微生物巢粪污处理技术的调查分析及前景展望

惠庆亮，牛书玉，李有志

（1.山东省威海市文登区葛家畜牧兽医工作站，山东 威海 264400；2.山东省兽药质量检验所，山东 济南）

畜禽养殖污染治理工作是现阶段广大畜禽养殖产业所关心的问题，众多畜禽养殖场（户）在国家政策和省内养殖污染治理严峻形势下，相应配建了堆粪场、雨污分流和三级沉淀池及其它养殖粪污无公害处理的设施设备，畜禽养殖粪便污染问题得到了很大程度的改善。可是随着长时间的积累，受土地消纳能力的限制，粪污的处理成为最终难以解决的难题。自2012 年以来，山东各地引进异位发酵床技术，经省内专家多方面努力，不断改进研发出微生物巢粪水处理技术，广泛应用于规模养殖场取得了显著的效果，现将微生物巢粪污处理技术和推广前景分析如下。

1 微生物巢粪污处理技术原理

经专家各方实践和研究，将发酵床核心技术专门用于畜禽粪污的处理，即将畜禽养殖和发酵床分离，在畜禽舍外建设专业用于发酵粪污的发酵床。利用木屑、锯末、农作物废弃物（稻壳、秸秆等）等吸水性和透气性特质，按C/N 比（大于25:1）合理地配制床料，将收集的粪便和污水充分搅拌后均匀喷洒在床料上，添加专用高效复合菌剂（CM 菌剂），制成消纳粪污的微生物反应堆。当把一定量的粪水注入反应堆后，微生物把粪水中含碳氮的大分子有机物分解掉，并逐渐转化为腐殖酸、氨态氮和硝态氮等易于植物吸收的营养物质，同时释放出大量热能（最高温度可达到80 ℃），整个反应堆俨然一个巨大蓬松的蜂巢，巢系统始终保持着动态胶着性，微生物巢粪污处理技术的概念[1]由此而来。就这样，定期喷洒粪污，经过巢体持续的发酵，其中的固体物质被分解成易于吸收的营养物质，液体物质通过高温蒸发掉。待巢体出巢后，添加辅料经过堆肥、陈化达到腐熟，制作成有机肥，供苗木、花卉和林果等经济作物种植使用，完成畜禽粪污科学高效的综合处理，不仅有效解决了粪污水处理的难题，还“变废为宝”制作成有机肥用于销售和种植，额外提高经济效益，实现了农牧的循环利用。

2 微生物巢粪污处理技术的应用

通过对山东多地区不同畜禽养殖粪污无害化处理和综合利用的考察学习中可知：

2.1 微生物巢粪污处理技术在养牛生产应用中具有很强的可行性

在生态环境治理的大趋势下，部分规模养牛场将牛舍与发酵床分离，采用机械或人工清粪（视规模而定），牛舍内设地下污水收集设施，尿液随漏缝地板落下，通过斜坡，收集到污水贮存池。收集的粪便和污水通过充分搅拌后，定期喷淋在发酵床的垫料上，完成微生物巢粪污处理过程。据报道，养牛场的发酵床按每头牛配套3.3 m3，长度和数量结合养殖规模进行确定，高度、宽度为1.8 × 4 m，垫料高度保持在1.5～1.7 m 为宜[2]。实践证明，该技术发酵过程动态可持续、操作简单、易于建造，不仅解决了同位发酵床专用牛舍模式引发犊牛腹泻、皮肤病、趾蹄病及乳房疾病的风险，而且实现了牛场粪污资源的高效循环利用，是推动养殖业绿色可持续发展一项重要措施。

2.2 微生物巢粪污处理技术在养猪生产中已经得到了很大的推广

该技术目前已在全国20 多个省应用推广，已示范应用1 000 余家规模化养殖场，其中养猪场占60 %，特别适合于以利用“水泡粪”工艺处理粪便污水。在山东畜禽粪污治理专家的精心研究下，微生物巢粪污处理技术在养猪生产中取得十分成熟的技术理念，它要求处理粪污在COD≥8 000 mg/L，是针对高浓度养殖粪污处理的一项技术[3]。据报道，按年出栏1 000 头猪场日产粪水 5～10 t 计算，需配套微生物巢约 300～600 m3，每立方米垫料处理猪场粪水量高达30 kg。在威海市文登区山东省黄泥湾农业科技有限公司的养猪场调研可知：432 m3的微生物巢，物料80 t 每天可蒸发粪水量可达7 t。出巢后的巢料经腐熟制作有机肥高于国家肥料标准，用于种植的有机食品：小米、高粱及瓜果蔬菜，作为无公害食品获得了较高的经济效益，实现了“种养结合”的农牧循环模式[4]。

2.3 微生物巢粪污处理技术在养禽生产应用中逐渐发挥了重大作用

随着养禽业规模化集约化程度的不断提高，养殖粪污的总量也日益增长，但单位面积内消纳养殖粪污的耕地有限，这就需要探索一种节约化、长效化的粪污生态化治理模式。山东临沭县作为养禽大县，大力推广应用了微生物巢粪污处理技术：要求每100 只鸡（鸭）0.33 m3计算发酵床的规模面积；垫料以锯末（≥60 %）为主，搭配稻壳或就地取材农作物秸秆及蘑菇下脚料等；垫料厚度要求1.2～1.8 m 等[5]。微生物巢技术对禽粪污的处理和消纳能力达到20 kg/m3·d 以上，据养禽废水处理标准看，其废水的COD、BOD、TN、NH4+～N、TP 均达到GB18596-2001《畜禽养殖业污染物排放标准》，有效降低了禽粪污的面源性污染，并“变废为宝”取得了明显的经济效益和社会效益。

2.4 微生物巢粪污处理技术促进粪污有机肥加工行业的发展，提高畜禽粪污的资源化利用水平

随着中、小型规模养殖的发展，畜禽粪污产生量大且集中，而大多数养殖者没有与饲养规模相配套的消纳土地，农牧分离、种养脱节，也无法再次申请办理建设畜禽粪污无害化处理和综合利用的土地，在中央和省环保治理的高压政策下，畜禽粪污的集中处理成为现代化畜牧业发展的必然产物。养殖者将畜禽养殖粪污委托给畜禽粪污有机肥加工厂（主业性）进行专业的技术处理并制作成有机肥，收取加工费或委托加工厂销售有机肥获取利润，从而完成畜禽粪污的高效资源化利用。而微生物巢粪污处理技术，相对投资成本低、技术标准易于掌握，操作简单，成为有机肥加工厂的主要生产线和部分生产线，例如山东省威海市文登区威海七彩阳光生态农业科技有限公司和烟台福祖畜牧养殖有限公司。

3 微生物巢发酵技术应用前景

微生物巢粪污处理技术作为2018 年农业农村部十项重大引领性农业技术，得到了山东各地区大力推广应用。研究发现：微生物巢可以大幅减少畜禽粪水中大肠杆菌和蛔虫卵数量，蛔虫卵死亡率≥95 %，粪大肠杆菌≤105 个/log，同时可以有效减少畜禽养殖场周围的蚊蝇等虫害[1]，它还创新性地利用含有光合细菌群、酵母菌群、枯草芽孢杆菌群、放线菌群、硝化细菌、反硝化细菌等多个生理菌群，压制了臭味细菌的生长空间令其他杂菌难以生长繁殖，达到了消除恶臭的目的，其对畜禽粪污无害化处理效果得到了肯定，实现了畜禽粪污水的零排放。现将微生物巢发酵技术应用前景分析如下：

3.1 加大对利用生物技术处理粪便的支持力度

当前，大多数养殖场土地资源有限，在土地规划利用上能专用于畜禽粪污处理的场所较小，在一定程度上限制了畜禽粪污的资源化利用，在保证复合微生物处理技术有效处理畜禽粪污的同时，鼓励科研部门和企业加大对微生物技术处理畜禽粪便的研究和应用，逐步提高该技术在单位土地面积上的粪污处理能力。

3.2 政府应当增加对该技术的鼓励政策和资金支持

在基层推广应用中发现：微生物巢技术前期的建造成本相对较高，即1 千头合同猪场建设阳光棚、发酵槽、集污池等基础设施投资在30 万以上，4 万只蛋鸡场基础设施投资也在40 万元以上，1 千头的奶牛场预计基础设施投资200 万元，再加上菌种（约10～20 万/t）、垫料（稻壳、木屑等）和机械设备（翻抛机、喷洒机、移位机等）的投入，造成多数中、小规模的养殖场不得不放弃了应用。引导补贴政策和资金投入，保障养殖场顺利建设完成、加工处理并取得经济效益，成为该技术成功推广的先决条件。目前，优先鼓励资金雄厚、耕地充足“种养结合”的家庭农场模式使用微生物巢粪污处理技术。

3.3 各级政府应当出台土壤有机质提升补贴的政策和项目

实施农民施用有机肥长期补贴，调动农民施用有机肥的积极性，促进有机肥产业科学、健康有序发展，进而带动微生物巢等粪污处理技术的应用。据报道，有机肥长期使用可以改良土壤，抑制病原菌、减轻病虫害、优化农产品品质等长效作用。但长期以来，农民多采用传统方法厌氧堆积发酵畜禽粪污，这样成本低，但面源性污染大，给社会稳定和生态环境安全带来很大隐患；并且有机肥肥力释放慢，在一定程度上影响了大众对有机肥的认可，造成有机肥销售难、推广难的现象。

3.4 走“政府+养殖场+有机肥加工企业+种植业”集中处理模式

在政府的作用下，将微生物巢粪污处理技术作为主导技术和协助技术，将企业、养殖业、种植业有效结合，引导各项资金进行微生物巢技术的科技创新和应用，以便追求到畜禽粪便处理与利用的最高效益，使微生物巢技术更加标准化、精细化化和多元化，更加符合现代化农业发展的要求。