异位生物发酵床技术在猪场粪污水处理上的应用

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(1.江山市石明畜业有限公司 浙江江山 324100； 2.江山市石门镇政府)

江山市石明畜业有限公司成立于2015年10月，位于江山市石门镇琚家岗村周家山，主要养殖生猪，建有猪舍12000 m2，贮粪池950 m2。现存栏生猪5500头，年出栏10000头。公司采用“生猪+异位生物发酵技术+有机肥+种植专业户(果苗茶牧草)”的技术模式，建有异位发酵床1560 m2，有机肥生产车间4200 m2，利用翻抛机对发酵床垫料进行翻抛，实现猪场粪污零排放。

异位生物发酵床粪污零排放技术源于日本，由福建洛东生物技术有限公司引进和改造，该技术可将猪粪中的污染物全部降解，并产生大量生物热，同时蒸发猪粪中的水分，实现污染物零排放。江山市石明畜业有限公司是国内异位生物发酵床技术的首家示范场，已经成功使用异位生物发酵床技术，证实了该技术的有效性和可行性，是今后国内养猪环保事业首选的发展方向之一。

1 异位生物发酵床的技术原理

生物发酵床垫料由锯末和稻壳组成，是微生物进行固态发酵的载体，首先将微生物(纳豆芽胞杆菌)接种于发酵床垫料中启动发酵，然后每天定量添加猪粪。猪粪残存的主要营养物质是粗蛋白、半纤维素，少量粗脂肪和淀粉，这些营养物质都可以作为纳豆芽胞杆菌的发酵底物，猪粪中的营养物在酶的作用下发生一对一的酶促反应，最终将粪便中的可发酵有机物分解，大部分碳水化合物转化为能量，生物热不断在发酵床中蓄积，随着发酵床的翻动蒸发多余水分；少部分难分解的有机物转化为垫料组成成分。其原理如图1。

图1 畜禽粪尿中的营养成分分解原理示意图

经过不断探索和试验表明，在做好严格源头节水的前提下，可以利用猪粪发酵产生的能量蒸发粪污水中的水分，剩余的垫料废渣可作为有机肥用于种植业。

本文将石明畜业有限公司的研究数据作出详细分析，为养猪业者提供参考。

2 发酵床设计和使用方法

2.1工程设计 石明畜业有限公司存栏生猪5500头，每天产生粪污水50 t，按照日处理50 t的粪污水总量设计发酵床，需要配套1560 m2发酵车间，分成5个发酵槽，每个发酵槽长60 m、宽4.1 m、高1.5 m，发酵车间垫料高度为1.5 m。发酵床垫料组成：锯末50%，稻壳50%。

2.2垫料启动发酵 生物发酵床运行前，须先启动微生物发酵。

第一步，根据发酵床体积计算稻壳、锯末、洛东U洁菌的用量。1 m3使用洛东U洁菌500 g，玉米粉或米糠1 kg作为稀释剂。

第二步，将洛东U洁菌与玉米粉或米糠混合均匀。

第三步，如图2所示，将稻壳、锯末、洛东U洁菌与米糠层层铺设均匀。铺设垫料厚度为1.5 m(稻壳75 cm，锯末75 cm)，按照先铺稻壳、再铺锯末，后撒菌种的顺序铺设。

图2 垫料铺设示意图

第四步，加水搅拌，调节水分为45%～50%。启动用水可以直接使用猪场粪污水，也可采用清水，一般加水100 kg/m3干垫料，先加水后翻动，可以使用自动喷污设备计算好用量分几次加入，边加水边搅拌，直至垫料原料、菌种与水充分混合均匀，从感官上看用手紧握垫料，手心有湿气，但无水滴下，即为水分45%～50%；也可使用水分测定仪测定垫料的含水量。

第五步，升温发酵。垫料中心温度达到60℃以上，发酵床即可使用，按设定量添加猪粪污水。

3 异位生物发酵床的指标分析

2017年3月～6月，石明畜业有限公司技术人员对发酵床数据进行了详细研究，并从发酵体积(分解能力)、垫料发酵温度、垫料水分含量和除臭等角度综合分析试验结果。

3.1生物发酵床体积的变化 对异位生物发酵床进行3个月的体积监测，每月补充垫料(稻壳)100 m3左右。具体结果见表1。

表1 生物发酵床添加主要原料的体积和

监测期间共使用锯末和稻壳410 m3，平均每天添加猪粪污水50 t，3个月约为4700 t。试验结果表明，猪粪在生物发酵床内可以有效分解；垫料补充量在正常范围内。

3.2生物发酵床的温度

3.2.1温度连续监测 从2017年3月10日～2017年4月20日使用温度记录仪连续记录发酵床30 cm深度的发酵温度，每30 min记录1次数值(翻动垫料时取出记录仪，翻动后埋入30 cm深度)，结果见图3。

图3 试验第一个月生物发酵床30 cm温度连续监测结果

发酵温度连续监测结果表明，垫料30 cm深度发酵温度基本可达到60℃以上，有时甚至可以到达70℃以上。

3.2.2温度长期监测 猪场现场操作人员，每天对生物发酵床30 cm和60 cm深度进行一次监测，结果见图4和图5。

图4 试验全程30 cm温度人工监测结果

图5 试验60 cm温度人工监测结果(4月5日起)

温度检测结果表明，生物发酵床30 cm深度温度一般在60℃～70℃之间，少数时间会超过70℃；生物发酵床60 cm深度温度一般在50℃～60℃之间。

试验结果表明，发酵床温度可以达到正常发酵温度水平，且在2个多月发酵时间内保温稳定。

3.3生物发酵床含水量 整个试验过程中，生物发酵床垫料的感官湿度一直比较稳定。使用湿度测量仪测定生物发酵床垫料的湿度，数值一般稳定在60%～70%之间(图6)，属于正常湿度水平。

图6 生物发酵床垫料含水量监测结果(4月5日起)

3.4生物发酵床臭气 生物发酵床在2年的使用过程中，臭气浓度始终较低，猪粪在微生物的作用下，其中的臭气被分解。

2017年10月，第三方检测机构杭州中一监测对猪场臭气进行了检测，其结果均低于国家标准。

表2 臭气检测结果

表3 硫化氢、氨检测结果

4 结论

江山市石明畜业有限公司经过2年的实践，证实异位生物发酵床技术的可行性，该技术处理养猪粪污水可以实现污水零排放，发酵床中心温度维持50℃～70℃之间，且在运行过程中无臭气排放。

该技术发酵产生的垫料废渣符合有机肥的标准。

图7-图8是江山市石明畜业有限公司异位生物发酵车间实景图。

图7 洛东酵素U洁粪污水零排放处理系统发酵车间

图8 异位生物发酵车间