規(guī)模養(yǎng)豬場微生物巢技術(shù)的應(yīng)用
——以山東省黃泥灣農(nóng)業(yè)科技有限公司為例

惠慶亮 劉 鵬 牛書玉 魏茂蓮 李有志*

1.山東省獸藥質(zhì)量檢驗所，濟(jì)南250022；2.山東省畜產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)測與風(fēng)險評估重點實驗室，濟(jì)南250022；3.山東省威海市文登區(qū)葛家畜牧獸醫(yī)工作站，山東威海264400；4.山東省威海市文登區(qū)張家產(chǎn)畜牧獸醫(yī)工作站，山東威海264400

位于威海市文登區(qū)張家產(chǎn)鎮(zhèn)的山東省黃泥灣農(nóng)業(yè)科技有限公司，飼養(yǎng)六和集團(tuán)的合同豬，每批豬苗1 900 頭，入場后先在1 棟內(nèi)保育30 d，然后分開到2 棟內(nèi)飼養(yǎng)，每棟950 頭左右，飼養(yǎng)周期為5個月，每年可出欄2 批，約3 600 頭。為了真正做到養(yǎng)殖糞污資源化利用，實現(xiàn)“農(nóng)牧結(jié)合、種養(yǎng)平衡”，該公司引進(jìn)了“微生物巢”糞污水處理技術(shù)。該技術(shù)是農(nóng)業(yè)農(nóng)村部2018年發(fā)布的“十項重大引領(lǐng)性農(nóng)業(yè)技術(shù)”，養(yǎng)殖場不用再設(shè)置排污口，從根本上解決了糞污水處理難的問題。本文將介紹該公司（規(guī)模養(yǎng)豬場）應(yīng)用微生物巢技術(shù)處理糞污水的情況，以期為養(yǎng)殖場（戶）改建和新建糞污水處理設(shè)施提供幫助。

1 微生物巢技術(shù)處理糞污水流程

此技術(shù)最早源于日本的異位發(fā)酵床技術(shù)，于2014年由課題組劉務(wù)彪等創(chuàng)新發(fā)明了一整套基于生物有氧發(fā)酵原理的復(fù)合微生物巢處理糞水的專利處理方式[1]，解決了養(yǎng)殖糞污水處理和臭味問題，實現(xiàn)糞污水的“無害化、資源化、零排放”目標(biāo)。該技術(shù)適用于傳統(tǒng)養(yǎng)豬場（戶）糞污改建和中小規(guī)模的養(yǎng)豬場。

將2 棟豬舍生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的糞尿統(tǒng)一排入糞污收集池中，池內(nèi)設(shè)有切割攪拌機(jī)，糞污經(jīng)攪拌后通過管道泵入到陽光棚內(nèi)發(fā)酵槽上噴淋機(jī)的收集桶內(nèi)。發(fā)酵槽內(nèi)鋪設(shè)有谷殼、秸稈、木屑、蘑菇下腳料等農(nóng)產(chǎn)品廢棄物。均勻?qū)⒓S污水噴灑在發(fā)酵槽的墊料上，然后用電噴霧器將專用高效微生物菌劑均勻噴灑在糞污上，堆積發(fā)酵60～90 h 后，反應(yīng)堆表面20 ㎝以下溫度達(dá)到60 ℃以上，制得微生物巢。經(jīng)行走式翻拋機(jī)翻堆，噴淋機(jī)往返式噴淋糞污水，補(bǔ)充添加墊料，翻拋機(jī)往返式翻耕混合墊料，如此往復(fù)循環(huán)，完成糞污水一級發(fā)酵處理，將污水以蒸發(fā)方式無味揮發(fā)。清除的墊料自然堆放發(fā)酵，經(jīng)多次翻堆降溫最終腐熟生產(chǎn)成生物有機(jī)肥料。

2 微生物巢技術(shù)的配套設(shè)施建設(shè)

2.1 糞污收集池

糞污收集池建在豬舍和發(fā)酵槽中間，呈圓柱形，直徑為3.6 m，深4 m，高出地面20 cm，池周用磚砌成，再用混凝土水泥在池周墻上做防滲面，內(nèi)有切割攪拌機(jī)；池口用塑料薄膜遮擋，起到防雨和防溢流的作用。

2.2 陽光棚建造

將陽光棚建在豬舍西邊的空地上，地面用混凝土水泥進(jìn)行防滲處理，高出地面20 cm，南北長90 m，東西寬16 m，兩側(cè)建有1.2 m 高的磚砌混凝土水泥圍墻，以圍墻為基四周采用鋼結(jié)構(gòu)框架，從地面到鋼架頂部高8 m，頂部用透光性能好、防水的玻璃鋼遮擋，東、西兩側(cè)用透光塑料薄膜遮擋。在陽光棚內(nèi)建有堆糞場和2 個發(fā)酵槽。

2.3 發(fā)酵槽建設(shè)

發(fā)酵槽建在陽光棚內(nèi)，以東墻為邊，向西建有2個發(fā)酵槽。每個發(fā)酵槽長60 m、寬3 m、高1.2 m，圍墻厚度約24 cm。槽墻用磚混凝土水泥砌成，槽墻上鋪設(shè)有翻拋機(jī)的軌道。

2.4 儀器與設(shè)備

配有切割攪拌機(jī)（30 kW）、翻拋機(jī)（20.5 kW）、噴淋機(jī)（2.8 kW）、移位機(jī)、泥漿泵、自動噴灑計量裝置、連接管道、溫濕計等，并配備相應(yīng)設(shè)施的電氣控制和電路控制系統(tǒng)。

3 微生物巢技術(shù)應(yīng)用操作要點

3.1 發(fā)酵床的制作

養(yǎng)殖場根據(jù)周邊農(nóng)場種植情況，選用通透性、吸水性較好的墊料載體。墊料的碳氮比（C/N）要求應(yīng)大于25∶1，優(yōu)先選擇碳氮比高的原料，參見表1。

發(fā)酵床多以秸稈、稻殼、花生殼、玉米芯等農(nóng)場下腳料為底料，厚度為70～100 cm；上層墊料為木屑、粗糠或食用菌下腳料，厚度為15～20 cm。市場木屑價格在600～900 元/t，為了降低成本，場主將每年修剪果樹的樹枝、樹干和樹葉粉碎后代替部分木屑。木屑粒徑最好為5～10 mm、2.5～5 mm、20～30 mm。

3.2 菌種的選擇

菌種為日本進(jìn)口液態(tài)菌種——高效復(fù)合微生物菌種，主要由具有較高蛋白酶活性以及代謝生豬養(yǎng)殖排泄的臭味物質(zhì)的枯草芽孢桿菌、放線菌和光合細(xì)菌及霉菌混合制成的高效復(fù)合微生物菌種，可以有效轉(zhuǎn)化養(yǎng)殖糞污水中的臭味物質(zhì)。使用的菌種主要有2 種：一種為一代菌種，每噸44 萬；一種為常用菌種，每噸10 萬。物料首次用一代菌種以1∶200 倍水稀釋均勻噴灑在物料上，維持加菌時用常用菌料1∶200 倍水稀釋均勻噴灑。

3.3 微生物巢的制作

在配置好的發(fā)酵床物料上，均勻噴灑含有一代菌種的糞污水至含水率45%～55%，然后將其堆積60～90 h，當(dāng)墊料表面20 cm 以下溫度達(dá)60 ℃以上時，便制得微生物巢。

3.4 微生物巢的維護(hù)

一次性發(fā)酵：微生物巢制成后，每天翻拋1～2次，翻拋深度應(yīng)達(dá)到反應(yīng)槽底部；翻拋機(jī)翻拋過程中自動噴灑糞水，添加糞水的量控制在20 kg/m3，糞水均勻噴灑在墊料表面，控制濕度在55%～65%。微生物巢功能的發(fā)揮主要依賴于微生物的作用，巢內(nèi)初期微生物數(shù)量較低，隨著糞水的添加，巢內(nèi)養(yǎng)分增多，微生物迅速繁殖，細(xì)菌、真菌數(shù)量快速增加，大量微生物分解糞尿及填料中的有機(jī)物釋放的熱量，導(dǎo)致巢體溫度迅速升高達(dá)70～80 ℃，持續(xù)高溫使得水分蒸發(fā)較快，填入的豬糞污水被微生物快速分解和消耗[2]。此時需要控制巢體溫度，當(dāng)溫度高于70 ℃時，加大翻拋頻次，以增加填料的透氣性，增加糞水的添加頻次或添加量；當(dāng)溫度低于50 ℃以下時，降低糞水噴灑量或減少翻拋頻次。正常情況下，菌種需2～3 d 用稀釋好的常用菌種均勻噴灑1 次。但隨著巢體主要營養(yǎng)成分含量降低，可被微生物利用的養(yǎng)分逐漸減少，微生物的群落結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，此時則需通過翻堆、添加新鮮墊料及補(bǔ)充菌種量來調(diào)整微生物群落結(jié)構(gòu)，使巢體恢復(fù)分解能力，提高糞尿降解的效率，降低“死床”風(fēng)險。若是高溫段明顯上移到表層，處理糞污能力降低，反應(yīng)堆墊料水分達(dá)到70%以上，反應(yīng)堆出現(xiàn)臭味時[3]，即可更新出料。

表1 主要墊料原料碳氮比

3.5 有機(jī)肥的制作

巢體出料后尚未到達(dá)腐熟，應(yīng)堆積二次發(fā)酵。研究表明，堆料中氧含量保持在5%～15%比較適宜，當(dāng)氧氣含量低于5%會導(dǎo)致厭氧發(fā)酵，而氧氣含量高于15%時則會使堆體墊料溫度降低，降低好氧發(fā)酵菌種的活性[4]。通過合理翻堆可以增加墊料與氧氣的接觸量，給微生物菌種提供良好的有氧環(huán)境。一般情況下，堆積2 d 左右溫度便可達(dá)到高溫期，經(jīng)過翻堆、降溫、充氧，反復(fù)持續(xù)5～6 次大概20～30 d，溫度降至35 ℃以下時，腐熟完成。經(jīng)安全檢測，制作的肥料中未檢出大腸桿菌菌群，24 h 與48 h 的種子發(fā)芽率平均為87.9%和99.4%，與對照組相比無顯著差異[3]，可用作生物有機(jī)肥。

3.6 有機(jī)肥的含量指標(biāo)

采集本場有機(jī)肥樣品檢測，有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到60%、氮磷鉀含量達(dá)8.74%，并且每克肥料中含有益菌32 億個，均高于國家有機(jī)肥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)NY525-2012（有機(jī)質(zhì)含量≥45%，總養(yǎng)分（N+P2O5+K2O）≥5%，水分≤30%，pH 為5.5～8.0），并且原臭味完全消失，有特殊香味，松散呈深褐色至黑色，達(dá)到了糞污水的無害化處理，直接用于本農(nóng)場種植稻谷、玉米、小麥、高粱、瓜果及蔬菜等使用。

4 討 論

該公司（規(guī)模養(yǎng)豬場）每次構(gòu)建2 個微生物巢約240 m3，大概有80 t 物料，每天可蒸發(fā)糞污水6 t。其生產(chǎn)的有機(jī)肥用于種植各種農(nóng)作物、蔬菜和瓜果，其產(chǎn)品經(jīng)化驗其營養(yǎng)成分均高于國家標(biāo)準(zhǔn)，被定為有機(jī)產(chǎn)品，可獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益，實現(xiàn)了“種養(yǎng)結(jié)合”的農(nóng)牧大循環(huán)模式。

微生物巢技術(shù)是異位發(fā)酵床技術(shù)的應(yīng)用和創(chuàng)新。據(jù)場主實踐證明，通過分析各種農(nóng)作物墊料的C/N 比，根據(jù)物料含量的不同配比構(gòu)建微生物巢，可控制有機(jī)肥的生產(chǎn)量，如：若急需使用有機(jī)肥種植農(nóng)作物時，以玉米、高粱、玉米芯等易發(fā)酵物料為巢料，發(fā)酵時間可以控制在30 d 左右，快速生產(chǎn)有機(jī)肥料；若是不急需使用有機(jī)肥，以稻殼、花生殼、木屑等耐發(fā)酵物料為墊料，墊料可使用2年以上。

總之，微生物巢技術(shù)是目前生態(tài)處理養(yǎng)殖糞污水的最佳模式，也是農(nóng)作物種植與畜禽糞污綜合利用的最佳結(jié)合。本技術(shù)設(shè)施改造簡單，生產(chǎn)工藝可操作性強(qiáng)，是值得大力推廣和應(yīng)用的污水處理技術(shù)。