堆肥技術(shù)在糞污資源化利用中的應用

魏兆堂

（山東省莒縣畜牧獸醫(yī)局陵陽畜牧獸醫(yī)站 276521）

隨著我國經(jīng)濟的穩(wěn)步發(fā)展，畜禽養(yǎng)殖業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模和經(jīng)濟效益隨之快速增長，畜禽養(yǎng)殖規(guī)?；潭炔粩嗵岣?，但畜禽養(yǎng)殖生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的糞污含有大量重金屬、抗生素和病原微生物殘留，給生態(tài)環(huán)境和人類健康帶來極大危害，而畜禽糞污本質(zhì)是一種放錯地方的資源，畜禽糞污中含有大量礦物質(zhì)、粗纖維、氨基酸、蛋白質(zhì)、維生素等營養(yǎng)物質(zhì)，將其作為有機肥料還田后不僅可以改善土壤質(zhì)量，還可以大大提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量[1]。我國對畜禽糞污的無害化處理和資源化利用提出了一系列操作方法，就當前研究與應用現(xiàn)狀來看，堆肥技術(shù)是最簡單、最經(jīng)濟、最可行的有效方式。但受養(yǎng)殖基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、環(huán)境因素、技術(shù)操作水平等方面的限制，目前堆肥技術(shù)在畜禽糞污資源化利用方面還存在諸多問題，筆者全面介紹了我國畜禽糞污對生態(tài)環(huán)境的污染現(xiàn)狀，分析了堆肥技術(shù)的影響因素，并闡述了堆肥技術(shù)在糞污資源化利用中的應用，為堆肥技術(shù)的推廣應用提供支持，為提高我國畜禽糞污處理效率和資源化利用程度提供參考，為促進畜禽養(yǎng)殖業(yè)的健康、快速、可持續(xù)發(fā)展提供保障。

1 畜禽糞污對生態(tài)環(huán)境的污染

1.1 重金屬污染

動物飼料中添加銅、鋅等重金屬元素可以提高動物采食量，提高動物的生產(chǎn)性能和抗病力，增加畜禽養(yǎng)殖經(jīng)濟效益，但畜禽機體對重金屬的有效吸收和利用率一般較低，重金屬的過量添加及畜禽機體自身的富集功能將導致排放到環(huán)境中的畜禽糞污中重金屬嚴重超標，超標的重金屬元素在生態(tài)環(huán)境中不斷蓄積，對土壤、水質(zhì)、農(nóng)作物、農(nóng)產(chǎn)品造成嚴重污染，危害人類健康。當前，畜禽糞污中的重金屬污染較為普遍，是造成養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境污染的主要因素之一。

1.2 抗生素污染

抗生素的應用對提高動物生產(chǎn)性能和動物疫病防治發(fā)揮了不可磨滅的重要作用，但畜禽攝入的抗生素大部分以原藥或代謝產(chǎn)物形式隨畜禽糞污排出體外，導致環(huán)境抗生素污染，甚至多種抗生素之間通過協(xié)同、拮抗等交互作用產(chǎn)生多種抗生素復合污染，對生態(tài)系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)均造成嚴重威脅。當前抗生素在畜禽養(yǎng)殖中大量濫用導致的耐藥菌株和藥物殘留問題日益突出，抗生素污染造成的潛在危害越來越明顯，畜禽糞污成了生態(tài)環(huán)境中抗生素污染的主要來源。

1.3 病原微生物污染

健康畜禽消化道內(nèi)棲息著大量病原微生物，這些微生物對維持動物腸道菌落平衡和消化代謝發(fā)揮重要作用，但可導致排出的畜禽糞污中含有大量病原微生物，這些微生物一般無致病性，但在畜禽感染疫病后，致病源可在畜禽體內(nèi)大量繁殖，此時畜禽糞污中攜帶了大量有害微生物，具有高度的致病性，成為疫病的傳染源，對生態(tài)環(huán)境造成污染，對公共衛(wèi)生安全造成潛在威脅。

2 堆肥技術(shù)

2.1 堆肥技術(shù)的原理與分類

堆肥是指在人工控制溫度、水分、碳氮比、通風等條件下，依靠細菌、放線菌、酵母菌等微生物的高溫發(fā)酵作用，將畜禽糞污中的重金屬、抗生素、病原體等廢物降解為腐殖質(zhì)的生物學過程。該過程中，畜禽糞污中的可溶性有機物可被微生物直接吸收入細胞，畜禽糞污中的固體有機物和不溶膠體可附著在微生物體表，微生物的胞外酶可將其分解為溶性有機物。畜禽糞污經(jīng)過前處理、發(fā)酵、后處理、脫臭、貯存等系列物理、化學、生物化學變化，最終趨于穩(wěn)定化和腐殖化，形成無臭無毒并含有大量氮、磷、鉀化合物的有機肥料。根據(jù)堆肥過程中使用微生物菌種的生活習性不同，可將堆肥技術(shù)分為好氧堆肥技術(shù)和厭氧堆肥技術(shù)。其中，好氧堆肥技術(shù)相對于厭氧堆肥技術(shù)來講，具有降解快速且充分、發(fā)酵溫度較高且較穩(wěn)定、操作相對較簡單、利于機械化操作、成本較低等優(yōu)點，這些優(yōu)勢奠定了好氧堆肥技術(shù)的優(yōu)勢地位，使其成為當前廣泛采用的堆肥技術(shù)。

2.2 堆肥技術(shù)的影響因素

2.2.1 通風

通風的主要作用就是提供氧氣，堆肥過程中一般氧的適宜濃度應為14%～17%，通風過慢時，氧氣含量不足可導致堆肥過程中發(fā)生厭氧反應，產(chǎn)生硫化氫等有害氣體，污染環(huán)境。通風過快時，氧氣含量過多可導致堆肥過程中水分大量流失，并減弱微生物的降解活性。

2.2.2 溫度

微生物的發(fā)酵過程是一個不斷產(chǎn)熱的過程，若不采取及時的降溫和保溫措施，發(fā)酵溫度可高達80℃以上，在此溫度下，放線菌等有益菌微生物將會被殺死，呈孢子狀態(tài)，其降解活性急速降低。如溫度過低，將減弱有益菌微生物的降解速率，且無法殺滅畜禽糞污中的病原菌、寄生蟲等。一般畜禽糞污堆肥發(fā)酵的溫度控制在55～60℃時最為適宜。

2.2.3 水分

水分是有益微生物發(fā)酵活動的基礎(chǔ)，一般有益微生物在發(fā)酵過程中最適含水率為50%～60%，但值得注意的是，不同養(yǎng)殖動物的糞污中水分含量不同，所以在堆肥處理過程中應根據(jù)發(fā)酵對象的含水量控制含水率。

2.2.4 pH

有益微生物在中性或弱堿性條件下發(fā)酵活性最高，畜禽糞污在堆肥過程中保持pH 在7.5～8.5 時可獲得最大的堆肥效率。

2.2.5 碳氮比

碳氮比直接決定堆肥過程有益微生物的生長趨勢，直接影響畜禽糞污中有機物的降解速率，一般畜禽糞污在堆肥過程中最適的碳氮比為25:1。

3 堆肥技術(shù)在畜禽糞污資源化利用中的應用

3.1 堆肥對畜禽糞污中重金屬污染的影響

重金屬殘留一直是畜禽糞污資源化利用的難點，堆肥技術(shù)可使畜禽糞污中的重金屬在堆肥過程中可逐步被螯合，最終形成有機質(zhì)或碳酸鹽結(jié)合態(tài)，降低重金屬的有效性。鄭國砥等[2]研究表明，堆肥處理能鈍化豬糞中的重金屬，降低豬糞中重金屬的有效性，有效緩解豬糞中重金屬殘留對環(huán)境的污染。

3.2 堆肥對畜禽糞污中抗生素污染的影響

抗生素殘留是畜禽糞污無害化處理的難點和熱點，堆肥技術(shù)可去除畜禽糞污中抗生素殘留，并對抗性基具有一定的削減效果。研究表明，堆肥技術(shù)對四環(huán)素類抗生素的去除率可達到80%以上，對于喹諾酮類抗生素的去除率在30%～70%[3]。

3.3 堆肥對畜禽糞污中病原微生物污染的影響

堆肥過程中的高溫可將有害微生物殺滅，達到去除畜禽糞污中病原微生物污染的目的。王洪志等[4]對規(guī)模豬場的135份豬糞便進行堆肥處理，檢測發(fā)現(xiàn)，堆肥前糞便中蛔蟲、鞭蟲、球蟲、結(jié)節(jié)蟲子、小袋蟲的陽性率分別為 65%、60%、95%、30%、100%，而堆肥處理后糞便中各種寄生蟲及蟲卵的陽性率均在1%以下。韓戰(zhàn)強等[1]研究表明，堆肥處理可使羊糞便中蛔蟲卵的死亡率達到100%，堆肥處理對糞便中的寄生蟲體和蟲卵具有良好的殺滅效果。

4 結(jié)語

畜禽糞污不但環(huán)境污染，還易造成疾病傳播，如何進行資源化利用已成為亟須解決的技術(shù)難題。堆肥技術(shù)具有處理規(guī)模大、時間短、處理效果好、成本低等優(yōu)點，成為畜禽糞污無害化處理和資源化利用的首選方法。相信隨著堆肥技術(shù)工業(yè)化程度的不斷提高，國家政策的不斷扶持，有機肥評價標準的不斷完善，堆肥技術(shù)在畜禽糞污中的資源化利用中將會越來越受到重視，保障畜禽養(yǎng)殖業(yè)和生態(tài)環(huán)境的和諧、健康、可持續(xù)發(fā)展。