異位發(fā)酵床處理豬場(chǎng)糞水效果初探

吳志堅(jiān)，鐘志勇，吳壽生，吳志勇，張磊*，萬(wàn)華敏

（1.江西省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，江西南昌 330046；2.信豐縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局）

江西是生豬養(yǎng)殖大省，2017年出欄生豬3 180萬(wàn)頭，外銷(xiāo)生豬1 200萬(wàn)頭以上，供滬、供港生豬位居全國(guó)前三位。生豬養(yǎng)殖在保障畜產(chǎn)品有效供給的同時(shí)，養(yǎng)殖廢棄物也給環(huán)境帶來(lái)了較大壓力。如何治理生豬養(yǎng)殖糞水等廢棄物，促進(jìn)畜牧業(yè)綠色循環(huán)發(fā)展，是當(dāng)今畜禽養(yǎng)殖面臨的重大而迫切課題。

異位發(fā)酵床技術(shù)在生豬養(yǎng)殖糞水處理中的應(yīng)用是一項(xiàng)新技術(shù)，與目前國(guó)內(nèi)其他糞水處理技術(shù)相比較，具有低成本、易操作、無(wú)污染、無(wú)排放、無(wú)臭氣等優(yōu)點(diǎn)。馮曉巍研究表明[1]，異位發(fā)酵床養(yǎng)豬能大大降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和節(jié)省用水，可在干清糞基礎(chǔ)上節(jié)約用水80%～90%。翁明忠試驗(yàn)表明[2]，異位發(fā)酵床技術(shù)在奶牛場(chǎng)糞污處理中的應(yīng)用是可行的，該技術(shù)有成本低、耗料少、效益高、操作簡(jiǎn)單、發(fā)酵過(guò)程動(dòng)態(tài)持續(xù)等優(yōu)點(diǎn)，既解決了奶牛養(yǎng)殖過(guò)程中的環(huán)境污染問(wèn)題，又實(shí)現(xiàn)了牛場(chǎng)糞水的資源高效循環(huán)利用。本研究將異位發(fā)酵床技術(shù)應(yīng)用于處理豬場(chǎng)糞水，探討異位發(fā)酵床對(duì)豬場(chǎng)糞水處理效果。

1 材料與方法

1.1 異位發(fā)酵床設(shè)計(jì)

豬場(chǎng)采用雨污分流、干濕分離，養(yǎng)殖糞水全量通過(guò)封閉管道收集到暫存池。發(fā)酵床廠房采用單棟鋼架式結(jié)構(gòu)，發(fā)酵床采用槽式，槽高1.8 m，采用4 m寬（槽的寬度與翻堆機(jī)匹配），多條發(fā)酵槽組成發(fā)酵床，地面埋設(shè)通風(fēng)管，所搭蓋陽(yáng)光棚或鋼構(gòu)棚頂部設(shè)置通風(fēng)窗或通風(fēng)口，墻體采用矮墻，保證通風(fēng)，池底用水泥硬化，以防滲透，同步建設(shè)翻堆機(jī)移位通道。

1.2 試驗(yàn)時(shí)間地點(diǎn)

試驗(yàn)在江西省贛州市信豐縣的3個(gè)養(yǎng)殖場(chǎng)（規(guī)模為存欄500～1 000頭）同步進(jìn)行，試驗(yàn)時(shí)間自2018年8月至2020年10月，歷時(shí)2年。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 異位發(fā)酵床制作。發(fā)酵基料制作：根據(jù)當(dāng)?shù)刭Y源情況，選用谷殼和木屑（鋸末）為發(fā)酵基料，按照1：1的比例混合均勻制成發(fā)酵基料。

接種發(fā)酵菌：選用廣東某公司生產(chǎn)的商業(yè)菌種。將發(fā)酵菌按照其使用說(shuō)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(yù)混合菌和發(fā)酵基料攪拌混勻堆積發(fā)酵，預(yù)混合菌占2%～3%，控制濕度為40%～60%，發(fā)酵6d后，再攤開(kāi)到發(fā)酵床使用。

1.3.2 異位發(fā)酵床運(yùn)轉(zhuǎn)與維護(hù)。糞水添加：每3～5 d加入1次豬場(chǎng)糞水，均勻的撒入發(fā)酵床中，與發(fā)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(guò)大，增加翻耙次數(shù)或及時(shí)補(bǔ)充新鮮干燥基料；濕度過(guò)小，增加噴灑的豬糞水量或者次數(shù)。

墊料翻耙：翻耙深度150 cm左右；頻次根據(jù)糞水添加情況和發(fā)酵床體溫度確定，床體適宜溫度一般為40℃～60℃，超過(guò)70℃時(shí)進(jìn)行翻耙。每隔一段時(shí)間（50～60d）要徹底翻動(dòng)1次。

補(bǔ)充發(fā)酵基料：發(fā)酵床在發(fā)酵分解豬糞水的同時(shí)，發(fā)酵基料也不斷消耗，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)要根據(jù)發(fā)酵床糞便分解狀態(tài)補(bǔ)充墊料，一般每隔90～120d補(bǔ)充原發(fā)酵基料的10%左右。補(bǔ)充發(fā)酵基料的質(zhì)量配比要與首次鋪設(shè)發(fā)酵基料時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)一致，新料要與原發(fā)酵床基料混合均勻，并調(diào)節(jié)濕度。

1.3.3 樣品采集和檢測(cè)。分別在試驗(yàn)的第180d、360d、540d和720d采集異位發(fā)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(cè)試中心進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)水份、pH值、有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀、總養(yǎng)分、總糞大腸桿菌、As、Hg、Pb、Cr、Cd、Cu、Zn等。

2 結(jié)果與分析

2.1 含水率變化

通過(guò)對(duì)異位發(fā)酵床基料含水率監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明,基料含水率變化表現(xiàn)為由低到高后又降低，大量試驗(yàn)研究表明發(fā)酵床初始含水量控制在50%～65%較為適宜[3]。試驗(yàn)中，基料含水率變化范圍在52.45%～71.97%，三個(gè)養(yǎng)殖場(chǎng)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(fā)酵。詳見(jiàn)圖1。

圖1 基料含水率變化圖

2.2 pH值變化

本試驗(yàn)中，通過(guò)對(duì)異位發(fā)酵床基料pH值監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明,基料pH值變化表現(xiàn)為由高向低波動(dòng)下降，基料pH值變化范圍在5.50～8.46，三個(gè)養(yǎng)殖場(chǎng)基料pH值平均值范圍在5.79～8.16。試驗(yàn)過(guò)程中，基料中大量微生物迅速繁殖，將易分解的有機(jī)物和生豬養(yǎng)殖廢棄物分解，產(chǎn)生有機(jī)酸，導(dǎo)致pH值略有下降[3]，均符合NY 525-2012國(guó)家有機(jī)肥料酸堿度（pH）的標(biāo)準(zhǔn)。詳見(jiàn)圖2。

圖2 基料PH值變化圖

2.3 有機(jī)質(zhì)含量變化

本試驗(yàn)中，隨著發(fā)酵床使用時(shí)間的增加，基料中的有機(jī)質(zhì)含量逐漸增加。以干基計(jì)，基料有機(jī)質(zhì)含量范圍在57.4%～83.0%，三個(gè)養(yǎng)殖場(chǎng)基料有機(jī)質(zhì)含量平均值范圍在62.53%～75.07%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)NY 525-2012國(guó)家有機(jī)肥料關(guān)于有機(jī)質(zhì)含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)45%的標(biāo)準(zhǔn)。詳見(jiàn)圖3。

圖3 基料有機(jī)質(zhì)含量變化圖

2.4 養(yǎng)分含量變化

本試驗(yàn)中，隨著發(fā)酵床使用時(shí)間的增加，基料中的TN含量變化不明顯，TP、TK和總養(yǎng)分含量呈逐漸增加趨勢(shì)，這是因?yàn)樵囼?yàn)過(guò)程中，豬場(chǎng)糞水不斷填入基料，糞水中含有較高營(yíng)養(yǎng)元素，經(jīng)微生物不斷分解消化有機(jī)物，形成了較為豐富的菌體蛋白及小分子酞類(lèi)物質(zhì)，TP、TK含量較發(fā)酵前顯著上升，與其他學(xué)者研究結(jié)果一致[4～7]。以干基計(jì)，基料總養(yǎng)分含量范圍在6.70%～14.37%，三個(gè)養(yǎng)殖場(chǎng)基料總養(yǎng)分含量平均值范圍在7.45%～11.16%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)NY 525－2012國(guó)家有機(jī)肥料關(guān)于總養(yǎng)分含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)5.0%的標(biāo)準(zhǔn)。見(jiàn)表1和圖4。

表1 基料養(yǎng)分含量表 %

圖4 基料養(yǎng)分變化圖

2.5 重金屬含量變化

本試驗(yàn)中，隨著發(fā)酵床使用時(shí)間的增加，基料中的As、Pb、Cr含量呈逐漸增加趨勢(shì)，Cd均未檢出，Hg的含量較低，變化趨勢(shì)不明顯。以干基計(jì)，三個(gè)養(yǎng)殖場(chǎng)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(guó)家有機(jī)肥料重金屬限量指標(biāo)。見(jiàn)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(yàn)中，隨著發(fā)酵床使用時(shí)間的增加，基料中的Cu、Zn含量顯著增加，Cu含量24個(gè)月的平均值是6個(gè)月的平均值的3.49倍，Zn含量24個(gè)月的平均值是6個(gè)月的平均值的2.75倍，與其他學(xué)者研究結(jié)果一致[8]。以干基計(jì)，三個(gè)養(yǎng)殖場(chǎng)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(jiàn)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(lái)源于豬場(chǎng)飼料中添加的微量元素，經(jīng)豬體采食代謝后，隨糞便排出，再通過(guò)糞水進(jìn)入異位發(fā)酵床。數(shù)據(jù)表明，異位發(fā)酵床基料對(duì)銅鋅有一定的富集現(xiàn)象，并隨床體停留時(shí)間增加而提高，提示我們要控制飼料中銅鋅的添加量，同時(shí)在基料用作有機(jī)肥施用過(guò)程中，要密切關(guān)注銅鋅對(duì)土壤的影響。

2.7 運(yùn)行情況

試驗(yàn)期間，三個(gè)養(yǎng)殖場(chǎng)的異位發(fā)酵床運(yùn)行正常，未出現(xiàn)死床現(xiàn)象，且臭味較輕、蚊蠅少。期間受非洲豬瘟疫情影響，試驗(yàn)豬場(chǎng)生豬存欄數(shù)量波動(dòng)較大，使異位發(fā)酵床不能正常運(yùn)行，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果可能產(chǎn)生一定的影響。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)3個(gè)養(yǎng)殖場(chǎng)長(zhǎng)達(dá)2年的異位發(fā)酵床處理豬場(chǎng)糞水跟蹤監(jiān)測(cè)，結(jié)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(fā)酵區(qū)間內(nèi)；基料pH值變化范圍在5.50～8.46，基料有機(jī)質(zhì)含量范圍在57.4%～83.0%，基料總養(yǎng)分含量范圍在6.70%～14.37%，均符合或優(yōu)于NY525－2012國(guó)家有機(jī)肥料的標(biāo)準(zhǔn)；基料重金屬Cd均未檢出，As、Hg、Pb、Cr含量個(gè)體值和平均值范圍均符合NY525-2012國(guó)家有機(jī)肥料重金屬限量指標(biāo)。綜上，異位發(fā)酵床處理豬場(chǎng)糞水運(yùn)行正常，操作簡(jiǎn)單，效果明顯，總體可行；異位發(fā)酵床微生物菌群、重金屬含量的相關(guān)變化以及基料中銅鋅對(duì)施用土壤的影響有待進(jìn)一步試驗(yàn)觀察和探討。