微生物菌株出馬畜禽業污染物變廢為寶，糞污資源化形成生態循環農業

2022-09-06 22:15:28 點擊：

我國是畜牧業大國，隨著畜牧業的快速發展，畜禽糞污的產生量不斷增加。據行業統計，全國每年產生38億噸畜禽糞污，其中有大量畜禽糞污未得到有效處理和利用，加之我國的畜牧業水平與發達國家仍有差距，因而與發達國家相比我國動物死亡數量較大，這些都對周圍環境構成了潛在的污染風險。畜禽糞污和死畜禽的環境污染問題已嚴重制約了畜牧業可持續發展，亟須科技支撐。

科技日報記者從科技部中國農村技術開發中心獲悉，國家重點研發計劃“畜禽重大疫病防控與高效安全養殖綜合技術研發”重點專項項目“畜禽養殖廢棄物微生物降解與資源轉化調控機制”（以下簡稱微生物降解項目）和“畜禽廢棄物無害化處理與資源化利用新技術及新產品研發”（以下簡稱無害化處理項目）取得了顯著成效和突破。

微生物降解項目負責人、中國農業科學院農業資源與農業區劃所研究員李兆君表示，項目實施以來，研究明確了養殖廢棄物微生物高效轉化與高值化利用調控機制，探明了畜禽廢棄物昆蟲資源高效轉化機制與調控原理，揭示了畜禽廢棄物資源轉化中抗生素高效降解調控機制。

“項目創新研制了廢棄物農田利用、能源利用、基質利用、新型增值利用關鍵技術與裝備，為廢棄物利用提供了技術和設備；集成了適合不同區域、不同畜禽、不同養殖工藝的技術模式，為污染防治和廢棄物資源化利用提供技術支撐。”無害化處理項目負責人、中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所研究員陶秀萍告訴記者。

新技術、新產品需兼顧效率和成本

李兆君介紹，微生物降解項目重點要突破三個難點：畜禽養殖廢棄物高效生物降解過程及調控機制；畜禽養殖廢棄物二次發酵過程中功能物質形成及調控機制；畜禽養殖廢棄物資源轉化過程中有害物質消減脫毒規律及調控機制。

“以二次發酵過程為例，項目系統發現了二次發酵過程中形成的抑菌、促生長等功能物質及其應用效果，同時也進一步挖掘了降解抗生素的功能微生物，并明確其降解調控機制，為實現畜禽廢棄物高值資源化利用提供了重要理論支撐。”李兆君說。

“新技術和新產品需要突破的難點是要兼顧效率和成本。”無害化處理項目研究人員、中國科學院微生物研究所劉志培研究員舉例，我國畜禽養殖污水產生量大且氮和有機物含量高，畜禽場通常采用厭氧+好氧等多級組合工藝處理污水，但由于其工藝復雜、難以自動運行而導致實際應用中運行成本高、處理效果不佳。

于是，針對傳統好氧硝化—厭氧反硝化脫氮工藝的實際應用問題，無害化處理項目挖掘獲得了全新的好氧脫氮HO-1菌株，揭示了該菌株將氨氮轉化為羥胺后直接氧化為氮氣的脫氮路徑，豐富了氮循環理論并開發好氧一步脫氮新工藝，實現養殖污水高效脫氮和低成本運行。

值得關注的是，無害化處理項目攻克了糞水種養循環的技術難題，突破了糞便和污水高效處理的關鍵技術和設備，研發了畜禽尸體高效處理新技術和裝備，建成了典型畜禽場廢棄物處理利用示范工程，為畜禽廢棄物高效處理與利用提供了關鍵技術和裝備支撐。

“針對種養循環的關鍵點，我們建立了畜禽糞便土地承載力測算方法、發明了畜禽糞水/沼液中重金屬和抗生素殘留同步去除技術及現場快速檢測試劑盒、突破了高固體高氨氮糞便干式沼氣發酵工藝，并在國內率先研制出液體糞肥專用施肥設備，可為糞水/沼液精準、安全農田利用提供全套方法和技術裝備。”陶秀萍說。

已在多地實現成果推廣與轉化

李兆君介紹，微生物降解項目實施攻關過程緊密圍繞前面提到的研究主線，主要分為三個階段，即挖掘資源階段、明確機制階段、建立途徑階段。

“每個階段均取得了顯著的研究成果，例如，挖掘資源階段成功挖掘了功能微生物菌株資源或優勢功能菌80余株，高效轉化昆蟲資源4種，克隆相關功能基因24個，形成復合微生物菌劑7種；鑒定功能物質10種；分離鑒定畜禽病原微生物230多株。以上成果均為后兩個階段的實施提供了有力支撐，是本項目順利實施的基本保障。”李兆君說。

如今，微生物降解項目形成的固體有機廢棄物制肥技術、病死畜禽無害化處理技術、氣流膜堆肥技術、一種高效降解四環素類抗生素的微生物菌劑及應用等均實現了成果轉化與落地。其中，固體有機廢棄物制肥技術推廣應用于多家有機肥或生物有機肥生產企業，該技術的成功轉化不僅推動了畜禽養殖廢棄物的資源化高值利用，而且在降低企業生產成本的同時保證了肥料的功效，使企業、農民均從中受益。

無害化處理項目研發人員、農業農村部沼氣科學研究所研究院鄧良偉介紹，項目攻關過程可分為三個階段：第一階段以各項技術的實驗室小試研究為主，優化小試運行參數；第二階段各項技術進入中試，運行參數進一步優化；第三階段各項技術進行示范效果研究及推廣應用。

鄧良偉以糞便干式沼氣發酵技術為例介紹，在實驗室小試階段項目試制了容積170升（L）的雞糞干式沼氣發酵裝置，初步確定了雞糞干式沼氣發酵的高氨氮抑制解除技術及其參數；之后研發了容積10立方米（m3）的中試反應器，突破了配套進料和攪拌難題并進行效果試驗；在中試研究基礎上，研制容積120m3的雞糞干式厭氧反應器，進行生產應用效果試驗，該技術無需加水避免了沼液處理困擾，為雞糞能源和肥料雙重資源化利用的產業推廣奠定了基礎。

如今，無害化處理項目成果已經在規模化畜禽養殖場和全國畜牧大縣的糞污資源化利用整縣推進項目中應用。

“項目成果‘畜禽糞便超高溫預處理+高溫堆肥’，發明了低扭矩雙軸超高溫預處理反應器、篩選出超高溫堆肥發酵菌種，在此基礎上研究出了‘畜禽糞便超高溫預處理+高溫堆肥’新工藝，將畜禽糞便就地快速無害化處理與集中制肥有機結合。項目已在江蘇、湖南、內蒙古等地新建‘畜禽糞便超高溫預處理+高溫堆肥’工廠化生產線6條，年處理畜禽糞便20萬噸。”無害化處理項目研究人員、江蘇省農業科學院研究員常志州介紹。

了解產業需求、強化多學科協同攻關

陶秀萍介紹，無害化處理項目取得關鍵突破的原因主要是項目團隊具有較好的前期研究基礎，在長期的畜禽廢棄物處理相關工作中深入了解產業需求且強化多學科協同攻關。

“項目管理單位科技部農村中心對項目實施具有重要的指導和促進作用。項目管理單位成立了專項總體專家組且為本項目委派2名跟蹤專家，對項目研究方向、創新性、執行進度以及一體化實施進行把關；組織項目經驗交流等會議，使項目之間相互學習、取長補短，增進項目間交流、促使項目順利實施。”陶秀萍說。

在李兆君看來，微生物降解項目實施能夠取得關鍵性突破，離不開多家參與單位科研骨干和參與人員的辛勤付出。同時，科技人員緊密圍繞項目科學目標，致力于關鍵技術的創新突破，注重階段性研究成果的總結凝練，也是取得關鍵突破的關鍵。

陶秀萍指出，接下來，無害化處理項目將做好各項技術和設備示范效果、示范工程運行效果分析及其第三方測評，基于技術示范和工程應用數據對各項技術和設備進一步優化，準備項目和課題驗收。

“未來，微生物降解項目重點將在畜禽廢棄物與農業農村廢棄物協同無害化資源化利用的生物學基礎、協同資源轉化過程中有益（功能生物）和有害生物類群（病原菌）演變及調控機制、養殖廢棄物和農業農村廢棄物協同資源化產品提升耕地地力機制與途徑等方面進行攻關。”李兆君說。（馬愛平）

來源：科技日報

多功能糞水糞便快速除臭發酵劑，加強型堆肥快速腐熟劑，有機廢水（污水）、糞污無害化生物處理劑（藥劑）

本產品能夠快速對農產品加工、養殖等產生的糞水、沼液、有機廢水與生活廢水進行除臭、降低COD和氨氮等進行無害化處理，變成基本無臭無害的液態肥料或農灌水；也可以對農產品加工的廢棄物、養殖糞污、淤泥、秸稈等進行發酵變成有機農家肥。

本產品為原“加強型堆肥快速腐熟劑”升級產品，也是有機廢水（污水）、糞污無害化生物處理劑（藥劑）。

本產品屬于環境污染處理、污水處理、水質凈化類專用藥劑（本公司有此類產品生產資質可以在營業執照上查詢到），符合環保用微生物菌劑標準HJT415-2008，對動植物和環境無害。

【分析保證值】復合有效活菌數≥200億cfu/g，水份＜12%。

凈重：500 克/袋。

【主要原料組成】芽孢桿菌群（枯草、地衣、解淀粉）、乳酸菌群、酵母菌群、蘇云金芽孢桿菌、拜賴青霉菌等，助劑和載體。

產品說明書

使用前先給菌種激活：將本品1包（500克）與35℃左右的清水20公斤在塑料容器中簡單密封進行激活24小時以上備用（放入200克紅糖效果更好），我們稱為激活菌種，激活的菌種需要在15天內用完，否則會影響效果。

一、在對農產品加工、養殖產生的糞水、沼液、生活等有機廢水上的使用

按照每立方待處理水體使用激活菌種1公斤進行潑灑。如果運用48小時后臭味沒有下降，再潑灑1次，最多潑灑3次。如果連續潑灑3次都沒有感覺出效果，大部分原因是水體中有較高濃度的殺菌劑導致的，這時候就再過幾天再重新潑灑，也是可以處理的只是時間稍差點。

一般潑灑到處理水體會在2-7天臭味明顯下降（部分水體開始會出現微微紅色數天后消失，水體中的淤泥自動上翻清淤，上翻清淤時間根據淤泥深度一般數天到十幾天完成），7-15天達到可以直接澆灌（不稀釋的情況下）的要求（COD和氨氮等下降，成為液態生物有機肥）。澆灌前先進行測試澆灌幼苗（不稀釋），如果24-48小時幼苗不發蔫就可以安全大量澆灌（出現發蔫就再發酵幾天后再澆灌）；如果處理超過25天以上水體會逐漸變清肥效下降，在25-45天達標農灌水標準（清水可以正常養魚）。

本產品采用兼氧菌種不需要增氧曝氣，如果有曝氣能夠提高處理速度；只要水體溫度高于5℃本產品都可以進行工作，溫度的高低對處理速度有關，溫度越高速度越快。

需要提醒的是：發酵完成的糞水澆灌農林前1-2天測試后再進行，具體測試方法是：將經過本產品發酵后的糞水在澆灌前進行先測試，如果糞水近距離聞臭味（特別是氨氣味）不明顯，將少量糞水直接（不兌水）澆灌幼嫩作物（如幼嫩的蔬菜苗），24-48小時試驗作物不發蔫，即可進行安全澆灌。如果出現發蔫再發酵幾天再進行測試，直到安全才澆灌。

二、處理動物糞便、污泥、生活垃圾、餐廚垃圾、秸稈等原料操作方法

處理動物糞便、污泥、生活垃圾、餐廚垃圾、秸稈變成有機肥形成資源化利用.jpg

1.將本品1包激活菌種撒入2-5立方上述原料中，留少量菌種兌水后灑在整個料堆的上層。含水量大物料不透氣，要加入一些輔料（菌糠、秸稈等，或者發酵完成的物料作為底料）水份保持在55%-60%發酵速度最快。形成寬1-1.5米的條狀進行發酵，料堆簡單覆蓋不需要密封，注意避雨。一般發酵1-2天后內部溫度可以達到60℃左右，翻動一次，等待二次升溫，再升溫到約60度，再次翻動，反復幾次，一直等到物料不再升溫，最終溫度在40度左右，水分在30%左右即完全腐熟。發酵時間的長短，取決于所用原料，一般發酵3天左右臭味顯著下降，10天左右就可成功，臭味嚴重與纖維高需要15-25天。發酵過程中也可以一直不翻堆，時長會延長約10天才能發酵完成。

2.各種動物糞便中帶有草類、秸稈類墊料的的動物糞便（如傳統秸稈墊料養殖牛羊等）原料處理：本品1包激活菌種可以發酵約5噸糞料，菌種處理與翻堆方法同上，只需要將菌種均勻加入其中即可在15-25天完成發酵。

3.粗纖維、木質素材料處理：各種果渣、食用菌下腳料、稻草、麥稈、樹葉雜草、玉米秸稈等，本品1包激活菌種用于3立方物料添加約300公斤一周內的動物糞尿或者有機質（醬油渣、潲水、酒糟、豆渣等都可以），含水量調至60%左右，上層覆蓋薄膜不密封，一般48小時溫度最高上升到60℃左右并持續較長時間，翻堆2-3次每次翻堆必要時加一些水，進行簡單切碎的物料一般15-25天完成發酵，未切碎的物料需要20-40天左右完成發酵。

三、水肥的制作方法

將本產品激活菌種灑入5立方需要發酵的水肥中（優質果蔬基地水肥發酵、動物糞尿直接發酵），15天左右完成發酵成為基本無臭味對作物不燒苗含益生菌豐富的液體生物有機肥。

四、快速生物除臭

將本產品的激活菌種兌水10-20倍，對產生臭味的廢水、糞污、垃圾、病死動物無害化處理（包括病死動物化尸池與填埋時使用）、有機肥生產區域等產生臭味異味的地方進行噴灑1-3次，能夠快速除臭，噴灑濃度與噴灑量越大效果越快。

五、注意事項

1、處理糞污等做農家肥遇到不能發酵與發酵緩慢或者發酵溫度低怎么辦？遇到這些情況，一般是由如下幾種情況導致的：①發酵物料中有大量的抗菌物質，如抗生素、長效消毒劑、燒堿等，遇到這種情況發酵會變慢或者不能發酵，可以過一段時間再發酵，或者增加發酵劑并補充一些玉米粉+豆粕（骨粉等都可以）、新鮮糞污到其中發酵試試看；②含水量太高，遇到這種情況可以增加一些秸稈干料或已經發酵完成的農家肥（作為母糞）進行濕度調節，并適當增加發酵劑+少量玉米粉豆粕花生麩類的物質進行嘗試；③如果都是陳舊糞污會出現發酵溫度上不來，應該盡量使用新鮮糞污進行發酵，起碼要將新舊各半混合進行發酵。

2、要特別強調：在一個堆料房內將糞污堆成一個大堆是無法發酵的（本產品是好氧發酵，大堆發酵料堆中間沒有氧氣無法啟動發酵），一定要堆成寬度在1-1.5米、高度1米左右的條狀拱形并加入發酵劑才能正常發酵（如果每天有機器翻堆寬度也可以無限）。超過60℃以上的高溫時間是很短暫的（最高可以達到約80℃），一般可測只有十幾個小時溫度就會下降，因此不可能一直有超過60℃以上的溫度是正常的。