徐偉

（山東經(jīng)貿(mào)職業(yè)學(xué)院，山東濰坊 261011）

1 研制概況

1.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

近年來(lái)， 我國(guó)養(yǎng)殖業(yè)從庭院化養(yǎng)殖迅速向集約化、規(guī)?；?、商品化方向發(fā)展，僅山東省就發(fā)展到了數(shù)百家，特別是大中城市周圍，畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)越來(lái)越多，規(guī)模越來(lái)越大，經(jīng)濟(jì)效益越來(lái)越顯著。 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)， 大中型畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)到2019年底已經(jīng)達(dá)到四萬(wàn)多家， 全年糞便總量超過(guò)27億噸，其中產(chǎn)生的化學(xué)耗氧量COD 就高達(dá)6900多萬(wàn)噸， 是全國(guó)工業(yè)和城市COD 排放量的四倍多，再加上肉類加工集約化生產(chǎn)排放的禽畜產(chǎn)品沖洗水，實(shí)際排出污水總量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了這一統(tǒng)計(jì)數(shù)字，造成了嚴(yán)重的環(huán)境保護(hù)問(wèn)題，這是農(nóng)業(yè)面上主要污染源， 嚴(yán)重制約了規(guī)?；B(yǎng)殖業(yè)的科學(xué)、可持續(xù)發(fā)展。

1.2 研究的意義

畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)糞便的多樣化處理主要有堆漚發(fā)酵、堆肥、種植養(yǎng)殖等方法，雖然《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》出臺(tái)后使得大批低常溫沼氣池給農(nóng)戶帶來(lái)了實(shí)惠， 但卻不能解決根本性的問(wèn)題，無(wú)法實(shí)現(xiàn)資源的工廠化利用。 傳統(tǒng)的糞便處理方法給社會(huì)帶來(lái)了諸多的問(wèn)題：大面積的堆場(chǎng)要求，大量墊草的需求，臭氣沖天、蚊蠅孳生帶來(lái)的空氣污染和防疫安全隱患，糞污淋刷流淌導(dǎo)致的周圍環(huán)境的嚴(yán)重污染，糞便往返運(yùn)輸量增加帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益的下降，等等。 此外，傳統(tǒng)處理方法導(dǎo)致堆肥機(jī)械鋪撒技術(shù)難以推廣，不僅浪費(fèi)了糞便堆肥作為農(nóng)田的優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥料的基礎(chǔ)，而且也難以適應(yīng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的需要， 比較典型的是，為了貪圖農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的方便，農(nóng)民就近還田施肥過(guò)多，致使糞便中的氮氧化合物所產(chǎn)生的硝酸鹽流失，同樣會(huì)造成水源的污染。

生物有機(jī)肥無(wú)毒、無(wú)害、不污染環(huán)境，可作底肥，溝施或穴施均可，施后培土、灌水。 我國(guó)年需求化肥約1.4 億噸，現(xiàn)階段年產(chǎn)量在1 億噸左右，肥料供不應(yīng)求的矛盾十分突出。 生物有機(jī)肥具有適用各種土壤、各種作物的特點(diǎn)，且營(yíng)養(yǎng)全面、肥效持久、保肥松土、消除板結(jié)、活化土壤、壯苗增產(chǎn)，保護(hù)生態(tài)。 同時(shí)，由于投入成本低，經(jīng)濟(jì)效益好，無(wú)論是在肥效上還是在價(jià)格上都具有明顯優(yōu)勢(shì)，易被農(nóng)民接受。

2 產(chǎn)品技術(shù)方案論證

2.1 有機(jī)肥生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)

糞便是養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)過(guò)程中一個(gè)相對(duì)的物質(zhì)轉(zhuǎn)換形態(tài)，實(shí)際生產(chǎn)中可以采用合理的途徑將其轉(zhuǎn)化為有用資源，是國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)廢棄物利用的主要方法。 作為物質(zhì)資源的糞便具有燃料、飼料、肥料和工業(yè)原料等四種功能，全方位功能調(diào)動(dòng)可以使物流與能流達(dá)到合理的循環(huán)流動(dòng)，使A生產(chǎn)過(guò)程的廢棄物轉(zhuǎn)變成B 生產(chǎn)過(guò)程的原料，這就從根本上消除了養(yǎng)殖業(yè)的糞便對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染，從而真正實(shí)現(xiàn)了資源的全方位綜合化利用。

2.2 畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用原理開發(fā)

養(yǎng)殖場(chǎng)糞水環(huán)保檢測(cè)表明，COD cr 指數(shù)超標(biāo)50～60 倍，BOD5 超標(biāo)70～80 倍，SS 超標(biāo)12～20 倍，這些含有大量有機(jī)物和N、P 元素的污水、污物是造成河流水體富營(yíng)養(yǎng)化的重要原因之一，其隨意排放更導(dǎo)致了地下水污染和周圍環(huán)境污染，使得規(guī)?；B(yǎng)殖業(yè)發(fā)病率和死亡淘汰率一直呈上升趨勢(shì)。

畜禽糞便是制取沼氣的好原料，發(fā)酵后的殘留物也是優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥料，有代表性、運(yùn)行較穩(wěn)定、技術(shù)路線先進(jìn)的是厭氧發(fā)酵（糞污資源商品化）、好氧發(fā)酵（塔式發(fā)酵）、好氧發(fā)酵（EATAD 技術(shù)）三種發(fā)酵工藝。

糞污資源商品化在技術(shù)上比較成熟，采用罐裝密封高溫厭氧多級(jí)發(fā)酵， 發(fā)酵周期8～30 天，一次接種、連續(xù)馴化，常年自產(chǎn)自供；采用氣熱聯(lián)供方式，玻璃鋼內(nèi)襯防腐和加厚層聚氨酯保溫的罐體方式，成本相對(duì)較低。

塔式發(fā)酵工藝采用生物好氧分層發(fā)酵工藝，發(fā)酵周期40～90 天，使用外加菌種，定期接種，菌種啟動(dòng)溫度較低（27℃）， 采用熱風(fēng)爐加熱方式，利用塔體周圍填充泡沫、巖棉、保溫方式。

EATAD 工藝為引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)工藝，采用高溫厭氧發(fā)酵方式， 其發(fā)酵周期較短（30天），其菌種需要從國(guó)外購(gòu)買菌種，定期使用。 發(fā)酵后溫度由55℃升到75℃， 可以很好地殺死病原體、雜草種子、昆蟲卵等，全程采用自動(dòng)化計(jì)算機(jī)控制，工藝較先進(jìn)，成本較高。

糞污資源商品化成套轉(zhuǎn)換裝置在保溫方式、菌種培育等方面，尤其適合地方溫度較低的自然環(huán)境，冬季不影響產(chǎn)氣，運(yùn)行成本低，零排放，因此，采用微生物發(fā)酵技術(shù)、糞污資源商品化工藝，將菌種混合融入畜禽養(yǎng)殖廢棄物， 高溫發(fā)酵，常溫腐熟，快速烘干，設(shè)計(jì)微生物菌種培育、沉淀調(diào)節(jié)、酸化、水解、接種、高溫厭氧（55℃±2℃）發(fā)酵、有機(jī)肥生產(chǎn)的“沉淀調(diào)節(jié)、高溫厭氧發(fā)酵、有機(jī)全元復(fù)合肥生產(chǎn)”工藝流程，能夠有效降低生物毒性和刺激性氣味。

2.3 中小型畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物有機(jī)化生產(chǎn)線技術(shù)方案論證

綜合利用微生物發(fā)酵、快速烘干、電氣自動(dòng)化和檢測(cè)等技術(shù)， 以中小畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)為對(duì)象，采用高溫厭氧微生物快速發(fā)酵技術(shù)，在機(jī)械化密閉式容器內(nèi)，加溫、消毒、殺菌、除臭一體化合成生物基肥；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及環(huán)衛(wèi)廢棄物粉碎后與生物基肥按42%∶58%比例混雜；造粒、過(guò)篩、分揀、檢測(cè)，稱重、分包后作為有機(jī)肥成品出廠。

工藝流程包括原料挑選分類、粉碎/破碎、配比、進(jìn)爐（殺菌）、發(fā)酵、腐熟、冷卻、檢測(cè)、過(guò)篩、稱重、分包、出廠等，翻堆、腐熟等核心機(jī)器采用電氣自動(dòng)化控制，屬非標(biāo)設(shè)備，需自行設(shè)計(jì)、制造。

采用高溫厭氧微生物發(fā)酵EATAD 技術(shù)，菌種自行接種、連續(xù)馴化，定期使用。 畜禽糞便經(jīng)高溫（55±2℃）厭氧發(fā)酵后，可以很好地殺死病原體、草種、蟲卵等，產(chǎn)生的沼液及其發(fā)酵殘留物，經(jīng)生物轉(zhuǎn)化制成優(yōu)質(zhì)、 高效的生物活性有機(jī)肥料，特別針對(duì)瓜果蔬菜，可以明顯提高品質(zhì)與產(chǎn)量。

采用密閉式加溫、消毒、殺菌、除臭一體化快速發(fā)酵技術(shù)，沉淀調(diào)節(jié)、高溫厭氧發(fā)酵、有機(jī)全元復(fù)合肥生產(chǎn)，全程采用機(jī)械化密閉式快速發(fā)酵技術(shù)，電氣自動(dòng)化控制，以鋼材為主體設(shè)計(jì)含沼液收集、沉淀、分離、粉碎、烘干工藝在內(nèi)的加溫、消毒、殺菌、除臭一體化全密閉系統(tǒng)。

采用廢棄物資源化綜合利用技術(shù)，既能處理豬糞、雞糞、牛糞、羊糞、馬糞等動(dòng)物糞污，也能處理玉米芯桿、小麥秸、稻秸、木屑、棉籽殼、大麥秸、燕麥秸、豆餅、花生殼、蘑菇包、酒渣、豆渣、藥渣等農(nóng)業(yè)廢棄物，還能處理樹枝、樹葉等環(huán)衛(wèi)廢棄物。

3 產(chǎn)品總體性能指標(biāo)

中小型畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物有機(jī)化生產(chǎn)線是畜禽糞便進(jìn)行綠色、生態(tài)、環(huán)保處理的先進(jìn)裝備，有機(jī)肥生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)達(dá)標(biāo)率100%，山東禾晟壯農(nóng)業(yè)科技有限公司已建成年產(chǎn)2000 噸生物有機(jī)肥生產(chǎn)線， 并計(jì)劃兩年內(nèi)形成年處理畜禽糞便20 萬(wàn)噸、農(nóng)業(yè)廢棄物10 萬(wàn)噸、年產(chǎn)值2 億元的生產(chǎn)規(guī)模。

有機(jī)肥在常溫下以烘干基計(jì)，有機(jī)肥氮（N）含量≥2.3%，磷（P2O5）含量≥3.5%，鉀（K2O）含量≥2.27%，有機(jī)質(zhì)含量≥45%，蛔蟲卵死亡率≥95%， 糞大腸菌群數(shù)＜100 個(gè)/克， 總砷As＜15 毫克/千克， 總鎘Cd＜3 毫克/千克， 總鉛Pb＜50 毫克/千克，總鉻Cr＜150 毫克/千克，總汞Hg＜2 毫克/千克。

與國(guó)內(nèi)外類似產(chǎn)品相比較，一是產(chǎn)品設(shè)計(jì)方向不同，面向中小規(guī)模畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)，充分考慮了產(chǎn)品廉價(jià)、環(huán)保回收、可降級(jí)使用、可提供半成品等內(nèi)容，在充分保證質(zhì)量的前提下，極大地降低了使用成本。 其他類似產(chǎn)品遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法達(dá)到低價(jià)成本，是中小型畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)很難承受的。

二是產(chǎn)品“著眼點(diǎn)”不同，綜合處理動(dòng)物糞污、農(nóng)產(chǎn)品種植、環(huán)衛(wèi)廢棄物，合而為一，有效解決糞污無(wú)害化處理難題，生產(chǎn)的廉價(jià)高效有機(jī)肥達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)， 實(shí)現(xiàn)了廢棄物資源化綜合利用，能夠滿足畜禽糞便、農(nóng)業(yè)種植、園林環(huán)保廢棄物的多項(xiàng)處理要求，安全、可靠、快速、成熟度高，實(shí)用性更強(qiáng)，更容易得到政策傾斜和資金扶持。

中小型畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物有機(jī)化生產(chǎn)線操作簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，占地面積小、自動(dòng)化程度高、有機(jī)肥成品好，非常適合農(nóng)村眾多的中小型畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)應(yīng)用， 可以快速?gòu)?fù)制生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)模式，對(duì)畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物和農(nóng)業(yè)廢棄物進(jìn)行資源優(yōu)化配置，構(gòu)建“種植、養(yǎng)殖、能源、生態(tài)”農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)鏈條，帶動(dòng)中小型禽養(yǎng)殖場(chǎng)復(fù)制這種循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，帶動(dòng)大量農(nóng)民轉(zhuǎn)型為農(nóng)業(yè)工人，輻射和帶動(dòng)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展。