生物基质无害化处理畜禽粪尿技术（上）

文/ 山东省农业科学院畜牧兽医研究所 成建国/ 山东省现代农业农村发展研究中心 张风祥

随着我国畜禽养殖业的集约化发展，畜禽粪便已经成为我国农业面源污染的主要来源之一，畜禽养殖所产生的粪便污染主要包括恶臭气体污染、氮磷污染、药物、添加剂污染、有害病原微生物污染以及重金属污染等，而这些都对水体环境、大气环境和土壤环境造成了严重影响，已经严重威胁到生态环境的可持续发展。因此，如何有效处理畜禽粪便，降低农业面源污染，并实现废弃物的资源化利用，最终达到减量化、无害化的目标，已成为农业社会亟须解决的难题。

目前，控制畜禽污染的技术以资源化利用为主，本着遵循生态效益、经济效益和社会效益最大限度统一平衡的原则，努力实现物质的最大化利用。粪便资源化利用的途径主要包括能源化、肥料化、饲料化等几种途径。归根结底，将畜禽粪便肥料化还田是粪便再利用的主要出路，而畜禽粪便饲料化利用这种方式存在影响人畜健康的安全隐患，目前欧美、日本等经济发达国家基本上不主张用粪便作饲料。从国外治理畜禽粪便污染的状况来看，主要采取畜牧业和整个生态大农业高度结合的方式，通过技术指导，根据政策法规进行多层次多方面的管理，向独立处理、集合回收、循环共生、远程监控的现代综合利用技术方面发展。我国对于畜禽粪尿处理主要是利用能源化、肥料化、饲料化，以及食用菌栽培和蚯蚓分解处理等其他自然生物处理方法进行单一技术处理，因此亟须进行改进。国际公认的废弃物处理原则是“减量化、无害化、资源化”，本着将粪便无害化、资源化处理的原则，减少环境污染，加强生态修复，生产绿色、无公害的生物有机肥，变废为宝，最终使养殖达到“零污染排放”、“资源化利用”的目的，在这种情况下，科学家们提出了生物发酵床技术。

一、生物基质无害化处理畜禽粪尿技术

该技术是一种生物发酵床技术，利用微生物发酵进行畜禽粪便处理的无污染、零排放的有机农业技术，可以同时解决污染控制与废弃物资源化利用的问题，是当前环保领域的研究热点之一。该技术根据微生态理论和微生物发酵理论，筛选环境益生菌和饲用益生菌，在发酵仓内铺设谷壳、锯末、米糠等生物基质原料作为培养基，接种环境益生菌、饲喂饲用益生菌，将畜禽所排出的粪尿在发酵仓内经微生物完全发酵，迅速降解、消化，从而达到无臭气、零污染的目的，从源头实现环保、无公害养殖。

因此，生物基质无害化处理畜禽粪尿技术是一项有利于将畜禽粪浆转化为有机肥的技术，将熟化后的生物基质作为有机肥原料还田，不仅有利于实现资源的高效循环利用，还可增加土壤的有机质，减少化肥施用，实现农业的绿色可持续发展。通过对生物基质发酵床熟化料的分析，发现其营养物质丰富，总养分含量和重金属含量均符合农业部有机肥料标准。

二、生物发酵仓构造

发酵仓中心设有圆柱体调质池及泥浆泵，外侧设有圆形轨道；翻拌机旋转钢梁的一端固定于中心轴，另一端运行于圆形轨道；该旋转钢梁上排列有1台螺旋桨翻拌机，当钢梁旋转运动时，其1台旋转翻拌机同时工作，翻拌范围全面覆盖整个发酵仓立体空间。该旋转钢梁上还设有粪水喷淋装置，当翻拌机工作时，粪尿水通过均流管道及喷嘴进行均匀喷洒，喷洒量由检测头及电子控制开关智能控制。每个圆形翻拌生物发酵仓均设有与其外圆相切的并与中心通道垂直的进料、出料口。为提高出料效率，该口设有同步卷扬机及出料刮板装置。建造发酵仓时，仓底地面及墙体内侧面应作防渗漏处理，确保污水不渗出、不溢流。

设备设施包括集污池、喷淋池、生物发酵仓及阳光棚等；设备包括污水（泥浆）切割泵、搅拌机、自动喷淋机、翻拌机、自动增氧机、变轨移位机、臭味处理设备、温度测定、水分测定、氨气测定等仪器设备。

据农业部《畜禽规模养殖场粪污资源化利用设施建设规范（试行）的通知》（农办牧〔2018〕2 号），生物发酵仓建设按每头猪发酵床建设面积不小于0.2 平方米，并配套粪污暂存池容积不小于 0.2 立方米，铺设垫料厚度符合行业技术规范，并配备必要的翻耙设施设备。

三、生物基质的选择

生物基质是指由谷壳、木屑、玉米秸秆、食用菌渣等农业副产品按一定比例拌匀，并加入微生物菌制成的有机质。微生物添加剂是采用农业部认可的有益微生物经发酵制成的生物制剂，用于提高畜禽粪浆和生物基质发生生物发酵反应，促进粪浆无害化处理的微生物制品。

1.生物基质应选择碳氮比高、疏松多孔、粒度适当、通透性好、透气吸水性能好的材料，常用的生物基质有玉米秸秆、锯末、花生壳、稻壳、麦糠、稻草秸秆、食用菌渣和米糠等农副产品。

2.生物基质是畜禽粪浆生物发酵反应的关键部分，作为微生物菌载体，生物基质适宜pH 7.5～7.9。微生物的发酵一般需要弱碱性，pH值偏低，微生物无法降解有机质；pH偏高，则导致氨的大量挥发。

3.含水量保持在15%～20%。生物基质含水率直接影响到菌种发酵效率的高低，添加粪浆后的生物基质含水量为50%～60%时，菌种活力最高。

4.生物基质原料要求无腐烂、无霉变、无化学污染、无异味。

5.生物基质加工粉碎粒度要求6～10毫米。粒度大小影响发酵进程，粒度的大小与其比表面积成反比，进而影响着发酵速度的快慢和对粪尿的消解能力。

6.生物基质的碳氮比：微生物生长的最佳碳氮比为25，当碳氮比在25～35时，发酵过程最快；当碳氮比小于20 时，微生物因能量不足生长繁殖受到抑制，粪污分解能力下降；当碳氮比大于35时，有利于发酵过程的升温，但消耗垫料过快。由于猪粪的碳氮比为7，是提供氮素的主要原料，因此生物基质配方应该补充高碳氮比的基质，使总的碳氮比大于25。（未完待续）