中小规模蛋肉鸡养殖场粪污资源化利用模式及固液分离技术研究

王超，刘双，李佳，刘文科，姚慧娇

（河北省畜牧总站， 河北石家庄050000）

河北省是蛋肉鸡养殖大省。2019 年，禽蛋总产量383.7 万吨，位居全国第3 位；蛋肉鸡存栏38463.6万只、出栏59728.2 万只；蛋鸡存栏2000 只以上、 肉鸡年出栏10000 只以上的规模养殖化比重超过75%。蛋肉鸡养殖规模化、集约化、产业化快速发展， 一方面极大满足了城乡居民菜蓝子供给， 另一方面规模生产造成粪污产生集中且排放量大，加上粪污处理设施装备落后， 周边缺少足够农田消纳， 集中处理社会化服务体系尚不完善， 因此蛋肉鸡养殖带来的环境污染问题不容忽视， 成为制约产业可持续发展的重要瓶颈。

蛋肉鸡肠道较短， 饲料在肠道停留时间不长， 消化能力较其它畜种弱，新鲜鸡粪养分含量高，含水率不高。 但中小规模养殖场户受困于蛋肉鸡养殖饲养方式的特点， 以及清粪工艺的限制， 尤其使用刮粪板清粪技术存在一定的缺陷， 粪沟不平直造成刮粪不干净， 需要不定期冲洗粪沟，增加污水产生量；还有一些养殖场为便于刮粪， 对粪沟内的粪便加水进行稀释， 加大粪污产生和后续处理难度。 这类粪污未经处理无序排放或流失， 会造成一定程度环境污染，但经过无害化处理后，通过肥料化、能源化利用途径，将转变成有用的资源。 本文探讨中小规模蛋肉鸡养殖场粪污资源化利用模式及利用干湿分离机有效的降低鸡粪含水率，提高处理效率。

一、 我国主推蛋肉鸡场资源化利用模式

（一）好氧发酵种养对接模式

养殖企业具备一定规模， 配建好氧发酵设施，常用条垛式、槽式、反应器和覆膜式等堆肥工艺， 好氧发酵后的产品通过与之对接的蔬菜、 果树等种植基地进行肥料化利用。 该模式通过种养对接还田利用，将粪污资源向种植业合理配置，实现生态消纳，发展循环农业。

（二）集中收储生产有机肥模式

生产经营主体综合实力强，产业链条长， 把养殖粪便处理利用作为产业链条中的一环， 构建长效运营机制。 该模式从根本上解决了区域性粪便过剩和季节性用肥矛盾的问题，在实现粪便增值利用的同时，促进企业产业链条的延伸和转型发展，取得良好的经济、社会和生态效益。

（三）第三方集中处理模式

在蛋肉鸡养殖比较密集、 单体规模较小的区域，依托第三方主体，建设专业化集中处理中心， 对区域粪便进行统一收集、集中处理利用，实现商业化运营。 该模式实现种、养、肥三产融合，打造循环农业产业链，解决区域散户治理难题。

二、 中小规模养殖场鸡粪主要处理方式

蛋肉鸡养殖粪便处理技术很多， 针对中小养殖户我国主要利用了好氧堆肥、厌氧发酵、干燥处理等几种技术。 好氧堆肥：蛋肉鸡粪便含有大量的有机质和氮磷钾等植物必需的营养元素，是优质的有机肥源，对粪便进行好氧堆肥生产有机肥是目前普遍采用处理方法。 厌氧发酵：由多种微生物在没有氧气的条件下分解粪便中的有机质， 最终产生沼气和沼渣沼液的过程， 主要用于养殖粪污处理。 干燥处理： 利用太阳能、风、燃料等能量，对粪便进行脱水干燥处理，该技术有一定局限性，目前采用较少。

（一）传统堆沤

这是一种传统简单的堆肥方法，适用于规模较小，远离城镇和区民区，固定投资少的养殖场户。 将原料堆成堆垛， 很少进行翻堆和通风管理，主要以厌氧发酵为主，结合好氧发酵的堆肥方式。 一般在封堆后的20～30 天的腐熟期内， 翻倒堆垛1～2 次，起供氧、散热和使发酵均匀的作用， 后静置堆放3～5 个月即可完全腐熟。 建设储粪池的养殖场户可根据实际情况采用该工艺， 忌直接堆放， 一方面会产生大量恶臭气体， 另一方面不能充分发挥设施的作用。

（二）好氧堆肥

这是目前普遍采用的堆肥方法，指在一定水分、碳氮比、通风等条件下，通过好氧微生物作用，使粪便中有机质无害化、稳定化的过程。好氧堆肥经过多年的改进， 已经形成机械化、商品化、规模化生产，从最初堆肥发酵时间60 多天缩短到10 多天，且设备使用效率更高。 堆肥物料合适的有机质含量为30%～70%，碳氮比一般为（20～40）∶1，最佳含水率为45% ～50%。堆料含水率超过70%时， 水会充满堆料颗料的间隙， 氧气含量大大减少， 形成发臭（硫化氢、硫醇、氨等）的产物。

（三）厌氧堆肥

厌氧堆肥是由厌氧微生物在没有氧气的条件下分解有机质来完成的， 分解过程中产生的能量大部分转化贮存于甲烷中， 小部分供微生物生命活动所需。 厌氧堆肥原料中总固体含量在20%左右， 按发酵温度可分为常温发酵、中温发酵、高温发酵。 常温发酵主要特点是发酵温度随着自然环境温度变化而变化，故沼气产量不稳定， 寒冷季节产气效率低。 中温发酵主要特点是发酵温度恒定在25℃～38℃，沼气产量稳定，转化效率高。 高温发酵主要特点是发酵温度控制在48℃～60℃，有机质分解速度快，发酵时间短，产气率高，一般配有保温或加温设备。

（四）干燥处理

通过干燥法处理粪便， 去除水分的同时灭菌除臭。 鸡的消化道短，大量营养物质未被消化， 随粪便排出体外。 可采用干燥法处理，干燥后的粪便可以加工制成颗粒肥， 或用作饲料使用。 干燥过程产生有害气体挥发严重，发生二次污染；且干燥周期较长、肥效低、灭菌不彻底等。该技术不作为规模化养殖场的主要处理技术。

（五）焚烧处理

蛋肉鸡粪便有机质中的有机碳高达25%～30%（干基），经焚烧后成为灰渣，产生的热量可用于发电。 荷兰2008 年建设了一批利用鸡粪焚烧发电的发电场，每年消耗全国1/3鸡粪， 由养殖场承担相应的处理费用。 焚烧发电可使养殖粪便在较短时间减量， 杀灭粪便中的有害病原菌和寄生虫卵，但这种方法投资大，处理成本高， 燃烧时产生大量有害气体，如缺乏防控措施，将会对大气环境产生不利影响。 在我国大气污染防控日益严峻的形势下， 一般不采用该方式， 但在一些养殖场处理病死鸡尸体时可看到。

（六）基质化处理

蛋肉鸡粪便经堆肥无害化处理后还田， 是解决养殖污染问题的根本途径。 在此基础上，人们也探索如何将粪便转化为高附价值的产品，实现高值化利用。 本节主要介绍了利用蛋肉鸡粪便作为培养基质养殖黑水虻、种植食用菌的模式。 采用该模式养殖场或企业必须有产品的销售渠道， 中小规模养殖场采用该方式较少。

四、 好氧堆肥作优缺点及关键工艺

好氧堆肥作为中小规模蛋肉鸡养殖场鸡粪处理方法具有以下优缺点：

（一）优点

一是有机质分解快， 对难降解的纤维素等物质也能分解， 降解彻底，发酵均匀；二是发酵温度高，一般在55℃～60℃， 高的可达65℃以上，因此不需要外加热源，就可实现无害化；三是发酵周期短，使堆肥物料矿质化、腐殖化，产生土壤活性物质；四是脱水速度快，粪便含水率从70%～80%降至40%～50%；五是产品无臭无味，质地疏松，便于运输和商品肥料加工。

（二）缺点

对起始发酵适宜的粪料含水率要求为55%～65%；不同的工艺类型各有不足， 养殖场应根据不同养殖规模、不同环境要求、不同自然条件及投资承受能力等条件选择适宜的工艺。

（三）控制含水率

好氧堆肥的最佳含水率为45%～50%，最高不能超过70%，而不少中小规模养殖场的鸡粪含水率远超最佳情况， 这就要求对原料进行提前处理。

1.添加辅料

辅料可以是麦秸、 玉米秸、木屑、谷壳、花生壳、蘑菇渣等，可根据当地实际情况及采购方便程度来选择， 添加辅料一方面可以调节原料中的碳铵比和水分， 另一方面对于增加物料的通透性， 提高原料发酵的速度以及发酵成品也有帮助。 在生产过程中， 尤其是对于中小规模养殖场在实际生产过程中， 辅料的添加还存在多个的不可控因素。 一是来源途径。 虽说辅料是根据养殖场当地情况， 就近按照特点进行选择，但是可选范围还是很低，很多辅料的供应具有季节性，辅料生产、加工和运输，受到环保、交通等方面制约，不能保证稳定供给。 二是辅料成本。 秸秆等材质往往需要进行二次加工才能达到利用最大化的效果；另外辅料的来源不确定性， 使得养殖场不得不对需对辅料进行存储，由此对养殖场特别是对中小养殖场无形中增加了大量成本。 因此长期看， 辅料并不完全满足中小规模养殖场要求。

2.固液分

对鸡粪进行固液分离是降低鸡粪含水量的有效方法， 可以用于鸡粪堆肥处理前， 尤其是对夏季鸡粪在堆肥前进行固液分离， 可减少辅料添加或者不添加 （反应器堆肥），降低处理难度和成本。 现代农业产业技术体系蛋鸡肉鸡创新团队废弃物资源化利用岗位与定州市四丰环保科技术有限公司联合研发了针对家禽专用的双螺杆固液分离机，主要具备3 个特点：一是双螺旋结构。由于鸡粪含纤维低，物料相对湿滑，在普通单螺旋固液分离机绞龙上容易出现滑动现象，导致出料效率低，甚至不出料的问题， 采用双螺杆的结构，一个螺杆顺时针转动，一个螺杆逆时针转动， 两个螺杆上的叶片一个左旋、 一个右旋， 在转动过程中，两个螺杆同时推料，并且叶片之间相互剃料，形成很好的推力，实现低纤维物料的输送； 同时双螺杆结构没有堵料的问题， 整个脱水效率更高，能耗小，相对功率的动力处理量可提高1 倍。二是立式构造。普通水平安装的螺旋固液分离机容易产生封不住口的问题， 在使用过程中出现出料口被冲开， 双螺杆固液分离机采用竖直安装结构， 从下方进粪污，从上面出干物料，从而解决上述问题。三是进料模块化设计。针对不同清粪工艺采取不同进料模块，更换便捷， 方便养殖场按需调整工艺。 双螺杆固液分离机处理后鸡粪含水率≤70%， 每小时可处理粪污40 立方米。

五、好氧堆肥技术

（一）条垛式堆肥

属开放式堆肥， 从传统堆肥沤肥逐断演化而来的， 混合物料含水率60%左右， 堆肥发酵时间一般为40～60 天。 将混合物料在水泥混凝土或沥青地面上堆制成长条形堆垛，通过人工或机械的定期翻堆（前期一般1 天翻堆一次， 中后期一般2～3 天翻堆一次， 当温度超过65℃时要增加翻堆， 夏季翻堆频率高于冬季），配合自然通风来维持堆体中的有氧状态， 在好氧条件下进行发酵分解， 陈化后含水率≤45%，温度≤35℃，无臭味。

（二）槽式堆肥

混合物料含水率60%左右，在发酵糟内进行好氧发酵， 使用翻抛机翻搅，槽底部管路通风曝气充氧，堆料进行腐熟达到无害化要求，堆肥发酵时间为30～40 天。 物料入槽后一般每隔1～2 天进行一次翻堆，3天即可达到45℃，发酵周期15 天左右，挥发性有机物可降解50%以上，随着温度升高，可增加翻堆次数。 随后将物料运到腐熟区进行二次发酵， 剩余的有机物进一步分解、后熟， 陈化后含水率≤45%， 温度≤35℃，无臭味。

（三）反应器堆肥

是将物料置于集进料、出料、搅拌、曝气、除臭等功能为一体的密闭式反应器内进行好氧发酵处理。 发酵时间为7～12 天，处理后的物料水分降到35%左右， 发酵时的温度可达60℃以上， 彻底杀灭病原菌和寄生虫卵、杂草种子。 发酵后含水率≤35%，温度≤40℃。

（四）覆膜堆肥又称膜堆肥

是采用微孔膜技术配合高温菌剂， 将微孔膜覆盖在调节好水分的物料表面，四周封闭，在鼓风的作用下， 在发酵体内能够形成一个微高压内腔，使堆体供氧充分，温度分布均匀， 为好氧发酵构建了一个适宜的小环境。 在水分适宜、氧气充足条件下，15～20 天完成发酵， 之后在自然条件下腐熟2 周，降解、转化和稳定后形成有机肥初级产品。

六、结论

基于当前调研， 好氧堆肥作为中小规模养殖场处理鸡粪普遍有效的方式， 而对鸡粪进行固液分离是降低鸡粪含水量的有效方法， 可以用于鸡粪堆肥处理前， 尤其是对夏季鸡粪在堆肥前进行固液分离，可减少辅料添加或者不添加 （反应器堆肥），降低处理难度和成本。