“生物+分子膜”发酵技术探究

孙秀雯

山东省五莲县畜牧兽医管理服务中心，山东 五莲 262300

随着我国经济持续稳定增长和人民生活水平的不断提高，消费能力不断增强，对畜产品的需求快速增长，极大地促进了我国养殖业的快速发展，在此发展过程中出现了畜禽粪污大量排放，传统使用的各种排放净化处理技术难以解决粪污对生态环境造成的污染。为积极响应社会主义新农村建设的要求，兼顾生产发展与生态环境保护相结合，实现水源地畜禽养殖污染的综合治理，推广畜禽粪污无害化处理技术及循环产业利用模式势在必行。

“生物+分子膜”发酵技术是秉承畜禽粪污无害化处理、资源化综合利用的理念，创新开发的一种新型有机固体废弃物好氧发酵技术。发酵过程使用特殊高分子材料制作而成的分子膜覆盖，为堆肥料体创造了一个真正的“人工气候箱”[1]。整个处理过程无臭气无污水产生，所有粪污全部转化为有机肥，切实做到了节能高效环保，有效保护和改善了农村生产生活及生态条件。同时，兼具使用范围广、场地要求简单、核心设备可便携式移动、占地面积小、成本低等诸多优点。

1 “生物+ 分子膜”发酵技术的基础建设

1.1 科学建立发酵场

发酵场地采用水泥地面，设置为三面墙、顶部敞开的混凝土构筑物，这样既能有效增加物料堆积处理量，又可防止渗漏并收集发酵过程的渗滤液。发酵场地可设置为长25 m×宽6 m×高1.2 m，挖掘2 条通风沟，发酵场地向入口倾斜，坡度以2%为最佳，以便渗滤液流出和汇集。发酵场地构筑物的墙高为1.5 m、顶结构呈圆弧，好氧堆肥复合膜与墙顶需紧密贴合，达到密闭效果。

1.2 合理挖掘通风沟

在发酵场地的地面下挖掘通风沟，在通风沟上设置金属盖板，在金属盖板上均匀分布气孔，气孔按高压均匀布气原理设置，用以布气和收集发酵过程的渗滤液。

1.3 合理建立料堆体

在发酵场地上建立料堆体，将测试探头插入料堆体的预定位置。测试探头为不锈钢探头。粪便合理堆制可以实现无害化。有资料记录，2014 年华盛顿州一育成鸡舍发生传染性法氏囊炎，对感染鸡群的粪便进行静态通风堆制处理：55 ℃、4 周，结果饲养2 周的SPF 鸡无发病现象。这一案例证明对发病鸡群的热料及排泄物进行堆制后可实现无害化。

1.4 盖膜收膜机械化

在建堆完成后，插入测试探头，然后用好氧堆肥复合膜覆盖料堆体。盖膜时采用移动式卷膜机进行机械化操作，跨在条堆之上缓慢移动，膜缠绕于卷轴之上。

好氧堆肥复合膜由膨胀聚四氟乙烯膜和聚酯膜组合而成，膨胀聚四氟乙烯膜夹持在两层牢固的聚酯膜中间，在膨胀聚四氟乙烯膜上均匀布置有微孔。微孔的直径为0.2 μm。好氧堆肥复合膜将渗滤液与降水分开，渗滤液由一套沟槽系统收集，被储存和回罐，降水被好氧堆肥复合膜遮挡分流，进行收集利用或排放。

盖膜和收膜均利用卷膜机进行盖膜和收膜，盖膜后需要固定膜。用卡槽压紧好氧堆肥复合膜的四边密闭料堆体，以固定膜。

1.5 确定发酵的周期

在盖膜、固膜完成后，启动膜覆盖好氧发酵系统。一次发酵周期为28 d，一次发酵不加水，中途不翻堆。28 d 后打开堆层，里面的易降解有机物基本被降解。此时拔去测试探头，用卷膜机将膜卷回，并用装载车或铲车出料，送往二次发酵场地进行堆积。同时，覆盖膜插入测量探头，继续生物降解。二次发酵周期为14 d。之后再翻堆一次，熟化处理14 d，不需要盖膜。整个发酵周期为56 d。

2 “生物+ 分子膜”发酵技术的标准要求

2.1 基本配置

养殖场储粪池。发酵场地：先铺好防渗膜，再硬化水泥地面。拌料场地100～200 m2。腐熟后仓储场地（要求避雨）。

2.2 工艺流程“生物+分子膜”发酵技术的工艺流程见图1。

2.3 环境条件

环境温度45～15 ℃。平整硬化地面，不积水。380 V 动力电源，设备功率4 kW。

2.4 发酵物料

物料含水率50%～60%。物料比C/N 20∶1～5∶1。锯末或充分粉碎的植物秸秆等高纤维物料多种物料混合均匀后发酵，按2～3 m3物料添加1 kg 专用腐熟菌剂的比例进行。根据发酵要求，粪便通过加辅料吸水的方式将水分调配到50%～65%，添加含10%～40%有机质的秸秆、锯末等辅料。

2.5 处理能力及效果

一个发酵单元长25 m×宽6 m×高1.2 m。一单元的单次处理周期为15～25 d，单次处理能力180 m3，约产出36 t 成品有机肥。每年可无害化处理畜禽粪便约2 500 m3，约产出超380 t 成品有机肥。以肉鸡场为例：一个发酵单元处理能力对应5万只肉鸡，可增加收入15.2 万元。

山东省五莲县某牧业专业合作社利用“生物+分子膜”发酵技术处理畜禽粪污，使粪污和农作物秸秆全量化综合利用，改善畜禽废弃物环境排放，秸秆闲置腐烂无控焚烧，有效实现节能减排，保护区域环境。该专业合作社与所在地生姜合作社、芋头合作社分别建立了合作关系，为约333.33 hm2生姜、芋头种植面积提供优质高效环保的有机肥料，助力生产高品质有机农产品，每年带动农户增收350 万元。该合作社生产的有机肥还销往潍坊市的寿光、昌邑等市县，通过对花木、蔬菜、瓜果等使用有机肥，大大提高了花木、蔬菜、瓜果的产量和产品质量。

经过分子膜智能堆肥发酵处理后，无害化指标（表1）符合《畜禽粪便无害化处理技术规范》（NY/T 1168-2006），畜禽粪便施用于农田，其卫生学指标等达到《畜禽粪便还田规范》（GB/T 25246-2010）的要求。

表1 固态畜禽粪便发酵15 d 无害化的指标

3 “生物+分子膜”发酵技术的应用

畜禽粪污资源化利用是畜牧业生产中的一项十分重要的工作，是畜牧业转型升级的关键技术环节之一。“生物+分子膜”发酵技术无害化处理畜禽粪污资源化的开发和利用，从源头上解决了畜禽粪尿污染问题。为保护生态环境促进畜牧业与自然的和谐统一，开展畜禽粪污治理及资源化利用工作，是实现畜牧业高质量发展的一项长期的工作[2]。

3.1 在畜禽粪污和植物秸秆处理中的应用

畜禽养殖场利用“生物+分子膜”堆肥（混合秸秆物料）发酵技术处理畜禽粪污，沉淀池及曝气池产生的污水经过淤污分离的污水分离管道，进入沉淀池，再进入曝气池。加入菌种后，经曝气，最后产生的清水循环利用。这极大地改善了畜禽废弃物污染环境和秸秆闲置腐烂无控焚烧的问题，有效实现了节能减排和区域环境保护。

3.2 在生产有机肥中的应用

畜禽场利用“生物+分子膜”发酵技术处理粪污，在发酵过程中配合使用多种复合微生物菌类，复合微生物菌在快速繁殖过程中分泌酶，能快速将有机固体废弃物分解为便于作物吸收的溶解性有机物质。同时，释放的能量可将发酵物料快速升温至70 ℃左右，并维持数周，彻底杀灭病菌、虫卵、杂草种子，生产出高品质有机肥。

3.3 在改良农田中的应用

利用“生物+分子膜”发酵技术处理粪污而生产出来的有机肥能改良土壤、培肥地力。有机肥料中的主要物质是有机质，它能增加土壤中的有机质含量，降低土壤的黏结度，改善土壤物理、化学和生物特性，使土壤形成稳定的颗粒结构，增强砂土的保水性和肥料性，对形成高标准农田有协调供应作用。使用有机肥，有利于破解当前我国化肥使用过量问题，有利于改良土壤、培肥地力、提高农作物品质，促进增产增收。推广种养结合、农牧链接、生态循环，积极引导养殖业与林果、花木、蔬菜等农业生产相结合，既深化了畜禽养殖废弃物资源化利用，实现畜禽养殖与农业生产的良性循环发展，有效破解了种养“两张皮”，又打通了上下游利益链，为发展高品质农业探索了新路子。

4 “生物+分子膜”发酵技术的创新点

1）不受外界气候影响。发酵过程使用特殊高分子材料制作而成的分子膜覆盖，为堆肥料体创造了一个真正的“人工气候箱”，不受外界气候的影响。

2）发酵效率高。发酵过程通过仪器数据自动采集，保持优化区域内的温度、湿度和氧气供应，有效缩短有机废弃物腐植化过程，提高发酵效率。

3）节能高效环保。整个处理过程无臭气无污水产生，所有粪污全部转化为有机肥，切实做到了节能高效环保，促进了生态建设，有效保护和改善了农村生态条件。

4）成本低。通过“生物+分子膜”发酵技术对有机废弃物的发酵处理，成本约为20～40 元/m3。成本低，相对应经济效益高。

5）节能减排。除臭迅速，蚊蝇不滋生，杀灭病原菌，符合卫生学标准，改善畜禽废弃物环境排放、秸秆闲置腐烂无控焚烧，有效实现节能减排。

6）使用范围广。不同区域、不同畜种、不同规模的养殖场均可使用该技术，场地要求简单，核心设备可便携式移动，占地面积小。

7）种养高效结合。经无害化处理生产的有机肥能改良土壤，培肥地力，实现种养结合，增加作物产量和提高农产品品质，对促进农业持续健康发展有重要意义。

5 结 语

“生物+分子膜”发酵过程使用特制的分子膜覆盖，不受外界气候的影响。整个处理过程无臭气、无污水产生，改善畜禽废弃物环境排放，切实做到了节能高效环保，有效保护和改善农村生态环境。经该技术生产的有机肥远远超出传统晾晒生产的干粪，有效促进农产品实现了高产量、好品质。

“生物+分子膜”发酵技术的探索与推广，让粪污变资源，让资源变效益，形成了种养融合、多级循环、上下链接、资源共享、效益良好的多层次产业结构，构建起农业生态循环发展体系，既为推动农业高品质发展注入了新动能，又实现了生态保护和经济发展双赢。