異位發酵床處理豬場糞水效果初探

吳志堅，鐘志勇，吳壽生，吳志勇，張磊*，萬華敏

（1.江西省農業技術推廣中心，江西南昌 330046；2.信豐縣農業農村局）

江西是生豬養殖大省，2017年出欄生豬3 180萬頭，外銷生豬1 200萬頭以上，供滬、供港生豬位居全國前三位。生豬養殖在保障畜產品有效供給的同時，養殖廢棄物也給環境帶來了較大壓力。如何治理生豬養殖糞水等廢棄物，促進畜牧業綠色循環發展，是當今畜禽養殖面臨的重大而迫切課題。

異位發酵床技術在生豬養殖糞水處理中的應用是一項新技術，與目前國內其他糞水處理技術相比較，具有低成本、易操作、無污染、無排放、無臭氣等優點。馮曉巍研究表明[1]，異位發酵床養豬能大大降低工人的勞動強度和節省用水，可在干清糞基礎上節約用水80%～90%。翁明忠試驗表明[2]，異位發酵床技術在奶牛場糞污處理中的應用是可行的，該技術有成本低、耗料少、效益高、操作簡單、發酵過程動態持續等優點，既解決了奶牛養殖過程中的環境污染問題，又實現了牛場糞水的資源高效循環利用。本研究將異位發酵床技術應用于處理豬場糞水，探討異位發酵床對豬場糞水處理效果。

1 材料與方法

1.1 異位發酵床設計

豬場采用雨污分流、干濕分離，養殖糞水全量通過封閉管道收集到暫存池。發酵床廠房采用單棟鋼架式結構，發酵床采用槽式，槽高1.8 m，采用4 m寬（槽的寬度與翻堆機匹配），多條發酵槽組成發酵床，地面埋設通風管，所搭蓋陽光棚或鋼構棚頂部設置通風窗或通風口，墻體采用矮墻，保證通風，池底用水泥硬化，以防滲透，同步建設翻堆機移位通道。

1.2 試驗時間地點

試驗在江西省贛州市信豐縣的3個養殖場（規模為存欄500～1 000頭）同步進行，試驗時間自2018年8月至2020年10月，歷時2年。

1.3 試驗方法

1.3.1 異位發酵床制作。發酵基料制作：根據當地資源情況，選用谷殼和木屑（鋸末）為發酵基料，按照1：1的比例混合均勻制成發酵基料。

接種發酵菌：選用廣東某公司生產的商業菌種。將發酵菌按照其使用說明和適量麩皮或玉米粉等輔料混合均勻，形成的菌種混合物；將預混合菌和發酵基料攪拌混勻堆積發酵，預混合菌占2%～3%，控制濕度為40%～60%，發酵6d后，再攤開到發酵床使用。

1.3.2 異位發酵床運轉與維護。糞水添加：每3～5 d加入1次豬場糞水，均勻的撒入發酵床中，與發酵基料混合均勻，糞水中不可含消毒水。

濕度控制：控制濕度為40%～60%，濕度過大，增加翻耙次數或及時補充新鮮干燥基料；濕度過小，增加噴灑的豬糞水量或者次數。

墊料翻耙：翻耙深度150 cm左右；頻次根據糞水添加情況和發酵床體溫度確定，床體適宜溫度一般為40℃～60℃，超過70℃時進行翻耙。每隔一段時間（50～60d）要徹底翻動1次。

補充發酵基料：發酵床在發酵分解豬糞水的同時，發酵基料也不斷消耗，運轉時要根據發酵床糞便分解狀態補充墊料，一般每隔90～120d補充原發酵基料的10%左右。補充發酵基料的質量配比要與首次鋪設發酵基料時的標準一致，新料要與原發酵床基料混合均勻，并調節濕度。

1.3.3 樣品采集和檢測。分別在試驗的第180d、360d、540d和720d采集異位發酵床上層（0～50 cm）、中層（50～100 cm）及下層（100cm以下）處的基料樣品各約200 g，并將其混合均勻取樣送江西省分析測試中心進行檢測。檢測水份、pH值、有機質、氮、磷、鉀、總養分、總糞大腸桿菌、As、Hg、Pb、Cr、Cd、Cu、Zn等。

2 結果與分析

2.1 含水率變化

通過對異位發酵床基料含水率監測，結果表明,基料含水率變化表現為由低到高后又降低，大量試驗研究表明發酵床初始含水量控制在50%～65%較為適宜[3]。試驗中，基料含水率變化范圍在52.45%～71.97%，三個養殖場基料含水率平均值范圍在60.59%～62.8%，非常適宜微生物的好氧發酵。詳見圖1。

圖1 基料含水率變化圖

2.2 pH值變化

本試驗中，通過對異位發酵床基料pH值監測，結果表明,基料pH值變化表現為由高向低波動下降，基料pH值變化范圍在5.50～8.46，三個養殖場基料pH值平均值范圍在5.79～8.16。試驗過程中，基料中大量微生物迅速繁殖，將易分解的有機物和生豬養殖廢棄物分解，產生有機酸，導致pH值略有下降[3]，均符合NY 525-2012國家有機肥料酸堿度（pH）的標準。詳見圖2。

圖2 基料PH值變化圖

2.3 有機質含量變化

本試驗中，隨著發酵床使用時間的增加，基料中的有機質含量逐漸增加。以干基計，基料有機質含量范圍在57.4%～83.0%，三個養殖場基料有機質含量平均值范圍在62.53%～75.07%，遠遠超過NY 525-2012國家有機肥料關于有機質含量質量分數45%的標準。詳見圖3。

圖3 基料有機質含量變化圖

2.4 養分含量變化

本試驗中，隨著發酵床使用時間的增加，基料中的TN含量變化不明顯，TP、TK和總養分含量呈逐漸增加趨勢，這是因為試驗過程中，豬場糞水不斷填入基料，糞水中含有較高營養元素，經微生物不斷分解消化有機物，形成了較為豐富的菌體蛋白及小分子酞類物質，TP、TK含量較發酵前顯著上升，與其他學者研究結果一致[4～7]。以干基計，基料總養分含量范圍在6.70%～14.37%，三個養殖場基料總養分含量平均值范圍在7.45%～11.16%，遠遠超過NY 525－2012國家有機肥料關于總養分含量質量分數5.0%的標準。見表1和圖4。

表1 基料養分含量表 %

圖4 基料養分變化圖

2.5 重金屬含量變化

本試驗中，隨著發酵床使用時間的增加，基料中的As、Pb、Cr含量呈逐漸增加趨勢，Cd均未檢出，Hg的含量較低，變化趨勢不明顯。以干基計，三個養殖場基料As含量平均值范圍在1.76～4.94 mg/kg，Hg含量平均值范圍在0.013～0.043 mg/kg，Pb含量平均值范圍在6.86～7.92 mg/kg，Cr含量平均值范圍在7.02～15.53mg/kg，均符合NY525-2012國家有機肥料重金屬限量指標。見表2和圖5。

表2 基料重金屬含量表 mg/kg

圖5 基料重金屬含量變化圖

2.6 銅鋅含量變化

本試驗中，隨著發酵床使用時間的增加，基料中的Cu、Zn含量顯著增加，Cu含量24個月的平均值是6個月的平均值的3.49倍，Zn含量24個月的平均值是6個月的平均值的2.75倍，與其他學者研究結果一致[8]。以干基計，三個養殖場基料Cu含量平均值范圍在188.6～657.6 mg/kg，Zn含量平均值范圍在815.6～2240.4 mg/kg。見表3和圖6。

表3 基料銅鋅含量表 mg/kg

基料中的Cu、Zn的主要來源于豬場飼料中添加的微量元素，經豬體采食代謝后，隨糞便排出，再通過糞水進入異位發酵床。數據表明，異位發酵床基料對銅鋅有一定的富集現象，并隨床體停留時間增加而提高，提示我們要控制飼料中銅鋅的添加量，同時在基料用作有機肥施用過程中，要密切關注銅鋅對土壤的影響。

2.7 運行情況

試驗期間，三個養殖場的異位發酵床運行正常，未出現死床現象，且臭味較輕、蚊蠅少。期間受非洲豬瘟疫情影響，試驗豬場生豬存欄數量波動較大，使異位發酵床不能正常運行，對試驗結果可能產生一定的影響。

3 結論

本試驗通過對3個養殖場長達2年的異位發酵床處理豬場糞水跟蹤監測，結果表明：基料含水率變化范圍在52.45%～71.97%，均處在適宜微生物的好氧發酵區間內；基料pH值變化范圍在5.50～8.46，基料有機質含量范圍在57.4%～83.0%，基料總養分含量范圍在6.70%～14.37%，均符合或優于NY525－2012國家有機肥料的標準；基料重金屬Cd均未檢出，As、Hg、Pb、Cr含量個體值和平均值范圍均符合NY525-2012國家有機肥料重金屬限量指標。綜上，異位發酵床處理豬場糞水運行正常，操作簡單，效果明顯，總體可行；異位發酵床微生物菌群、重金屬含量的相關變化以及基料中銅鋅對施用土壤的影響有待進一步試驗觀察和探討。