畜禽糞污資源化利用中糞污罐式發(fā)酵技術(shù)

黃紀(jì)翔 三明市沙縣區(qū)畜牧水產(chǎn)技術(shù)推廣中心 福建三明 365500

1 概 述

高速發(fā)展的畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)促進(jìn)了居民生活消費(fèi)水平的提升，但是在畜禽養(yǎng)殖過程產(chǎn)生的糞污，既對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了危害， 也影響了畜禽養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。 畜禽糞污資源化利用是解決畜禽糞污污染的一種有效措施[1]。 畜禽糞污經(jīng)過處理后，可避免產(chǎn)生土壤污染及水體污染，既能減少環(huán)境污染，又能產(chǎn)生清潔能源，同時為種植業(yè)提供了有機(jī)肥料[2]。

畜禽糞污罐式發(fā)酵是畜禽糞污資源化利用中產(chǎn)生有機(jī)肥料的一種有效方式， 將畜禽糞污與發(fā)酵細(xì)菌完全混合后，充分利用微生物的活性，將畜禽糞污內(nèi)有機(jī)物進(jìn)行分解和腐熟，殺死病原體和有害細(xì)菌，并轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥原料[3]。

2019 年，畜禽糞污資源化利用被列入沙縣區(qū)整縣推進(jìn)項(xiàng)目。 截至2022 年，全區(qū)整縣推進(jìn)項(xiàng)目批復(fù)的71 個子項(xiàng)目已全部完成，項(xiàng)目主要包括：沼液存儲池、糞污儲存池的建設(shè)；糞便運(yùn)輸車、沼液運(yùn)輸車、糞便裝載機(jī)（鏟車）的購置；田間儲液罐、鋪設(shè)沼液（肥水）輸送灌溉管網(wǎng)的配套；全區(qū)新增配置畜禽糞便罐式發(fā)酵設(shè)備34 套。項(xiàng)目全面推進(jìn)了沙縣區(qū)畜禽糞污的資源化利用，對全區(qū)畜禽養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有積極意義。

2 畜禽糞污罐式發(fā)酵的原理

畜禽糞污罐式發(fā)酵工藝是利用好氧微生物的有氧發(fā)酵原理，通過疏松、通風(fēng)、保溫等一系列合理化的流程，通過設(shè)備的運(yùn)行，將具備發(fā)酵條件并按一定比例混合好的畜禽糞污混料送入罐式發(fā)酵設(shè)備，使用高壓送風(fēng)系統(tǒng)向物料不斷送氧，配合混勻攪拌、保溫輔熱等措施， 使好氧微生物能在適宜的環(huán)境中進(jìn)行快速繁殖。畜禽糞污中的蛋白質(zhì)、有機(jī)物會在好氧微生物的繁殖過程中不斷被代謝， 實(shí)現(xiàn)有氧發(fā)酵的動態(tài)平衡，產(chǎn)生成分較簡單的無機(jī)代謝物、有機(jī)代謝物、氨基酸、生物腐殖酸等。

有氧發(fā)酵是放熱反應(yīng)， 會使罐內(nèi)溫度逐漸升高并保持在50～70 ℃，實(shí)現(xiàn)畜禽糞污的穩(wěn)定發(fā)酵。在高溫狀態(tài)下可以同時殺滅寄生蟲蟲卵、病原體、雜草種子等，也能促進(jìn)物料中的水分蒸發(fā)。發(fā)酵產(chǎn)出物具有豐富的營養(yǎng)元素，適合作為有機(jī)肥的原料。

3 畜禽糞污混料的構(gòu)成

3.1 墊料 需含有大量活性高的高溫生物發(fā)酵菌，優(yōu)質(zhì)的高溫生物發(fā)酵菌可以提高發(fā)酵的質(zhì)量， 加快發(fā)酵的速度， 快速將畜禽糞便分解代謝成有機(jī)物和無機(jī)物。

3.2 有機(jī)廢棄物 經(jīng)過干濕分離處理后的畜禽糞污。

3.3 輔料 主要使用粉碎后的玉米芯、 玉米秸稈、稻殼、花生殼等生物質(zhì)，輔料可以根據(jù)實(shí)際情況的不同，選擇不同的原料。 通過調(diào)整輔料的原料和比例，可以調(diào)節(jié)混料的碳氮比、含水率等，使混料在發(fā)酵過程中能達(dá)到最適宜的發(fā)酵條件。

3.4 返混料 即經(jīng)過發(fā)酵設(shè)備發(fā)酵產(chǎn)生的物料，第一次如果沒有返混料，可以使用輔料加墊料替代。

將畜禽糞污、返混料、輔料加入混料機(jī)進(jìn)行充分?jǐn)嚢?、混合，混料需均勻混合，如果混合不夠均勻，則可以進(jìn)行多次攪拌、混合。畜禽糞污、返混料、輔料的混合比例一般為2∶1∶1， 使混合后的物料含水率在50%～65%即可，如果含水量超出該范圍，可以根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)混料的比例。

4 罐式發(fā)酵的工作流程

畜禽糞污罐式發(fā)酵設(shè)備主要由發(fā)酵罐、 液壓動力、傳動主軸、升降料斗、高壓送風(fēng)、自動輸出皮帶等裝置組成。 罐式發(fā)酵的主要流程為：放入墊料（高溫生物發(fā)酵菌）→加入畜禽糞污混料→高溫好氧發(fā)酵→生物代謝分解→腐熟→有機(jī)肥的原料。

4.1 物料進(jìn)入設(shè)備 先將墊料 （高溫生物發(fā)酵菌）放入罐式發(fā)酵設(shè)備，再將畜禽糞污與返混料（高溫生物發(fā)酵菌）、輔料（生物質(zhì)）通過混料機(jī)混合均勻，使用裝載機(jī)將物料裝入設(shè)備的料斗， 啟動自動提升裝置將物料投入罐式發(fā)酵設(shè)備的倉體中。

4.2 高溫好氧發(fā)酵 高溫生物發(fā)酵菌在高壓送風(fēng)系統(tǒng)提供充足氧氣的好氧條件下開始發(fā)酵， 好氧微生物利用糞污中的蛋白質(zhì)、有機(jī)物等進(jìn)行迅速增殖，使罐體內(nèi)的溫度快速升高，經(jīng)過2～3 d 進(jìn)入高溫期。使用內(nèi)部勻翻裝置對物料進(jìn)行勻翻， 將發(fā)酵倉內(nèi)的各種物料混合更加均勻， 提高物料和高溫生物發(fā)酵菌的發(fā)酵效果。 一般發(fā)酵時間持續(xù)5～9 d，在該階段內(nèi)水分減少，蛋白質(zhì)和有機(jī)物被代謝分解，寄生蟲蟲卵和病原菌等被殺滅，減少動物疫病傳播，實(shí)現(xiàn)畜禽糞污減量化、穩(wěn)定化、無害化的處理目的。

4.3 腐熟和使用 畜禽糞污經(jīng)過高溫好氧發(fā)酵處理后成粉末狀， 實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定化的處理要求。 最終的成品物料由設(shè)備底部的皮帶機(jī)輸出， 經(jīng)過腐熟后的成品物料可以用于土壤改良、園林綠化，也可以作為有機(jī)肥的原料，加工制成有機(jī)肥或直接銷售，實(shí)現(xiàn)畜禽糞污資源化利用。

5 罐式發(fā)酵的技術(shù)特點(diǎn)

隨著畜禽糞污罐式發(fā)酵技術(shù)在畜禽糞污資源化利用中的應(yīng)用逐步增加， 畜禽糞污罐式發(fā)酵工藝得到進(jìn)一步完善。

5.1 自動機(jī)械控制 畜禽糞污罐式發(fā)酵設(shè)備的集成化、機(jī)械化、數(shù)字化程度逐步提升。 設(shè)備占地面積小，可更充分地利用空間?？刂葡到y(tǒng)的自動化程度較高，可以更精準(zhǔn)調(diào)控各個發(fā)酵環(huán)節(jié)的時間。設(shè)備機(jī)械化程度較高， 只需少量工人即可完成畜禽糞污發(fā)酵整個流程，也大幅減少人與物料的直接接觸。

5.2 臭氣收集處理 將畜禽糞污發(fā)酵過程中產(chǎn)生的臭氣進(jìn)行集中收集， 利用生物除臭和水洗等方式對廢氣進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)發(fā)酵氣體的達(dá)標(biāo)排放，避免產(chǎn)生二次污染，保護(hù)養(yǎng)殖廠區(qū)的周邊環(huán)境。

5.3 輔熱快速發(fā)酵 為提高罐式發(fā)酵設(shè)備在低溫環(huán)境下的運(yùn)行效果， 罐式發(fā)酵設(shè)備的發(fā)酵罐主體一般會使用保溫設(shè)計，并配備輔熱加熱系統(tǒng)。輔助熱源可以使物料快速達(dá)到適宜發(fā)酵條件， 將整個發(fā)酵過程所需時間進(jìn)一步縮短， 避免環(huán)境氣溫變化對發(fā)酵過程產(chǎn)生的影響。

6 總 結(jié)

在沙縣區(qū)畜禽糞污資源化的實(shí)際應(yīng)用中， 畜禽糞污罐式發(fā)酵工藝與傳統(tǒng)的堆肥發(fā)酵工藝相比有明顯優(yōu)勢，但也存在一些不足。 一方面，罐式發(fā)酵具有較好的處理效果和處理效率。 堆肥發(fā)酵工藝主要采用自然發(fā)酵的方式，容易受到環(huán)境、氣候、溫度等方面的影響。堆肥發(fā)酵在氣溫較高的夏季，畜禽糞污能充分發(fā)酵，發(fā)酵周期短；在氣溫較低的冬季，發(fā)酵菌活性下降，發(fā)酵不充分，發(fā)酵周期長。 畜禽糞污罐式發(fā)酵則可以通過高壓送風(fēng)、輔熱保溫、控制物料比例等方式，提高糞污發(fā)酵的效率，使發(fā)酵周期大幅度縮短，還能進(jìn)行糞污的連續(xù)發(fā)酵，使其比堆肥發(fā)酵工藝更加節(jié)省土地資源， 生產(chǎn)的肥料中也有更豐富的氨基酸和生物腐殖酸。 對于畜禽糞污發(fā)酵所產(chǎn)生的臭氣，傳統(tǒng)堆肥發(fā)酵無法有效處理，罐式發(fā)酵可以通過除臭系統(tǒng)進(jìn)行收集處理后排放， 減輕對周邊環(huán)境空氣產(chǎn)生的影響。另一方面，罐式發(fā)酵在實(shí)際使用過程中存在耗電量較大的問題， 對于糞污量較小的養(yǎng)殖場，糞污處理成本會比較高。

總體來說， 畜禽糞污罐式發(fā)酵工藝符合國家綠色經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)發(fā)展等產(chǎn)業(yè)政策，是一種切實(shí)有效的畜禽糞污資源化利用方式。