变废为宝 科技助力畜禽粪污再利用

文/本刊记者 王雯慧

随着社会的发展和科技的进步，我国畜禽养殖产业迅速发展，为农村稳定、农业增效、农民增收及国民经济发展做出了极为重要的贡献。

同时，畜禽养殖生产过程中产生的大量废弃物排放量也逐渐增大，对环境造成的影响日益严重，对周边空气、土壤、水质等造成了污染。这是因为畜禽养殖产生了大量粪便，畜禽粪便中含有大量氮、磷和有机污染物等。畜禽粪便经过发酵后会产生大量的氨氮、硫化氢、粪臭素、甲烷等有害气体，这些气体不但会破坏生态，而且会直接影响人类健康。

数据显示，我国每年产生的鸡粪、牛粪、猪粪、羊粪等畜禽粪便约为38亿吨，尾菜约为4亿吨，农作物秸秆约为9亿吨。畜禽粪便含有农作物生长所需要的丰富的营养元素，与作物秸秆等辅料进行混合发酵，可制成优质的有机肥，既实现了畜禽粪便、植物秸秆的资源化、无害化、减量化处理，也为养殖场带来了经济效益。但这些被认为是废弃物的材料总体利用率却不足60%，在造成污染的同时也造成了极大的浪费。

日前，由内蒙古科技特派员马瑞强博士团队推出的CAC纳米膜技术进行处理的废弃物，可以实现废弃物资源化利用，不仅可以发酵鸡粪、牛粪、猪粪、羊粪等禽畜粪便、秸秆、尾菜、污泥等农业生产中的大多数废弃物，净化环境，还能利用发酵的废弃物产出有机肥，是解决畜禽养殖粪污的智慧解决方案。

纳米膜智能 堆肥机示意图

“微生物博士”扎根农村

马瑞强，1983年出生，内蒙古科技特派员，中国农科院环发所博士后、中农创达公司总经理。2010年，马瑞强从中国农业大学毕业后顺利进入一家央企，在北京有一份令人羡慕的“铁饭碗”工作。但是，作为一名农大学子，他始终想回乡创业，想做一些和农业农村相关的事情。经过一番慎重考虑，他最终下定决心，选择返乡创业，扎根在家乡内蒙古巴彦淖尔的土地上，他带领家乡的乡亲们种植玉米、成立合作社、进行盐碱地改造，曾多次被国家级媒体报道。

盐碱地改良的过程中需要大量使用有机肥，马瑞强说，甚至有时候在一个项目中有机肥可能会占投资的50%左右。他在做盐碱地改良项目的时候，经常和养殖户打交道，从他们那里购买有机肥。

在和养殖户打交道的过程中，马瑞强发现，养殖业本身的盈利模式决定了大部分中小型畜禽场在不置备治污设备的情况下也仅能维持薄利，根本无力对畜禽场产生的污染物进行过多处理，而治污设备的置备费用和运行费用一般都会远远超过畜禽场的盈利范围。这就导致了畜禽场产生的污染物的处理和再利用还停留在原始的直接还田甚至直接用于水产养殖等粗放模式上，而国家正在力推环保养殖、粪污资源化利用和有机肥试点。

上图：张家口奶牛场牛粪转化牛床垫料发酵中

中图：牛粪发酵-山东高唐农业局示范项目

下图：内蒙古五原零下20多摄氏度发酵羊粪

安装曝气管道

学微生物专业的马瑞强敏锐地意识到解决这一问题需要转变传统处理思路，畜禽粪便含有丰富的农作物生长所需要的营养元素，与作物秸秆等辅料进行混合发酵，可制成优质的有机肥，既实现了畜禽粪便、植物秸秆的资源化、无害化、减量化处理，也可为养殖场带来经济效益。

传统堆肥分为两种，分别是厌氧发酵和好氧发酵。厌氧发酵大部分采用沼气工程，投资量非常大，大的上市企业和大型养殖场一般会采用这种方式。好氧发酵多应用于中等规模以下的企业，一般采用槽式发酵、条垛式发酵，以及现在的一体机罐式发酵，成本相对较低，但效率不高，处理能力不是很好。

此外，传统设备还存在电耗高的问题，“以一体机为例，它生产一吨有机肥的电耗近100元，另外因为它是一体机，自动化程度相对较高，但的维修故障率是特别高的。”马瑞强告诉记者。

经过不断的试验，在盐碱地改良中，马瑞强团队已经做出了想要的降低成本的有机肥。但是实际上做市场的时候发现，从实用的角度，环保的压力也刻不容缓。

如果既可以解决养殖场的环保问题，又可以生产更低成本的有机肥，可谓一举两得。所以，马瑞强开始集中全力研发新设备。

马瑞强就读于中国农业科学院博士后，师从全国畜禽粪污资源化联盟秘书长、中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所副所长董红敏研究员，研究方向是固体废弃物膜覆盖好氧堆肥发酵技术和模式。

马瑞强说：“一开始我们做的研究主要是针对鸡类，比如蛋鸡、肉鸡的粪便处理。因为在所有粪物处理中，蛋鸡粪的处理是最难的，鸡粪含水量高达80%，需要在处理过程中添加辅料。另外，因为鸡的消化道特别短，70%的饲料中的蛋白质消化不了，所以鸡粪中的氨气浓度十分大，因此我们就一直做大量的关于鸡粪的各种示范试验，只要把鸡粪处理技术掌握了，其他畜禽的粪便就迎刃而解了。”

核心技术：畜禽粪污智慧解决方案

经过不断的打磨，从实验室到市场，目前纳米无臭堆肥技术已经投入使用。与传统的堆肥方式相比，纳米堆肥系统无需建厂，完全替代厂房或棚体等建筑，不需建发酵槽，是槽式发酵投资的 2/3；是发酵罐等一体设备投资的 1/5；使用寿命 8～10 年。无需频繁翻堆，远程智能控制，节约人工；节能降耗，每吨有机肥耗电 2 度；有机肥生产成本不到20元/吨。在环保层面，这项CAC纳米膜智能发酵系统既解决了臭气问题、减少了氨气的挥发，又能快速降低物料含水率、缩短堆肥周期，效率更高。产出的肥料营养物质丰富，肥效长且稳定，有利于促进土壤固粒结构形成。

不同类型的畜禽粪污以及秸秆、药渣、湿垃圾等有机废弃物的有机物含量都不相同，因而在发酵堆肥时氧气浓度、温度以及生物菌群种类也都不相同，需要精准控制。中农创达的团队此前就已经执行了数万吨畜禽粪污的堆肥处理，积累了丰富的相关经验，并通过技术的手段将数据沉淀了下来。

以鸡粪处理为例，只需要添加辅料和发酵菌剂，将湿度调配到70%以下，然后建堆覆膜，通过专属智能控制系统，保持60°C以上通风发酵。进行15～20天后，可以将水分降低到40%左右，臭味降低98%，病菌、虫卵、杂草种子被杀死，揭膜后腐熟的有机肥没有臭气。如果还想降低湿度，可以揭膜后再翻抛1～2次，可以将湿度再降低5%～10%。

目前，这套纳米膜无臭堆肥系统已经足够成熟，能对鸡粪、牛粪、羊粪、猪粪、树枝、秸秆、中药渣、城市污泥、尾菜等有机废弃物进行无害化处理及资源化利用，可广泛应用于规模养殖场、养殖小区、有机肥厂、粪污处理中心。既可以为小型养殖场提供专业的处理设备，也可以为大型养殖场提供解决方案。

来自山东省潍坊市的孙先生是一家养鸡场的负责人，也是纳米膜无臭堆肥系统的用户。他说：“我的养殖规模32万只左右，从今年一月份开始用中农创达的设备。现在我有两套设备，一套是立式发酵罐，它成本高、耗电量很大……相比来说，现在的纳米膜技术成本更低、臭味更小。”

让智慧解决方案造福农村

山东寿光鸡粪发酵有机肥料

中农创达公司业务面向全国养殖市场，目前已在13个省落地了近百个项目。说起下一步计划，马瑞强说，从科研生产技术的角度，我们已经掌握了。但从商业推广角度讲，还需要优化完善很多软硬件。因为在实际生产过程中，需要方便客户使用、方便养殖场的老板使用，这些技术需要不断完善。“比如说以养鸡为单位，现在主推的规模主要是2万只以上的大中型养殖场。马瑞强说，这些技术的原理我们都已经掌握，但是要考虑到投资比的问题，比方说特别小的养殖场，如果投入的钱多了也不太适宜。”据悉，下一步适用于小型养殖场的设备也将 推出。

国务院办公厅《关于加快推进禽畜养殖废弃物资源化利用的意见》明确提出，到2020年，全国禽畜粪污综合利用率要达到75%以上。马瑞强认为，随着农业技术水平的提升，广阔的农村也将迎来一次次的产业技术升级。纳米膜发酵聚焦于废弃物再利用，解决了畜禽粪污再利用的问题，有利于缓解环保压力，造福农村。