養殖糞污的微生物巢處理技術

文│李有志 馮濤 薄永恒（山東省獸藥質量檢驗所、山東省畜產品質量安全監測與風險評估重點實驗室）

微生物巢技術是針對高濃度養殖糞污處理研發的一項創新技術，具有獨立自主知識產權（發明專利：一種利用復合微生物巢處理糞水的方法ZL2014 1 96029.6）。該技術無須固液分離，具有投資少、無臭味、資源化、零排放等顯著優點。

本文旨在提供一種高濃度養殖糞污微生物巢處理技術，從概念提出入手，深入闡述了反應機理，詳細敘述了整個工藝流程，對涉及的發酵槽、墊料和操作等技術指標做了詳細介紹，提出了技術使用中的關鍵控制點和注意事項。

一、概念與機理

微生物巢技術是在養殖舍外建設微生物發酵槽，在發酵槽內鋪設墊料，通過添加專用型高效復合菌劑，制成消納糞污的微生物反應堆。糞污均勻噴灑到反應堆上，通過翻拋機翻拌，好氧發酵實現無害化的一種糞污資源化處理技術。

該技術是基于生物發酵原理的好氧生物處理，它以蜂巢概念為基本模型，利用鋸末、稻殼和作物秸稈等農作物下腳料為礎料，當把一定量的糞水注入反應堆后，微生物把糞水中含碳氮的大分子有機物分解掉，并逐漸轉化為腐殖酸、氨態氮和硝態氮等易于植物吸收的營養物質，同時釋放出大量熱能（最高溫度可達到80℃），巢系統始終保持著動態膠著性，整個反應堆儼然一個巨大蓬松的蜂巢。經過微生物巢的持續分解，新加入糞水的固形物被微生物有效“吃掉”，液體則以高溫蒸發模式蒸發掉，從而實現了養殖場糞水的持續清理。微生物巢活性降低后，整個巢又是最好的有機肥資源，可供苗木、花卉和林果等經濟作物使用，從而實現了資源和效益的最大化。

二、主要技術工藝

該工藝規定了微生物巢技術的選址布局、建設要求、微生物巢制作、微生物巢管理、有機肥制作等方面的要求。

1.選址與布局。微生物巢技術建設一般為地上式，選擇養殖場內隔離區的空閑區域，選址與布局應符合NY/T 682-2003要求。

2.設施建設。

（1）陽光棚建設。陽光棚檐高不低于4米，結構形式宜為輕鋼結構，建筑材料應采用防腐材料。屋頂應采用透光、防水材料，并設計一定數量的透氣窗，周邊用保溫隔熱材料制成卷簾，以保證冬季保暖。

（2）集污池建設。集污池宜建在靠近微生物巢的位置，要配套相應的防雨、防滲、防溢流設施，建設要求按照GB/T 26624-2011執行。

（3）發酵槽建設。發酵槽位于陽光棚中部位置，可以按處理規模設多個發酵槽，每個槽建議寬度5～10米、高度1.5～2米、長度60～100米。槽邊用磚砌成，混凝土水泥防滲地面，發酵槽兩邊設置翻拋機軌道。

（4）儀器設備。翻拋機、移位機、攪拌機、泥漿泵、卷繞式等濃度自動噴灑計量裝置、溫度計、鏈式濕料粉碎機、連接管道等。配套設置相應的電氣控制、電路控制系統，具體按GB 5226.1執行。

（5）糞污的收集與貯存。養殖場糞污通過管道或其他方式集中到集污池中，集污池應有微生物巢設計處理規模1.5倍以上的貯存空間。 集污池應設置循環攪拌裝置，確保糞污均勻，不產生沉淀。

3.微生物巢制作。

（1）物料選擇。礎料選擇的原則：稻殼、鋸末以及當地農作物秸稈、下腳料等，價格低廉、供應穩定。單一物料無腐爛、無霉變、無污染、無異味、無生物安全隱患。

礎料碳氮比（C/N）應大于25∶1，優先選擇碳氮比高的原料作礎料，原料碳氮比見表1。

表1 主要墊料原料碳氮比

（2）原料準備。底料為稻殼、玉米芯、作物秸稈的粉碎物，粒度5～10毫米、2.5～5毫米，厚20～30微米。

墊料為鋸末、粗糠或食用菌廢棄物的粉碎物，粒度5～10毫米、2.5～5毫米，厚20～300微米。

混料為麩皮、海藻粉或豆粕粉，粒度5～10毫米、2.5～5毫米，厚20～300微米。

（3）均勻物料。每立方米墊料原料添加復合微生物菌劑0.5～2千克，混勻用來制作微生物巢墊料，墊料濕度以40%～50%為宜。

均勻混料。每立方米混料原料添加復合微生物菌劑0.3～1千克，混勻用來制作微生物巢混料，混料濕度以40%～50%為宜。

分層墊料。在反應池底層鋪墊100～160厘米厚的底料，然后在底料層上表面鋪設8～20厘米厚的墊料，上層鋪設制作好的均勻混料。

（4）物料組合。見表2。

（5）微生物巢。配制好的發酵物料，在未加入糞水之前，噴灑清水至含水率45%～55%，進行堆積發酵。堆積發酵60～90小時后，反應堆表面20厘米以下的溫度達到60℃以上，制得微生物巢。

4.微生物巢管理。

（1）工藝管理。 反應堆每天翻拋1～2次，翻拋深度應達到反應槽底部，夏季可適當增加翻拋次數，冬季可適當減少翻拋次數。

翻拋機翻拋過程中自動噴灑糞水，每立方米反應堆添加糞水宜控制在13～20千克，密切觀察微生物巢反應情況，避免死床情況出現。

（2）濕度管理。 糞污應均勻噴灑在反應堆墊料表面。翻拋應在糞水噴灑后一段時間進行，反應堆含水率控制在50%～65%。

（3）溫度管理。每天測定反應堆溫度，控制反應堆表面20厘米左右部位溫度在55～75℃。

溫度過低或過高時可通過以下方式處理：加大翻拋的頻次，增加墊料的透氣性；通過調節糞污的添加頻次或添加量，保持反應堆碳氮比在合理范圍；補充墊料和復合菌劑，使反應堆始終保持合理的厚度和反應效率。

5.墊料和菌劑補充。

（1）墊料補充。當墊料減少量達到10%或技術指標要求補充時，應及時補充墊料。加入的新墊料應與反應堆墊料充分混合，均勻一致。

（2）菌劑補充。根據復合菌劑說明書要求或按技術指標需要補充時，應及時補充菌劑。

6.微生物巢失活。微生物巢按使用目標差異分為兩種類型，一種是以生產有機肥為目的，使用周期一般在2個月左右；另一種是純粹以處理糞污為目的，使用周期可達2年以上。

（1）判斷指標。到達2個月左右的使用時間后，停止墊料和菌種補充，等待糞污處理能力下降。

高溫段明顯上移到表層，處理糞污能力降低，反應堆墊料水分達到70%以上，反應堆出現臭味。

（2）失活處理。微生物巢失活后，應把堆料整體從發酵槽出清，堆料是生產有機肥的最佳原料，可以出售或堆積生產有機肥。（3）安全性檢測。經試驗，制作的肥料中未檢出大腸桿菌菌群，24小時與48小時的種子發芽率平均為87.9%和99.4%，與對照組相比無顯著差異。

表2 物料組合

三、討論與建議

通過本技術的應用，建立了微生物巢技術進行養殖糞污高效處理的技術規范，構建了微生物巢處理糞污的工藝流程和管理關鍵參數體系，提出了進行糞污處理過程中的墊料、濕度和溫度管控措施。但在技術推廣應用中應注意以下幾點：

1.正確選擇處理對象。微生物巢技術是針對高濃度養殖糞污處理的一項技術，一般要求處理糞污在COD≥8000毫克/升，以生豬“水泡糞”工藝、奶牛場和鴨場等糞污為主。糞污濃度過低不利于為微生物提供足夠的氮源，處理效率低。

2.合理設計發酵槽數量。按該技術目前的糞污處理能力，單位發酵槽的墊料容量以1000立方米為宜，平均處理能力為每立方米墊料日處理20千克糞污，可以根據養殖場日產生糞污量計算發酵槽數量。

3.堅持源頭減量的原則。養殖場應加大對先進技術的推廣應用，積極做好糞污源頭減排，嚴格控制養殖用水量，力求把糞污控制在較低水平，從而為后續處理打下堅實基礎。

該技術已成功入選“2016年山東省泰山產業領軍人才工程”項目，團隊在中國工程院院士印遇龍的帶領下，將主要從復合菌劑優化、發酵墊料本地資源化、水蒸氣回收利用、熱能循環利用等方面開展重點攻關，以期提高技術的整體處理能力和效率。