文│刘利祥（山东省莒南县畜牧发展促进中心）

随着畜禽养殖产业的快速发展，畜禽养殖的数量和规模不断提高，随之而来的畜禽粪便污染问题也逐渐严重，受到畜牧从业者的广泛关注。畜禽养殖粪污的科学处理、合理利用是畜禽生态养殖、可持续发展的重要方向。现阶段畜禽粪污的微生物发酵技术不断发展进步，异位微生物发酵床技术是目前规模化畜禽养殖中一种新型的粪污处理技术，为实现畜禽养殖的无害化排放发挥了重要的作用。肉牛养殖产业在近年来得到了快速发展，但规模化肉牛养殖中的粪污处理问题也是限制产业进步的关键因素，而且肉牛排粪及排尿量大，如果没有妥善的处理粪污问题将造成严重的环境污染，威胁人类的健康。异位微生物发酵床技术在规模化肉牛养殖中的开发利用对于缓解肉牛养殖中的粪便污染问题有着显著的推动作用。笔者将对规模化肉牛养殖场中粪便污染的异位发酵床处理技术来源、原理、设计及维护措施等多个方面进行介绍，旨在为肉牛养殖中粪污的无公害化处理及肉牛养殖产业的科学发展提供帮助。

一、异位微生物发酵床的介绍

1.异位微生物发酵床的技术来源。微生物发酵技术在畜禽养殖产业中的应用已经比较成熟，是饲料加工工艺中常见的措施，而微生物发酵床在畜禽粪污处理的应用最早起源于日本，后来引入我国。早期的粪污微生物发酵床技术为原位发酵床，其应用随着我国畜禽养殖规模的不断扩大而遇到了各种各样的问题，例如需要的发酵床底物量越来越多，而且畜禽饲养密度的增加也提高了栏舍中消毒的难度，导致栏舍中地面的温度和湿度难以得到良好的控制以及发酵床中的微生物不能保障良好的代谢过程，达不到发酵的效果。此外，不充足的发酵容易导致垫料中出现大量的真菌、毒素等有害物质，威胁畜禽的健康。通过我国技术人员的改进措施，将原位微生物发酵床的缺点进行改良，开发了异位微生物发酵床技术，将微生物发酵床和畜禽养殖相分离，有效控制发酵床中的温度和湿度，保障微生物的发酵代谢过程，在畜禽粪便污染的应用上获得了良好的效果。

2.异位微生物发酵床的技术原理。异位微生物发酵床的微生物发酵原理和原位微生物发酵床类似，主要是利用谷壳、锯末、农产品副产物、秸秆粉等作为微生物的发酵底物，再通过在发酵底物中添加耐高温的好氧微生物菌种，按照微生物的添加种类在发酵底物中添加适当比例的碳源和氮源，保障微生物得到充足的发酵代谢，将这些物质混合搅拌后放入发酵池中作为垫料，调节好垫料的水分，保障微生物菌种在垫料中能够良好地生长繁殖，经过一段时间的生长之后即可以作为微生物发酵床。将规模化肉牛养殖场中的粪污集中后，利用管道将粪污重复均匀地喷洒到发酵床上，再使用机器将垫料和粪污搅拌混合均匀，通过垫料中充足的活性微生物对粪污中物质进行分解。通常垫料中的微生物包含多种，属于复合微生物群，这些活性良好的微生物可以将粪污最终转化为水、二氧化碳、氨氮化合物等。由于异位发酵床中微生物的发酵作用会产热，水分会随着热量蒸发，最终剩余的固态物质可以作为有机肥料应用于农业生产中，这个过程被认为是粪污的无公害化处理，即零排放、无污染、资源再利用的过程。同时异位发酵床的发酵过程中会显著降低肉牛粪污的臭味，减少臭气的排放，保护了生态环境。现阶段肉牛粪污异位微生物发酵床主要由发酵池、垫料、微生物制剂、粪污处理管道、机械翻堆设备等基础设施组成。

二、异位发酵床的制作方法

1.异位微生物发酵床基础工程的建设。规模化肉牛养殖中异位微生物发酵床的基础工程建设规模需要通过考察肉牛养殖场中实际养殖的肉牛数量进行制定，按照存栏150头肉牛的养殖规模计算，可以建设日处理粪污10吨的异位微生物发酵床。异位发酵床的建设需要考虑发酵床中发酵槽、垫料、微生物菌种、翻堆机械设备、肉牛粪污处理管道及防雨棚栏等基础设施。通常建议采取2条发酵槽，且发酵槽的高度控制在2米左右，宽度控制在5米左右，发酵槽的长度控制在20米左右，发酵槽的长宽高可以根据场地的实际情况进行合理的调整。肉牛的粪污集中槽设置在2条发酵槽的中间，粪污集中槽的宽度控制在3米左右，高度和长度保持与发酵槽相同即可。做好发酵基础设施的防雨、防漏工作，落实地面防渗透工作。另外设计1间堆肥房，面积控制在150平方米即可。雨污分流管道设计为500米左右，规模化肉牛养殖场中异位微生物发酵床的基础设施还需要配备自动翻抛机1台、自动喷污机1台、污水搅拌机1台、污水泵1台、自动移位器1套。根据设备设施的摆放配备风冷机、导轨、排管蒸发器等。微生物发酵床中使用的菌种可以根据当地的气候环境进行合理的选择。

2.异位微生物发酵床中垫料的选择和水分的控制。肉牛养殖场中异位微生物发酵床的垫料是微生物发酵的重要组成部位，也可以认为是微生物生长繁殖的培养基。垫料中需要配备充足的氮源和碳源，同时保障充足的空气供给，维持发酵床中适宜的温度条件，使发酵床中的微生物可以良好的生长繁殖。微生物的生长繁殖情况一定程度上决定了发酵床的粪污降解能力，影响后续对于肉牛粪污的降解处理情况。首先，需要选择异位微生物发酵床的垫料，建议选择吸水能力好、通透性较强的载体作为微生物发酵的垫料，可以根据当地的实际情况选择合理的农产品副产物，例如谷壳、木屑、农作物秸秆、糠麸等物质，也可采取多品种垫料混合使用。大部分研究发现微生物发酵垫料以木屑的效果最佳，但为了控制垫料的成本，可以适当添加谷壳等农产品副产物，但谷壳添加比例不宜超过40%。此外，异位微生物发酵床中微生物的生长繁殖情况还与垫料的含水量息息相关，可直接影响微生物菌种的发酵效率。研究发现垫料的含水量维持在50%～60%左右时，微生物菌种的活性最强、生长繁殖能力较好。若发酵垫料中加入的粪污含水量过大，粪污中所含有的有机物含量较低，将导致微生物发酵代谢所需要的营养物质不足，容易抑制菌种的生长，最终导致“死床”的情况，同时发酵床中水分含量过高会导致发酵床重量增加，导致设备设施的损坏。因此，在对肉牛粪污进行发酵处理前需要对粪污的含水量进行粗略的评估，进行适当的前处理后再喷洒到异位发酵床中。与此同时，异位微生物发酵床的pH也是影响微生物生长繁殖的关键因素，通常建议将发酵床的pH控制在8左右，这种弱碱环境有助于微生物的生长繁殖，过酸或者过碱的环境均会抑制微生物的发酵过程，甚至导致微生物死亡。异位微生物发酵床的制作过程中还需要注意将菌种和发酵底物搅拌均匀，以保障后续肉牛粪污的良好降解。

3.肉牛粪污的前处理及发酵床垫料的翻堆。将规模化肉牛场的粪污加到异位微生物发酵床之前需要对粪污进行适当的前处理，以保障后续粪污在发酵床中能够良好地分解。首先需要对肉牛粪污进行调质工作，保障其获得良好的流动性，使其粪便干物质的含量控制在10%～20%左右，粪污的调质工作需要每天现配现用，主要是控制粪污中水分的含量。若粪污中干物质的含量低于7%，将粪污加入垫料后，垫料中营养物质不足以满足微生物生长繁殖，可制约微生物的生长繁殖和粪污的分解代谢过程。通常将肉牛粪污调质完成后均匀喷洒到异位发酵床垫料上，保障肉牛粪污在发酵床垫料中的下渗程度不超过40厘米即可。注意不能过量喷洒粪污，以避免粪污过量导致微生物生长繁殖停滞，造成“死床”的现象，失去发酵能力。按照发酵床的体积大小计算出合理的粪污处理量，通常建议在每立方米的发酵垫料中处理肉牛粪污30千克左右为宜。将肉牛粪污喷洒完毕，经过4～5小时后即可进行翻堆工作。对垫料进行翻堆处理时需要保障混合均匀，建议每天连续翻堆处理2次，以增加垫料的透气性，同时调整发酵垫料的温度，加速蒸发垫料中的水分，促进微生物在垫料中发酵过程，有助于粪污的分解。通常建议在每天的上午进行粪污在发酵床上的喷洒工作。

4.异位微生物发酵床的温度及周期控制。规模化肉牛粪污异位微生物发酵床处理过程中，微生物发酵床的温度控制对于微生物的活性和粪污的分解速度、效率等方面均十分关键。通常建议肉牛粪污异位微生物发酵床的温度控制在45℃～65℃为宜。微生物菌种加入垫料后需要进行堆积处理，保障微生物能够充足的生长繁殖，使垫料中微生物含量可以良好的分解肉牛粪污。通常建议垫料堆积的时间为7～10天。微生物的堆积发酵过程中会产生大量热量，一般发酵床中垫料在30厘米以下的温度在45℃左右，而发酵处理到达72小时后，温度可以上升到60℃左右。对于发酵床垫料的温度需要实际记录，建议每天至少进行2次垫料的温度记录，时间控制在早间和晚间即可。垫料温度记录的位置需要包括发酵垫料的中心和四周，并且分别记录垫料从上至下35厘米处的上层温度和70厘米处的下层温度。垫料堆积发酵在24小时的时候开始升温，在堆料发酵第3天左右，上层的垫料温度可以达到50℃左右，第4天上层的垫料温度可以达到60℃左右，中层的垫料温度在堆积发酵第6天的时候通常可以达到50℃左右。建议在堆料发酵第6～7天进行翻堆处理，再发酵1～2天即可投入粪污处理使用。每个异位微生物发酵床对于粪污的分解能力有限，不能盲目地增加粪污的处理量，否则将导致发酵床功能降低或者失活的情况。根据肉牛养殖场中异位微生物发酵床承载量，每天进行1次肉牛粪污的喷洒处理，需发酵运行2天时间，而设计2条发酵槽可以作为两个发酵单元，将第1天的肉牛粪污初步处理完成后喷洒到1号异位微生物发酵床的垫料中，第2天的肉牛粪污喷洒到2号异位微生物发酵床的垫料中，每条发酵槽均能保障2天的发酵降解时间。

三、异位发酵床的维护措施

规模化肉牛养殖场中通常粪污的排放量较大，对于发酵床的使用程度较高，需要合理控制异位微生物发酵床的使用方法，做好维护措施才能保障发酵床具有良好的粪污降解效果，从而达到长久使用、良好使用的目的。对于异位微生物发酵床的日常维护工作，首先需要做好垫料中水分、pH、营养物质的供给，保障微生物在垫料中生长发育。微生物发酵过程中所需要的营养物质来源主要是粪污中的有机物，水分也大部分来源于此，所以在粪污喷洒之前需要将粪污做好调质工作，按照发酵垫料的体积选择合理的粪污喷洒量，同时在发酵处理过程中实时监测垫料的温度、水分及pH，温度控制在50～60℃，水分控制在45%～50%，pH控制在8左右为宜。粪污在发酵床上的喷洒过程需要注意均匀喷洒，喷洒完成后待粪污下渗到垫料中才能进行翻堆搅拌处理，建议下渗到40厘米左右即可。一般将粪污喷洒到垫料上4～8小时后即可开始翻堆工作。异位微生物发酵床垫料的翻堆工作可以有效提高垫料的通透性，增加垫料中的含氧量，促进微生物的生长繁殖。实际生产过程中需要注意垫料的厚度和饱满情况，保障垫料的高度控制在1.2米以上，当异位微生物发酵床中垫料低于1.2米的时候需要及时补充垫料，或者将垫料翻堆调整高度。在异位微生物发酵床使用过程中，还需要适当的补充微生物菌种，保障粪污具有良好的降解作用，实际生产中需要每隔1周左右补充发酵菌种1次。微生物菌种可以直接在粪污调质过程中添加，与粪污混合均匀后再直接喷洒到垫料上，建议每立方米粪污中添加30克左右的微生物菌种即可，不同菌种组成和菌种浓度条件下需要进行适当的调整。异位微生物发酵床的维护措施还需要做好发酵中温度的实时控制，避免长时间温度过高或者温度过低的情况发生，以免降低微生物的活性，影响粪污降解的效率。若发酵过程中温度长时间低于50℃时，需要及时检查粪污的喷洒是否过量、粪污的有机质浓度是否过低等问题。

四、结束语

随着畜禽养殖规模化、集约化的程度不断提高，畜禽养殖数量和养殖密度的增加也导致粪污问题逐渐严重，无公害化处理、降低环保压力是现阶段畜禽养殖产业中重点关注的问题。规模化肉牛养殖中普遍存在粪污排放量大的问题，限制了肉牛养殖产业的快速发展，通过异位微生物发酵床技术可以有效缓解肉牛粪便污染问题，达到零排放、零污染、可持续发展的效果，为粪污资源的科学利用及肉牛养殖产业的科学发展提供了指导，具有良好的经济效益、社会效益及生态效益。