畜禽养殖业养殖废物堆肥化处理技术的研究

刘 刚，寇利卿

(1.中勘冶金勘察设计研究院有限责任公司，河北 保定 071000;2.河北省保定水文水资源勘测局，河北 保定 071051)

近年来随着我国畜禽养殖业的快速发展，随之而来的污染问题日趋严重。尤其是畜禽养殖粪便随意堆放、丢弃，这些粪便进入河流或渗入浅层地下水后，会污染水体，影响水体的合理开发利用。其属于面源污染，污染涉及范围大，分布区域广，污染源极度分散。因此使用先进的技术达到畜禽粪便无害化、资源化、商品化的目的，从源头上控制畜禽养殖业面源污染，实现畜禽养殖的清洁生产刻不容缓[1，2]。

1 畜禽养殖业存在问题的分析

1.1 种养分离多，治污难度大

种养结合是我国传统畜牧业生产模式。随着农村土地高度分散经营，以及逐渐兴起的规模化养殖，使我国规模化养殖的独特的种养分离模式已经形成，这使畜禽养殖污染治理的难度大幅增加。当前，许多大中型畜禽养殖场由于处理能力得缺乏，任意堆放或是丢弃养殖产生的粪便，一旦地表水或浅层地下水被这些粪便产生的污水污染后，水中的氧气会被大量消耗，水中的微生物将无法再破坏了的环境中生存，由此将会对水体产生严重的有机污染，造成水体的富营养化[3]。另一方面，今年来在饲养过程中使用的饲料添加剂越来越多，这使得畜禽粪便中含有很多对环境造成污染的微量元素。

1.2 综合利用差，资源成污染

从某个角度来看，畜禽粪便等属于有机废弃物，如果能将其进行合理的无害化处理，它们将变成宝贵的资源。畜禽粪便可以产生沼气作为照明、燃料，产沼后的剩余废物是很好的有机肥料，可用于水产养殖或种植业，这样可以形成生态循环的良性发展。而当前的综合利用率并不乐观，种植业大多并不会用到农家肥，而是直接使用化肥，这使得畜禽粪便不仅没有变成宝贵的资源，反而成了污染源。

1.3 环保意识缺乏，治污经验不足

目前人们的环保意识还比较淡薄，传统习惯的影响又根深蒂固，使得多数养殖户将畜禽粪便直接清理后堆放到露天的环境中，使其在自然环境中粉化流失，污水可以随意流入水沟河道，采取集中堆放的很少，更别没有任何治污措施，这在很大程度上破坏了农村的生态环境。如果养殖场地处饮用水源地的上流，产生的危害会更大，蝇蚊携带大量的致病菌，势必会对人类和动物产生不利的影响。遇到阴雨天，外溢的粪水进入河流，河水会受到污染，而污水下渗也将会对地下水质造成污染;粪便污水中含有有毒有害元素及农药、抗生素等，这些物质通过对水体、土壤的污染，最终通过食物链进入人体产生危害[4]。

我国目前畜牧生产方式正在转型，很多养殖业主只是看到了规模养殖所带来得经济效益和生产效率，却忽视了对环境产生的严重污染;更加没有想到畜禽养殖所产生的污染首先影响到了他人的利益和生活，同时也会影响到自己的生活质量。与此同时，在畜禽养殖方面没有足够的治污经验，缺乏合理的政策引导、支持以及有效的治理措施等。

2 堆肥化处理技术的研究[5，6]

2.1 材料与方法

2.1.1 高效发酵菌剂的筛选

高效菌株的筛选主要来自自然堆肥和常年使用堆肥的土壤。堆肥样品主要从自然堆肥0～20 cm和20～50 cm处采集;土壤样品从蔬菜大棚和果园采集。样品装入无菌袋中，供菌株分离试验。

采用马丁氏、PDA、MRS和营养琼脂等培养基，筛选丝状真菌、酵母菌、芽孢杆菌和乳酸菌等菌株。以发酵启动时间、除臭效果、发酵温度、腐熟周期等为指标，进行高效发酵菌株和配伍菌株的筛选。

2.1.2 畜禽固体废弃物发酵条件优化

采用好氧发酵工艺，重点进行原料C/N、含水率的筛选和优化。本研究以鲜猪粪、牛粪为主要原料，适当添加作物秸杆粉等辅料，调节发酵物料合适的C/N。另对发酵翻倒管理的时间间隔进行选择，确定最佳发酵条件，以减少养分损失，提高肥效。

2.2 研究结果

2.2.1 高效发酵菌剂研制

1)优良发酵菌株的筛选

经过分离筛选，从猪粪、鸡粪、牛粪的堆腐物及周围土壤和现有菌种库中筛选到4株优良菌株，B2、C5、D6和 D9。将单一菌株制成发酵剂，进行发酵试验。发酵基质以猪粪为主，加入适量的秸杆，环境温度25℃ ～28℃，发酵料含水量60%，对比结果见表1。

由表1可见，B2、C5具有启动快(比 D6、D9菌剂快6小时)、发酵周期短(1～3 d)、除臭效果好等优点。因此将 B2、C5作为优势菌株。

2)菌种组合研究

菌种组合:

处理1:菌种组合B2:C5=1:1

处理2:菌种组合B2:C5=1:2

发酵料含水量控制在60%。检测指标:发酵启动时间、料温、保持高温时间、物料菌丝量等。结果见表2。

表1 四种发酵剂发酵性能对比结果

表2 不同菌种组合对堆肥发酵指标的影响

结果表明，处理2启动快并且保持较高温度时间长，菌丝数量也多，因此，确定处理2为最佳组合。

2.2.2 发酵工艺研究

好气固体发酵工艺，具有发酵周期短、操作简单，对环境和生产条件无特殊要求等特点，因此本研究采用好气发酵工艺。最优工艺主要涉及物料 C/N、水分含量、通气量和发酵温度的调节。通气量和温度的调节通过控制物料翻倒频率实现。检测指标以物料发酵温度、促生长能力(种子发芽指数为代表)为主。种子发芽试验材料为高抗85白菜种子。

1)物料C/N的筛选

以粉碎的玉米秸为调理剂，进行了不同C/N对堆肥发酵温度的影响。结果(见图1)表明，C/N30处理的前期升温较快，在第3天时就达到了50℃，第4天达到了60℃，5天时达到最高温64℃，但其60℃以上的高温仅维持了11天;C/N为25的处理在第5天到了60℃，6天时达到最高温65℃，并在60℃以上的高温维持了17天，均优于其它2个处理。

图1 不同C/N对发酵堆温度的影响

种子发芽指数GI值是堆肥腐熟效果的重要指标。不同C/N处理堆肥的种子发芽指数的变化情况如图2所示。从图中可以看出，C/N过高或过低均不利于种子发芽。在堆肥堆制24天后，C/N25处理的 GI值达到了82%，而 C/N比为30、18的GI值分别为64%和55%，远低于C/N为25的GI值。

图2 不同C/N对堆肥GI值的影响

2)物料初始含水量对堆肥发酵的影响

分别进行了当物料含水量为40%、50%、60%和70%时，堆温的变化。结果(见图3)表明，当初始水分含量为60%和50%时堆温升温速度比70%和40%要快，并且60%含水量在60℃以上堆温维持的时间最长，且最高温度达到66℃，这对有效杀灭虫卵有利。因此，确定最佳的初始含水量为60%。

图3 初始水分含量对堆肥发酵温度的影响

3 结语

综上所述，本次试验通过对高效发酵菌剂的研制和发酵工艺的研究确定了最适堆肥发酵工艺参数为:组合菌剂用量0.3%，物料 C/N比25，初始水分含量60%，腐熟周期为20 d左右。

畜禽粪便堆肥化处理是实现养殖废弃物资源循环利用的最有效手段之一，可有效改善养殖环境，改善当地居民生活环境，减少畜禽粪便对河流湖泊、地下水等水体的污染;转化的有机肥还田使用，可减少化肥、农药的施用量，改善土壤生态结构，逐步探索建立畜禽养殖、有机肥生产、有机食品种植为一体的农业循环型经济产业链，为我国无公害食品和绿色农业的发展开拓新的道路。

[1]贾蕊，陆迁，何学松.我国农业污染现状、原因及对策研究[J].中国农业科技导报.2006，8(1):59-63.

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[3]方热军，王康宁，方玉媚.生态营养理论及生物技术在畜牧业环境污染控制中的应用[J].家畜生态.2004，01:4-6.

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