葉鼎承胡玲英戴文霄黃勤樓

（1福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所，福建福州350013；2福建省農(nóng)科農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司，福建福州350003）

微生物異位發(fā)酵床在養(yǎng)殖糞污中的應(yīng)用

葉鼎承1胡玲英2戴文霄2黃勤樓1

（1福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所，福建福州350013；2福建省農(nóng)科農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司，福建福州350003）

伴隨著豬場(chǎng)規(guī)?；?、集約化程度的日益提高，豬場(chǎng)的糞污排泄物、豬場(chǎng)廢棄物給人們生活環(huán)境造成巨大的困擾，給土地、河流帶來(lái)災(zāi)難性的污染，給國(guó)家經(jīng)濟(jì)、社會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的負(fù)面影響。本文通過(guò)闡述微生物異位發(fā)酵處理養(yǎng)殖糞污綜合技術(shù)，對(duì)其實(shí)施應(yīng)用中的影響因素進(jìn)行分析，望給廣大畜牧業(yè)同行在解決畜禽糞污 “老大難”問(wèn)題上帶來(lái)技術(shù)啟發(fā)與思考。

豬場(chǎng)；糞污排泄物；廢棄物；異位發(fā)酵；實(shí)施應(yīng)用

豬肉作為受中國(guó)人歡迎的常見(jiàn)食物之一，常被加工成種類(lèi)豐富、可口美味的休閑美食。以2017年為例，第一季度全國(guó)豬牛羊禽肉產(chǎn)量2 249萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)0.2%，其中豬肉產(chǎn)量1 468萬(wàn)噸，增長(zhǎng)0.2%。生豬存欄41 095萬(wàn)頭，同比增長(zhǎng)0.1%；生豬出欄19 149萬(wàn)頭，增長(zhǎng)0.2%[1]。截至2017年第一季度，我國(guó)豬肉單月進(jìn)口量連續(xù)13個(gè)月超過(guò)10萬(wàn)噸，再次印證中國(guó)為世界上的豬肉消費(fèi)大國(guó)[2]。在巨大的市場(chǎng)消費(fèi)驅(qū)動(dòng)下，生豬養(yǎng)殖業(yè)迅猛發(fā)展，在豐富人們餐桌飲食結(jié)構(gòu)的同時(shí)，其糞尿廢棄物也在大量增加，給畜禽本身、人類(lèi)的生活帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境污染及負(fù)面影響。為此本文以異位發(fā)酵處理糞污情況現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施應(yīng)用為基點(diǎn)，著重?cái)⑹龇治鑫⑸锂愇话l(fā)酵處理養(yǎng)殖糞污實(shí)施應(yīng)用中的影響因素及處理建議。

1 微生物異位發(fā)酵技術(shù)概述

微生物異位發(fā)酵技術(shù)是一項(xiàng)“減量化、資源化、生態(tài)化”綜合一體的畜禽糞污處理綜合技術(shù)[3]。主要工藝流程為：欄舍內(nèi)的糞污通過(guò)雨污分離、糞尿收集、調(diào)節(jié)均質(zhì)、糞污發(fā)酵、終端糞污墊料肥料化，實(shí)現(xiàn)糞污零排放、資源化的糞污處理新技術(shù)，如圖1所示。

2 微生物異位發(fā)酵運(yùn)行影響因素

微生物異位發(fā)酵處理分解糞污是個(gè)復(fù)雜的細(xì)菌好氧發(fā)酵分解過(guò)程，在該過(guò)程中易受到糞污的濃度、pH值、墊料濕度、通氣量等多因素影響?，F(xiàn)將異位發(fā)酵處理糞污實(shí)施應(yīng)用中的影響因素分析總結(jié)如下。

2.1 源頭減污與建議

倪梅娣等[4]在2006年通過(guò)豬糞好氧堆肥過(guò)程中氧氣濃度變化規(guī)律的研究提出：在傳統(tǒng)水泡糞的情況下平均1頭生豬的排污量約為7個(gè)人的糞污排放量，約需要1.2畝農(nóng)田自然吸收消納其排放的糞污。截至20世紀(jì)末，畜禽糞便COD年累計(jì)排放量已達(dá)7 188萬(wàn)噸，遠(yuǎn)超我國(guó)工業(yè)廢水與城鄉(xiāng)居民生活廢水排放量之和[5]。故解決糞污之道當(dāng)為“節(jié)水源、減糞污源”。養(yǎng)殖中需盡量減少污水的產(chǎn)生，實(shí)行“雨污分離、源頭節(jié)水”的改造。有效建議措施主要有：首先，減少舍內(nèi)污水量，如使用節(jié)水型飲水器替代老式鴨嘴飲水器；其次，欄舍地板建議采用全漏縫地板；再次，轉(zhuǎn)群后欄舍沖洗建議使用高壓水槍?zhuān)蛔詈螅易顬殛P(guān)鍵的是建設(shè)雨污分流管道。眾所周知，只有源頭污水減量化，才可減輕后期污水治理難度[6]。

圖1 微生物異位發(fā)酵技術(shù)工藝流程圖

2.2 糞尿因素與建議

微生物異位發(fā)酵是結(jié)合原位發(fā)酵養(yǎng)殖技術(shù)及好氧堆肥技術(shù)演化而來(lái)，是一種新型的糞污處理技術(shù)，其技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)為將新鮮的尿泡糞由噴淋機(jī)攪拌之后噴淋在墊料中，墊料中事先加入的特殊耐高溫微生物菌種將其分解消納，即將糞污最終轉(zhuǎn)化為H2O、CO2、有機(jī)礦物質(zhì)、氨氮化合物、少量的NH3，并伴隨著熱能的散失完成糞污的分解消納過(guò)程[7]。劉波[8]通過(guò)大量的試驗(yàn)測(cè)試得出細(xì)菌與放線桿菌適于pH值為7～7.5的生長(zhǎng)環(huán)境，當(dāng)pH值為8.0時(shí)，發(fā)酵液中芽孢桿菌活體數(shù)最高。關(guān)靜姝[9]通過(guò)研究牛糞好氧堆肥，發(fā)現(xiàn)含水量為牛糞堆肥過(guò)程中的重要參數(shù)。李秀金等[10]通過(guò)研究得出，牛糞堆料含水量為65%時(shí)，比含水量50%獲得更高的堆溫，更有利于殺滅病原菌。當(dāng)水分含量超過(guò)70%時(shí)，溫度難以上升，導(dǎo)致分解速率急劇下降[4]。結(jié)合以上闡述的觀點(diǎn)，對(duì)豬場(chǎng)糞污做出以下建議與要求：①不宜用沼氣處理過(guò)的污水，建議使用新鮮畜禽糞污；②糞污作為微生物主要的C、N來(lái)源，添加糞污的濃稠度對(duì)墊料的濕度含水率具有決定性的作用，建議糞污濃度不低于5%的濃稠度。因此建議在糞污添加之前，先攪拌糞污，以混勻增加濃稠度。

2.3 場(chǎng)址及設(shè)備的建筑施工布局因素與建議

異位發(fā)酵建筑施工主要含有異位發(fā)酵舍（噴淋池、發(fā)酵槽、移位軌道）、集污池、陽(yáng)光棚等的構(gòu)建。異位發(fā)酵利用耐高溫微生物對(duì)豬糞進(jìn)行好氧發(fā)酵降解，故在構(gòu)建建筑物上需要將通氣量、陽(yáng)光入射角納入設(shè)計(jì)范疇內(nèi)。由于異位發(fā)酵均為半自動(dòng)設(shè)備參與整個(gè)作業(yè)流程，設(shè)備主要包含糞污切割泵、糞污攪拌機(jī)、糞污自動(dòng)噴淋機(jī)、槽式墊料翻拋機(jī)及移位機(jī)等。故對(duì)場(chǎng)址及設(shè)備提出以下建議：①異位發(fā)酵舍應(yīng)選擇地勢(shì)平坦、空氣易對(duì)流、具備良好的水電供應(yīng)、并且符合村鎮(zhèn)建設(shè)及畜牧環(huán)保業(yè)發(fā)展規(guī)劃的場(chǎng)地；②糞污切割泵、攪拌機(jī)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)作業(yè)，噴淋機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)糞污均勻噴灑至發(fā)酵槽中并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，翻拋機(jī)能將發(fā)酵槽中墊料有氧均勻翻拋；③異位發(fā)酵過(guò)程選用的菌種為嗜熱型微生物菌種，根據(jù)劉波[8]著作及研究發(fā)現(xiàn)，嗜熱微生物生長(zhǎng)溫度最低為45℃，最適溫度為55～65℃，最高耐熱80℃，故建筑需要采用陽(yáng)光棚結(jié)構(gòu)。

2.4 墊料的選擇要求及建議

異位發(fā)酵墊料應(yīng)選用通透性、吸水性較好的載體，如谷殼、鋸木屑、菌棒渣、椰殼等，總含量應(yīng)該在80%，由兩種或幾種組成，鋸木屑與谷殼比例多為3∶2，其他填充料可選用不易降解或降解后不會(huì)產(chǎn)生二次污染的填充物，如麥麩、餅粕、生石灰、過(guò)磷酸鈣、磷礦粉、紅糖、糖蜜、沸石等[11]。發(fā)酵墊料應(yīng)該被攪拌均勻，混合鋪平，構(gòu)成發(fā)酵床墊料主體，輔料的添加主要用以調(diào)節(jié)墊料水分、C/N、C/P、pH值、通透性、高度等。墊料高度通常由設(shè)計(jì)的墻體、翻拋機(jī)決定。

2.5 菌種篩選原則及建議

發(fā)酵菌種在異位發(fā)酵體系中扮演著重要的角色，具有消納轉(zhuǎn)化糞污的能力，采用的耐高溫微好氧菌種具有自我繁殖力強(qiáng)、退化慢、纖維素酶含量低等特點(diǎn)。當(dāng)前市面上選用的菌種主要成分為枯草芽孢桿菌、酵母及其代謝產(chǎn)物、酶等物質(zhì)，色澤均勻，呈粉末狀。初次添加使用建議參照菌種說(shuō)明書(shū)，添加使用量為50～1000g/m3。

2.6 日常管理操作影響規(guī)范及建議

2.6.1 翻拋機(jī)管理操作規(guī)范及建議

在兼顧微生物生命活動(dòng)需氧量的同時(shí)，必須適當(dāng)增加通風(fēng)量，才能夠更有效地持續(xù)好氧堆肥的高溫階段，多認(rèn)為墊料中氧含量保持在5%～15%之間比較合宜，當(dāng)氧氣含量低于5%會(huì)導(dǎo)致厭氧發(fā)酵，而氧氣含量高于15%時(shí)則會(huì)使堆體墊料溫度降低，降低異位發(fā)酵微好氧發(fā)酵菌種的活性[4]。在異位發(fā)酵實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用操作中，翻拋機(jī)的建議使用規(guī)則為“溫不等時(shí)、時(shí)不等溫”，即建議當(dāng)發(fā)酵床墊料平均溫度高于55℃時(shí)，若情況許可，每天可以增加翻拋次數(shù)，不必等到24小時(shí)后；在由于若干狀況導(dǎo)致發(fā)酵床低于55℃時(shí)，則需要在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)繼續(xù)翻拋。翻拋能進(jìn)一步增加發(fā)酵槽中墊料與糞污均勻度，并且能夠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。

2.6.2 墊料及菌種的補(bǔ)充

墊料不僅作為糞污的載體，同時(shí)在發(fā)酵工藝過(guò)程中還扮演著微生物C源、N源的提供者。在豬糞好氧堆肥中，C/N比為30較為理想。在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，由于操作人工不可控性，C/N比多在25～35之間[4]。墊料高度多建議不低于1.2 m，必須補(bǔ)充墊料至設(shè)計(jì)高度[12]。在使用過(guò)程中菌種的使用活性會(huì)下降，建議按初始比例隨墊料一起補(bǔ)充。

3 小結(jié)與展望

近年來(lái)，異位發(fā)酵處理糞污技術(shù)在畜禽污水處理中得到較為廣泛的研究與應(yīng)用，該技術(shù)目前已作為國(guó)務(wù)院、農(nóng)業(yè)部推薦的糞污處理模式之一[13]。異位發(fā)酵技術(shù)處理畜禽糞污不僅打破了傳統(tǒng)的環(huán)保模式與處理方法的局限性，還將發(fā)酵墊料轉(zhuǎn)化為安全有效的有機(jī)肥原料。董立婷等[14]通過(guò)對(duì)微生物異位發(fā)酵床豬廢棄物填料的養(yǎng)分含量、重金屬（Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb、Hg）含量、種子發(fā)芽率指數(shù)、蛔蟲(chóng)卵死亡率、糞腸大腸桿菌進(jìn)行試驗(yàn)分析得出：發(fā)酵處理過(guò)后的墊料營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富，總養(yǎng)分含量、重金屬含量均符合農(nóng)業(yè)部頒布的中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)-有機(jī)肥料標(biāo)準(zhǔn)（NY 525-2012）。該項(xiàng)試驗(yàn)研究結(jié)果與Guo等[15]通過(guò)研究適高溫的菌種異位發(fā)酵牛糞污墊料含有高含量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，可作為農(nóng)作物的生物有機(jī)肥結(jié)論吻合。綜上所述，微生物異位發(fā)酵不僅在畜禽糞污處理上而且在將畜禽糞污轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥生產(chǎn)中，均有巨大的研究及市場(chǎng)價(jià)值。

[1]中華人民共和國(guó)統(tǒng)計(jì)局.一季度國(guó)民經(jīng)濟(jì)運(yùn)行開(kāi)局良好[EB/OL].http://www.stats.gov.cn/tjsj/zxfb/201704/t20170417_148 4963.html.

[2]陳家驥.2017年一季度我國(guó)豬肉進(jìn)出口情況[J].中國(guó)豬業(yè), 2017(5):38-41.

[3]卓坤水,洪江庭,陳晗,等.異位發(fā)酵處理豬場(chǎng)糞污集成配套技術(shù)[J].福建畜牧獸醫(yī),2016(38):35-36.

[4]倪梅娣.豬糞好氧堆肥過(guò)程中氧氣濃度變化規(guī)律的研究[D].杭州:浙江大學(xué),2006.

[5]李遠(yuǎn).我國(guó)規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖業(yè)存在的環(huán)境問(wèn)題與防治對(duì)策[J].上海環(huán)境科學(xué),2002(10):597-599.

[6]薛惠莉.全面了解豬場(chǎng)廢棄物及資源化利用[J].豬業(yè)科學(xué), 2017,34(3):34-35.

[7]Guo H,Geng B,Liu X,et al.Characterization of bacterial consortium and its application in an ectopic fermentation system [J].Bioresource Technology,2013(39):28-33.

[8]劉波.枯草芽孢桿菌第三卷[M].北京:科學(xué)出版社,2016.

[9]關(guān)靜姝.碳氮比對(duì)牛糞好氧堆肥過(guò)程的影響[D].哈爾濱:東北農(nóng)業(yè)大學(xué),2007.

[10]李秀金,董仁杰.糞草堆肥特性的試驗(yàn)研究[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2002(2):31-35.

[11]楊凌,卞紅春,陳靜華.異位發(fā)酵床養(yǎng)豬配套關(guān)鍵技術(shù)[J].山東畜牧獸醫(yī),2016,37(12):24-25.

[12]屠平光,項(xiàng)云,杜喜忠,等.異位發(fā)酵床技術(shù)在豬場(chǎng)糞污處理中的應(yīng)用[J].農(nóng)技服務(wù),2016,33(15):153.

[13]中華人民共和國(guó)中央人民政府網(wǎng).《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于加快推進(jìn)畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用的意見(jiàn)》[EB/OL].http://www.gov. cn/zhengce/content/2017-06/12/content_5201790.htm

[14]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(6): 540-546.

[15]Guo H,Zhu C,Geng B,et al.Improved fermentation performanceinanexpandedectopicfermentationsystem inoculated with thermophilic bacteria[J].Bioresource Technology, 2015(198):867-875.

X713

1673-4645(2017)07-0030-03

2017-07-20

福建省農(nóng)科院生產(chǎn)性工程化實(shí)驗(yàn)室專(zhuān)項(xiàng)（2016GCH-1）、2018福建省公益類(lèi)科研院所專(zhuān)項(xiàng)“異位微生物發(fā)酵床關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”

葉鼎承（1980-），男，主要從事畜禽養(yǎng)殖與糞污資源化利用，E-mail：ydcfafu@126.com