規模肉牛場糞污異位發酵床處理技術

文│劉利祥（山東省莒南縣畜牧發展促進中心）

隨著畜禽養殖產業的快速發展，畜禽養殖的數量和規模不斷提高，隨之而來的畜禽糞便污染問題也逐漸嚴重，受到畜牧從業者的廣泛關注。畜禽養殖糞污的科學處理、合理利用是畜禽生態養殖、可持續發展的重要方向。現階段畜禽糞污的微生物發酵技術不斷發展進步，異位微生物發酵床技術是目前規?；笄蒺B殖中一種新型的糞污處理技術，為實現畜禽養殖的無害化排放發揮了重要的作用。肉牛養殖產業在近年來得到了快速發展，但規?；馀ｐB殖中的糞污處理問題也是限制產業進步的關鍵因素，而且肉牛排糞及排尿量大，如果沒有妥善的處理糞污問題將造成嚴重的環境污染，威脅人類的健康。異位微生物發酵床技術在規?；馀ｐB殖中的開發利用對于緩解肉牛養殖中的糞便污染問題有著顯著的推動作用。筆者將對規模化肉牛養殖場中糞便污染的異位發酵床處理技術來源、原理、設計及維護措施等多個方面進行介紹，旨在為肉牛養殖中糞污的無公害化處理及肉牛養殖產業的科學發展提供幫助。

一、異位微生物發酵床的介紹

1.異位微生物發酵床的技術來源。微生物發酵技術在畜禽養殖產業中的應用已經比較成熟，是飼料加工工藝中常見的措施，而微生物發酵床在畜禽糞污處理的應用最早起源于日本，后來引入我國。早期的糞污微生物發酵床技術為原位發酵床，其應用隨著我國畜禽養殖規模的不斷擴大而遇到了各種各樣的問題，例如需要的發酵床底物量越來越多，而且畜禽飼養密度的增加也提高了欄舍中消毒的難度，導致欄舍中地面的溫度和濕度難以得到良好的控制以及發酵床中的微生物不能保障良好的代謝過程，達不到發酵的效果。此外，不充足的發酵容易導致墊料中出現大量的真菌、毒素等有害物質，威脅畜禽的健康。通過我國技術人員的改進措施，將原位微生物發酵床的缺點進行改良，開發了異位微生物發酵床技術，將微生物發酵床和畜禽養殖相分離，有效控制發酵床中的溫度和濕度，保障微生物的發酵代謝過程，在畜禽糞便污染的應用上獲得了良好的效果。

2.異位微生物發酵床的技術原理。異位微生物發酵床的微生物發酵原理和原位微生物發酵床類似，主要是利用谷殼、鋸末、農產品副產物、秸稈粉等作為微生物的發酵底物，再通過在發酵底物中添加耐高溫的好氧微生物菌種，按照微生物的添加種類在發酵底物中添加適當比例的碳源和氮源，保障微生物得到充足的發酵代謝，將這些物質混合攪拌后放入發酵池中作為墊料，調節好墊料的水分，保障微生物菌種在墊料中能夠良好地生長繁殖，經過一段時間的生長之后即可以作為微生物發酵床。將規?；馀ｐB殖場中的糞污集中后，利用管道將糞污重復均勻地噴灑到發酵床上，再使用機器將墊料和糞污攪拌混合均勻，通過墊料中充足的活性微生物對糞污中物質進行分解。通常墊料中的微生物包含多種，屬于復合微生物群，這些活性良好的微生物可以將糞污最終轉化為水、二氧化碳、氨氮化合物等。由于異位發酵床中微生物的發酵作用會產熱，水分會隨著熱量蒸發，最終剩余的固態物質可以作為有機肥料應用于農業生產中，這個過程被認為是糞污的無公害化處理，即零排放、無污染、資源再利用的過程。同時異位發酵床的發酵過程中會顯著降低肉牛糞污的臭味，減少臭氣的排放，保護了生態環境?，F階段肉牛糞污異位微生物發酵床主要由發酵池、墊料、微生物制劑、糞污處理管道、機械翻堆設備等基礎設施組成。

二、異位發酵床的制作方法

1.異位微生物發酵床基礎工程的建設。規?；馀ｐB殖中異位微生物發酵床的基礎工程建設規模需要通過考察肉牛養殖場中實際養殖的肉牛數量進行制定，按照存欄150頭肉牛的養殖規模計算，可以建設日處理糞污10噸的異位微生物發酵床。異位發酵床的建設需要考慮發酵床中發酵槽、墊料、微生物菌種、翻堆機械設備、肉牛糞污處理管道及防雨棚欄等基礎設施。通常建議采取2條發酵槽，且發酵槽的高度控制在2米左右，寬度控制在5米左右，發酵槽的長度控制在20米左右，發酵槽的長寬高可以根據場地的實際情況進行合理的調整。肉牛的糞污集中槽設置在2條發酵槽的中間，糞污集中槽的寬度控制在3米左右，高度和長度保持與發酵槽相同即可。做好發酵基礎設施的防雨、防漏工作，落實地面防滲透工作。另外設計1間堆肥房，面積控制在150平方米即可。雨污分流管道設計為500米左右，規?；馀ｐB殖場中異位微生物發酵床的基礎設施還需要配備自動翻拋機1臺、自動噴污機1臺、污水攪拌機1臺、污水泵1臺、自動移位器1套。根據設備設施的擺放配備風冷機、導軌、排管蒸發器等。微生物發酵床中使用的菌種可以根據當地的氣候環境進行合理的選擇。

2.異位微生物發酵床中墊料的選擇和水分的控制。肉牛養殖場中異位微生物發酵床的墊料是微生物發酵的重要組成部位，也可以認為是微生物生長繁殖的培養基。墊料中需要配備充足的氮源和碳源，同時保障充足的空氣供給，維持發酵床中適宜的溫度條件，使發酵床中的微生物可以良好的生長繁殖。微生物的生長繁殖情況一定程度上決定了發酵床的糞污降解能力，影響后續對于肉牛糞污的降解處理情況。首先，需要選擇異位微生物發酵床的墊料，建議選擇吸水能力好、通透性較強的載體作為微生物發酵的墊料，可以根據當地的實際情況選擇合理的農產品副產物，例如谷殼、木屑、農作物秸稈、糠麩等物質，也可采取多品種墊料混合使用。大部分研究發現微生物發酵墊料以木屑的效果最佳，但為了控制墊料的成本，可以適當添加谷殼等農產品副產物，但谷殼添加比例不宜超過40%。此外，異位微生物發酵床中微生物的生長繁殖情況還與墊料的含水量息息相關，可直接影響微生物菌種的發酵效率。研究發現墊料的含水量維持在50%～60%左右時，微生物菌種的活性最強、生長繁殖能力較好。若發酵墊料中加入的糞污含水量過大，糞污中所含有的有機物含量較低，將導致微生物發酵代謝所需要的營養物質不足，容易抑制菌種的生長，最終導致“死床”的情況，同時發酵床中水分含量過高會導致發酵床重量增加，導致設備設施的損壞。因此，在對肉牛糞污進行發酵處理前需要對糞污的含水量進行粗略的評估，進行適當的前處理后再噴灑到異位發酵床中。與此同時，異位微生物發酵床的pH也是影響微生物生長繁殖的關鍵因素，通常建議將發酵床的pH控制在8左右，這種弱堿環境有助于微生物的生長繁殖，過酸或者過堿的環境均會抑制微生物的發酵過程，甚至導致微生物死亡。異位微生物發酵床的制作過程中還需要注意將菌種和發酵底物攪拌均勻，以保障后續肉牛糞污的良好降解。

3.肉牛糞污的前處理及發酵床墊料的翻堆。將規?；馀龅募S污加到異位微生物發酵床之前需要對糞污進行適當的前處理，以保障后續糞污在發酵床中能夠良好地分解。首先需要對肉牛糞污進行調質工作，保障其獲得良好的流動性，使其糞便干物質的含量控制在10%～20%左右，糞污的調質工作需要每天現配現用，主要是控制糞污中水分的含量。若糞污中干物質的含量低于7%，將糞污加入墊料后，墊料中營養物質不足以滿足微生物生長繁殖，可制約微生物的生長繁殖和糞污的分解代謝過程。通常將肉牛糞污調質完成后均勻噴灑到異位發酵床墊料上，保障肉牛糞污在發酵床墊料中的下滲程度不超過40厘米即可。注意不能過量噴灑糞污，以避免糞污過量導致微生物生長繁殖停滯，造成“死床”的現象，失去發酵能力。按照發酵床的體積大小計算出合理的糞污處理量，通常建議在每立方米的發酵墊料中處理肉牛糞污30千克左右為宜。將肉牛糞污噴灑完畢，經過4～5小時后即可進行翻堆工作。對墊料進行翻堆處理時需要保障混合均勻，建議每天連續翻堆處理2次，以增加墊料的透氣性，同時調整發酵墊料的溫度，加速蒸發墊料中的水分，促進微生物在墊料中發酵過程，有助于糞污的分解。通常建議在每天的上午進行糞污在發酵床上的噴灑工作。

4.異位微生物發酵床的溫度及周期控制。規?；馀＜S污異位微生物發酵床處理過程中，微生物發酵床的溫度控制對于微生物的活性和糞污的分解速度、效率等方面均十分關鍵。通常建議肉牛糞污異位微生物發酵床的溫度控制在45℃～65℃為宜。微生物菌種加入墊料后需要進行堆積處理，保障微生物能夠充足的生長繁殖，使墊料中微生物含量可以良好的分解肉牛糞污。通常建議墊料堆積的時間為7～10天。微生物的堆積發酵過程中會產生大量熱量，一般發酵床中墊料在30厘米以下的溫度在45℃左右，而發酵處理到達72小時后，溫度可以上升到60℃左右。對于發酵床墊料的溫度需要實際記錄，建議每天至少進行2次墊料的溫度記錄，時間控制在早間和晚間即可。墊料溫度記錄的位置需要包括發酵墊料的中心和四周，并且分別記錄墊料從上至下35厘米處的上層溫度和70厘米處的下層溫度。墊料堆積發酵在24小時的時候開始升溫，在堆料發酵第3天左右，上層的墊料溫度可以達到50℃左右，第4天上層的墊料溫度可以達到60℃左右，中層的墊料溫度在堆積發酵第6天的時候通?？梢赃_到50℃左右。建議在堆料發酵第6～7天進行翻堆處理，再發酵1～2天即可投入糞污處理使用。每個異位微生物發酵床對于糞污的分解能力有限，不能盲目地增加糞污的處理量，否則將導致發酵床功能降低或者失活的情況。根據肉牛養殖場中異位微生物發酵床承載量，每天進行1次肉牛糞污的噴灑處理，需發酵運行2天時間，而設計2條發酵槽可以作為兩個發酵單元，將第1天的肉牛糞污初步處理完成后噴灑到1號異位微生物發酵床的墊料中，第2天的肉牛糞污噴灑到2號異位微生物發酵床的墊料中，每條發酵槽均能保障2天的發酵降解時間。

三、異位發酵床的維護措施

規?；馀ｐB殖場中通常糞污的排放量較大，對于發酵床的使用程度較高，需要合理控制異位微生物發酵床的使用方法，做好維護措施才能保障發酵床具有良好的糞污降解效果，從而達到長久使用、良好使用的目的。對于異位微生物發酵床的日常維護工作，首先需要做好墊料中水分、pH、營養物質的供給，保障微生物在墊料中生長發育。微生物發酵過程中所需要的營養物質來源主要是糞污中的有機物，水分也大部分來源于此，所以在糞污噴灑之前需要將糞污做好調質工作，按照發酵墊料的體積選擇合理的糞污噴灑量，同時在發酵處理過程中實時監測墊料的溫度、水分及pH，溫度控制在50～60℃，水分控制在45%～50%，pH控制在8左右為宜。糞污在發酵床上的噴灑過程需要注意均勻噴灑，噴灑完成后待糞污下滲到墊料中才能進行翻堆攪拌處理，建議下滲到40厘米左右即可。一般將糞污噴灑到墊料上4～8小時后即可開始翻堆工作。異位微生物發酵床墊料的翻堆工作可以有效提高墊料的通透性，增加墊料中的含氧量，促進微生物的生長繁殖。實際生產過程中需要注意墊料的厚度和飽滿情況，保障墊料的高度控制在1.2米以上，當異位微生物發酵床中墊料低于1.2米的時候需要及時補充墊料，或者將墊料翻堆調整高度。在異位微生物發酵床使用過程中，還需要適當的補充微生物菌種，保障糞污具有良好的降解作用，實際生產中需要每隔1周左右補充發酵菌種1次。微生物菌種可以直接在糞污調質過程中添加，與糞污混合均勻后再直接噴灑到墊料上，建議每立方米糞污中添加30克左右的微生物菌種即可，不同菌種組成和菌種濃度條件下需要進行適當的調整。異位微生物發酵床的維護措施還需要做好發酵中溫度的實時控制，避免長時間溫度過高或者溫度過低的情況發生，以免降低微生物的活性，影響糞污降解的效率。若發酵過程中溫度長時間低于50℃時，需要及時檢查糞污的噴灑是否過量、糞污的有機質濃度是否過低等問題。

四、結束語

隨著畜禽養殖規?；?、集約化的程度不斷提高，畜禽養殖數量和養殖密度的增加也導致糞污問題逐漸嚴重，無公害化處理、降低環保壓力是現階段畜禽養殖產業中重點關注的問題。規模化肉牛養殖中普遍存在糞污排放量大的問題，限制了肉牛養殖產業的快速發展，通過異位微生物發酵床技術可以有效緩解肉牛糞便污染問題，達到零排放、零污染、可持續發展的效果，為糞污資源的科學利用及肉牛養殖產業的科學發展提供了指導，具有良好的經濟效益、社會效益及生態效益。