中小規(guī)模蛋肉雞養(yǎng)殖場糞污資源化利用模式及固液分離技術(shù)研究

王超，劉雙，李佳，劉文科，姚慧嬌

（河北省畜牧總站， 河北石家莊050000）

河北省是蛋肉雞養(yǎng)殖大省。2019 年，禽蛋總產(chǎn)量383.7 萬噸，位居全國第3 位；蛋肉雞存欄38463.6萬只、出欄59728.2 萬只；蛋雞存欄2000 只以上、 肉雞年出欄10000 只以上的規(guī)模養(yǎng)殖化比重超過75%。蛋肉雞養(yǎng)殖規(guī)模化、集約化、產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展， 一方面極大滿足了城鄉(xiāng)居民菜藍(lán)子供給， 另一方面規(guī)模生產(chǎn)造成糞污產(chǎn)生集中且排放量大，加上糞污處理設(shè)施裝備落后， 周邊缺少足夠農(nóng)田消納， 集中處理社會(huì)化服務(wù)體系尚不完善， 因此蛋肉雞養(yǎng)殖帶來的環(huán)境污染問題不容忽視， 成為制約產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要瓶頸。

蛋肉雞腸道較短， 飼料在腸道停留時(shí)間不長， 消化能力較其它畜種弱，新鮮雞糞養(yǎng)分含量高，含水率不高。 但中小規(guī)模養(yǎng)殖場戶受困于蛋肉雞養(yǎng)殖飼養(yǎng)方式的特點(diǎn)， 以及清糞工藝的限制， 尤其使用刮糞板清糞技術(shù)存在一定的缺陷， 糞溝不平直造成刮糞不干凈， 需要不定期沖洗糞溝，增加污水產(chǎn)生量；還有一些養(yǎng)殖場為便于刮糞， 對糞溝內(nèi)的糞便加水進(jìn)行稀釋， 加大糞污產(chǎn)生和后續(xù)處理難度。 這類糞污未經(jīng)處理無序排放或流失， 會(huì)造成一定程度環(huán)境污染，但經(jīng)過無害化處理后，通過肥料化、能源化利用途徑，將轉(zhuǎn)變成有用的資源。 本文探討中小規(guī)模蛋肉雞養(yǎng)殖場糞污資源化利用模式及利用干濕分離機(jī)有效的降低雞糞含水率，提高處理效率。

一、 我國主推蛋肉雞場資源化利用模式

（一）好氧發(fā)酵種養(yǎng)對接模式

養(yǎng)殖企業(yè)具備一定規(guī)模， 配建好氧發(fā)酵設(shè)施，常用條垛式、槽式、反應(yīng)器和覆膜式等堆肥工藝， 好氧發(fā)酵后的產(chǎn)品通過與之對接的蔬菜、 果樹等種植基地進(jìn)行肥料化利用。 該模式通過種養(yǎng)對接還田利用，將糞污資源向種植業(yè)合理配置，實(shí)現(xiàn)生態(tài)消納，發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)。

（二）集中收儲生產(chǎn)有機(jī)肥模式

生產(chǎn)經(jīng)營主體綜合實(shí)力強(qiáng)，產(chǎn)業(yè)鏈條長， 把養(yǎng)殖糞便處理利用作為產(chǎn)業(yè)鏈條中的一環(huán)， 構(gòu)建長效運(yùn)營機(jī)制。 該模式從根本上解決了區(qū)域性糞便過剩和季節(jié)性用肥矛盾的問題，在實(shí)現(xiàn)糞便增值利用的同時(shí)，促進(jìn)企業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈條的延伸和轉(zhuǎn)型發(fā)展，取得良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益。

（三）第三方集中處理模式

在蛋肉雞養(yǎng)殖比較密集、 單體規(guī)模較小的區(qū)域，依托第三方主體，建設(shè)專業(yè)化集中處理中心， 對區(qū)域糞便進(jìn)行統(tǒng)一收集、集中處理利用，實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)營。 該模式實(shí)現(xiàn)種、養(yǎng)、肥三產(chǎn)融合，打造循環(huán)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，解決區(qū)域散戶治理難題。

二、 中小規(guī)模養(yǎng)殖場雞糞主要處理方式

蛋肉雞養(yǎng)殖糞便處理技術(shù)很多， 針對中小養(yǎng)殖戶我國主要利用了好氧堆肥、厭氧發(fā)酵、干燥處理等幾種技術(shù)。 好氧堆肥：蛋肉雞糞便含有大量的有機(jī)質(zhì)和氮磷鉀等植物必需的營養(yǎng)元素，是優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥源，對糞便進(jìn)行好氧堆肥生產(chǎn)有機(jī)肥是目前普遍采用處理方法。 厭氧發(fā)酵：由多種微生物在沒有氧氣的條件下分解糞便中的有機(jī)質(zhì)， 最終產(chǎn)生沼氣和沼渣沼液的過程， 主要用于養(yǎng)殖糞污處理。 干燥處理： 利用太陽能、風(fēng)、燃料等能量，對糞便進(jìn)行脫水干燥處理，該技術(shù)有一定局限性，目前采用較少。

（一）傳統(tǒng)堆漚

這是一種傳統(tǒng)簡單的堆肥方法，適用于規(guī)模較小，遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)和區(qū)民區(qū)，固定投資少的養(yǎng)殖場戶。 將原料堆成堆垛， 很少進(jìn)行翻堆和通風(fēng)管理，主要以厭氧發(fā)酵為主，結(jié)合好氧發(fā)酵的堆肥方式。 一般在封堆后的20～30 天的腐熟期內(nèi)， 翻倒堆垛1～2 次，起供氧、散熱和使發(fā)酵均勻的作用， 后靜置堆放3～5 個(gè)月即可完全腐熟。 建設(shè)儲糞池的養(yǎng)殖場戶可根據(jù)實(shí)際情況采用該工藝， 忌直接堆放， 一方面會(huì)產(chǎn)生大量惡臭氣體， 另一方面不能充分發(fā)揮設(shè)施的作用。

（二）好氧堆肥

這是目前普遍采用的堆肥方法，指在一定水分、碳氮比、通風(fēng)等條件下，通過好氧微生物作用，使糞便中有機(jī)質(zhì)無害化、穩(wěn)定化的過程。好氧堆肥經(jīng)過多年的改進(jìn)， 已經(jīng)形成機(jī)械化、商品化、規(guī)?；a(chǎn)，從最初堆肥發(fā)酵時(shí)間60 多天縮短到10 多天，且設(shè)備使用效率更高。 堆肥物料合適的有機(jī)質(zhì)含量為30%～70%，碳氮比一般為（20～40）∶1，最佳含水率為45% ～50%。堆料含水率超過70%時(shí)， 水會(huì)充滿堆料顆料的間隙， 氧氣含量大大減少， 形成發(fā)臭（硫化氫、硫醇、氨等）的產(chǎn)物。

（三）厭氧堆肥

厭氧堆肥是由厭氧微生物在沒有氧氣的條件下分解有機(jī)質(zhì)來完成的， 分解過程中產(chǎn)生的能量大部分轉(zhuǎn)化貯存于甲烷中， 小部分供微生物生命活動(dòng)所需。 厭氧堆肥原料中總固體含量在20%左右， 按發(fā)酵溫度可分為常溫發(fā)酵、中溫發(fā)酵、高溫發(fā)酵。 常溫發(fā)酵主要特點(diǎn)是發(fā)酵溫度隨著自然環(huán)境溫度變化而變化，故沼氣產(chǎn)量不穩(wěn)定， 寒冷季節(jié)產(chǎn)氣效率低。 中溫發(fā)酵主要特點(diǎn)是發(fā)酵溫度恒定在25℃～38℃，沼氣產(chǎn)量穩(wěn)定，轉(zhuǎn)化效率高。 高溫發(fā)酵主要特點(diǎn)是發(fā)酵溫度控制在48℃～60℃，有機(jī)質(zhì)分解速度快，發(fā)酵時(shí)間短，產(chǎn)氣率高，一般配有保溫或加溫設(shè)備。

（四）干燥處理

通過干燥法處理糞便， 去除水分的同時(shí)滅菌除臭。 雞的消化道短，大量營養(yǎng)物質(zhì)未被消化， 隨糞便排出體外。 可采用干燥法處理，干燥后的糞便可以加工制成顆粒肥， 或用作飼料使用。 干燥過程產(chǎn)生有害氣體揮發(fā)嚴(yán)重，發(fā)生二次污染；且干燥周期較長、肥效低、滅菌不徹底等。該技術(shù)不作為規(guī)?；B(yǎng)殖場的主要處理技術(shù)。

（五）焚燒處理

蛋肉雞糞便有機(jī)質(zhì)中的有機(jī)碳高達(dá)25%～30%（干基），經(jīng)焚燒后成為灰渣，產(chǎn)生的熱量可用于發(fā)電。 荷蘭2008 年建設(shè)了一批利用雞糞焚燒發(fā)電的發(fā)電場，每年消耗全國1/3雞糞， 由養(yǎng)殖場承擔(dān)相應(yīng)的處理費(fèi)用。 焚燒發(fā)電可使養(yǎng)殖糞便在較短時(shí)間減量， 殺滅糞便中的有害病原菌和寄生蟲卵，但這種方法投資大，處理成本高， 燃燒時(shí)產(chǎn)生大量有害氣體，如缺乏防控措施，將會(huì)對大氣環(huán)境產(chǎn)生不利影響。 在我國大氣污染防控日益嚴(yán)峻的形勢下， 一般不采用該方式， 但在一些養(yǎng)殖場處理病死雞尸體時(shí)可看到。

（六）基質(zhì)化處理

蛋肉雞糞便經(jīng)堆肥無害化處理后還田， 是解決養(yǎng)殖污染問題的根本途徑。 在此基礎(chǔ)上，人們也探索如何將糞便轉(zhuǎn)化為高附價(jià)值的產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)高值化利用。 本節(jié)主要介紹了利用蛋肉雞糞便作為培養(yǎng)基質(zhì)養(yǎng)殖黑水虻、種植食用菌的模式。 采用該模式養(yǎng)殖場或企業(yè)必須有產(chǎn)品的銷售渠道， 中小規(guī)模養(yǎng)殖場采用該方式較少。

四、 好氧堆肥作優(yōu)缺點(diǎn)及關(guān)鍵工藝

好氧堆肥作為中小規(guī)模蛋肉雞養(yǎng)殖場雞糞處理方法具有以下優(yōu)缺點(diǎn)：

（一）優(yōu)點(diǎn)

一是有機(jī)質(zhì)分解快， 對難降解的纖維素等物質(zhì)也能分解， 降解徹底，發(fā)酵均勻；二是發(fā)酵溫度高，一般在55℃～60℃， 高的可達(dá)65℃以上，因此不需要外加熱源，就可實(shí)現(xiàn)無害化；三是發(fā)酵周期短，使堆肥物料礦質(zhì)化、腐殖化，產(chǎn)生土壤活性物質(zhì)；四是脫水速度快，糞便含水率從70%～80%降至40%～50%；五是產(chǎn)品無臭無味，質(zhì)地疏松，便于運(yùn)輸和商品肥料加工。

（二）缺點(diǎn)

對起始發(fā)酵適宜的糞料含水率要求為55%～65%；不同的工藝類型各有不足， 養(yǎng)殖場應(yīng)根據(jù)不同養(yǎng)殖規(guī)模、不同環(huán)境要求、不同自然條件及投資承受能力等條件選擇適宜的工藝。

（三）控制含水率

好氧堆肥的最佳含水率為45%～50%，最高不能超過70%，而不少中小規(guī)模養(yǎng)殖場的雞糞含水率遠(yuǎn)超最佳情況， 這就要求對原料進(jìn)行提前處理。

1.添加輔料

輔料可以是麥秸、 玉米秸、木屑、谷殼、花生殼、蘑菇渣等，可根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況及采購方便程度來選擇， 添加輔料一方面可以調(diào)節(jié)原料中的碳銨比和水分， 另一方面對于增加物料的通透性， 提高原料發(fā)酵的速度以及發(fā)酵成品也有幫助。 在生產(chǎn)過程中， 尤其是對于中小規(guī)模養(yǎng)殖場在實(shí)際生產(chǎn)過程中， 輔料的添加還存在多個(gè)的不可控因素。 一是來源途徑。 雖說輔料是根據(jù)養(yǎng)殖場當(dāng)?shù)厍闆r， 就近按照特點(diǎn)進(jìn)行選擇，但是可選范圍還是很低，很多輔料的供應(yīng)具有季節(jié)性，輔料生產(chǎn)、加工和運(yùn)輸，受到環(huán)保、交通等方面制約，不能保證穩(wěn)定供給。 二是輔料成本。 秸稈等材質(zhì)往往需要進(jìn)行二次加工才能達(dá)到利用最大化的效果；另外輔料的來源不確定性， 使得養(yǎng)殖場不得不對需對輔料進(jìn)行存儲，由此對養(yǎng)殖場特別是對中小養(yǎng)殖場無形中增加了大量成本。 因此長期看， 輔料并不完全滿足中小規(guī)模養(yǎng)殖場要求。

2.固液分

對雞糞進(jìn)行固液分離是降低雞糞含水量的有效方法， 可以用于雞糞堆肥處理前， 尤其是對夏季雞糞在堆肥前進(jìn)行固液分離， 可減少輔料添加或者不添加 （反應(yīng)器堆肥），降低處理難度和成本。 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系蛋雞肉雞創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)廢棄物資源化利用崗位與定州市四豐環(huán)?？萍夹g(shù)有限公司聯(lián)合研發(fā)了針對家禽專用的雙螺桿固液分離機(jī)，主要具備3 個(gè)特點(diǎn)：一是雙螺旋結(jié)構(gòu)。由于雞糞含纖維低，物料相對濕滑，在普通單螺旋固液分離機(jī)絞龍上容易出現(xiàn)滑動(dòng)現(xiàn)象，導(dǎo)致出料效率低，甚至不出料的問題， 采用雙螺桿的結(jié)構(gòu)，一個(gè)螺桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，一個(gè)螺桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)， 兩個(gè)螺桿上的葉片一個(gè)左旋、 一個(gè)右旋， 在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，兩個(gè)螺桿同時(shí)推料，并且葉片之間相互剃料，形成很好的推力，實(shí)現(xiàn)低纖維物料的輸送； 同時(shí)雙螺桿結(jié)構(gòu)沒有堵料的問題， 整個(gè)脫水效率更高，能耗小，相對功率的動(dòng)力處理量可提高1 倍。二是立式構(gòu)造。普通水平安裝的螺旋固液分離機(jī)容易產(chǎn)生封不住口的問題， 在使用過程中出現(xiàn)出料口被沖開， 雙螺桿固液分離機(jī)采用豎直安裝結(jié)構(gòu)， 從下方進(jìn)糞污，從上面出干物料，從而解決上述問題。三是進(jìn)料模塊化設(shè)計(jì)。針對不同清糞工藝采取不同進(jìn)料模塊，更換便捷， 方便養(yǎng)殖場按需調(diào)整工藝。 雙螺桿固液分離機(jī)處理后雞糞含水率≤70%， 每小時(shí)可處理糞污40 立方米。

五、好氧堆肥技術(shù)

（一）條垛式堆肥

屬開放式堆肥， 從傳統(tǒng)堆肥漚肥逐斷演化而來的， 混合物料含水率60%左右， 堆肥發(fā)酵時(shí)間一般為40～60 天。 將混合物料在水泥混凝土或?yàn)r青地面上堆制成長條形堆垛，通過人工或機(jī)械的定期翻堆（前期一般1 天翻堆一次， 中后期一般2～3 天翻堆一次， 當(dāng)溫度超過65℃時(shí)要增加翻堆， 夏季翻堆頻率高于冬季），配合自然通風(fēng)來維持堆體中的有氧狀態(tài)， 在好氧條件下進(jìn)行發(fā)酵分解， 陳化后含水率≤45%，溫度≤35℃，無臭味。

（二）槽式堆肥

混合物料含水率60%左右，在發(fā)酵糟內(nèi)進(jìn)行好氧發(fā)酵， 使用翻拋機(jī)翻攪，槽底部管路通風(fēng)曝氣充氧，堆料進(jìn)行腐熟達(dá)到無害化要求，堆肥發(fā)酵時(shí)間為30～40 天。 物料入槽后一般每隔1～2 天進(jìn)行一次翻堆，3天即可達(dá)到45℃，發(fā)酵周期15 天左右，揮發(fā)性有機(jī)物可降解50%以上，隨著溫度升高，可增加翻堆次數(shù)。 隨后將物料運(yùn)到腐熟區(qū)進(jìn)行二次發(fā)酵， 剩余的有機(jī)物進(jìn)一步分解、后熟， 陳化后含水率≤45%， 溫度≤35℃，無臭味。

（三）反應(yīng)器堆肥

是將物料置于集進(jìn)料、出料、攪拌、曝氣、除臭等功能為一體的密閉式反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行好氧發(fā)酵處理。 發(fā)酵時(shí)間為7～12 天，處理后的物料水分降到35%左右， 發(fā)酵時(shí)的溫度可達(dá)60℃以上， 徹底殺滅病原菌和寄生蟲卵、雜草種子。 發(fā)酵后含水率≤35%，溫度≤40℃。

（四）覆膜堆肥又稱膜堆肥

是采用微孔膜技術(shù)配合高溫菌劑， 將微孔膜覆蓋在調(diào)節(jié)好水分的物料表面，四周封閉，在鼓風(fēng)的作用下， 在發(fā)酵體內(nèi)能夠形成一個(gè)微高壓內(nèi)腔，使堆體供氧充分，溫度分布均勻， 為好氧發(fā)酵構(gòu)建了一個(gè)適宜的小環(huán)境。 在水分適宜、氧氣充足條件下，15～20 天完成發(fā)酵， 之后在自然條件下腐熟2 周，降解、轉(zhuǎn)化和穩(wěn)定后形成有機(jī)肥初級產(chǎn)品。

六、結(jié)論

基于當(dāng)前調(diào)研， 好氧堆肥作為中小規(guī)模養(yǎng)殖場處理雞糞普遍有效的方式， 而對雞糞進(jìn)行固液分離是降低雞糞含水量的有效方法， 可以用于雞糞堆肥處理前， 尤其是對夏季雞糞在堆肥前進(jìn)行固液分離，可減少輔料添加或者不添加 （反應(yīng)器堆肥），降低處理難度和成本。