异位发酵床处理猪场粪水效果初探

吴志坚，钟志勇，吴寿生，吴志勇，张磊*，万华敏

（1.江西省农业技术推广中心，江西南昌 330046；2.信丰县农业农村局）

江西是生猪养殖大省，2017年出栏生猪3 180万头，外销生猪1 200万头以上，供沪、供港生猪位居全国前三位。生猪养殖在保障畜产品有效供给的同时，养殖废弃物也给环境带来了较大压力。如何治理生猪养殖粪水等废弃物，促进畜牧业绿色循环发展，是当今畜禽养殖面临的重大而迫切课题。

异位发酵床技术在生猪养殖粪水处理中的应用是一项新技术，与目前国内其他粪水处理技术相比较，具有低成本、易操作、无污染、无排放、无臭气等优点。冯晓巍研究表明[1]，异位发酵床养猪能大大降低工人的劳动强度和节省用水，可在干清粪基础上节约用水80%～90%。翁明忠试验表明[2]，异位发酵床技术在奶牛场粪污处理中的应用是可行的，该技术有成本低、耗料少、效益高、操作简单、发酵过程动态持续等优点，既解决了奶牛养殖过程中的环境污染问题，又实现了牛场粪水的资源高效循环利用。本研究将异位发酵床技术应用于处理猪场粪水，探讨异位发酵床对猪场粪水处理效果。

1 材料与方法

1.1 异位发酵床设计

猪场采用雨污分流、干湿分离，养殖粪水全量通过封闭管道收集到暂存池。发酵床厂房采用单栋钢架式结构，发酵床采用槽式，槽高1.8 m，采用4 m宽（槽的宽度与翻堆机匹配），多条发酵槽组成发酵床，地面埋设通风管，所搭盖阳光棚或钢构棚顶部设置通风窗或通风口，墙体采用矮墙，保证通风，池底用水泥硬化，以防渗透，同步建设翻堆机移位通道。

1.2 试验时间地点

试验在江西省赣州市信丰县的3个养殖场（规模为存栏500～1 000头）同步进行，试验时间自2018年8月至2020年10月，历时2年。

1.3 试验方法

1.3.1 异位发酵床制作。发酵基料制作：根据当地资源情况，选用谷壳和木屑（锯末）为发酵基料，按照1：1的比例混合均匀制成发酵基料。

接种发酵菌：选用广东某公司生产的商业菌种。将发酵菌按照其使用说明和适量麸皮或玉米粉等辅料混合均匀，形成的菌种混合物；将预混合菌和发酵基料搅拌混匀堆积发酵，预混合菌占2%～3%，控制湿度为40%～60%，发酵6d后，再摊开到发酵床使用。

1.3.2 异位发酵床运转与维护。粪水添加：每3～5 d加入1次猪场粪水，均匀的撒入发酵床中，与发酵基料混合均匀，粪水中不可含消毒水。

湿度控制：控制湿度为40%～60%，湿度过大，增加翻耙次数或及时补充新鲜干燥基料；湿度过小，增加喷洒的猪粪水量或者次数。

垫料翻耙：翻耙深度150 cm左右；频次根据粪水添加情况和发酵床体温度确定，床体适宜温度一般为40℃～60℃，超过70℃时进行翻耙。每隔一段时间（50～60d）要彻底翻动1次。

补充发酵基料：发酵床在发酵分解猪粪水的同时，发酵基料也不断消耗，运转时要根据发酵床粪便分解状态补充垫料，一般每隔90～120d补充原发酵基料的10%左右。补充发酵基料的质量配比要与首次铺设发酵基料时的标准一致，新料要与原发酵床基料混合均匀，并调节湿度。

1.3.3 样品采集和检测。分别在试验的第180d、360d、540d和720d采集异位发酵床上层（0～50 cm）、中层（50～100 cm）及下层（100cm以下）处的基料样品各约200 g，并将其混合均匀取样送江西省分析测试中心进行检测。检测水份、pH值、有机质、氮、磷、钾、总养分、总粪大肠杆菌、As、Hg、Pb、Cr、Cd、Cu、Zn等。

2 结果与分析

2.1 含水率变化

通过对异位发酵床基料含水率监测，结果表明,基料含水率变化表现为由低到高后又降低，大量试验研究表明发酵床初始含水量控制在50%～65%较为适宜[3]。试验中，基料含水率变化范围在52.45%～71.97%，三个养殖场基料含水率平均值范围在60.59%～62.8%，非常适宜微生物的好氧发酵。详见图1。

图1 基料含水率变化图

2.2 pH值变化

本试验中，通过对异位发酵床基料pH值监测，结果表明,基料pH值变化表现为由高向低波动下降，基料pH值变化范围在5.50～8.46，三个养殖场基料pH值平均值范围在5.79～8.16。试验过程中，基料中大量微生物迅速繁殖，将易分解的有机物和生猪养殖废弃物分解，产生有机酸，导致pH值略有下降[3]，均符合NY 525-2012国家有机肥料酸碱度（pH）的标准。详见图2。

图2 基料PH值变化图

2.3 有机质含量变化

本试验中，随着发酵床使用时间的增加，基料中的有机质含量逐渐增加。以干基计，基料有机质含量范围在57.4%～83.0%，三个养殖场基料有机质含量平均值范围在62.53%～75.07%，远远超过NY 525-2012国家有机肥料关于有机质含量质量分数45%的标准。详见图3。

图3 基料有机质含量变化图

2.4 养分含量变化

本试验中，随着发酵床使用时间的增加，基料中的TN含量变化不明显，TP、TK和总养分含量呈逐渐增加趋势，这是因为试验过程中，猪场粪水不断填入基料，粪水中含有较高营养元素，经微生物不断分解消化有机物，形成了较为丰富的菌体蛋白及小分子酞类物质，TP、TK含量较发酵前显著上升，与其他学者研究结果一致[4～7]。以干基计，基料总养分含量范围在6.70%～14.37%，三个养殖场基料总养分含量平均值范围在7.45%～11.16%，远远超过NY 525－2012国家有机肥料关于总养分含量质量分数5.0%的标准。见表1和图4。

表1 基料养分含量表 %

图4 基料养分变化图

2.5 重金属含量变化

本试验中，随着发酵床使用时间的增加，基料中的As、Pb、Cr含量呈逐渐增加趋势，Cd均未检出，Hg的含量较低，变化趋势不明显。以干基计，三个养殖场基料As含量平均值范围在1.76～4.94 mg/kg，Hg含量平均值范围在0.013～0.043 mg/kg，Pb含量平均值范围在6.86～7.92 mg/kg，Cr含量平均值范围在7.02～15.53mg/kg，均符合NY525-2012国家有机肥料重金属限量指标。见表2和图5。

表2 基料重金属含量表 mg/kg

图5 基料重金属含量变化图

2.6 铜锌含量变化

本试验中，随着发酵床使用时间的增加，基料中的Cu、Zn含量显著增加，Cu含量24个月的平均值是6个月的平均值的3.49倍，Zn含量24个月的平均值是6个月的平均值的2.75倍，与其他学者研究结果一致[8]。以干基计，三个养殖场基料Cu含量平均值范围在188.6～657.6 mg/kg，Zn含量平均值范围在815.6～2240.4 mg/kg。见表3和图6。

表3 基料铜锌含量表 mg/kg

基料中的Cu、Zn的主要来源于猪场饲料中添加的微量元素，经猪体采食代谢后，随粪便排出，再通过粪水进入异位发酵床。数据表明，异位发酵床基料对铜锌有一定的富集现象，并随床体停留时间增加而提高，提示我们要控制饲料中铜锌的添加量，同时在基料用作有机肥施用过程中，要密切关注铜锌对土壤的影响。

2.7 运行情况

试验期间，三个养殖场的异位发酵床运行正常，未出现死床现象，且臭味较轻、蚊蝇少。期间受非洲猪瘟疫情影响，试验猪场生猪存栏数量波动较大，使异位发酵床不能正常运行，对试验结果可能产生一定的影响。

3 结论

本试验通过对3个养殖场长达2年的异位发酵床处理猪场粪水跟踪监测，结果表明：基料含水率变化范围在52.45%～71.97%，均处在适宜微生物的好氧发酵区间内；基料pH值变化范围在5.50～8.46，基料有机质含量范围在57.4%～83.0%，基料总养分含量范围在6.70%～14.37%，均符合或优于NY525－2012国家有机肥料的标准；基料重金属Cd均未检出，As、Hg、Pb、Cr含量个体值和平均值范围均符合NY525-2012国家有机肥料重金属限量指标。综上，异位发酵床处理猪场粪水运行正常，操作简单，效果明显，总体可行；异位发酵床微生物菌群、重金属含量的相关变化以及基料中铜锌对施用土壤的影响有待进一步试验观察和探讨。