靜態(tài)膜式畜禽糞便發(fā)酵處理技術(shù)淺析

卞兆娟 王堰 劉勇 陶雷

隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)穩(wěn)定增長，居民收入水平不斷提高，消費(fèi)能力不斷增強(qiáng)，對(duì)畜產(chǎn)品的需求量越來越大，推動(dòng)了我國畜牧業(yè)的快速發(fā)展。目前，畜牧業(yè)已經(jīng)形成較為完善的產(chǎn)業(yè)鏈和較為充足的供應(yīng)能力，并成為與種植業(yè)并列的農(nóng)業(yè)兩大支柱產(chǎn)業(yè)之一。在畜牧業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)，大量養(yǎng)殖廢棄物沒有得到有效處理和利用，成為農(nóng)村環(huán)境治理的一大難題。畜禽生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的畜禽糞便對(duì)環(huán)境主要有如下影響：糞便堆積產(chǎn)生的有害氣體會(huì)污染空氣；糞便污水流入地表水會(huì)導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，滲入地下會(huì)造成地下水硝酸鹽、亞硝酸鹽含量過高，危害人類健康；進(jìn)入土壤的糞便,其分解產(chǎn)物或攜帶的污染物質(zhì)超過土壤本身的凈化能力時(shí)，會(huì)引起土壤組成及性狀的改變，破壞土壤原有功能［1］。若能將畜禽糞便無害化處理，并深加工成有機(jī)肥還田利用，對(duì)改善我國土壤生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)農(nóng)業(yè)與農(nóng)村經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1 畜禽糞便發(fā)酵處理、利用背景

我國是畜禽飼養(yǎng)大國，畜牧業(yè)是農(nóng)業(yè)的重要組成部分。為加快推進(jìn)畜禽糞污資源化利用，保障支持農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展，《國務(wù)院辦公廳關(guān)于加快推進(jìn)禽畜養(yǎng)殖廢棄物資源化利用的意見》（國辦發(fā)〔2017〕48 號(hào)）明確提出，到 2020 年，全國禽畜糞污綜合利用率要達(dá)到75%以上。《農(nóng)業(yè)部關(guān)于實(shí)施農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展五大行動(dòng)的通知》（農(nóng)辦發(fā)〔2017〕6 號(hào)）將畜禽糞污資源化利用行動(dòng)列為農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展五大行動(dòng)之一?！掇r(nóng)業(yè)部辦公廳關(guān)于加快農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼政策實(shí)施促進(jìn)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的通知》（農(nóng)辦機(jī)〔2017〕9 號(hào)）明確對(duì)畜禽糞污資源化利用等機(jī)具實(shí)行敞開補(bǔ)貼，優(yōu)先保障支持農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和綠色發(fā)展的農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的推廣鑒定。農(nóng)業(yè)部、財(cái)政部聯(lián)合出臺(tái)的《2018－2020 年農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼實(shí)施指導(dǎo)意見》指出，要優(yōu)先保證畜禽糞污資源化利用、病死畜禽無害化處理等支持農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展機(jī)具的補(bǔ)貼需要。國務(wù)院出臺(tái)的《關(guān)于加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化和農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的指導(dǎo)意見》（國發(fā)〔2018〕42 號(hào)）提出，要大力支持畜禽糞污資源化利用等綠色高效機(jī)械裝備和技術(shù)的示范推廣。2020 年的中央一號(hào)文件也提出要大力推進(jìn)畜禽糞污資源化利用，基本完成大規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)糞污治理設(shè)施建設(shè)。

2 畜禽糞便發(fā)酵處理現(xiàn)狀

2.1 畜禽糞便發(fā)酵處理方式

目前國內(nèi)畜禽糞便發(fā)酵處理方式主要為沼氣工程處理和好氧堆肥。好氧堆肥是畜禽糞便發(fā)酵處理及資源化利用最行之有效的方法之一。好氧堆肥主要有動(dòng)態(tài)堆肥發(fā)酵處理、動(dòng)態(tài)反應(yīng)器式發(fā)酵處理和靜態(tài)膜式發(fā)酵處理三種方式。

2.1.1 動(dòng)態(tài)堆肥發(fā)酵處理

動(dòng)態(tài)堆肥發(fā)酵處理主要有露天或半棚式條垛翻拋堆肥、半棚槽式翻拋堆肥兩種方式。動(dòng)態(tài)堆肥發(fā)酵處理方法簡單，處理量大，易操作。但發(fā)酵過程中，易流失養(yǎng)分，大量擴(kuò)散臭氣，易傳播病原菌，滋生蚊蠅，這些問題是影響動(dòng)態(tài)堆肥發(fā)酵處理技術(shù)發(fā)展的重要因素。

2.1.2 動(dòng)態(tài)反應(yīng)器式發(fā)酵處理

動(dòng)態(tài)反應(yīng)器式發(fā)酵處理主要有隧道式堆肥、滾筒式堆肥、罐式堆肥及筒倉式堆肥等方式。動(dòng)態(tài)反應(yīng)器式發(fā)酵處理通過自動(dòng)化機(jī)械系統(tǒng)完成物料進(jìn)倉、攪拌、通風(fēng)供氧、出料等工序，自動(dòng)化程度高，出料質(zhì)量高，但操作復(fù)雜，投入成本大。

2.1.3 靜態(tài)膜式發(fā)酵處理

靜態(tài)膜式發(fā)酵處理系統(tǒng)主要由發(fā)酵膜覆蓋系統(tǒng)、曝氣通風(fēng)系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)三部分組成（見圖1），其核心為發(fā)酵膜覆蓋系統(tǒng)。發(fā)酵膜覆蓋系統(tǒng)由具有半滲透性功能的分子膜組成，具有防水、防腐蝕、防紫外線等特點(diǎn)，投入成本小，操作簡單。

2.2 江蘇省畜禽糞便發(fā)酵處理現(xiàn)狀

目前省內(nèi)規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場(chǎng)對(duì)畜禽糞便的處理常采用條垛式堆肥、槽式堆肥方式。這兩種堆肥多數(shù)都是在露天或簡易棚下進(jìn)行，通風(fēng)增氧不易操作，且臭氣易擴(kuò)散，影響生態(tài)環(huán)境。隨著國家對(duì)環(huán)境保護(hù)重視程度的提高，環(huán)保要求不斷提升，動(dòng)態(tài)反應(yīng)器式發(fā)酵處理方式和靜態(tài)膜式發(fā)酵處理方式在畜禽糞便處理上的應(yīng)用越來越廣泛。兩者相較，動(dòng)態(tài)反應(yīng)器式發(fā)酵處理技術(shù)設(shè)備投入大、基建要求較高，而靜態(tài)膜式發(fā)酵處理技術(shù)工藝操作簡單，設(shè)備能耗低、可移動(dòng)，環(huán)境友好。發(fā)酵處理后的畜禽糞便病原菌和雜草種子已經(jīng)消滅，可就地作為有機(jī)肥還田，還田不了的基料還可以送至有機(jī)肥集中加工點(diǎn)，生產(chǎn)商用有機(jī)肥，提高基料附加值。

3 靜態(tài)膜式畜禽糞便發(fā)酵處理技術(shù)流程

靜態(tài)膜式畜禽糞便發(fā)酵處理基本工藝流程如圖2 所示。

圖2 靜態(tài)膜式畜禽糞便發(fā)酵處理基本工藝流程

1）物料混合。按比例混合畜禽糞便、生物菌種與秸稈等輔料，將物料的含水率調(diào)至50%～60%。

2）物料堆放。將混合好的物料，按要求堆成條垛（可根據(jù)發(fā)酵規(guī)模、發(fā)酵場(chǎng)地及發(fā)酵膜的大小選擇堆放的條垛大?。?。

3）覆膜。用發(fā)酵膜覆蓋物料，形成密閉堆肥環(huán)境，避免外部環(huán)境影響。

4）通風(fēng)。啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，使混合物料在有氧環(huán)境中快速發(fā)酵。

5）溫度調(diào)節(jié)。根據(jù)物料的溫度來設(shè)置風(fēng)機(jī)啟停，保證物料一直處于最佳的發(fā)酵溫度區(qū)間。

6）靜態(tài)堆置。覆膜發(fā)酵完成后需將物料轉(zhuǎn)運(yùn)至陳化區(qū)，在自然通風(fēng)狀態(tài)下，使物料繼續(xù)發(fā)酵至完全熟化，進(jìn)一步殺死糞便中的病菌、蟲卵和雜草種子，并使物料含水率降低（≤30%），完成畜禽糞便發(fā)酵處理。

4 靜態(tài)膜式畜禽糞便發(fā)酵處理技術(shù)優(yōu)勢(shì)分析

1）環(huán)保?？陕短旖⒍逊侍幚韴?chǎng)，發(fā)酵處理過程中不產(chǎn)生臭氣，不受氣候影響，不滋生蚊蠅，對(duì)周邊居民生活無影響。

2）適應(yīng)性強(qiáng)。處理場(chǎng)可靈活移動(dòng)，適應(yīng)各類畜禽糞便的處理需求。

3）處理效率高?？筛鶕?jù)堆體中的各部位溫度及含氧量，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)控制供氧。發(fā)酵處理過程中僅需翻堆2 次，功耗低，處理效率高。

4）生產(chǎn)周期短。升溫、除臭迅速，腐熟徹底，生產(chǎn)周期一般在20 天左右。

5）自動(dòng)化程度高。堆肥系統(tǒng)密閉，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和檢測(cè)，操作簡單、便利。

6）成本低。不需要進(jìn)行大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，僅需提供空地，膜的使用壽命較長。圖3為靜態(tài)膜式畜禽糞便發(fā)酵處理場(chǎng)。

圖3 靜態(tài)膜式畜禽糞便發(fā)酵處理場(chǎng)

5 靜態(tài)膜式畜禽糞便發(fā)酵處理技術(shù)發(fā)展前景

靜態(tài)膜式畜禽糞便發(fā)酵處理技術(shù)已被證實(shí)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，適用于各種類型的畜禽糞便處理及各種規(guī)模的養(yǎng)殖場(chǎng)（特別是中小型規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)），能有效解決中小規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)生存利益與生態(tài)效益之間的矛盾［2］。隨著農(nóng)戶對(duì)有機(jī)肥認(rèn)可度的提高，在國家大力推廣節(jié)能環(huán)保、精準(zhǔn)高效農(nóng)機(jī)化技術(shù)的相關(guān)政策推動(dòng)下，靜態(tài)膜式畜禽糞便發(fā)酵處理技術(shù)具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值和潛在的市場(chǎng)價(jià)值。