畜禽糞污資源化利用中糞污罐式發酵技術

黃紀翔 三明市沙縣區畜牧水產技術推廣中心 福建三明 365500

1 概 述

高速發展的畜禽養殖產業促進了居民生活消費水平的提升，但是在畜禽養殖過程產生的糞污，既對生態環境產生了危害， 也影響了畜禽養殖業的可持續發展。 畜禽糞污資源化利用是解決畜禽糞污污染的一種有效措施[1]。 畜禽糞污經過處理后，可避免產生土壤污染及水體污染，既能減少環境污染，又能產生清潔能源，同時為種植業提供了有機肥料[2]。

畜禽糞污罐式發酵是畜禽糞污資源化利用中產生有機肥料的一種有效方式， 將畜禽糞污與發酵細菌完全混合后，充分利用微生物的活性，將畜禽糞污內有機物進行分解和腐熟，殺死病原體和有害細菌，并轉化為有機肥原料[3]。

2019 年，畜禽糞污資源化利用被列入沙縣區整縣推進項目。 截至2022 年，全區整縣推進項目批復的71 個子項目已全部完成，項目主要包括：沼液存儲池、糞污儲存池的建設；糞便運輸車、沼液運輸車、糞便裝載機（鏟車）的購置；田間儲液罐、鋪設沼液（肥水）輸送灌溉管網的配套；全區新增配置畜禽糞便罐式發酵設備34 套。項目全面推進了沙縣區畜禽糞污的資源化利用，對全區畜禽養殖業、種植業的可持續發展具有積極意義。

2 畜禽糞污罐式發酵的原理

畜禽糞污罐式發酵工藝是利用好氧微生物的有氧發酵原理，通過疏松、通風、保溫等一系列合理化的流程，通過設備的運行，將具備發酵條件并按一定比例混合好的畜禽糞污混料送入罐式發酵設備，使用高壓送風系統向物料不斷送氧，配合混勻攪拌、保溫輔熱等措施， 使好氧微生物能在適宜的環境中進行快速繁殖。畜禽糞污中的蛋白質、有機物會在好氧微生物的繁殖過程中不斷被代謝， 實現有氧發酵的動態平衡，產生成分較簡單的無機代謝物、有機代謝物、氨基酸、生物腐殖酸等。

有氧發酵是放熱反應， 會使罐內溫度逐漸升高并保持在50～70 ℃，實現畜禽糞污的穩定發酵。在高溫狀態下可以同時殺滅寄生蟲蟲卵、病原體、雜草種子等，也能促進物料中的水分蒸發。發酵產出物具有豐富的營養元素，適合作為有機肥的原料。

3 畜禽糞污混料的構成

3.1 墊料 需含有大量活性高的高溫生物發酵菌，優質的高溫生物發酵菌可以提高發酵的質量， 加快發酵的速度， 快速將畜禽糞便分解代謝成有機物和無機物。

3.2 有機廢棄物 經過干濕分離處理后的畜禽糞污。

3.3 輔料 主要使用粉碎后的玉米芯、 玉米秸稈、稻殼、花生殼等生物質，輔料可以根據實際情況的不同，選擇不同的原料。 通過調整輔料的原料和比例，可以調節混料的碳氮比、含水率等，使混料在發酵過程中能達到最適宜的發酵條件。

3.4 返混料 即經過發酵設備發酵產生的物料，第一次如果沒有返混料，可以使用輔料加墊料替代。

將畜禽糞污、返混料、輔料加入混料機進行充分攪拌、混合，混料需均勻混合，如果混合不夠均勻，則可以進行多次攪拌、混合。畜禽糞污、返混料、輔料的混合比例一般為2∶1∶1， 使混合后的物料含水率在50%～65%即可，如果含水量超出該范圍，可以根據實際情況調節混料的比例。

4 罐式發酵的工作流程

畜禽糞污罐式發酵設備主要由發酵罐、 液壓動力、傳動主軸、升降料斗、高壓送風、自動輸出皮帶等裝置組成。 罐式發酵的主要流程為：放入墊料（高溫生物發酵菌）→加入畜禽糞污混料→高溫好氧發酵→生物代謝分解→腐熟→有機肥的原料。

4.1 物料進入設備 先將墊料 （高溫生物發酵菌）放入罐式發酵設備，再將畜禽糞污與返混料（高溫生物發酵菌）、輔料（生物質）通過混料機混合均勻，使用裝載機將物料裝入設備的料斗， 啟動自動提升裝置將物料投入罐式發酵設備的倉體中。

4.2 高溫好氧發酵 高溫生物發酵菌在高壓送風系統提供充足氧氣的好氧條件下開始發酵， 好氧微生物利用糞污中的蛋白質、有機物等進行迅速增殖，使罐體內的溫度快速升高，經過2～3 d 進入高溫期。使用內部勻翻裝置對物料進行勻翻， 將發酵倉內的各種物料混合更加均勻， 提高物料和高溫生物發酵菌的發酵效果。 一般發酵時間持續5～9 d，在該階段內水分減少，蛋白質和有機物被代謝分解，寄生蟲蟲卵和病原菌等被殺滅，減少動物疫病傳播，實現畜禽糞污減量化、穩定化、無害化的處理目的。

4.3 腐熟和使用 畜禽糞污經過高溫好氧發酵處理后成粉末狀， 實現穩定化的處理要求。 最終的成品物料由設備底部的皮帶機輸出， 經過腐熟后的成品物料可以用于土壤改良、園林綠化，也可以作為有機肥的原料，加工制成有機肥或直接銷售，實現畜禽糞污資源化利用。

5 罐式發酵的技術特點

隨著畜禽糞污罐式發酵技術在畜禽糞污資源化利用中的應用逐步增加， 畜禽糞污罐式發酵工藝得到進一步完善。

5.1 自動機械控制 畜禽糞污罐式發酵設備的集成化、機械化、數字化程度逐步提升。 設備占地面積小，可更充分地利用空間。控制系統的自動化程度較高，可以更精準調控各個發酵環節的時間。設備機械化程度較高， 只需少量工人即可完成畜禽糞污發酵整個流程，也大幅減少人與物料的直接接觸。

5.2 臭氣收集處理 將畜禽糞污發酵過程中產生的臭氣進行集中收集， 利用生物除臭和水洗等方式對廢氣進行處理，實現發酵氣體的達標排放，避免產生二次污染，保護養殖廠區的周邊環境。

5.3 輔熱快速發酵 為提高罐式發酵設備在低溫環境下的運行效果， 罐式發酵設備的發酵罐主體一般會使用保溫設計，并配備輔熱加熱系統。輔助熱源可以使物料快速達到適宜發酵條件， 將整個發酵過程所需時間進一步縮短， 避免環境氣溫變化對發酵過程產生的影響。

6 總 結

在沙縣區畜禽糞污資源化的實際應用中， 畜禽糞污罐式發酵工藝與傳統的堆肥發酵工藝相比有明顯優勢，但也存在一些不足。 一方面，罐式發酵具有較好的處理效果和處理效率。 堆肥發酵工藝主要采用自然發酵的方式，容易受到環境、氣候、溫度等方面的影響。堆肥發酵在氣溫較高的夏季，畜禽糞污能充分發酵，發酵周期短；在氣溫較低的冬季，發酵菌活性下降，發酵不充分，發酵周期長。 畜禽糞污罐式發酵則可以通過高壓送風、輔熱保溫、控制物料比例等方式，提高糞污發酵的效率，使發酵周期大幅度縮短，還能進行糞污的連續發酵，使其比堆肥發酵工藝更加節省土地資源， 生產的肥料中也有更豐富的氨基酸和生物腐殖酸。 對于畜禽糞污發酵所產生的臭氣，傳統堆肥發酵無法有效處理，罐式發酵可以通過除臭系統進行收集處理后排放， 減輕對周邊環境空氣產生的影響。另一方面，罐式發酵在實際使用過程中存在耗電量較大的問題， 對于糞污量較小的養殖場，糞污處理成本會比較高。

總體來說， 畜禽糞污罐式發酵工藝符合國家綠色經濟、可持續發展等產業政策，是一種切實有效的畜禽糞污資源化利用方式。