工艺和装备：养殖场粪便肥料化处理案例
背景
畜禽养殖过程中，排泄物是必然产物，特别是当前我国畜牧业从小规模分散型传统养殖模式向大规模集中化的养殖模式转变的过程中，在小范围内集中产生大量的畜禽粪便，大大超过当地的土地承载能力，如果不经处理或处置不当，会对水体、土壤造成污染，产生严重的环境污染问题。
畜禽粪污的环境污染问题已成为我国养殖业可持续健康发展的最大制约因素，而对养殖场来说，环保问题已经是关系到能否生存下去的头等大事。其实国家早在90年代我国畜牧业开始快速发展的阶段就注意到畜禽养殖污染的问题，特别是二十世纪初结合《全国农村沼气建设规划（2003-2010）》、《可再生能源法》（2005）的实施，规模养殖场开始了通过建设沼气工程来处理粪污的能源化处理利用阶段，主要是采用固体粪便还田、厌氧产沼气和污水达标排放为主进行治理。但是污染治理投入高，效益低，资源利用不充分，治理效果并不如人意，大多数养殖场的污水工程由于各种原因也很难达标运行。
在当前新的历史时期，畜禽粪污治理迈入了新的阶段。2017年5月国务院专门发布了《关于加快推动国家畜禽养殖废弃物资源化利用的意见》（国办发〔2017〕48号）。农业农村部发起了打响农业面源污染防治攻坚战的号召，加快实施和推动果菜茶有机肥替代化肥行动、整县推进畜禽粪污资源化利用等农业绿色发展行动，力争在“十三五”时期，基本解决大规模畜禽养殖场粪污处理和资源化问题。
肥料化利用种养结合是养殖治污的最好方式
农业农村部部长韩长赋表示，基于我国畜禽养殖小规模、大群体与工厂化养殖并存的特点，坚持能源化利用和肥料化利用相结合，以肥料化利用为基础，以能源化利用为补充，同步推进畜禽养殖废弃物资源化利用，是解决畜禽养殖污染问题的根本途径。说明了肥料化利用的重要性，畜禽粪便是生产有机肥的重要原料，有机肥是农业种植的基础肥料，种养结合返田利用，使养分回归土壤，资源化循环综合利用才是根本解决畜禽养殖污染问题之路。
有机肥不仅能为农作物提供全面营养，而且肥效长，可增加和更新土壤有机质，促进微生物繁殖，改善土壤的理化性质和生物活性。养殖场粪便有机肥处理主要是通过微生物作用将动物粪便和粉碎植物性辅料进行高温发酵、无害化处理和陈化腐熟，转化成为有机肥。
适合养殖场废弃物有机肥处理的工艺和装备
目前，比较适合养殖场固体废弃物有机肥处理的主要工艺和装备有反应器堆肥装置、槽式堆肥工艺等。根据不同的情况，可以选择适合的处理技术和工艺，如每日要处理的粪污量不多，可采用立式发酵罐、卧式发酵筒等密闭式反应器；如果每日要处理的粪污量较多，则推荐采用处理能力大的槽式有氧发酵工艺。传统的条垛式堆肥虽然可采用驾驶式翻堆机操作，但占地大，劳动强度大，工作环境恶劣，所以不建议采用。
1立式发酵罐
立式发酵罐是一种密闭式发酵反应装置，猪场收集的固体猪粪，通过铲车投入提升斗，再输送入发酵罐内，输送空气和搅拌的搅拌叶片，对物料进行24小时鼓风供氧和间歇式搅动，通过好氧菌的作用，分解畜禽粪便等有机废弃物，蒸发水分，快速发酵，物料一般经过7天可以完成高温发酵。
立式发酵罐可以不添加辅料，占地面积少，建筑成本较低，一体化程度高，管理和操作简单，罐体密闭集中排气，除臭处理方便，但是设备投入较大，运行能耗较高。减量化的特点比较适合作为环保设施使用。
2槽式好氧发酵
槽式好氧发酵是处理畜禽粪便有效的方法，也是目前有机肥行业生产普遍使用的成熟工艺，利用微生物技术结合机械化技术，在主动供氧的条件下，将畜禽粪便发酵腐熟并转化为有机质，通过对发酵过程的水分、碳氮比、温度、通风供氧4个方面进行有效控制，保证了发酵的效率和效果。它的特点是机械化程度高，流水线生产，维护简单，过程容易调控，能耗低，运营成本低，处理量可大可小，适合各种大中小规模养殖场。
养殖场根据每天的粪便量建造相应数量的发酵槽，每天将固体粪便，添加适当比例的木糠、蘑菇渣等辅料混合，调节至合适的含水率和C/N比，通过轨道式移料翻堆机进行翻动搅拌、移料工作，并进行主动曝气供氧，通过微生物高温发酵，杀死原料中的病菌虫卵，并蒸发大量水分。约15～18天后，物料完成高温发酵，移到发酵槽的出料端（见图1）。
图1槽式好氧发酵翻堆操作示意图
养殖场粪便肥料化处理的案例
广东省现代农业装备研究所多年来在畜牧业粪污肥料化处理利用方面做了大量的科研和技术推广工作，国内各地和东南亚很多养殖场采用了我司的技术和装备，广东温氏集团和广东东瑞食品集团都是我司的合作伙伴。近年来广东温氏集团各地养殖分公司的猪场大量采用我司的槽式好氧发酵工艺进行粪便无害化发酵处理，得到了各地环保部门的认可。
对于中小规模化的养殖场，废弃物中固体粪便可以采用就地无害化发酵处理，然后直接供给种植户后续堆肥施用还田或区域集中后期处理（生产商品有机肥）的方式；对于较大规模的养殖场，则可以考虑独立配套完整的有机肥生产设施。
1海大集团恩平丰沃猪场
采用了两套立式发酵罐进行猪粪无害化发酵处理，每天处理新鲜猪粪8~12吨，每天出料量约3吨有机肥料（见图2）。
图2丰沃猪场立式发酵罐
2广东华农温氏畜牧股份有限公司阳山分公司岭背猪场
该猪场的粪便处理采用槽式好氧发酵工艺（见图3），发酵棚建设4条发酵槽，配置一台链板翻堆机，每天处理新鲜猪粪约15吨，高温无害化发酵完成后供周边种植户施用。
图3岭背猪场槽式好氧发酵车间
3梅州生原现代农业有限公司
该场猪粪处理项目也是采用槽式好氧发酵工艺（见图4），建设5条发酵槽，配置一台链板翻堆机，每天处理新鲜猪粪约20吨。这个项目是国家果菜茶有机肥替代化肥示范县项目，建设完成后可年产商品有机肥约5000吨。项目配套了粉状有机肥加工生产线，腐熟肥料经过筛分、粉碎、称量、包装、缝包等生产工序，成为有机肥成品待售。
图4梅州生原发酵设备调试
4东瑞食品集团
东瑞是采用高床发酵养殖模式较早较成功的养殖企业，猪舍一楼垫料发酵床采用我们研发的专用高床翻堆机进行每天的垫料翻堆工作，发酵垫料一般持续使用8个月。为解决使用后的垫料资源化利用，我们为龙川东瑞农牧发展有限公司设计建设年产1万吨优质有机肥厂（见图5），包括发酵车间、陈化车间和加工车间，发酵车间配套链板翻堆机，采用槽式好氧发酵工艺。
图5龙川东瑞有机肥厂
前两个案例是采用不同工艺设备的粪便无害化发酵处理，后两个案例是针对不同处理对象（鲜粪、养殖垫料）采用槽式好氧发酵工艺的完整有机肥生产流程。
对规模猪场的一些建议
广东省现代农业装备研究所作为“国家农业装备产业技术创新战略联盟”和“国家畜禽养殖废弃物资源化处理科技创新联盟”成员单位，在当前农业面源污染防治关键时期，将发挥我们科研技术的优势，为广大养殖场提供可行高效的粪污资源化利用解决方案和质量过硬的粪污处理装备。
最后，源头减排是关键，建议我们养猪业的朋友们：一是生产中尽可能采用干清粪，减少冲洗用水、减少污水量；二是重视做好“雨污分离”、“饮污分离”等减排措施；三是可以通过使用环保配方饲料、智能化精确饲喂等方式，减少过度采食，减少粪便养分排放；三是新猪场在规划设计时考虑采用节水型、减排型环保养殖模式，减轻后端环保处理的压力和成本。
文_麦永强广东省现代农业装备研究所资源与环境工程技术研究开发中心