基于畜禽废弃物管理的发酵床技术研究

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发酵床技术,是基于控制畜禽粪便排放与污染的一种养殖方式,其基本理念是实现畜禽废弃物“零排放”,在畜禽健康养殖和污染防治等方面具有重要意义。本文采用现场调查,室内模拟以及室外养殖等方式对发酵床技术进行系统研究,同时开展了不同垫料方式、垫料材料之间的比较并对有机垫料堆肥化技术进行了初步探讨。本文试图提出和验证发酵床技术是一种从畜禽废弃物产生到最后综合利用整个过程进行全程管理的新型养殖模式。通过对养殖场污染调查结果发现:养殖场排放的废水带有强烈的恶臭气味,对周围的空气造成严重污染。废水中CODcr、BOD5、氮等含量分别为:7029.12mg·L-1、4231.53mg·L-1、1760 mg·L-1,严重超过国家标准;养殖场排放的畜禽粪便中,粪大肠茵群的数量远远超过国家粪便无害化控制标准;本次调查中,沙门氏菌虽未检出,但仍存在使环境遭受其污染的风险;耐药细菌的检测结果表明,由于养殖场使用抗生素所产生的耐药细菌在被排放到环境中后,存在加速细菌耐药性扩散的风险。发酵床养殖结果显示:与常规养殖比较,发酵床养殖发病率分别下降19.7%和25.1%;减少了一半以上的用工量;节约了82.07%用水量;猪日增重率增加了7.23%。按万头规模养殖场推算,采用发酵床技术能向环境减排10.8万立方米养殖废水;能减排粪尿21600t;能增加经济效益10万元以上。接种剂应用试验结果表明:接种微生物菌剂能降低垫料环境pH;垫料铵态氮和硝态氮的含量在第5d均降到最低值,其中混合垫料最大值时接种组铵态氮与CK差异极显著;过氧化氢酶活性在第5d达到最大值,其中木屑垫料最大值时接种组与CK差异极显著;脲酶在第10d达到最大值,两种垫料最大值时接种组与CK均达到极显著水平;纤维素酶在第5d达到最大值,两种垫料最大值时接种组与CK均达到极显著水平;蛋白酶在整个试验过程中呈现旺盛的酶活性,呈逐渐增加趋势,接种微生物菌剂加快了猪粪降解速度。通过对发酵床养殖过程中表层有机垫料取样分析结果表明:垫料温度开始急剧上升,30d后基本稳定与气温变化一致;水分含量在第6d时处于稳定饱和状态;pH基本维持在6.0~8.0之间;盐分含量随着时间在垫料中大量累积;有机质和全氮含量分别在第6d和30d后累积量与分解转化量处于稳定状态。过氧化氢酶活性第15d后处于稳定状态;纤维素酶活性和脲酶活性一直保持上升趋势;蛋白酶第60d后有下降的趋势。新复极差统计结果表明,大部分环境指标在中后期(30d后)差异不显著,基本稳定;在养殖一批次猪后,垫料中主要酶类仍保持着旺盛的活性。结果同时验证了本实验室研制的微生物菌剂能加快猪粪在有机垫料中的降解速度。通过深层发酵床系统中有机垫料剖面样品分析,对有机垫料的使用年限及方式预测结果显示:垫料剖面层次表现很明显,木屑垫料仅使用了表层20cm,混合垫料使用了20~30cm之间,且无机氮含量,水分含量,粗灰分、总有机质含量、垫料密度、总盐分含量等指标均在这个层次之后差异达到显著水平;试验设计铺填50cm高度的有机垫料可以承接2~3批次养殖畜禽废弃物,按照养殖周期为4个月,可以使用一年;试验结果初步显示,木屑是最佳的有机垫料,稻壳虽然持水性比较强,水分不易挥发,同时较易自身分解和腐烂,但仍可以替代部分木屑材料,缓解农村木屑材料的短缺;有机垫料养殖一批次后,应进行人工翻堆,稍稍晾晒后混匀使用,可以有更好的降解效果。对浅层发酵系统中产生的有机垫料进行堆肥化技术研究。综合pH、温度、有机质变化、总养分变化以及种子发芽指数等指标认为:木屑垫料在第28d时达到腐熟,混合垫料在第14d时达到腐熟;在腐熟时木屑垫料的pH值为7.09、有机质含量为45.47%、全氮含量为1.97%、全磷(P2O5)含量为3.50%、全钾(K2O)含量为1.07%,总养分含量达到6.54%;混合垫料的pH值为7.34、有机质含量为36.45%、全氮含量为2.04%、全磷(P2O5)含量为2.62%、全钾(K2O)含量为1.40%,总养分含量达到6.06%;按照行业标准(NY525-2002)规定,浅层发酵床系统中产生的有机垫料经过堆肥化处理后的产物达到了有机肥料标准,是一种优质的有机肥源。对两种使用年限不同的发酵床有机垫料剖面样品进行相关物理、化学与微生物特征分析的结果表明:连续使用两年的陈有机垫料中可溶性盐含量远高于使用两个月新垫料,呈重度盐渍化;两垫料总孔隙度维持在70%以上,差异不明显,新垫料除细菌在垫料底层略低于陈垫料外,而纤维素分解菌与霉菌数量均高于陈垫料,其差异可能是陈垫料采样时因未养猪无新鲜粪便补充所致;因此,洗盐等再生处理是延长垫料使用年限的关键。
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