微生物发酵床人工腐殖质园区的设计

微生物发酵床人工腐殖质园区的设计

微生物发酵床人工腐殖质园区占地50亩，规划建设3个生产区：

（1）微生物发酵床大栏生态养猪场，进行生猪饲养，获得人工腐殖质原料，

（2）生物基质厂，对人工腐殖质原料进行加工，生产各类生物基质产品；

（3）智能温室，进行生物基质的产品的应用。

根据生产线年加工生物基质10万立方的设计生产能力，一期建设微生物发酵床大栏生态猪舍6座，单座2000平方米，存栏1500头。每个猪舍间生产时间周期相错1个月，如图2。每批生猪饲养周期5个月，栏舍清洁消毒、垫料重新发酵等1个月，累计年出栏生猪2批次，计1500×2×6=1.8万头。饲养生猪3批后垫料更换，则第15个月开始垫料陆续出栏，年出栏垫料6批次，共8640立方（吨）。

微生物发酵床大生态养猪单元

　　1微生物发酵床大栏猪舍的设计与建设

猪舍选址地势高、干燥、平缓的地方，背风，向阳，光照时间长。猪舍采用单栋大栏饲养方式，单栏面积2000平方米，每栏饲养生猪1500头，设计建设猪舍6座。猪舍采用钢架结构，彩钢瓦覆顶，加装泡沫板层保温隔热；屋顶外装无动力风机，屋顶内加装轴流风机促进猪舍内空气流通。纵向墙面采用可调卷帘封闭，横向墙面安装水帘、风机等降温设施；地面水泥硬化，防止地下水上溢；栏舍纵向各设1米宽采食台，采用全自动喂料系统，自由采食。垫料厚度80cm，采用全椰壳粉制作。

2微生物发酵床大栏猪舍设施智能化调控

猪舍采用整体钢构建造，猪舍外建立农业生境自动观察站，猪舍内的光、温、水、湿、风等环境因子，全面采用计算机控制，建立了卷帘、风机、水帘自动控制系统，微喷和轴流风机自动控制系统。可以根据猪舍外自动观察站的环境光、温、水、湿、风、雨采集的数据，自动地控制猪舍内的卷帘、风机、水帘、微喷执行机构，调节猪舍内环境的光、温、水、湿、风，使得猪舍内的温度常年稳定在29-31度，湿度稳定在60-80%。2.3微生物发酵床大栏养猪垫料管理技术

（1）水分调节：垫料表面太干燥时要适当喷水，在湿度过大的地方加入适量新的椰壳粉，使其表面湿度保持在45%

左右即可。

（2）通气性管理：猪舍采用大型旋耕机翻动垫料，翻动深度30cm左右。(转载于::微生物发酵床)根据垫料湿度和发酵情况调整，一般每周

结合疏粪管理或水分调节管理翻动1-2次即可，

（3）垫料补充：进猪一段时间后，猪舍中的垫料变少时，适当补充缺少部分，要及时补充添加一些垫料原料，保证

垫床的厚度。

（4）空栏后管理：待猪全部出栏后，将垫料从底部反复翻动均匀，放置2-3日干燥，适当补充原料和发酵菌剂，重

新堆垛发酵，发酵完成后，可再次进猪。发酵期间进行猪舍内全面清洁消毒。

3生物基质自动化生产线的设计与应用

生物基质的基本材料为畜禽粪便和一些农业副产物（秸秆、菌渣等）的发酵混合物，微生物发酵床人工腐殖质充分吸纳了生猪粪尿，并经过完全腐熟发酵，可直接用做生物基质原料。

设计合理的生产工艺路线是获得优质高效生物基质的基本保障，工艺的设计直接影响生产成本、生产效率和产品质量。顺承生猪养殖单元产生的原料路线，工艺的设计本着经济、便捷的原则，本单元模块功能为以微生物发酵床垫料为基材，生产生物基质，设计工艺如下：

生物基质自动化生产线采用自主设计的工程化固体发酵装置，首先对腐熟垫料进行一次发酵，利用微生物发酵自身产热（可达70-80℃）消毒，在不使用外部供热的条件下实现无害化处理，然后再接种生防菌进行二次发酵。整套生产线包括自动配料、混合、破碎、发酵、干燥、造粒、筛分、包装、机器人码垛、缠绕等单元，通过自动化集成系统实现各生产阶段所有参数的计算机自动控制与数据采集，既可作为工程化实验室进行科研工作，也可将科研成果就地转化进行工业化生产。

4智能温室的设计建设

采用模块化装配式工艺建造，温室单体面积1万平方米（15亩），肩高4.3米，顶高6.5米。智能温室针对福建高温高湿气候条件设计，配有电动顶部蝶式开窗系统，侧部电动自然通风系统，高压喷雾降温系统、电动内遮阳系统、天然气加温及二氧化碳施肥系统、轴流风机空气循环系统、封闭式防虫系统、温光湿二氧化碳监测系统、出入口空气净化系统等。这些系统均由计算机自动控制，冬天自动加温，夏天自动降温，把温室的温、光、湿、CO2等植物生长环境因子控制在一个比较理想的`范围内，实现果蔬全天候周年生产。

该智能温室将采用全新的作物无土栽培模式，作物栽培不与土壤接触，没有连作障碍问题；全程实施IPM（综合病虫害管理），降低农药用量，绿色无污染，无农残；作物所需的营养肥料均由计算机专家系统根据植物阶段需求及环境条件实时控制，通过循环滴灌系统直接供给各个植物，实现按需供给且可追溯，节水省肥，高产优质，零排放无农业面源污染；采收分级加工保鲜标准化，运输存贮全程冷链化，把产品在流通贮存过程中的损失降到最低水平；作物生产全程机械化、智能化，省力省工省时，干活不脏不累，便于吸引新生代农民进入农业生产领域。5投资估算及运行模式推演5.1投资估算

基于疫病防控的原则，微生物发酵床猪舍建设相对独立，包括猪舍、员工住宿及场区建设。综合估算整个发酵床养猪场设施固定投资为1000万元。另外垫料采用椰壳粉为原料，使用成本约260元/m3，且一次投入可使用2年以上，用后垫料可作为生物基质的加工原料，因此，可不计入生猪饲养成本核算。

整条（生物）有机肥生产线自行设计，采用（全）自动控制，年生产能力10万吨，整套生产线通过自动化集成系统实现各生产阶段所有参数的计算机自动控制与数据采集，整个生产过程仅需人工2名。设备投资260万元，厂房及场地建设240万元，共500万元。

智能温室1万平方米，是对以色列智能温室大棚技术的引进消化再创新，作物栽培采用全新的作物无土栽培模式，水肥供应一体化。整个棚架设施投入375万元，水肥控制设备投入125万元。综合整个园区，前期建设投入为2000万元。

5.运行效益估算

运行效益分3个单元分别估算。微生物发酵床大栏生态养猪单位运行效益分析见表1。年出栏生猪2批次，计1.8

万头，平均200斤，价格7.0元/斤，产值可达2520万元；固定成本包括设施设备折旧费，可变成本包括购买猪苗、饲料、益生菌、药剂费用，人员工资，水电费等。建成投产后可实现年利润116万元。

表1生猪饲养收益表

生物基质/有机肥生产收益估算见表2

。饲养2批生猪后，垫料即用作生物基质生产，则年出栏垫料8640m3，约6912吨。可直接作为普通有机肥使用，价格500元/吨，产值可达345.6万元；固定成本包括设施设备折旧费和固定性销售及管理费用，可变成本包括购买垫料费用，人员工资，水电费等。此项一年可实现利润57.8万元。若加工成生物有机肥等，单价可达800-1000元/吨，生产成本增加不会太大，经济价值会更高。该单元的设计生产能力为年产10万吨，若满负荷生产可实现25万头生猪饲养的粪污消纳，相应的经济效益也会更高。

表2生物基质/有机肥生产收益表

智能温室生产收益估算见表3。智能温室规划种植新品种樱桃番茄，周年采摘，亩产20吨，年总产300吨，每吨以0.8万元计（每公斤8元），则年产值240万元。其中固定成本包括棚架设施、水肥供应处理设备折旧以及固定性销售及管理费用。可变成本包括种苗、栽培基质、人工/年、水、肥、电/年等。此项可实现年利润83万元。

综合整个园区，正式投产运行，年收益可达256.8万元以上。

表3智能温室生产收益表

6社会生态效益评价

微生物发酵床人工腐殖质园区的设计建设是设施农业的实战，按照工业化的理念进行农业投资与运营，具备十大现代农业模式特征：高投入、高产出、高标准、网络化、自动化、机械化、商业化、省土地、节人工[15]。使农业生产不再受季节、天气影响，能按市场需求生产无公害、新鲜、高品质、标准化的产品，大大提高农产品的产量和价值。

从各单元采用的生产技术来考虑，微生物发酵床养猪能够从源头控制粪污对环境的污染，在环保效益方面的优势是其它处理技术无可比拟的。发酵床大栏生态养猪技术的应用，实现了整个饲养过程的机械化和自动化。废弃垫料的资源开发利用，延伸了产业链，改革传统观念，突破发展瓶颈，推动技术革新。园区建成运行，消除了因粪污、臭气影响生态环境、周边居民生活环境而引起的社会生产矛盾问题，使养猪企业得以安心、安全生产，大大减少养殖企业危机处理成本。综合技术体系的示范推广，将实现养猪业生态化发展，进一步降低成本，提高效益。对于养殖业尽快实现向无污染化、节能减排化、绿色化的跨跃式发展具有重要意义。

参考文献：

[1][2][3][4][5][6][7][8][9]

WOODWEILGM，WHITTAKERRH，REINERSWA，etal.．Biotaandworldcarbonbudget[J]．Science，1978，199(4325)：141-146．STEVENSONFJ．腐殖质化学[M]．夏荣基，译．北京：北京农业大学出版社．1982：1-5．

PICCOLO．TheSupramolecularstructureofhumicsubstances：Anovelunderstandingofhumuschemistryandimplicationsinsoilscience[J]．AdvancesinAgronomy．2002，75：57-134．

梁重山，党志，刘丛强．土壤/沉积物样品中有机碳含量的快速测定[J]．土壤学报，2002，39（1）：135-139．张乔良，张贵才，葛际江．腐植酸在油田中的应用[J]．钻井液与完井液，2004，21(3)：3—5．

罗道成，易平贵，陈安国，等．腐植酸树脂对电镀废水中重金属离子的吸附[J]．材料保护，2003，35(4)：54—56．费秀鲁，陈宇飞．风化煤腐植酸多种改性的机理探讨[J]．腐植酸，2001，2：22—24．

WANGHT，ZHUK，WEIX，eta1．Desorptionenhancementofdieselbyhumicsodiumandsurfactantsinloesssoil[J]．SafetyEnviron，2004，4(4)：52-54．

PEURAVUORIJ，ZBANKOVAP，PIHLAJAK．Aspectsofstructuralfeaturesinligniteandlignitehumicacids[J]．FuelProcTechn，2006，87：829-830．Sci，2004，66：151-153．

[11]童城．地球上的土壤究竟是如何形成的？[J]资源导刊，2008，9：36-37．[10]ABBT-BRAUNG，LANKESU，FRMMELFH．Structuralcharacterizationofaquatichumicsubstances，theneedforamultiplemethodapproach[J]．Aquatic