中小型畜禽養(yǎng)殖場廢棄物有機化生產(chǎn)線的研制

徐偉

（山東經(jīng)貿(mào)職業(yè)學院，山東濰坊 261011）

1 研制概況

1.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

近年來， 我國養(yǎng)殖業(yè)從庭院化養(yǎng)殖迅速向集約化、規(guī)模化、商品化方向發(fā)展，僅山東省就發(fā)展到了數(shù)百家，特別是大中城市周圍，畜禽養(yǎng)殖場越來越多，規(guī)模越來越大，經(jīng)濟效益越來越顯著。 據(jù)不完全統(tǒng)計， 大中型畜禽養(yǎng)殖場到2019年底已經(jīng)達到四萬多家， 全年糞便總量超過27億噸，其中產(chǎn)生的化學耗氧量COD 就高達6900多萬噸， 是全國工業(yè)和城市COD 排放量的四倍多，再加上肉類加工集約化生產(chǎn)排放的禽畜產(chǎn)品沖洗水，實際排出污水總量遠遠超過了這一統(tǒng)計數(shù)字，造成了嚴重的環(huán)境保護問題，這是農(nóng)業(yè)面上主要污染源， 嚴重制約了規(guī)模化養(yǎng)殖業(yè)的科學、可持續(xù)發(fā)展。

1.2 研究的意義

畜禽養(yǎng)殖場糞便的多樣化處理主要有堆漚發(fā)酵、堆肥、種植養(yǎng)殖等方法，雖然《中華人民共和國節(jié)約能源法》出臺后使得大批低常溫沼氣池給農(nóng)戶帶來了實惠， 但卻不能解決根本性的問題，無法實現(xiàn)資源的工廠化利用。 傳統(tǒng)的糞便處理方法給社會帶來了諸多的問題：大面積的堆場要求，大量墊草的需求，臭氣沖天、蚊蠅孳生帶來的空氣污染和防疫安全隱患，糞污淋刷流淌導致的周圍環(huán)境的嚴重污染，糞便往返運輸量增加帶來的經(jīng)濟效益的下降，等等。 此外，傳統(tǒng)處理方法導致堆肥機械鋪撒技術(shù)難以推廣，不僅浪費了糞便堆肥作為農(nóng)田的優(yōu)質(zhì)的有機肥料的基礎，而且也難以適應農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的需要， 比較典型的是，為了貪圖農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的方便，農(nóng)民就近還田施肥過多，致使糞便中的氮氧化合物所產(chǎn)生的硝酸鹽流失，同樣會造成水源的污染。

生物有機肥無毒、無害、不污染環(huán)境，可作底肥，溝施或穴施均可，施后培土、灌水。 我國年需求化肥約1.4 億噸，現(xiàn)階段年產(chǎn)量在1 億噸左右，肥料供不應求的矛盾十分突出。 生物有機肥具有適用各種土壤、各種作物的特點，且營養(yǎng)全面、肥效持久、保肥松土、消除板結(jié)、活化土壤、壯苗增產(chǎn)，保護生態(tài)。 同時，由于投入成本低，經(jīng)濟效益好，無論是在肥效上還是在價格上都具有明顯優(yōu)勢，易被農(nóng)民接受。

2 產(chǎn)品技術(shù)方案論證

2.1 有機肥生產(chǎn)標準設計

糞便是養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)動態(tài)過程中一個相對的物質(zhì)轉(zhuǎn)換形態(tài)，實際生產(chǎn)中可以采用合理的途徑將其轉(zhuǎn)化為有用資源，是國內(nèi)外農(nóng)業(yè)廢棄物利用的主要方法。 作為物質(zhì)資源的糞便具有燃料、飼料、肥料和工業(yè)原料等四種功能，全方位功能調(diào)動可以使物流與能流達到合理的循環(huán)流動，使A生產(chǎn)過程的廢棄物轉(zhuǎn)變成B 生產(chǎn)過程的原料，這就從根本上消除了養(yǎng)殖業(yè)的糞便對生態(tài)環(huán)境的污染，從而真正實現(xiàn)了資源的全方位綜合化利用。

2.2 畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用原理開發(fā)

養(yǎng)殖場糞水環(huán)保檢測表明，COD cr 指數(shù)超標50～60 倍，BOD5 超標70～80 倍，SS 超標12～20 倍，這些含有大量有機物和N、P 元素的污水、污物是造成河流水體富營養(yǎng)化的重要原因之一，其隨意排放更導致了地下水污染和周圍環(huán)境污染，使得規(guī)模化養(yǎng)殖業(yè)發(fā)病率和死亡淘汰率一直呈上升趨勢。

畜禽糞便是制取沼氣的好原料，發(fā)酵后的殘留物也是優(yōu)質(zhì)的有機肥料，有代表性、運行較穩(wěn)定、技術(shù)路線先進的是厭氧發(fā)酵（糞污資源商品化）、好氧發(fā)酵（塔式發(fā)酵）、好氧發(fā)酵（EATAD 技術(shù)）三種發(fā)酵工藝。

糞污資源商品化在技術(shù)上比較成熟，采用罐裝密封高溫厭氧多級發(fā)酵， 發(fā)酵周期8～30 天，一次接種、連續(xù)馴化，常年自產(chǎn)自供；采用氣熱聯(lián)供方式，玻璃鋼內(nèi)襯防腐和加厚層聚氨酯保溫的罐體方式，成本相對較低。

塔式發(fā)酵工藝采用生物好氧分層發(fā)酵工藝，發(fā)酵周期40～90 天，使用外加菌種，定期接種，菌種啟動溫度較低（27℃）， 采用熱風爐加熱方式，利用塔體周圍填充泡沫、巖棉、保溫方式。

EATAD 工藝為引進國外的先進技術(shù)工藝，采用高溫厭氧發(fā)酵方式， 其發(fā)酵周期較短（30天），其菌種需要從國外購買菌種，定期使用。 發(fā)酵后溫度由55℃升到75℃， 可以很好地殺死病原體、雜草種子、昆蟲卵等，全程采用自動化計算機控制，工藝較先進，成本較高。

糞污資源商品化成套轉(zhuǎn)換裝置在保溫方式、菌種培育等方面，尤其適合地方溫度較低的自然環(huán)境，冬季不影響產(chǎn)氣，運行成本低，零排放，因此，采用微生物發(fā)酵技術(shù)、糞污資源商品化工藝，將菌種混合融入畜禽養(yǎng)殖廢棄物， 高溫發(fā)酵，常溫腐熟，快速烘干，設計微生物菌種培育、沉淀調(diào)節(jié)、酸化、水解、接種、高溫厭氧（55℃±2℃）發(fā)酵、有機肥生產(chǎn)的“沉淀調(diào)節(jié)、高溫厭氧發(fā)酵、有機全元復合肥生產(chǎn)”工藝流程，能夠有效降低生物毒性和刺激性氣味。

2.3 中小型畜禽養(yǎng)殖場廢棄物有機化生產(chǎn)線技術(shù)方案論證

綜合利用微生物發(fā)酵、快速烘干、電氣自動化和檢測等技術(shù)， 以中小畜禽養(yǎng)殖場為對象，采用高溫厭氧微生物快速發(fā)酵技術(shù)，在機械化密閉式容器內(nèi)，加溫、消毒、殺菌、除臭一體化合成生物基肥；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及環(huán)衛(wèi)廢棄物粉碎后與生物基肥按42%∶58%比例混雜；造粒、過篩、分揀、檢測，稱重、分包后作為有機肥成品出廠。

工藝流程包括原料挑選分類、粉碎/破碎、配比、進爐（殺菌）、發(fā)酵、腐熟、冷卻、檢測、過篩、稱重、分包、出廠等，翻堆、腐熟等核心機器采用電氣自動化控制，屬非標設備，需自行設計、制造。

采用高溫厭氧微生物發(fā)酵EATAD 技術(shù)，菌種自行接種、連續(xù)馴化，定期使用。 畜禽糞便經(jīng)高溫（55±2℃）厭氧發(fā)酵后，可以很好地殺死病原體、草種、蟲卵等，產(chǎn)生的沼液及其發(fā)酵殘留物，經(jīng)生物轉(zhuǎn)化制成優(yōu)質(zhì)、 高效的生物活性有機肥料，特別針對瓜果蔬菜，可以明顯提高品質(zhì)與產(chǎn)量。

采用密閉式加溫、消毒、殺菌、除臭一體化快速發(fā)酵技術(shù)，沉淀調(diào)節(jié)、高溫厭氧發(fā)酵、有機全元復合肥生產(chǎn)，全程采用機械化密閉式快速發(fā)酵技術(shù)，電氣自動化控制，以鋼材為主體設計含沼液收集、沉淀、分離、粉碎、烘干工藝在內(nèi)的加溫、消毒、殺菌、除臭一體化全密閉系統(tǒng)。

采用廢棄物資源化綜合利用技術(shù)，既能處理豬糞、雞糞、牛糞、羊糞、馬糞等動物糞污，也能處理玉米芯桿、小麥秸、稻秸、木屑、棉籽殼、大麥秸、燕麥秸、豆餅、花生殼、蘑菇包、酒渣、豆渣、藥渣等農(nóng)業(yè)廢棄物，還能處理樹枝、樹葉等環(huán)衛(wèi)廢棄物。

3 產(chǎn)品總體性能指標

中小型畜禽養(yǎng)殖場廢棄物有機化生產(chǎn)線是畜禽糞便進行綠色、生態(tài)、環(huán)保處理的先進裝備，有機肥生產(chǎn)標準達標率100%，山東禾晟壯農(nóng)業(yè)科技有限公司已建成年產(chǎn)2000 噸生物有機肥生產(chǎn)線， 并計劃兩年內(nèi)形成年處理畜禽糞便20 萬噸、農(nóng)業(yè)廢棄物10 萬噸、年產(chǎn)值2 億元的生產(chǎn)規(guī)模。

有機肥在常溫下以烘干基計，有機肥氮（N）含量≥2.3%，磷（P2O5）含量≥3.5%，鉀（K2O）含量≥2.27%，有機質(zhì)含量≥45%，蛔蟲卵死亡率≥95%， 糞大腸菌群數(shù)＜100 個/克， 總砷As＜15 毫克/千克， 總鎘Cd＜3 毫克/千克， 總鉛Pb＜50 毫克/千克，總鉻Cr＜150 毫克/千克，總汞Hg＜2 毫克/千克。

與國內(nèi)外類似產(chǎn)品相比較，一是產(chǎn)品設計方向不同，面向中小規(guī)模畜禽養(yǎng)殖場，充分考慮了產(chǎn)品廉價、環(huán)保回收、可降級使用、可提供半成品等內(nèi)容，在充分保證質(zhì)量的前提下，極大地降低了使用成本。 其他類似產(chǎn)品遠遠無法達到低價成本，是中小型畜禽養(yǎng)殖場很難承受的。

二是產(chǎn)品“著眼點”不同，綜合處理動物糞污、農(nóng)產(chǎn)品種植、環(huán)衛(wèi)廢棄物，合而為一，有效解決糞污無害化處理難題，生產(chǎn)的廉價高效有機肥達到國家標準， 實現(xiàn)了廢棄物資源化綜合利用，能夠滿足畜禽糞便、農(nóng)業(yè)種植、園林環(huán)保廢棄物的多項處理要求，安全、可靠、快速、成熟度高，實用性更強，更容易得到政策傾斜和資金扶持。

中小型畜禽養(yǎng)殖場廢棄物有機化生產(chǎn)線操作簡單、價格低廉，占地面積小、自動化程度高、有機肥成品好，非常適合農(nóng)村眾多的中小型畜禽養(yǎng)殖場應用， 可以快速復制生產(chǎn)和運營模式，對畜禽養(yǎng)殖場廢棄物和農(nóng)業(yè)廢棄物進行資源優(yōu)化配置，構(gòu)建“種植、養(yǎng)殖、能源、生態(tài)”農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟鏈條，帶動中小型禽養(yǎng)殖場復制這種循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式，帶動大量農(nóng)民轉(zhuǎn)型為農(nóng)業(yè)工人，輻射和帶動養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展。