邵 蕾，杨守军，孔凡克，罗 星，王 伟，鞠鑫鑫，董仁杰*

（1.中国农业大学烟台研究院，山东 烟台 264670；2.山东中农三月环保科技股份有限公司，山东 烟台 264670）

粪水堆肥技术在畜禽养殖粪水处理与资源化中的利用

邵 蕾1，杨守军1，孔凡克1，罗 星1，王 伟1，鞠鑫鑫2，董仁杰1*

（1.中国农业大学烟台研究院，山东 烟台 264670；2.山东中农三月环保科技股份有限公司，山东 烟台 264670）

粪水堆肥指将有机质与粪水混合后进行好氧发酵技术。该技术既利用生物质热能实现粪水的蒸发浓缩减量化，又回收有机肥资源，从而实现了粪水的无害化和零排放。文内论述了粪水堆肥的技术工艺参数和堆肥产品质量控制标准，为养殖场根据粪水的减量化、肥料化提供指导意见。

粪水堆肥；好氧发酵；有机肥

畜禽养殖粪水主要包括尿液、冲洗水及畜禽粪污厌氧处理后的沼液。粪水最佳的处理方式是还田，包括直接还田和厌氧发酵后沼液还田。但是粪水还田需要有与养殖规模相匹配的土地，对于多雨、土地面积小、无法进行种养结合的地区，常采用处理成本较高的达标排放。

1 kg生物质瞬间完全燃烧释放约1．5万KJ热能，如果缓慢氧化也会释放相同的能量[1]。以粪水为原料的堆肥技术主要利用有机物料吸附粪水，通过好氧发酵在实现粪水的稳定化和无害化基础上，利用发酵过程中形成的生物热降低发酵物料中含水量，从而实现粪水的蒸发浓缩减量化。同时，利用微生物活动将有机物料进行稳定化，并利用发酵过程中形成高温（50～70 ℃）杀死病原微生物，实现粪便的无害化。粪水堆肥最终实现畜禽粪水零排放，同时也回收有机肥资源。

谭小琴[2]、邓良伟[3，4]、李瑞鹏[5]、Shuchardt[6]等验证了粪水堆肥的可行性和安全性。邓良伟利用秸秆处理养猪场粪水的试验表明发酵温度符合《粪便无害化卫生标准》，且蛔虫卵100%被杀灭[3]。

1 工艺流程

传统的以粪便为原料堆肥目的是处理固形物含量和氮含量高的粪便，通过粪便与有机物料的比例调节碳氮比和含水量，从而保证发酵环节的正常运行。而以粪水为原料的堆肥以处理有固形物和氮含量低的粪水为目的，通过粪水与有机物料的比例调节含水量。由于粪水中的含氮量不能满足发酵要求的碳氮比，一般需要额外添加氮源。

粪水堆肥工艺流程见图1。

2 粪水堆肥技术

2.1 技术参数

图1 粪水堆肥工艺

调节含水量与碳氮比，保证发酵环节的正常运行，是粪水堆肥的关键环节。为了最大化处理粪水，应选用含水量低、粪水吸附量高的有机物料（秸秆、木屑、菇渣等）作为辅料；在满足含水量的条件下，必要时可添加氮肥（尿素、硫酸铵等）或者含氮量高的有机物料（豆粕、畜禽尸体等）来调节碳氮比。畜禽养殖粪水堆肥技术参数见表1。

粪水堆肥与常规粪便堆肥工艺中主发酵、后熟发酵环节相同。在调节发酵物料的碳氮比和含水量的基础上通过自然堆肥、条垛式主动供氧堆肥、机械翻堆堆肥、反应器堆肥等发酵方式将物料腐熟。为提高发酵温度、缩短发酵周期，堆肥混合物料可添“有机肥发酵菌剂”。主发酵结束后，通过后熟发酵将物料进行进一步的稳定化。

粪水与有机物料混合比例按照下述公式计算：

表1 畜禽养殖粪水堆肥技术参数（《HJ-BAT-10》）

表2 常见有机物料的碳氮含量

表3 好氧发酵（高温堆肥）的卫生要求

表4 堆肥产物生产有机肥的指标限定值

其中：

W—混合物料的初始含水量（%），通常取55%左右；

a—粪水的质量（kg）；

b—有机物料的质量（kg）；

X1—粪水的含固率（%）；

X2—有机物料的含固率（%）；

发酵物料中的碳氮比调节，按照下述公式计算：

其中：

C/N—混合物料的初始碳氮比，通常取25左右；

a—公式（1）中计算粪水的质量（kg）；

b—公式（1）中计算有机物料的质量（kg）；

c—高氮物质的添加量（kg）；

c1、c2、c3—粪水、有机物料、高氮物质的含碳量（%）；

n1、n2、n3—粪水、有机物料和高氮物质的含氮量（%）；

常见有机物料的碳氮含量见表2。

以木薯渣与粪水混合堆肥为例：假设木薯渣含水量（湿基）20%，粪水含氮量（湿基）为0．8%（按粪水中不含固形物和有机碳计算），堆肥混合料的含水量按照55%（湿基）计算，则100 kg木薯渣需要与77．78 kg粪水混合；假设堆肥混合料的碳氮比为25∶1，则还需要添加的尿素量为1．29 kg。

2.2 产品质量控制

发酵的卫生要求应符合《粪便无害化卫生要求GB7959-2012》（表3）。

进入市场的商品化有机肥应符合《有机肥料 NY525-2012》的要求（表4）。

[1] 袁歆，张全福．生物热能开发利用新途径之一-缓释系统新概念[J]．农业环境与发展，1997， 14（1）：8-10．

[2] 谭小琴，邓良伟，伍钧，等．猪场废水堆肥化处理过程中微生物及酶活性的变化[J]．农业环境科学学报，2006，25(1)：244-248．

[3] 邓良伟，谭小琴，李建，等．利用秸秆堆肥过程处理猪场粪水的研究[J]．农业工程学报，2004，20(6)：255-259．

[4] 邓良伟，李建，谭小琴，等．秸秆堆肥化处理猪场粪水影响因子的研究[J]．农业环境科学学报，2005，24(3)：506-511．

[5] 李瑞鹏．秸秆与奶牛场废弃物混合堆肥及其应用研究[D]．南京：南京农业大学，2012．

[6] SHUCHARDT F．Composing of liquid manure straw [D]．Proceedings， 4th international CIEC， 1987， 271-281．

[7] 谷思玉，蔡海森，闫立龙，等．鸡粪与稻壳好氧堆肥的不同C/ N研究[J]．东北农业大学学报，2015，46(4)：51-58．

[8] 何培新，张炎，宋永芳．食用菌原料—几种作物秸秆的碳氮比测定[J]．食用菌，2001，23(4)：15-16．

[9] 秦改娟，郭亚萍，张国庆，等．秸秆与菇渣堆肥用于双孢蘑菇栽培的理化性状和细菌群落分析[J]．农业工程学报，2016，32(S2)：285-291．

[10] 王淑培，史昌蓉，陆海勤，等．碳酸法滤泥和木薯渣堆肥发酵的研究[J]．热带作物学报2015，36(6)：1030-1036．

2017-05-22）

山东省重点研发计划（2016ZDJS11A07），烟台市科技发展计划（2015ZH070，2016ZH075）

作者：邵蕾（1980－），男，博士，主要从事土壤肥料方面的研究，E-mail：shaolei6751@163.com。

*通讯作者：董仁杰，教授，博导，主要从事生物质能、有机废弃物资源化研究。E-mail: rjdong@cau.edu.cn