生豬養殖零污染排放技術研究

石正馳，田 丹，陳 晴，鄒序安，楊 李

（銅仁職業技術學院，貴州 銅仁 554300）

1 研究背景

我國作為世界最大的生豬飼養國，其生豬飼養量約占世界總量的1/2。在禽畜養殖快速增長的同時，養殖方式也發生了較大的變化，傳統畜禽散養方式逐漸被規模養殖取代，不可避免地帶來環境污染問題。2014年，溫氏集團進駐銅仁市以來，當地大規模發展生豬一體化養殖技術，此舉不僅使居民生活得到了改善，還對農民增收、脫貧致富起到重要作用[1]。現代生豬一體化養殖技術主要使用混合飼料，產生的豬糞中常含有銅、鋅、砷等元素，無法將其作為優質有機肥源直接施用于果、蔬、茶等農作物中。此外，沖圈污廢水及豬糞尿進入儲糞池，若處理不及時或發生滲漏，不僅造成養分浪費，還會污染地表和地下水，且因豬糞污隨機、分散、隱蔽、難以量化和不易監測等特性，使得治理更加困難。

我國農副產品產出的如秸稈、稻殼等廢棄資源豐富。銅仁市水稻秸稈豐富，近年來食用菌產業大力發展產生的大量廢棄菌渣亟待解決，同時，銅仁市木材加工廠的鋸末資源豐富，因鋸末無法應用于生產，常采用原地堆積和焚燒處理，造成資源浪費和環境污染。近年來，有學者提出異位微生物發酵床模式，將此類農副產品制成發酵床，通過微生物發酵升溫促進水分蒸發以解決養殖場過多廢水污染問題，使得糞污干燥化，同時還可殺死糞便中的病原菌。

TAM等[2]研究表明，發酵床對豬糞污分解能力的強弱取決于發酵菌種的活性及組成成分，有氧發酵中深層墊料有機質難以被有效分解，厭氧發酵會影響表層豬糞污的分解，而溫度過低或過高也會影響發酵效果。因此，需選擇耐高溫、嗜熱型、微好氧且自我繁殖能力強、退化慢、纖維素酶含量低的多菌種復配產品共同分解豬糞污[3]。此外，由于豬糞污含水量高且碳氮比較低，選擇粗細適當、疏松多孔、透氣吸水性能好且高碳氮比的墊料，可在保證微生物生長碳源的同時改良發酵床孔隙度和濕度[4]，從而促進豬糞污的分解和發酵。因此，篩選出成本低廉、發酵效果好、經濟價值高的最優發酵床墊料配比對生豬養殖零污染排放技術的運用具有實際意義。

2 實驗方法與實驗組別設置

本實驗以貴州省銅仁市銅仁職業學院內養殖場的豬糞污為研究對象，研究采用校內食用菌研究中心的廢棄平菇菌渣、銅仁市萬山區高樓平鄉水稻秸稈（以鍘刀鍘為1～3 cm的小段）與鋸末制成的墊料，控制初始溫度為25℃，初始pH為7.5，墊料初始含水率為60%，采用紅糖作為營養成分，每周深翻一次，發酵時間為60 d，在此條件下發酵豬糞污制成有機肥。有機肥樣品經風干粉碎后，采用重鉻酸鉀容量法測定其肥力，TN、TP、TK經硫酸-過氧化氫消解后測定，金屬含量經消解后測定。

供試材料特性如表1所示。

表1 供試材料特性

本研究設置3個實驗組，分別為：①墊料配比組。控制豬糞污為500 g，采用復合菌劑（開創陽光豬場墊料發酵劑零污染1號，以芽孢桿菌為主，有益菌數>109個/g[4]），添加量為3‰，設置CK1、CK2、M1、M2實驗組，水稻秸稈、菌渣、鋸末添加量分別為50/-/-、-/-/50、25/25/-、25/12.5/12.5。②菌劑添加組。控制豬糞污為500 g，墊料配比為50%水稻秸稈+50%1:1配比的鋸末和菌渣，設置F1、F2、F3實驗組，復合菌劑添加量分別為1‰、5‰、10‰。③探究豬糞污發酵組。控制墊料配比為50%水稻秸稈+50%1:1配比的鋸末和菌渣，菌劑添加量為3‰，設置M2、G1、G2實驗組，控制豬糞污添加量為500 g、800 g、1000 g。

3 實驗結果與討論

控制其他條件不變，發酵完成后對制成的有機肥中有機質、總養分和重金屬含量進行測定，得到實驗結果如下。

3.1 不同墊料配比對發酵效果的影響

不同墊料配比對發酵效果的影響如圖1所示。

圖1 不同墊料配比對發酵效果的影響

實驗表明，水稻秸稈處理組（CK1）中發酵后產物的有機質含量偏高，相較于水稻秸稈，鋸末和菌渣的添加（CK2、M1、M2實驗組）可增強對豬糞污中有機質的消耗，使其有機質含量降低，在水稻秸稈和菌渣添加量為1:1的實驗組（M1）中有機質含量達到最低。

在水稻秸稈處理組（CK1）中，由于水稻秸稈的碳氮比偏高且透氣性不佳，微生物新陳代謝受到抑制，可能存在發酵不徹底的情況，因此其發酵產物中剩余有機質含量較高。鋸末的添加（CK2）會提高墊料透氣性，發酵過程升溫較快，堆肥進入高溫階段，好氧微生物開始占據優勢；但鋸末碳氮比較高，會限制微生物生長，降低有機質分解速度，從而影響發酵產物的養分含量，造成產物養分不達標[5-6]。M1和M2處理組中，菌渣的添加可增大墊料中有機質含量，且碳氮比適中，更利于微生物新陳代謝，同時還可維持墊料含水率和持水性。相較于M2處理組，M1處理組有機質含量最低，發酵更為徹底。

因此，采用50%水稻秸稈+50%1:1配比的鋸末和菌渣實驗組作為豬糞污發酵墊料效果最佳。相同的實驗結果在蔡婷[7]的研究中也被證實。

3.2 不同復合菌劑使用量對發酵效果的影響

不同復合菌劑使用量對發酵效果的影響如圖2所示。

圖2 不同復合菌劑使用量對發酵效果的影響

F1、M2、F2、F3各處理組中菌劑添加量分別為1‰、3‰、5‰、10‰，實驗表明，隨著菌劑添加量的增加，F1、M2、F2處理組發酵產物中的有機質含量分別為38.84%、40.89%、42.17%，呈現略微升高的趨勢，但相差不大。在菌劑添加量為10‰處理組（F3），發酵產物中有機質含量最高，達54.10%。

菌劑添加量加大可有效增加微生物數量，加快其對豬糞污的分解速度。另外，微生物導致升溫過快，有機物物料在前期被迅速分解，存在腐熟不徹底情況，因此，當菌劑添加量為10‰時，有機質消耗量最少。而菌劑添加量為1‰和10‰的處理組均存在碳氮比高、養分含量不達標、腐熟不徹底的情況。3‰和5‰菌劑添加處理組中有機質和總養分含量相差不大。

因此，綜合考慮，選擇3‰菌劑添加量發酵制有機肥時，發酵效果好且經濟效益佳。

3.3 不同豬糞污添加量對發酵效果的影響

不同豬糞污添加量對發酵效果的影響如圖3所示。

圖3 不同豬糞污添加量對發酵效果的影響

M2、G1、G2實驗組中豬糞污添加量分別為500 g、800 g、1000 g，有機質含量分別為40.89%、42.10%、52.55%，隨著豬糞污添加量的增加，最終發酵產物中有機肥有機質含量增大，總養分含量也呈現增大的趨勢。

G1、G2處理組碳氮比分別達到30、33，不利于微生物新陳代謝。且G2實驗組豬糞污含量過大，微生物對豬糞污有機質含量的消耗降低，存在有機肥腐熟不徹底的情況。

綜合而言，糞污添加量在500～800 g較為合適。

3.4 各處理組制成有機肥中重金屬含量的變化

不同處理組制成有機肥中重金屬含量如圖4所示。

圖4 不同處理組制成有機肥中重金屬含量

實驗表明，菌渣的添加會增大墊料中銅和硒的含量，水稻秸稈的添加會增大鋅的含量，但濃度均較低。針對養殖場墊料重金屬污染問題，由于單個墊料成本為800元/m3左右，大多數養殖場一次墊料后，很少更換墊料或者很長時間才更換，造成有機肥中重金屬嚴重超標。

本地具有豐富廉價的水稻秸稈和鋸末、菌渣資源，收儲運成本可控制在120～200元/t，極大地降低了運輸費用，可避免由于墊料成本過高造成墊料更換周期長以至于發酵制成有機肥后重金屬超標的問題。

4 生豬養殖零污染排放技術研究展望及前景預測

本項目制成有機肥有機質含量最低為34.27%，有機質含量達到《有機肥料》（NY 525—2002）[8]的規定。采用50%水稻秸稈+50%1:1配比的鋸末+菌渣作為發酵墊料，菌劑添加量為3‰，糞污添加量為500～800 g時，發酵效果佳。

在本研究中，當地具有豐富廉價的水稻秸稈和鋸末、菌渣資源，因此，可降低墊料成本，提高墊料更換頻率，可解決重金屬超標問題。

基于新《中華人民共和國環境保護法》，結合銅仁市新農村、新農業、美麗鄉村等概念提出的“五城聯創”工作，探索適合于銅仁市實際的生豬養殖零排放模式具有實際意義[1]。項目規模化后以期與肥料廠合作，規模化制成廢舊墊料有機肥，實現綠色產業發展、生態與經濟的雙贏局面，具有廣闊的應用前景。