家禽糞便處理技術的研究進展

張俊哲等

摘? 要：傳統畜禽養殖廢棄物處理技術已不能滿足當前農業經濟的可持續發展需求，如何改善畜禽養殖環境、妥善處理廢棄物、防治污染是亟待解決的問題。本文調研了家禽糞便的幾種處理技術，對發酵飼料、沼氣生產、堆肥發酵等綜合利用技術進行分析，從飼料、沼氣（能源）、肥料等產品形式對于如何實現家禽糞便無害化、資源化和高值化的加工模式進行了探討。

關鍵詞：家禽糞便;發酵飼料;沼氣發酵;堆肥;綜合利用

隨著全球畜牧業的發展，我國畜禽養殖模式已經逐漸從散戶養殖轉向規模化、集約化養殖，畜禽類糞便大量產生，成為農村和養殖場周邊的主要污染來源[1]。農業部官方數據顯示，我國每年畜禽養殖糞污產生量約38億噸，其中家禽糞污年產生量約6億噸，占總量的16%[2]。目前畜禽廢棄物的有效利用率不足60%，不僅沒有足夠的土地消納，而且也缺少對廢棄物處理受過專業指導和培訓教育的人員。大量畜禽糞便未經正常處理施入農田，不僅嚴重影響周圍環境，還會產生有毒臭氣和溫室氣體，如NH3、H2S、CH4等[3]。糞便中攜帶的各種致病微生物和蟲卵，如大腸桿菌、沙門氏菌、蛔蟲卵等，嚴重威脅食品生產安全或造成疫病傳播。一些畜禽糞便中還含有大量藥物添加劑和抗生素等[4]，可能對環境生物造成極大危害。此外，畜禽糞便富含的氮、磷元素極易流失，從而引起水體富營養化[5]，改變水體的理化環境，使水發臭，形成江河湖海的赤潮和水華。傳統畜禽養殖模式及廢棄物處理技術已不適用于現今的情況，如何改善畜禽養殖環境、妥善處理廢棄物防止污染是亟待解決的問題。

1? 發酵動物飼料

國外已將雞糞處理后作商品飼料出售。日本用蒸煮脫臭滅菌的雞糞喂豬[6]，以色列廣泛使用雞糞墊草飼養肉牛，德國、美國用雞糞發酵飼料添加燕麥、玉米粉喂牛羊。日本全年的飼料消耗中有20%是雞糞飼料，加拿大每年消耗的雞糞飼料達1萬噸以上。

我國60年代初就有利用雞糞喂豬的事例，但真正對于雞糞作飼料的研究才剛剛開始。從我國禽類養殖行業結構占比方面來看，雞占家禽總量的80%左右，家禽糞便中主要是雞糞。雞的腸子較短，飼料在腸道中停留時間短，其中的養分僅能吸收30%左右，其余70%被直接排出體外。研究表明，每公斤雞糞的干物質中有13.4～18.8KJ的總能量，粗蛋白質含量約為23.75%，各種氨基酸比例平衡且含量超過玉米、高粱、豆餅、棉籽等，還含有維生素B以及各種微量元素[7]。據中國畜牧業協會測算，2016年全國肉雞出欄量約為82.1億只，商品蛋雞年平均存欄12.64億只，以平均每只雞每日產生0.1kg鮮雞糞、肉雞平均飼養60d出欄計算，我國一年需要處理的雞糞就將近一億噸，如全部作為飼料，可節省麥粉等精料460萬噸，折合資金約30億元。雞糞是廉價的低能飼料，用雞糞代替部分蛋白料，另外再補充能源飼料能夠大大提高畜牧養殖業的經濟效益，而且減少污染，凈化環境。

雞糞含有較多蛋白質，但直接用雞糞飼喂單胃動物（豬和家禽等），其可消化蛋白質僅為8.3%，其余15.45%的粗蛋白不能利用，因此雞糞不適合直接作為單胃動物的飼料。而用雞糞飼喂反芻動物，其蛋白質的消化率則高得多，因為瘤胃微生物能利用雞糞中的有機酸（約占35%）作能源，將動物所不能利用的粗蛋白變為可利用的菌體蛋白質。因此，要提高雞糞的營養價值必須提高其粗蛋白質的消化率。發酵法成本低，易于推廣，而且可以提高雞糞的營養價值，因此受到廣泛關注。

雞糞發酵飼料的方法有如下幾種：①自然青貯發酵法：該法的原理和制作與常規青貯方法相同，可采用缸、池或者青貯塔等[8];②加曲發酵法：利用米曲霉發酵雞糞，其產品氣味純正，無異臭味，粗蛋白含量達29%以上，還原糖增加3.5%以上，游離氨基酸總和增加3.5倍[9];③真空發酵：將雞糞用塑料薄膜覆蓋好，留一抽氣孔，每天用真空泵抽氣3次，連續抽4d，以后不再抽氣，任其自然發酵，可創造乳酸生長繁殖及發酵的厭氧環境[10];④EM菌發酵法：EM菌液是由光合細菌、放線菌、酵母菌、乳酸菌等10屬、80多種有益微生物復合培養而成，是一種新型復合微生物菌劑，用于家禽糞便的處理，可去除臭味，改善生態環境，降解糞便中的粗纖維，增加粗蛋白、粗脂肪、維生素等營養含量，變禽糞為適口性好、營養全面的好飼料[11]。

2? 沼氣發酵

沼氣發酵又稱為厭氧發酵，是指畜禽糞便、秸稈、雜草等有機物在一定的水分、溫度和厭氧條件下，通過多種微生物的分解代謝，產生甲烷和二氧化碳等可燃性混合氣體的過程。沼氣發酵以能源生產為目標，最終實現沼氣、沼液、沼渣的綜合利用[12]。隨著我國沼氣科學技術的發展和農村家用沼氣的推廣，根據當地使用要求和氣溫、地質等條件，家用沼氣池有多種類型。形式雖然多樣，但是大體由水壓式沼氣池、浮罩式沼氣池、半塑式沼氣池和罐式沼氣池4種基本類型變化而成，各有優缺點。

家禽糞便沼氣發酵的關鍵技術特點是：①利用分解菌系進行原料前處理;②秸稈-糞便共發酵，實現高效產氣;③沼液全回流，消滅沼液排放;④沼渣經過進一步好氧腐熟，進行深加工。通過沼氣燃燒、沼渣沼液綜合利用技術，形成以沼氣發酵為核心的生態循環產業鏈模式，可因地制宜，根據當地情況進行優化組合，采取適合當地農業生產特點的生態養殖循環經濟模式構建循環農業產業鏈，例如果沼畜循環利用模式等。

沼氣發酵是養殖業中糞污資源化管理的有效手段之一，具有產生生物能、對氮磷營養元素需求量低、對某些有機物有較好的降解能力等優點，目前已廣泛應用于養殖糞污處理[13]。我國大中型沼氣工程建設呈快速增長的趨勢，預計2020年沼氣工程將覆蓋84%的現有大中型畜牧場。近幾年，中央一號文件一直鼓勵沼氣產業發展，但厭氧生物技術不具備氮、磷脫除和回收的功能，因此沼氣工程的副產物——厭氧發酵液很容易成為二次污染源[14]，對于周邊沒有足夠土地消納的養殖企業而言，沼氣工程不能完全實現治污和盈利的雙重目的。

3? 發酵生產有機肥

堆肥發酵生產有機肥是畜禽養殖廢棄物資源化利用的另一個重要途徑[15]。堆肥法處理畜禽糞便是指在人工控制條件下，借助微生物將畜禽糞便中的有機質分解、腐熟、轉化成穩定的類似腐殖質土的方法。堆肥處理的原理大致可分為厭氧發酵和好氧發酵兩種。厭氧發酵是使糞便減少或者完全隔絕與空氣接觸，利用厭氧菌分解有機質，產生二氧化碳、水、甲烷和腐殖質土的過程。好氧發酵是用翻堆、強制送抽風，以好氧菌分解有機質使其穩定的方法，產物為二氧化碳、水和腐殖質土等。目前的堆肥技術大多以好氧發酵為主。

全國畜禽固體糞便全部利用，年可生產有機肥3.5億噸。通過好氧堆肥發酵法，利用糞污秸稈等廢棄物經高溫腐熟后生產瓜果蔬菜有機肥，具有改善土壤肥力、提供植物營養、改善作物品質的功能[16]。傳統堆肥發酵多為粗放式發酵，營養損耗大、肥效低，且極易導致環境污染，生產中的難點問題包括：①缺少專用腐熟菌種，自然發酵，周期太長;②生產工藝落后，缺少專業標準化生產設備，堆肥過程中臭氣熏天;③產品功能不明確，附加值低，缺少與市場接軌的新產品。通過采用大型翻拋機、曝氣管道系統、專業化生產管理模式，可有效解決上述技術難題，但是隨之而來的是較高的土地、廠房、設備、能源等成本增加，大規模生產方式也容易收到市場原料來源波動的影響，比如廠區周圍養殖企業運營狀況、農業副產品輔料的價格波動等，同時也會收到一些中小型有機肥生產企業的沖擊。

4? 結語

家禽糞便的特點是養分含量高，有機質豐富，除了N、P、K三要素養分外，還含有多種微量元素，因此在對家禽糞便處理時應根據其特點進行設計研發和技術改進。禽糞發酵后作為動物飼料是實現其高值化的重要途徑，但養殖安全風險較高，需嚴格規范管理，防止疫病傳播。沼氣發酵對占地規模和資金投入要求較高，適合大型養殖場采用，目前存在的問題是如何解決沼液和沼渣的綜合利用。堆肥發酵是目前主流的畜禽糞便處理方法，發展前景良好，應加快操作規范化和產品標準化進程。此外，也有利用蠅蛆、黑水虻[17]等昆蟲處理糞便的研究報道，該法對畜禽糞便和生活垃圾進行減量化的同時生產高價值的動物蛋白飼料[18-20]，最終實現資源化利用，已在全世界范圍內得到推廣，是目前的研究熱點，引起研究者的廣泛關注。

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