异位发酵床猪粪尿处理技术综述

利用发酵床养殖技术控制和降低粪尿对环境的污染近年来得到了较为广泛的研究和应用。利用如谷壳、木屑、秸秆等农业废弃物作垫料，添加微生物菌剂，对猪粪尿进行原位发酵降解，并形成有机肥的发酵床养猪技术，是一种将畜禽饲养及粪尿处理统一在养殖舍内完成的环保型飼养方式，免去冲洗猪舍产生的大量污水，达到无臭味、无排放、猪粪尿资源化利用的目的。但该技术在实际生产应用中遇到一些问题，如发酵床制作对垫料原料的需求量非常大，导致原料成本较高；传统猪舍改造成本高及养殖业者对技术接受度低等。而猪粪处理池与发酵床结合形成异位发酵床是一种新型养猪粪尿处理设施技术，适合于传统猪舍的粪尿处理。

养猪生产过程产生的大量粪尿如缺少治理设施，则污染环境，但通过恰当技术手段加以利用，则可实现经济效益、社会效益和生态效益三赢。异位发酵床是一种新的猪粪尿排泄物处理模式，该技术从源头上能够控制传统规模化猪场造成的粪尿处理，是农业部推荐的养殖粪污处理模式。董立婷等通过对微生物异位发酵床猪熟化垫料的养分含量、主要重金属含量、种子发芽率指数、蛔虫卵死亡率、粪肠大肠杆菌进行试验分析得出：发酵处理过后的垫料营养物质丰富，总养分含量、重金属含量均符合农业部有机肥料标准（NY525—2012）。该项试验研究结果与Guo等通过研究嗜高温的菌种异位发酵牛粪污垫料含有高含量的营养物质，可作为农作物生物有机肥的结论类似。因此，异位发酵床在处理家畜粪尿并将其转化为有机肥过程中起重要作用。

异位发酵床技术具有以下3方面的特点：（1）系统解决猪粪尿污染问题。利用干清粪，将猪舍内生猪粪通过人工收集后集中处理并进行有机肥生产，剩余部分猪粪尿通过管道进入污水池后，再抽排至场外发酵池，利用专用微生物迅速有效地降解、消化污水中的有机化合物，最终分解为CO2和水，通过蒸发排入大气，从而达到养猪零排放的目的。（2）技术易为业者接受。异位发酵床技术不改变猪的饲养技术，不要对猪舍结构作较大的改变。主要在减少污水方面完善设施结构。（3）资源循环高效利用。垫料一般可连续使用1～2年，熟化后的垫料是优质有机肥，对土壤改造有良好的作用，加工后可获得额外收益；从社会效益来看，猪粪尿经发酵床垫料发酵后能提高肥效，还田后还能增加土壤的有机质，减少了化肥的使用，提升了农作物的安全，养殖场周边环境得到净化，使农业生产走向绿色、可持续发展之路。

1 异位发酵床处理粪尿的原理

异位发酵床是为适应传统养猪粪尿治理需要而建立的，异位发酵床是相对于原位发酵床而言的。在处理猪粪尿方面，异位发酵床与原位发酵床及堆肥的原理相似，只是异位发酵床不作为猪舍养猪，而作为集中处理猪粪尿的固体发酵池。异位发酵床由发酵槽、垫料、发酵微生物接种剂、翻堆装备、粪污管道、防雨棚等组成。异位发酵床利用谷壳、木屑、菌糠等作原料，加入微生物发酵剂，混合搅拌，铺平在发酵池内，将猪粪尿直接导入到发酵床上，利用自动翻堆机翻堆，使粪污和垫料充分搅拌混合，调整垫料湿度在40%～60%，通过搅拌增加垫料通气量，有利于发酵微生物充分发酵，分解粪污等有机物质，同时，产生较高的温度（50～60 ℃）将水分蒸发，多次导入粪尿循环发酵，最终转化产生有机肥。异位发酵床的建设和管理决定了污染治理效率和效益。

异位发酵床功能的发挥主要依赖于微生物的作用，而微生物的群落结构变化可以反映出发酵床的运行情况。发酵过程中填料的营养成分、pH值、温度等的变化都会影响微生物群落的变化。发酵床发酵初期微生物数量较低，随着发酵床内不断添加养殖废弃物，填料中可直接利用的养分增多，微生物迅速繁殖，此时细菌、真菌数量快速增加，同时，大量微生物分解粪尿及填料中的有机物释放的热量导致床体温度迅速升高。初期床体中的大量微生物分解能力较强，床体持续高温使得水分蒸发较快，填入的猪粪和废水被微生物快速分解和消耗。15～20 d以后，床体内含水量持续下降，并且pH值持续升高且处于碱性的环境中，此时不利于微生物的生长繁殖，这个阶段细菌和真菌的数量均下降。此时通过添加粪尿的方式进行填料，随着填料过程完成，床体内含水量和养分含量逐渐上升，细菌和真菌数量升高。进入发酵后期，床体主要营养成分含量逐渐降低，可直接被微生物利用的养分迅速减少，微生物的群落结构发生变化，此时则需要通过翻堆、添加新鲜垫料及补充菌剂的方式调整微生物群落结构，使床体恢复分解能力，提高粪尿降解的效率，降低“死床”风险。

异位发酵床的技术包括：（1）微生物发酵：利用粪尿提供微生物以营养，促进微生物生长，在垫料中加入能促进粪尿分解和垫料发酵的有益菌，使有益菌成为优势菌群，形成阻挡有害菌的天然屏障，消除臭味，分解粪污，从而达到处理粪污的效果。（2）空气对流蒸发水分：因地制宜建设异位发酵床，充分利用不同季节空气流向，辅助以卷帘机等可调节通风的设施，用于控制发酵床空气的流向和流速，将异位发酵床蒸发出来的水分排出。

2 异位发酵床场址选择与处理工艺

2.1异位发酵床场址选择

异位发酵建筑施工主要含有异位发酵舍（喷淋池、发酵槽、移位轨道）、集污池、顶棚等的构建。异位发酵利用耐高温微生物对猪粪进行好氧发酵降解，故在构建建筑物上需要将通气量、阳光入射角纳入设计范畴内。由于异位发酵均为半自动设备参与整个作业流程，设备主要包含粪污切割泵、粪污搅拌机、粪污自动喷淋机、槽式垫料翻堆机及移位机等。故对场址及设备提出以下建议：（1）异位发酵舍应选择地势平坦、空气易对流、具备良好的水电供应并且符合村镇建设及畜牧环保业发展规划的场地；（2）粪污切割泵、搅拌机能正常运转作业，喷淋机能够实现粪污均匀喷洒至发酵槽中并实现自动化，翻堆机能将发酵槽中垫料有氧均匀翻堆；（3）异位发酵过程选用的菌种为嗜热型微生物菌种，刘波等研究发现，嗜热微生物生长温度最低为45 ℃，最适温度为55～65 ℃，最高耐热80 ℃。

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