集约化养殖粪水微生物巢处理技术研究与应用

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单位简介

本单位成立于1980年，社会公益性处级事业单位，主要从事饲料和饲料添加剂、兽药质量检验及文号复核检测，建有农业农村部饲料质量监督检验测试中心（济南）、国家兽用生物制品监测实验室（华东区）和山东省畜产品质量安全监测与风险评估重点实验室等省部级平台6个。近5年，主持省部级科研项目11项，第1位获省科技进步一等奖1项、二等奖4项，授权发明专利41件、其中国际专利5件，获发布国家（行业）标准7项，发表论文150余篇。

案例概述

山东益客食品产业有限公司是山东省大型肉鸭繁养一体化企业。2019年4月，公司在菏泽市鄄城县投巨资建设肉鸭养殖场，以大埝镇养殖基地为核心，辐射建设150栋鸭舍，年出栏量2800万只，是省内规模最大的肉鸭养殖县级基地。为有效处理养殖产生的大量粪污水，2019年由地方政府联合益客集团共同出资建设了占地87亩的微生物巢工程，共建设了大型发酵池4个，利用锯末、稻壳和玉米秸秆等制作微生物发酵床，配套输送、布料、补料、搅拌、出料和自动控制等为一体的技术与装备，发酵床失活后生产生物有机肥，年处理鸭粪水能力达40万吨。近3年，基地累计处理鸭粪水103.66万吨，生产生物有机肥37.40万吨，累计新增销售额41695.7万元、新增利润5189.6万元，经济、社会和生态效益显著。

技术原理

在养殖舍外建设微生物发酵槽，利用锯末，稻壳和作物秸秆等农作物下脚料为垫料，添加专用型高效复合菌剂，制成消纳粪水的微生物反应堆。当把一定量的粪水注入反应堆后，翻抛机翻拌好氧发酵，微生物把粪水中含碳氮的大分子有机物分解掉，并逐渐转化为腐殖质、氨态氮和硝态氮等易于植物吸收的营养物质，同时释放出大量热能（最高温度可达到 75℃），水以水蒸气蒸发掉。微生物巢活性降低后，巢料又是最好的有机肥资源，实现了种养循环。

适用范围

本项目是畜禽粪污“减量化、资源化、无害化”领域的引领技术，应用范围主要包括规模化生猪场、奶牛场和鸭场等产生的高浓度粪水（COD≥8000 mg/L）。突破了集约化养殖高浓度粪水处理难这一世界性难题，创造性地解决了传统粪水处理中固液分离难、达标排放难和二次污染严重等瓶颈难题，推动“资源-产品-污染排放”传统模式向“资源一产品一再生资源”种养循环经济模式的转变，实现了资源和效益的最大化。

工艺流程及说明

养殖场空闲区域建设发酵槽，为地上式砖混结构，高度宜控制在2米。发酵槽外设置阳光棚，檐高不低于4米。发酵槽内铺设经粉碎的农作物秸秆、稻壳、锯末等制作的垫料，高度在1.5-1.8m，添加专用高效菌剂，制成微生物巢。配备翻抛机、卷绕式粪水自动喷洒装置，将粪水定时、定量均匀喷洒到巢内，翻抛机翻拌好氧发酵，水分以水蒸气蒸发。适时补充垫料和菌剂，动态平衡下粪水持续处理。巢使用2-3个月后，垫料出清制造生物有机肥，实现种养循环。

主要技术参数

1、发酵槽建设。发酵槽位于阳光棚中部，每个槽宽度5∽10米、高度1.5∽2米、长度60∽100米。槽边用砖砌成，混凝土水泥防渗地面，槽两边设翻抛机轨道。
2、垫料选择配制。优选稻壳、锯末以及当地农作物秸秆等，供应稳定，碳氮比大于25：1。
3、微生物巢制作。配制好的发酵物料，喷水至含水率45%∽55%，堆积发酵。表面20cm下温度超60℃，制得微生物巢。
4、微生物巢管理。每日翻抛1∽2次，深度至槽底部；粪水添加20 kg∽30 kg/m3/d，含水率50%∽65%，表面下20cm温度50℃∽70℃。

经济指标

本技术彻底颠覆了传统畜禽粪污以治理为主的理念，节能减排，净化环境，显著促进了行业进步，推动了畜禽粪污资源化利用和畜牧业绿色发展，构建起农牧产业大循环。截止2022年底，该项目历时6年多的推广应用，累计推广1270万头生猪单位，推广范围遍及全国31个省（市、自治区），在烟台福祖（生猪）、山东益客（肉鸭）和泰安金兰（奶牛）等各类养殖场建设示范基地200余个，新增纯收益100431.6万元，新增总经济效益130.56亿元，经济效益十分显著。

工程示范及应用情况

1、烟台福祖畜牧养殖有限公司年出栏生猪50多万头。2016年，通过专利许可方式，建设了年处理70万吨粪水的微生物巢工程，配套50万吨有机肥生产线。
2、菏泽宏兴原种猪繁育有限公司年出栏生猪6万余头，日产粪水约600立方米。2016年，公司采用微生物巢技术处理粪水，年产生有机肥达10万吨。
3、泰安金兰奶牛养殖有限公司奶牛存栏2600头，公司乳品加工和奶牛养殖日产粪水600立方米。2015年，公司开始利用微生物巢技术处理粪水，实现了种养循环。

推广前景

2022年山东省规模养殖场近20万家，年产生养殖粪污2.7亿吨，其中粪便1.8亿吨、粪水0.9亿吨，其中生猪、奶牛和肉鸭养殖产生的粪水量占到总量的60%以上，需要配套建设大量的粪水处理工程。本技术具有投资少、效益高和不造成二次污染等明显优势，已被农业农村部列入2018年全国农业十大引领性农业技术，随着技术的不断创新和熟化，市场需求越来越旺盛。预计2025年底，该技术占国内主要养殖粪污处理模式的比例将上升到15%以上，市场前景非常广阔。

获奖情况

1、2018年，“规模化畜禽粪污生物处理关键技术研究、设备开发与示范应用”项目获山东省科学技术进步奖一等奖，山东省人民政府；
2、2017年，“养殖粪污生物机械一体化处理关键技术及装备研发和应用”项目获大北农科技奖一等奖，北京大北农科技集团股份有限公司；
3、2020年，“一种利用复合微生物巢处理粪水的方法”获山东省专利奖一等奖，山东省人民政府；
4、2021年，“一种利用复合微生物巢处理粪水的方法”获中国专利优秀奖，国家知识产权局；
5、2022年，“微生物巢粪水处理关键技术研究与应用”获山东省职工创新创效竞赛省级决赛一等奖，山东省总工会。