畜禽粪污资源化利用中粪污罐式发酵技术

黄纪翔 三明市沙县区畜牧水产技术推广中心 福建三明 365500

1 概 述

高速发展的畜禽养殖产业促进了居民生活消费水平的提升，但是在畜禽养殖过程产生的粪污，既对生态环境产生了危害， 也影响了畜禽养殖业的可持续发展。 畜禽粪污资源化利用是解决畜禽粪污污染的一种有效措施[1]。 畜禽粪污经过处理后，可避免产生土壤污染及水体污染，既能减少环境污染，又能产生清洁能源，同时为种植业提供了有机肥料[2]。

畜禽粪污罐式发酵是畜禽粪污资源化利用中产生有机肥料的一种有效方式， 将畜禽粪污与发酵细菌完全混合后，充分利用微生物的活性，将畜禽粪污内有机物进行分解和腐熟，杀死病原体和有害细菌，并转化为有机肥原料[3]。

2019 年，畜禽粪污资源化利用被列入沙县区整县推进项目。 截至2022 年，全区整县推进项目批复的71 个子项目已全部完成，项目主要包括：沼液存储池、粪污储存池的建设；粪便运输车、沼液运输车、粪便装载机（铲车）的购置；田间储液罐、铺设沼液（肥水）输送灌溉管网的配套；全区新增配置畜禽粪便罐式发酵设备34 套。项目全面推进了沙县区畜禽粪污的资源化利用，对全区畜禽养殖业、种植业的可持续发展具有积极意义。

2 畜禽粪污罐式发酵的原理

畜禽粪污罐式发酵工艺是利用好氧微生物的有氧发酵原理，通过疏松、通风、保温等一系列合理化的流程，通过设备的运行，将具备发酵条件并按一定比例混合好的畜禽粪污混料送入罐式发酵设备，使用高压送风系统向物料不断送氧，配合混匀搅拌、保温辅热等措施， 使好氧微生物能在适宜的环境中进行快速繁殖。畜禽粪污中的蛋白质、有机物会在好氧微生物的繁殖过程中不断被代谢， 实现有氧发酵的动态平衡，产生成分较简单的无机代谢物、有机代谢物、氨基酸、生物腐殖酸等。

有氧发酵是放热反应， 会使罐内温度逐渐升高并保持在50～70 ℃，实现畜禽粪污的稳定发酵。在高温状态下可以同时杀灭寄生虫虫卵、病原体、杂草种子等，也能促进物料中的水分蒸发。发酵产出物具有丰富的营养元素，适合作为有机肥的原料。

3 畜禽粪污混料的构成

3.1 垫料 需含有大量活性高的高温生物发酵菌，优质的高温生物发酵菌可以提高发酵的质量， 加快发酵的速度， 快速将畜禽粪便分解代谢成有机物和无机物。

3.2 有机废弃物 经过干湿分离处理后的畜禽粪污。

3.3 辅料 主要使用粉碎后的玉米芯、 玉米秸秆、稻壳、花生壳等生物质，辅料可以根据实际情况的不同，选择不同的原料。 通过调整辅料的原料和比例，可以调节混料的碳氮比、含水率等，使混料在发酵过程中能达到最适宜的发酵条件。

3.4 返混料 即经过发酵设备发酵产生的物料，第一次如果没有返混料，可以使用辅料加垫料替代。

将畜禽粪污、返混料、辅料加入混料机进行充分搅拌、混合，混料需均匀混合，如果混合不够均匀，则可以进行多次搅拌、混合。畜禽粪污、返混料、辅料的混合比例一般为2∶1∶1， 使混合后的物料含水率在50%～65%即可，如果含水量超出该范围，可以根据实际情况调节混料的比例。

4 罐式发酵的工作流程

畜禽粪污罐式发酵设备主要由发酵罐、 液压动力、传动主轴、升降料斗、高压送风、自动输出皮带等装置组成。 罐式发酵的主要流程为：放入垫料（高温生物发酵菌）→加入畜禽粪污混料→高温好氧发酵→生物代谢分解→腐熟→有机肥的原料。

4.1 物料进入设备 先将垫料 （高温生物发酵菌）放入罐式发酵设备，再将畜禽粪污与返混料（高温生物发酵菌）、辅料（生物质）通过混料机混合均匀，使用装载机将物料装入设备的料斗， 启动自动提升装置将物料投入罐式发酵设备的仓体中。

4.2 高温好氧发酵 高温生物发酵菌在高压送风系统提供充足氧气的好氧条件下开始发酵， 好氧微生物利用粪污中的蛋白质、有机物等进行迅速增殖，使罐体内的温度快速升高，经过2～3 d 进入高温期。使用内部匀翻装置对物料进行匀翻， 将发酵仓内的各种物料混合更加均匀， 提高物料和高温生物发酵菌的发酵效果。 一般发酵时间持续5～9 d，在该阶段内水分减少，蛋白质和有机物被代谢分解，寄生虫虫卵和病原菌等被杀灭，减少动物疫病传播，实现畜禽粪污减量化、稳定化、无害化的处理目的。

4.3 腐熟和使用 畜禽粪污经过高温好氧发酵处理后成粉末状， 实现稳定化的处理要求。 最终的成品物料由设备底部的皮带机输出， 经过腐熟后的成品物料可以用于土壤改良、园林绿化，也可以作为有机肥的原料，加工制成有机肥或直接销售，实现畜禽粪污资源化利用。

5 罐式发酵的技术特点

随着畜禽粪污罐式发酵技术在畜禽粪污资源化利用中的应用逐步增加， 畜禽粪污罐式发酵工艺得到进一步完善。

5.1 自动机械控制 畜禽粪污罐式发酵设备的集成化、机械化、数字化程度逐步提升。 设备占地面积小，可更充分地利用空间。控制系统的自动化程度较高，可以更精准调控各个发酵环节的时间。设备机械化程度较高， 只需少量工人即可完成畜禽粪污发酵整个流程，也大幅减少人与物料的直接接触。

5.2 臭气收集处理 将畜禽粪污发酵过程中产生的臭气进行集中收集， 利用生物除臭和水洗等方式对废气进行处理，实现发酵气体的达标排放，避免产生二次污染，保护养殖厂区的周边环境。

5.3 辅热快速发酵 为提高罐式发酵设备在低温环境下的运行效果， 罐式发酵设备的发酵罐主体一般会使用保温设计，并配备辅热加热系统。辅助热源可以使物料快速达到适宜发酵条件， 将整个发酵过程所需时间进一步缩短， 避免环境气温变化对发酵过程产生的影响。

6 总 结

在沙县区畜禽粪污资源化的实际应用中， 畜禽粪污罐式发酵工艺与传统的堆肥发酵工艺相比有明显优势，但也存在一些不足。 一方面，罐式发酵具有较好的处理效果和处理效率。 堆肥发酵工艺主要采用自然发酵的方式，容易受到环境、气候、温度等方面的影响。堆肥发酵在气温较高的夏季，畜禽粪污能充分发酵，发酵周期短；在气温较低的冬季，发酵菌活性下降，发酵不充分，发酵周期长。 畜禽粪污罐式发酵则可以通过高压送风、辅热保温、控制物料比例等方式，提高粪污发酵的效率，使发酵周期大幅度缩短，还能进行粪污的连续发酵，使其比堆肥发酵工艺更加节省土地资源， 生产的肥料中也有更丰富的氨基酸和生物腐殖酸。 对于畜禽粪污发酵所产生的臭气，传统堆肥发酵无法有效处理，罐式发酵可以通过除臭系统进行收集处理后排放， 减轻对周边环境空气产生的影响。另一方面，罐式发酵在实际使用过程中存在耗电量较大的问题， 对于粪污量较小的养殖场，粪污处理成本会比较高。

总体来说， 畜禽粪污罐式发酵工艺符合国家绿色经济、可持续发展等产业政策，是一种切实有效的畜禽粪污资源化利用方式。