年出欄達(dá)6.88億頭，生豬糞污產(chǎn)生量占畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染的80%以上，其帶來(lái)的環(huán)境面源污染問題日益突出。為此，國(guó)內(nèi)學(xué)者和養(yǎng)殖企業(yè)開展了大量研究工作。微生物異位發(fā)酵床養(yǎng)殖技術(shù)具有低污染和環(huán)保等特點(diǎn)，已成為農(nóng)業(yè)部推薦模式之一。本文就異位發(fā)酵床技術(shù)及其應(yīng)用效果進(jìn)行分析。

1 異位發(fā)酵床的引入

對(duì)于發(fā)酵床，國(guó)內(nèi)相關(guān)的研究報(bào)道主要集中在原位發(fā)酵床技術(shù)，該技術(shù)在生產(chǎn)中存在很多問題，制約了其推廣應(yīng)用。首先是原料問題，鋸末和谷殼用量大，來(lái)源有限，是限制大面積推廣的瓶頸。其次，原位發(fā)酵床飼養(yǎng)密度為集約化豬場(chǎng)70%，豬舍難以實(shí)施完整的消毒程序。最后，原位發(fā)酵床夏季豬舍易出現(xiàn)高溫高濕，墊料在發(fā)酵后存在大量的真菌毒素，豬接觸給生長(zhǎng)帶來(lái)影響[1]。針對(duì)這些問題，國(guó)內(nèi)專家和生產(chǎn)企業(yè)研究探索將畜禽養(yǎng)殖與發(fā)酵床分離，建立使用異位發(fā)酵床養(yǎng)殖模式。該技術(shù)的應(yīng)用能很好地解決原位發(fā)酵床存在的諸多問題。

2 異位發(fā)酵床的原理

在處理豬糞污上，異位與原位發(fā)酵床基本原理相似，即利用活性強(qiáng)大的微生物復(fù)合菌群，持續(xù)和穩(wěn)定地將豬糞轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥，實(shí)現(xiàn)無(wú)污染、零排放目標(biāo)。異位發(fā)酵床一般由發(fā)酵池、墊料、菌劑、糞污管道、機(jī)械翻堆設(shè)備、防雨棚等組成，利用谷殼、鋸末、秸稈粉等作基質(zhì)原料，加入微生物菌劑，充分混合攪拌，鋪在發(fā)酵池內(nèi)，將豬糞污通過(guò)管道噴灑在發(fā)酵床上，利用機(jī)器翻堆，使墊料和糞污攪拌混合，多次導(dǎo)入糞污循環(huán)進(jìn)行發(fā)酵，最終轉(zhuǎn)化變成有機(jī)肥[2]。

3 異位發(fā)酵床技術(shù)工藝與管理

3.1 設(shè)備與技術(shù)工藝

異位發(fā)酵床設(shè)備主要有糞污攪拌機(jī)、切割泵、自動(dòng)噴淋機(jī)、翻堆機(jī)等?；竟に嚵鞒淌牵贺i舍內(nèi)產(chǎn)生的糞便和尿液，經(jīng)內(nèi)設(shè)的排糞溝進(jìn)入集糞池，在集糞池內(nèi)由切割攪拌機(jī)攪拌控制沉淀，然后通過(guò)糞污切割泵進(jìn)行打漿并抽送至噴淋池，由噴淋機(jī)將糞污漿噴灑在發(fā)酵舍內(nèi)的異位發(fā)酵床面上。添加適量的菌劑，開動(dòng)依軌道行走的翻堆機(jī)進(jìn)行翻耙，使糞污和墊料混合進(jìn)行發(fā)酵，分解糞尿，消除產(chǎn)生的臭味。噴淋機(jī)不斷噴淋糞污，翻堆機(jī)在移位軌道上往返式翻耙混合的墊料，如此往復(fù)循環(huán)進(jìn)行，完成糞污的混合處理，最終發(fā)酵后的墊料達(dá)到一定腐熟程度變成有機(jī)肥使用。

3.2 床體設(shè)計(jì)

床寬一般4～5m、長(zhǎng)50～70m、高 0.7～0.8m。發(fā)酵床為長(zhǎng)方形，在污道一邊設(shè)有出料口，安裝閘板，另外3邊為水泥墻面，在縱向墻體上部安裝軌道式翻堆機(jī)，并在一側(cè)安裝直徑20cm左右的糞污管道，管道每間隔6～8m連接安裝1個(gè)噴頭噴灑糞污，床體底部為混凝土地面，需達(dá)到防滲漏標(biāo)準(zhǔn)。床上方2m高處安裝防雨頂棚，兩側(cè)一般安裝塑料薄膜卷簾，用于防雨和冬季發(fā)酵床保溫[3]。每頭豬約需0.2～0.3m2床體面積，豬場(chǎng)根據(jù)豬場(chǎng)規(guī)模大小決定建設(shè)面積。

3.3 床體制作

異位發(fā)酵床主料要求選擇吸水性和通透性較好的原料做載體，可因地制宜選擇墊料資源，如鋸末、木屑、菌糠、谷殼、秸稈粉等，比例占物料70%以上，輔助原料常用的有餅粕、麥麩、過(guò)磷酸鈣、生石灰等，主要是用以調(diào)節(jié)物料含水量、pH、C/P、C/N、通透性，占比不超過(guò)30%[3]。物料應(yīng)提前攪拌混合均勻后再進(jìn)行鋪設(shè)，厚度50cm左右，配成的物料C/N 控制在 40～60∶1， C/P 控制在 80～140∶1， pH 為 6～8[4]。 首次使用要先在床體表面噴灑嗜熱型菌種，用翻堆機(jī)將菌種與床體物料充分混合，然后噴灑糞污，床體開始進(jìn)行發(fā)酵。

3.4 發(fā)酵床管理

床體制作完成后，間隔4～5d噴灑添加一次糞污，要防止單次過(guò)量添加形成 “死床”。開始兩周每日用翻堆機(jī)翻動(dòng)4次床體，以后每日2次即可。發(fā)酵過(guò)程中能不斷蒸發(fā)糞污中的水分，當(dāng)發(fā)酵池里面發(fā)酵基質(zhì)的高度沉降20～25cm時(shí)，需要補(bǔ)充發(fā)酵基質(zhì)原料[4]。床體可反復(fù)使用，使用期限一般2～3年為宜。

4 異位發(fā)酵床在豬場(chǎng)中應(yīng)用效果

4.1 降低糞污的產(chǎn)生和排放

異位發(fā)酵床技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)就是降低糞污產(chǎn)生，無(wú)需大量用水沖刷地面，從而幾乎沒有糞污排出，最大程度減輕了養(yǎng)豬業(yè)對(duì)周圍環(huán)境的造成的面源污染[5]。王遠(yuǎn)孝等[6]研究報(bào)道，發(fā)酵床養(yǎng)豬方式豬舍內(nèi)臭味低，蚊蠅少。每立方米墊料可降低氨氮排放5kg/年、化學(xué)需氧量排放100kg/年。此外，因糞污場(chǎng)內(nèi)處理不外排，監(jiān)管比較便利，環(huán)評(píng)審核容易通過(guò)。

4.2 降低養(yǎng)殖成本

異位發(fā)酵床養(yǎng)豬能大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和節(jié)省用水。吳志娟等[7]報(bào)道，1個(gè)年出欄萬(wàn)頭豬場(chǎng)，采取水沖糞模式耗水將近 200 t/d，水泡糞模式100～15t/d，干清糞模式50 t/d，采用發(fā)酵床模式，可在干清糞基礎(chǔ)上節(jié)約用水80～90%。同時(shí)，異位發(fā)酵床模式環(huán)保設(shè)施設(shè)備占地面積小，資金投入相對(duì)少。以萬(wàn)頭豬場(chǎng)來(lái)算，建設(shè)沼氣工程總投資500萬(wàn)元以上，占地面積達(dá)到1.3萬(wàn)m2以上，而采用異位發(fā)酵床一般投資不超過(guò)250萬(wàn)元，占地面積0.25萬(wàn)m2，投資和占地分別減少50%和80%。

4.3 降低生豬發(fā)病率

采用異位發(fā)酵床技術(shù)，豬與墊料分離，很好地克服了原位發(fā)酵床對(duì)生豬生長(zhǎng)健康的產(chǎn)生的負(fù)面影響，育肥豬呼吸道等方面的疾病降低60%以上，成活率提高1%左右，相同體重出欄天數(shù)縮短1周，總體效果顯著。

4.4 提高有機(jī)肥質(zhì)量效益

董立婷等[8]研究報(bào)道，異位發(fā)酵床技術(shù)可有效消滅混合墊料中病原微生物，顯著提高墊料的衛(wèi)生安全系數(shù)。發(fā)酵后混合墊料中的碳氮比、有機(jī)質(zhì)均下降，總磷、總氮、總鉀均上升，滿足其作為有機(jī)肥料的基本要求，提高了糞污資源利用率和經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)推算，每出欄1頭肥豬可生產(chǎn)發(fā)酵基質(zhì)約200kg，獲純利潤(rùn)約15元；萬(wàn)頭豬場(chǎng)如果按12%的配比加工生產(chǎn)有機(jī)肥，可產(chǎn)出1.5萬(wàn)t/萬(wàn)頭。

5 存在問題及探討

5.1 重金屬殘留

豬糞中含有較高濃度的銅、鋅和砷等重金屬，在發(fā)酵床養(yǎng)豬過(guò)程中可能導(dǎo)致重金屬元素的堆積，這主要與飼料添加劑有關(guān)[9]。發(fā)酵對(duì)重金屬不能降解，豬排出的金屬元素會(huì)殘留在發(fā)酵床的墊料中。李娜等[10]研究發(fā)現(xiàn)，飼喂高銅飼料的發(fā)酵床墊料中沉積了高水平的銅，且第一年的墊料干物質(zhì)銅含量低于使用3年的墊料。據(jù)報(bào)道，在日本，發(fā)酵床使用年限可達(dá)5～10年，但國(guó)內(nèi)實(shí)際使用年限2～3年，與控制重金屬殘留有一定關(guān)系[2]。

5.2 源頭污水減量控制

異位發(fā)酵床處理糞污的容量有限，需要最大程度在養(yǎng)殖源頭減少污水產(chǎn)生量。要求實(shí)行完全的雨污分離，采用可減少灑落水的飲水設(shè)備，糞污收集管路和收集池要做到防滲防漏。

5.3 糞污過(guò)量添加

糞污過(guò)量添加會(huì)造成發(fā)酵床變成 “死床”，喪失發(fā)酵能力。要求在設(shè)計(jì)時(shí)就計(jì)算好糞污產(chǎn)生量，確定發(fā)酵池的建造面積。使用過(guò)程中單次糞污不能過(guò)量添加，要根據(jù)基質(zhì)原料沉降情況補(bǔ)充填料，并定期翻耙墊料。

6 展望

異位發(fā)酵床技術(shù)作為一種新改進(jìn)的豬糞污處理模式，該技術(shù)與傳統(tǒng)水沖糞、水泡糞和人工 （機(jī)械）清糞等模式相比，不需每天用大量水沖洗圈舍，從源頭上控制糞污的產(chǎn)生量，降低后期處理成本和排污問題。以廣東溫氏集團(tuán)為代表的大型養(yǎng)殖企業(yè)，已經(jīng)在云南紅河州等地豬場(chǎng)建設(shè)應(yīng)用異位發(fā)酵床技術(shù)處理糞污，取得較好治污效果。在應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)過(guò)程中存在的問題，需進(jìn)一步研究解決。總之，現(xiàn)代規(guī)?；s化養(yǎng)豬已經(jīng)向環(huán)保、健康、經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展，異位發(fā)酵床技術(shù)遵循變廢為寶，資源循環(huán)利用理念，它的環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性已經(jīng)展現(xiàn)，隨著環(huán)保壓力加大和相關(guān)政策紅線倒逼，這一技術(shù)將會(huì)逐步得到廣泛應(yīng)用。

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[2]王浠.畜禽養(yǎng)殖污染治理生物發(fā)酵床技術(shù)適用性研究[D].北京,清華大學(xué),2016.

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[8]董立婷,朱昌雄,張麗,等.微生物異位發(fā)酵床技術(shù)在生豬養(yǎng)殖廢棄物處理中的應(yīng)用研究[J].農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報(bào),2016,33(6)：540-546.

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[10]李娜,艾磊,沈曉昆,等.發(fā)酵床豬舍的環(huán)境管理[J].畜牧與獸醫(yī),2008,40(6)：49-52.