异位发酵床技术处理生猪养殖粪污成效分析

冯晓巍 福建省漳州市龙文区农业农村局 福建漳州 363005

随着经济社会的不断发展，南方水网地区特别是福建省生猪养殖产生的环境污染问题日益凸显。2014年以来，福建省委省政府站在讲政治、讲大局的高度，依托福建省生态资源优势，立足当下、着眼长远、统筹谋划，全力打造全国生态文明先行示范区、国家农业可持续发展试验示范区暨农业绿色发展试点先行区，结合中央、省环保督查工作，集中推进全省生猪养殖污染治理，出台《福建省人民政府关于进一步加强生猪养殖面源污染防治工作六条措施的通知》，通过采取关闭拆除、标准化改造提升等举措，畜禽养殖造成的面源污染得到了很大的改善，省域内小流域水质达标率大幅度提升，农村人居环境更加宜居，“机制活、产业优、百姓富、生态美”的愿景初现。

微生物异位发酵处理猪场粪污是利用人工构建的高效发酵系统将畜禽粪污集中收集、异地处理，使畜禽养殖与粪污处理分开进行，以源头减量、过程控制、末端利用为治理路径，以畜禽良种化、生产规范化、防疫制度化、养殖设施化、粪污无害化为基础的资源化利用集成新技术。该技术利用谷壳、木屑做原料，加入微生物发酵菌剂，混合搅拌，经过智能控制，进行有氧快速发酵分解粪污，形成优质有机肥加工原料，实现养殖粪污零排放和资源化利用。采用该技术工艺可以克服原位发酵处理猪场粪污存在的呼吸道疾病发病率高等不足，与生态环保型模式相比，具有占地面积小、投资较少、运行成本低和低臭味等优点，养猪场无需设置排污口，可实现粪污零排放，粪污经发酵处理后可全部转化为固态有机肥原料，实现变废为宝，基本可以解决生猪养殖污染问题。

实现生猪养殖废弃物资源化利用，是打赢 “蓝天、碧水、净土”攻坚战特别是畜禽养殖污染防治攻坚战的重要手段。福建省素有“八山一水一分田”之说，自2015年以来，利用微生物异位发酵床养殖技术控制和降低生猪养殖业污染，在以山地和丘陵为主的福建省得到了较为广泛的研究和应用，占比超过1/6。

1 推广成效

传统的生猪养殖方式特别是水冲粪养殖模式，废水产生量较大，如果得不到及时有效处理而直接排放，将会对周围水体、土壤产生严重的污染。微生物异位发酵床技术改变了传统微生物原位发酵床养殖模式，从而可以避免废水排放量较大而造成的“死床”问题，并显示了对养殖废水独特的处理作用。据相关研究报道，每立方米的垫料平均每天可发酵处理3头猪的粪污量，即每年可减少排放氨氮5.4 kg/m3、化学需氧量（COD）108 kg/m3。 同时，由于养猪场无需配套沼气工程系统，不存在排污口水质是否达到畜禽养殖废水排放标准或者农田灌溉水质标准的问题，更不存在污染环境的现象，环保部门监管十分便利。此外，猪场粪污经发酵后的固体腐殖质体积小、重量轻，不但减少了运输成本，而且扩大了异地资源化利用的半径，初步形成了猪场粪污就地处理、异地肥料化利用的格局。2015年来以来，在漳州市华安县、平和县、南靖县、漳浦县、龙海市等地的规模猪场推广异位发酵床技术，取得了明显效果。

1.1 降低粪污的产生和排放 异位发酵床技术最大的优势就是降低粪污产生，无需大量用水冲洗地面，除了猪自身产生的粪便和尿液外，几乎没有其他粪污排出，最大程度减轻了养猪业对周围环境造成的污染。

1.2 降低养殖成本 据统计，万头猪场（含前端节水改造）采用异位发酵床模式处理猪场粪污的成本不超过300万元，而且占地面积只有沼气工程的十分之一。异位发酵床养猪能大大降低工人的劳动强度和节省用水，可在干清粪基础上节约用水80%～90%。

1.3 大大降低治污成本 部分养殖场采用“大中型沼气+工业曝氧”处理模式，不仅投入大，处理费用高，而且曝氧后人工湿地在南方地区经常发生植物无法存活的现象，水质总磷存在无法持续达标的风险，同时沼气过剩容易造成二次污染，而采用异位发酵床治理相对来说具有投入成本和治理成本低、治理效果好的优点。

1.4 用垫料生产有机肥 发酵床垫料产生的有机质含量达30%以上，是优质的生物有机肥原料，能够改良因长期使用化肥造成的土壤板结，提高土壤的吸收性能、缓冲性能和抗逆性能，可加工制作有机肥，用于农作物和各类花卉、高档果蔬的栽培等使用，这也契合农产品产地环境特别是化肥零增长减量化等投入品监管的要求。

2 存在的问题

异位发酵床养殖技术虽然优势明显，但目前从推广运行效果来看还存在以下问题。

2.1 重金属残留 由于饲料和饲料添加剂的广泛使用，违法违规添加高铜、高锌等现象时有发生，猪粪中含有较高浓度的铜、锌和砷等，在发酵床养猪过程中可能导致重金属元素的堆积，发酵对重金属不能降解，自猪体排出的金属元素会残留在发酵床的垫料中。国内要求垫料实际使用年限在3年左右，与控制重金属残留有一定关系。

2.2 源头污水减量控制不完善 异位发酵床处理粪污的容量有限，需要最大程度在养殖源头减少污水产生量。要求实行完全的雨污分离、饮污分流、生产用水与生活用水分离，粪污收集管路和收集池要做到防渗防漏。目前来看，直饮式饮水器存在饮污分流不合理，增加源头污水产生量；碗式饮水器可以从源头上节水，但存在水压不合理，夏季饮用水混合饲料存在发霉变质的风险，容易导致腹泻等问题；采用饮污分流的设施走管道的话，部分地方环保部门检查指出，猪饮水时附带的饲料会随着饮水管排到外界，如果取水作水质检测的话，部分指标不合格。

2.3 粪污过量添加 粪污过量添加会造成发酵床“死床”，丧失发酵能力。要求在设计时就计算好粪污产生量，确定发酵池的建造面积。使用过程中单次粪污不能过量添加，要根据基质原料沉降情况补充填料，并定期翻耙垫料。

2.4 翻抛过程中存在安全隐患 安全生产责任重于泰山，有的安全生产意识较薄弱，安全生产防患措施不到位，有养殖户反映，部分厂家生产的翻抛设备在运行过程中存在脱轨的现象，现场检查发现甚至有部分养殖户采用人工进行翻抛，埋下较大隐患。

2.5 运行管理技术要求高，导致操作不规范 对于一些养殖规模不大的养殖专业户，缺乏相应的技术力量，管理不规范，“死床”时有发生。部分养殖户在日常消毒过程中，消毒水未进行有效截留，直接进入集污池、喷淋池后再进入异位发酵床，会导致死床现象的发生。

2.6 垫料菌种来源不可控、产品质量参差不齐，直接影响使用效果 市场上垫料菌种厂家名目繁多，产品质量难以把控，特别是菌种对发酵床处理效果起到至关重要的作用，部分养殖户听从一些经销商的推荐直接淘宝网购低价非正规厂家生产的产品，导致后续异位发酵床使用效果非常不理想。

2.7 基建设备设计缺乏相应的标准，设备投资性价比不高 部分养殖户直接购买进口翻抛设备，基建成本和维护成本非常高。部分养殖户考虑到成本控制，找一些没有资质的公司设计设备，其中不乏螺旋式翻抛的设备。从运行效果来看，设备故障率高，由于养殖场大多选址比较偏僻，设备生产企业售后服务无保障，翻抛效果不理想。

2.8 设备运行成本高，部分养殖户难以承受 据测算，湖北存栏500头的生猪育肥养殖场平均处理成本在30元/头，而在福建这个成本要达到50～60元/头。对于一些PSY、MSY指数不高的养殖场，环保成本占养殖成本比例更高，目前由于原材料来源方式不够多样化，垫料价格上涨幅度较大，养殖户难以承受，在雨天季节，会存在偷排漏排的风险。

2.9 垫料销路问题 目前来看，由于发酵产品质量和发酵技术规范没有相关标准，各地对有机肥厂建设扶持力度不够，有机肥厂数量有限，垫料销路存在不确定性。

3 建议措施

推行清洁养殖，促进粪污源头减量，健全种养循环发展机制，畅通还田渠道，全面推行资源化利用市场发展机制，着力高质高效推进粪污资源化利用。

3.1 推行粪污源头减量控制 实施粪污源头减量控制，从产污源头上严控饮水、用水量，特别是要严禁水冲清粪，全面推行“一禁、二表、三分离”，安装畜禽饮用水表和清洗栏舍水表，实行生活用水与生产用水分离，雨水与污水分离，饮水与污水分离，应用高压（200 Pa左右）冲水枪冲洗，建立养殖用水台账，防止“跑、冒、滴、漏”现象发生。生猪规模养殖场每头日均粪污产生量不超过5 kg，猪场饮水设施采用新型的节水式饮水器（碗式、嵌墙式）或限位饮水器等取代传统的鸭嘴式、直饮式饮水器，从源头上减少畜禽养殖污水产生量是确保发酵床正常运行和发酵的基础条件。猪舍设施改造成全漏缝或半漏缝地板，饲料日粮采用低蛋白日粮和氨基酸平衡技术，日粮中添加色氨酸、有机螯合物、植酸酶、益生菌和除臭剂等添加剂，有效提高氮磷吸收，从源头上实现减量。

3.2 垫料、菌种来源控制 发酵床垫料随着时间的推移会被逐渐消耗，补充垫料时最好选择同一厂家的垫料，减少批间和批次生产差异。一般每3～6个月补充一次（辅料和菌种按比例分别投入），可以根据当地的资源状况就地取材，结合当地农业资源禀赋和农技推广工作，借鉴采用垫料换肥料或"谁生产经营垫料谁负责回收处置"的经营模式，降低农户养殖成本。菌种要选择正规公司生产的，如有可能的话可以创建招标采购目录名单，依托福建省畜禽养殖废弃物资源化利用创新联盟技术支撑，严格把控菌种质量。

3.3 减少“死床”发生率 要从源头上减少“死床”，应从以下几个方面进行再完善。

1）源头减量要控制好，采用半漏缝免冲洗干清粪工艺，减少抗生素和消毒水用量。

2）设计存在缺陷，无回流系统（存在外溢风险，发酵床周边雨水沟存在直排风险）、计量系统（目前从成本考虑难以执行），应该优化设计，尽可能做到简易操作、方便管理。

3）喷淋量不均匀，局部会产生厌氧小环境，影响有氧发酵效果。

4）垫料填装高度最好保持1.4～1.5 m，否则发酵温度难以维持。

5）翻抛机（特别是螺旋式工艺）设计有缺陷，翻抛机不配套，要进行优化设计。

6）要因地制宜选择垫料，拓宽原料渠道。

7）考虑到停电及设备故障等不可控因素，要建立应急池。

8）要规范市场，建议尽快建立相关标准、技术规范和操作指南，开发智能化设备软件，建立手机APP操作平台。

3.4 引入第三方进行运行管理 由于历史原因，大部分养殖场主对新技术的接受能力有限，特别是对于以家庭农场为主的养殖模式，一对夫妻管理一家养殖场，人力资源有限。建议建立政府支持、市场化运作的新模式，引入有资质的第三方服务机构进行管理，推行受益者付费、专业化处理、市场化运作的第三方管理模式，建立完善绩效考核管理机制，确保设施正常运行。

2019年，福建省各级政府从加快生态文明建设、实施乡村振兴战略、发展生态农业、推进农村人居环境整治、建设美丽乡村的高度，充分认识到传统养殖方式造成的面源污染已转向点源污染，经过这几年的治理提升，生猪养殖点源污染虽已不是农业面源污染的主要来源，但仍然制约着农业农村可持续发展和乡村振兴。福建省委省政府高瞻远瞩，进一步健全制度体系，强化责任落实，创新性提出整省推进畜禽粪污资源化利用，以种养结合、农牧循环、就近消纳、综合利用为主线，力争到2020年基本实现全省畜禽粪污资源化利用。异位发酵床模式经过几年的实地推广应用和不断完善，完美契合了当地地形特点，作为福建省治理生猪养殖污染的主推模式必将发挥更大的作用。