生物基質(zhì)無(wú)害化處理畜禽糞尿技術(shù)（上）

文/ 山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所 成建國(guó)/ 山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展研究中心 張風(fēng)祥

隨著我國(guó)畜禽養(yǎng)殖業(yè)的集約化發(fā)展，畜禽糞便已經(jīng)成為我國(guó)農(nóng)業(yè)面源污染的主要來(lái)源之一，畜禽養(yǎng)殖所產(chǎn)生的糞便污染主要包括惡臭氣體污染、氮磷污染、藥物、添加劑污染、有害病原微生物污染以及重金屬污染等，而這些都對(duì)水體環(huán)境、大氣環(huán)境和土壤環(huán)境造成了嚴(yán)重影響，已經(jīng)嚴(yán)重威脅到生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。因此，如何有效處理畜禽糞便，降低農(nóng)業(yè)面源污染，并實(shí)現(xiàn)廢棄物的資源化利用，最終達(dá)到減量化、無(wú)害化的目標(biāo)，已成為農(nóng)業(yè)社會(huì)亟須解決的難題。

目前，控制畜禽污染的技術(shù)以資源化利用為主，本著遵循生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益最大限度統(tǒng)一平衡的原則，努力實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的最大化利用。糞便資源化利用的途徑主要包括能源化、肥料化、飼料化等幾種途徑。歸根結(jié)底，將畜禽糞便肥料化還田是糞便再利用的主要出路，而畜禽糞便飼料化利用這種方式存在影響人畜健康的安全隱患，目前歐美、日本等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家基本上不主張用糞便作飼料。從國(guó)外治理畜禽糞便污染的狀況來(lái)看，主要采取畜牧業(yè)和整個(gè)生態(tài)大農(nóng)業(yè)高度結(jié)合的方式，通過(guò)技術(shù)指導(dǎo)，根據(jù)政策法規(guī)進(jìn)行多層次多方面的管理，向獨(dú)立處理、集合回收、循環(huán)共生、遠(yuǎn)程監(jiān)控的現(xiàn)代綜合利用技術(shù)方面發(fā)展。我國(guó)對(duì)于畜禽糞尿處理主要是利用能源化、肥料化、飼料化，以及食用菌栽培和蚯蚓分解處理等其他自然生物處理方法進(jìn)行單一技術(shù)處理，因此亟須進(jìn)行改進(jìn)。國(guó)際公認(rèn)的廢棄物處理原則是“減量化、無(wú)害化、資源化”，本著將糞便無(wú)害化、資源化處理的原則，減少環(huán)境污染，加強(qiáng)生態(tài)修復(fù)，生產(chǎn)綠色、無(wú)公害的生物有機(jī)肥，變廢為寶，最終使養(yǎng)殖達(dá)到“零污染排放”、“資源化利用”的目的，在這種情況下，科學(xué)家們提出了生物發(fā)酵床技術(shù)。

一、生物基質(zhì)無(wú)害化處理畜禽糞尿技術(shù)

該技術(shù)是一種生物發(fā)酵床技術(shù)，利用微生物發(fā)酵進(jìn)行畜禽糞便處理的無(wú)污染、零排放的有機(jī)農(nóng)業(yè)技術(shù)，可以同時(shí)解決污染控制與廢棄物資源化利用的問(wèn)題，是當(dāng)前環(huán)保領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。該技術(shù)根據(jù)微生態(tài)理論和微生物發(fā)酵理論，篩選環(huán)境益生菌和飼用益生菌，在發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)鋪設(shè)谷殼、鋸末、米糠等生物基質(zhì)原料作為培養(yǎng)基，接種環(huán)境益生菌、飼喂飼用益生菌，將畜禽所排出的糞尿在發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)經(jīng)微生物完全發(fā)酵，迅速降解、消化，從而達(dá)到無(wú)臭氣、零污染的目的，從源頭實(shí)現(xiàn)環(huán)保、無(wú)公害養(yǎng)殖。

因此，生物基質(zhì)無(wú)害化處理畜禽糞尿技術(shù)是一項(xiàng)有利于將畜禽糞漿轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥的技術(shù)，將熟化后的生物基質(zhì)作為有機(jī)肥原料還田，不僅有利于實(shí)現(xiàn)資源的高效循環(huán)利用，還可增加土壤的有機(jī)質(zhì)，減少化肥施用，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展。通過(guò)對(duì)生物基質(zhì)發(fā)酵床熟化料的分析，發(fā)現(xiàn)其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富，總養(yǎng)分含量和重金屬含量均符合農(nóng)業(yè)部有機(jī)肥料標(biāo)準(zhǔn)。

二、生物發(fā)酵倉(cāng)構(gòu)造

發(fā)酵倉(cāng)中心設(shè)有圓柱體調(diào)質(zhì)池及泥漿泵，外側(cè)設(shè)有圓形軌道；翻拌機(jī)旋轉(zhuǎn)鋼梁的一端固定于中心軸，另一端運(yùn)行于圓形軌道；該旋轉(zhuǎn)鋼梁上排列有1臺(tái)螺旋槳翻拌機(jī)，當(dāng)鋼梁旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其1臺(tái)旋轉(zhuǎn)翻拌機(jī)同時(shí)工作，翻拌范圍全面覆蓋整個(gè)發(fā)酵倉(cāng)立體空間。該旋轉(zhuǎn)鋼梁上還設(shè)有糞水噴淋裝置，當(dāng)翻拌機(jī)工作時(shí)，糞尿水通過(guò)均流管道及噴嘴進(jìn)行均勻噴灑，噴灑量由檢測(cè)頭及電子控制開(kāi)關(guān)智能控制。每個(gè)圓形翻拌生物發(fā)酵倉(cāng)均設(shè)有與其外圓相切的并與中心通道垂直的進(jìn)料、出料口。為提高出料效率，該口設(shè)有同步卷?yè)P(yáng)機(jī)及出料刮板裝置。建造發(fā)酵倉(cāng)時(shí)，倉(cāng)底地面及墻體內(nèi)側(cè)面應(yīng)作防滲漏處理，確保污水不滲出、不溢流。

設(shè)備設(shè)施包括集污池、噴淋池、生物發(fā)酵倉(cāng)及陽(yáng)光棚等；設(shè)備包括污水（泥漿）切割泵、攪拌機(jī)、自動(dòng)噴淋機(jī)、翻拌機(jī)、自動(dòng)增氧機(jī)、變軌移位機(jī)、臭味處理設(shè)備、溫度測(cè)定、水分測(cè)定、氨氣測(cè)定等儀器設(shè)備。

據(jù)農(nóng)業(yè)部《畜禽規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)糞污資源化利用設(shè)施建設(shè)規(guī)范（試行）的通知》（農(nóng)辦牧〔2018〕2 號(hào)），生物發(fā)酵倉(cāng)建設(shè)按每頭豬發(fā)酵床建設(shè)面積不小于0.2 平方米，并配套糞污暫存池容積不小于 0.2 立方米，鋪設(shè)墊料厚度符合行業(yè)技術(shù)規(guī)范，并配備必要的翻耙設(shè)施設(shè)備。

三、生物基質(zhì)的選擇

生物基質(zhì)是指由谷殼、木屑、玉米秸稈、食用菌渣等農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品按一定比例拌勻，并加入微生物菌制成的有機(jī)質(zhì)。微生物添加劑是采用農(nóng)業(yè)部認(rèn)可的有益微生物經(jīng)發(fā)酵制成的生物制劑，用于提高畜禽糞漿和生物基質(zhì)發(fā)生生物發(fā)酵反應(yīng)，促進(jìn)糞漿無(wú)害化處理的微生物制品。

1.生物基質(zhì)應(yīng)選擇碳氮比高、疏松多孔、粒度適當(dāng)、通透性好、透氣吸水性能好的材料，常用的生物基質(zhì)有玉米秸稈、鋸末、花生殼、稻殼、麥糠、稻草秸稈、食用菌渣和米糠等農(nóng)副產(chǎn)品。

2.生物基質(zhì)是畜禽糞漿生物發(fā)酵反應(yīng)的關(guān)鍵部分，作為微生物菌載體，生物基質(zhì)適宜pH 7.5～7.9。微生物的發(fā)酵一般需要弱堿性，pH值偏低，微生物無(wú)法降解有機(jī)質(zhì)；pH偏高，則導(dǎo)致氨的大量揮發(fā)。

3.含水量保持在15%～20%。生物基質(zhì)含水率直接影響到菌種發(fā)酵效率的高低，添加糞漿后的生物基質(zhì)含水量為50%～60%時(shí)，菌種活力最高。

4.生物基質(zhì)原料要求無(wú)腐爛、無(wú)霉變、無(wú)化學(xué)污染、無(wú)異味。

5.生物基質(zhì)加工粉碎粒度要求6～10毫米。粒度大小影響發(fā)酵進(jìn)程，粒度的大小與其比表面積成反比，進(jìn)而影響著發(fā)酵速度的快慢和對(duì)糞尿的消解能力。

6.生物基質(zhì)的碳氮比：微生物生長(zhǎng)的最佳碳氮比為25，當(dāng)碳氮比在25～35時(shí)，發(fā)酵過(guò)程最快；當(dāng)碳氮比小于20 時(shí)，微生物因能量不足生長(zhǎng)繁殖受到抑制，糞污分解能力下降；當(dāng)碳氮比大于35時(shí)，有利于發(fā)酵過(guò)程的升溫，但消耗墊料過(guò)快。由于豬糞的碳氮比為7，是提供氮素的主要原料，因此生物基質(zhì)配方應(yīng)該補(bǔ)充高碳氮比的基質(zhì)，使總的碳氮比大于25。（未完待續(xù)）