糞水堆肥技術在畜禽養殖糞水處理與資源化中的利用

邵 蕾，楊守軍，孔凡克，羅 星，王 偉，鞠鑫鑫，董仁杰*

（1.中國農業大學煙臺研究院，山東 煙臺 264670；2.山東中農三月環保科技股份有限公司，山東 煙臺 264670）

糞水堆肥技術在畜禽養殖糞水處理與資源化中的利用

邵 蕾1，楊守軍1，孔凡克1，羅 星1，王 偉1，鞠鑫鑫2，董仁杰1*

（1.中國農業大學煙臺研究院，山東 煙臺 264670；2.山東中農三月環保科技股份有限公司，山東 煙臺 264670）

糞水堆肥指將有機質與糞水混合后進行好氧發酵技術。該技術既利用生物質熱能實現糞水的蒸發濃縮減量化，又回收有機肥資源，從而實現了糞水的無害化和零排放。文內論述了糞水堆肥的技術工藝參數和堆肥產品質量控制標準，為養殖場根據糞水的減量化、肥料化提供指導意見。

糞水堆肥；好氧發酵；有機肥

畜禽養殖糞水主要包括尿液、沖洗水及畜禽糞污厭氧處理后的沼液。糞水最佳的處理方式是還田，包括直接還田和厭氧發酵后沼液還田。但是糞水還田需要有與養殖規模相匹配的土地，對于多雨、土地面積小、無法進行種養結合的地區，常采用處理成本較高的達標排放。

1 kg生物質瞬間完全燃燒釋放約1．5萬KJ熱能，如果緩慢氧化也會釋放相同的能量[1]。以糞水為原料的堆肥技術主要利用有機物料吸附糞水，通過好氧發酵在實現糞水的穩定化和無害化基礎上，利用發酵過程中形成的生物熱降低發酵物料中含水量，從而實現糞水的蒸發濃縮減量化。同時，利用微生物活動將有機物料進行穩定化，并利用發酵過程中形成高溫（50～70 ℃）殺死病原微生物，實現糞便的無害化。糞水堆肥最終實現畜禽糞水零排放，同時也回收有機肥資源。

譚小琴[2]、鄧良偉[3，4]、李瑞鵬[5]、Shuchardt[6]等驗證了糞水堆肥的可行性和安全性。鄧良偉利用秸稈處理養豬場糞水的試驗表明發酵溫度符合《糞便無害化衛生標準》，且蛔蟲卵100%被殺滅[3]。

1 工藝流程

傳統的以糞便為原料堆肥目的是處理固形物含量和氮含量高的糞便，通過糞便與有機物料的比例調節碳氮比和含水量，從而保證發酵環節的正常運行。而以糞水為原料的堆肥以處理有固形物和氮含量低的糞水為目的，通過糞水與有機物料的比例調節含水量。由于糞水中的含氮量不能滿足發酵要求的碳氮比，一般需要額外添加氮源。

糞水堆肥工藝流程見圖1。

2 糞水堆肥技術

2.1 技術參數

圖1 糞水堆肥工藝

調節含水量與碳氮比，保證發酵環節的正常運行，是糞水堆肥的關鍵環節。為了最大化處理糞水，應選用含水量低、糞水吸附量高的有機物料（秸稈、木屑、菇渣等）作為輔料；在滿足含水量的條件下，必要時可添加氮肥（尿素、硫酸銨等）或者含氮量高的有機物料（豆粕、畜禽尸體等）來調節碳氮比。畜禽養殖糞水堆肥技術參數見表1。

糞水堆肥與常規糞便堆肥工藝中主發酵、后熟發酵環節相同。在調節發酵物料的碳氮比和含水量的基礎上通過自然堆肥、條垛式主動供氧堆肥、機械翻堆堆肥、反應器堆肥等發酵方式將物料腐熟。為提高發酵溫度、縮短發酵周期，堆肥混合物料可添“有機肥發酵菌劑”。主發酵結束后，通過后熟發酵將物料進行進一步的穩定化。

糞水與有機物料混合比例按照下述公式計算：

表1 畜禽養殖糞水堆肥技術參數（《HJ-BAT-10》）

表2 常見有機物料的碳氮含量

表3 好氧發酵（高溫堆肥）的衛生要求

表4 堆肥產物生產有機肥的指標限定值

其中：

W—混合物料的初始含水量（%），通常取55%左右；

a—糞水的質量（kg）；

b—有機物料的質量（kg）；

X1—糞水的含固率（%）；

X2—有機物料的含固率（%）；

發酵物料中的碳氮比調節，按照下述公式計算：

其中：

C/N—混合物料的初始碳氮比，通常取25左右；

a—公式（1）中計算糞水的質量（kg）；

b—公式（1）中計算有機物料的質量（kg）；

c—高氮物質的添加量（kg）；

c1、c2、c3—糞水、有機物料、高氮物質的含碳量（%）；

n1、n2、n3—糞水、有機物料和高氮物質的含氮量（%）；

常見有機物料的碳氮含量見表2。

以木薯渣與糞水混合堆肥為例：假設木薯渣含水量（濕基）20%，糞水含氮量（濕基）為0．8%（按糞水中不含固形物和有機碳計算），堆肥混合料的含水量按照55%（濕基）計算，則100 kg木薯渣需要與77．78 kg糞水混合；假設堆肥混合料的碳氮比為25∶1，則還需要添加的尿素量為1．29 kg。

2.2 產品質量控制

發酵的衛生要求應符合《糞便無害化衛生要求GB7959-2012》（表3）。

進入市場的商品化有機肥應符合《有機肥料 NY525-2012》的要求（表4）。

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[3] 鄧良偉，譚小琴，李建，等．利用秸稈堆肥過程處理豬場糞水的研究[J]．農業工程學報，2004，20(6)：255-259．

[4] 鄧良偉，李建，譚小琴，等．秸稈堆肥化處理豬場糞水影響因子的研究[J]．農業環境科學學報，2005，24(3)：506-511．

[5] 李瑞鵬．秸稈與奶牛場廢棄物混合堆肥及其應用研究[D]．南京：南京農業大學，2012．

[6] SHUCHARDT F．Composing of liquid manure straw [D]．Proceedings， 4th international CIEC， 1987， 271-281．

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[9] 秦改娟，郭亞萍，張國慶，等．秸稈與菇渣堆肥用于雙孢蘑菇栽培的理化性狀和細菌群落分析[J]．農業工程學報，2016，32(S2)：285-291．

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2017-05-22）

山東省重點研發計劃（2016ZDJS11A07），煙臺市科技發展計劃（2015ZH070，2016ZH075）

作者：邵蕾（1980－），男，博士，主要從事土壤肥料方面的研究，E-mail：shaolei6751@163.com。

*通訊作者：董仁杰，教授，博導，主要從事生物質能、有機廢棄物資源化研究。E-mail: rjdong@cau.edu.cn