淺談畜禽糞便堆肥技術(shù)

成錦霞 穆秀梅

(1，山西省農(nóng)業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 030001；2，山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所 030032)

近年來(lái)，隨著我國(guó)畜禽養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，養(yǎng)殖過(guò)程中產(chǎn)生大量糞便給環(huán)境帶來(lái)極大影響，堆肥處理是糞便無(wú)害化、資源化利用的一種重要方式，已逐漸被國(guó)內(nèi)外許多國(guó)家所重視。文章主要從堆肥的原理和堆肥技術(shù)等方面進(jìn)行綜述，以便為畜禽糞便堆肥處理方式的選擇提供參考。

1 堆肥的技術(shù)原理

堆肥處理是在人為控制溫度、濕度、碳氮比和通風(fēng)條件下，依靠自然界和畜禽糞便本身存在的細(xì)菌、真菌等微生物作用，通過(guò)高溫發(fā)酵使其降解為腐殖質(zhì)的生物學(xué)過(guò)程。微生物在分解有機(jī)物過(guò)程中，不但能生成大量可被植物利用的有效態(tài)氮、磷、鉀化合物，而且還能合成新的高分子有機(jī)物—腐殖質(zhì)，是構(gòu)成土壤肥力的重要活性物質(zhì)。在發(fā)酵過(guò)程中，堆肥中的水溶性有機(jī)物透過(guò)微生物細(xì)胞膜和細(xì)胞壁被微生物吸收，固體和膠體有機(jī)物先附著在微生物體外，由微生物分泌胞外酶將其分解為溶解性物質(zhì)后再滲入細(xì)胞，微生物通過(guò)氧化、還原和合成過(guò)程，將一部分有機(jī)物用于自身繁殖，其余有機(jī)物轉(zhuǎn)化為生物體所必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以合成新的細(xì)胞物質(zhì)，微生物逐漸生長(zhǎng)繁殖產(chǎn)生更多的生物體，與此同時(shí)，有機(jī)廢物發(fā)生各種物理、化學(xué)和生物化學(xué)變化，逐漸趨于穩(wěn)定化和腐殖化，最終形成良好的有機(jī)肥[1]。

2 堆肥技術(shù)

根據(jù)堆肥化過(guò)程中氧氣的供應(yīng)情況可將堆肥分為好氧堆肥和厭氧堆肥，好氧堆肥又稱(chēng)高溫堆肥，是在氧氣充足條件下借助好氧微生物對(duì)畜禽糞便進(jìn)行分解。好氧堆肥糞便分解比較徹底，堆置周期較短、產(chǎn)生的異味少，可以大規(guī)模采用機(jī)械處理。厭氧堆肥是在氧氣不足的條件下，借助厭氧微生物發(fā)酵堆肥，堆制溫度低，工藝較簡(jiǎn)單，堆肥產(chǎn)品中氮素保留較多，但堆制時(shí)間較長(zhǎng)，分解不夠充分，產(chǎn)生異味重，主要用于生產(chǎn)沼氣，現(xiàn)代化堆肥處理工藝中，一般都采用好氧堆肥。目前，生產(chǎn)中常用的堆肥技術(shù)主要包括自然堆肥、條垛式主動(dòng)供氧堆肥、槽式堆肥、轉(zhuǎn)筒式堆肥和發(fā)酵倉(cāng)系統(tǒng)等。

2.1 自然堆肥技術(shù)

自然堆肥是我國(guó)傳統(tǒng)的堆肥處理方式，一般應(yīng)選擇地勢(shì)較高、平坦、干燥、接近水源、交通方便的地方堆積。將物料堆成寬2.0～4.0m、高1.5～2.0m的垛條，讓物料自然發(fā)酵、分解、腐熟，在干燥地區(qū)垛條斷面呈梯形，在多雨地區(qū)，可在垛條上方建棚以防雨水進(jìn)入，在堆制前需先將地面夯實(shí)，然后鋪上12cm左右的泥炭或細(xì)草，以吸收下滲的肥液，再鋪20cm左右的堆積物，最后加適量水、石灰、無(wú)污染的污泥或糞便等，在垛條底部要鋪設(shè)通風(fēng)管道給糞堆充氣，以加快發(fā)酵速度，在堆肥的前20d內(nèi)應(yīng)經(jīng)常充氣，堆內(nèi)溫度可升至60℃，此后自然堆放2～4個(gè)月可完成腐熟。自然堆肥的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，運(yùn)行費(fèi)用低；缺點(diǎn)是堆肥時(shí)間長(zhǎng)，效率低，易受天氣影響，堆肥時(shí)產(chǎn)生臭味、易污染環(huán)境，無(wú)害化不徹底，傳統(tǒng)的小型養(yǎng)殖場(chǎng)多用。

2.2 條垛式主動(dòng)供氧堆肥技術(shù)

條垛式主動(dòng)供氧堆肥是將畜禽糞便和堆肥輔料按照適當(dāng)?shù)谋壤旌暇鶆蚝?，將混合物料在土質(zhì)或水泥地面上堆制成窄長(zhǎng)條垛，條垛的寬度、高度和形狀取決于物料的性質(zhì)和翻堆設(shè)備的類(lèi)型，其斷面可以為梯形或三角形，采用人工或機(jī)械設(shè)備對(duì)物料進(jìn)行定期翻堆實(shí)現(xiàn)供氧。為了加快發(fā)酵速度，可在條垛底部設(shè)置穿孔通風(fēng)管，利用鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)，通風(fēng)控制方式采用溫度或時(shí)間控制，在堆體中安裝溫度反饋系統(tǒng)，當(dāng)堆體內(nèi)部溫度超過(guò)60℃時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)自動(dòng)開(kāi)始工作，排出堆料的熱量和水蒸氣，使堆體冷卻下來(lái)，通常每隔15～20d進(jìn)行通風(fēng)供氧，生產(chǎn)中通風(fēng)供氧的具體時(shí)間也可根據(jù)實(shí)際情況而定[2]。條垛式主動(dòng)供氧堆肥的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備投資較小，技術(shù)操作簡(jiǎn)單，堆腐時(shí)間較短，一般為2～3周，產(chǎn)品穩(wěn)定性好，能有效殺滅病原菌及控制臭味，缺點(diǎn)是占地面積較大，易受降雨等不良天氣影響，易對(duì)大氣及地表水造成污染，適用于中小型養(yǎng)殖場(chǎng)。

2.3 槽式堆肥技術(shù)

槽式堆肥是將畜禽糞便與堆肥輔料按適當(dāng)比例充分混合，然后將混合物料堆放在發(fā)酵槽內(nèi)進(jìn)行好氧發(fā)酵，采用槽式翻堆機(jī)翻拋，為保護(hù)機(jī)器設(shè)備并控制堆肥條件，一般槽要建在建筑物或溫室內(nèi)，槽的尺寸應(yīng)和翻堆機(jī)的大小保持一致，發(fā)酵槽底部設(shè)曝氣管道，進(jìn)行充氧曝氣，一般堆置20～30d可完成堆肥過(guò)程。槽式堆肥采用的翻拋機(jī)主要是鏈板式翻堆機(jī)，鏈板式翻拋機(jī)類(lèi)似于一臺(tái)移動(dòng)的鏈板輸送機(jī)，有獨(dú)特的多齒鏈板，可以對(duì)設(shè)備前面的原料進(jìn)行翻拋、混合，將物料向后移動(dòng)[3]。槽式堆肥技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)械化程度高，堆肥周期短，臭氣易控制，不受氣候影響；缺點(diǎn)是設(shè)備投資大、操作復(fù)雜，占地面積較大。

2.4 轉(zhuǎn)筒式堆肥技術(shù)

轉(zhuǎn)筒式堆肥是指在可控的旋轉(zhuǎn)速度下，將發(fā)酵物料從轉(zhuǎn)筒上部投入，下部排出，通過(guò)物料不斷滾動(dòng)形成好氧環(huán)境來(lái)完成堆肥。轉(zhuǎn)筒由長(zhǎng)度為20～40m，直徑2.5～4.5m的機(jī)械旋轉(zhuǎn)的滾筒組成，向滾筒吹入熱風(fēng)，物料從一端進(jìn)去，另一端出來(lái)，發(fā)酵周期為1.5～2d，該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是自動(dòng)化程度較高，發(fā)酵周期短，缺點(diǎn)是投資較大，費(fèi)用較高，適用于中小型養(yǎng)殖場(chǎng)。

2.5 發(fā)酵倉(cāng)系統(tǒng)

發(fā)酵倉(cāng)系統(tǒng)是將物料置于部分或全部封閉的容器內(nèi) (如發(fā)酵塔、發(fā)酵倉(cāng)等)，通過(guò)控制通風(fēng)和水分條件，使物料進(jìn)行生物降解和轉(zhuǎn)化，主要有堆肥發(fā)酵塔、包裹倉(cāng)式系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)倉(cāng)式系統(tǒng)3個(gè)類(lèi)型。

2.5.1 堆肥發(fā)酵塔

堆肥發(fā)酵塔為立式發(fā)酵設(shè)備。將收集到的物料由帶式輸送機(jī)送至發(fā)酵塔頂部，再經(jīng)旋轉(zhuǎn)布料機(jī)均勻地將物料送入發(fā)酵塔中，通過(guò)通風(fēng)裝置向塔內(nèi)的物料層中充氣使物料加速發(fā)酵，經(jīng)過(guò)3d左右物料即可完全腐熟，腐熟的物料由螺旋攪拌輸送機(jī)輸送到輸料皮帶上，然后排出發(fā)酵塔，經(jīng)干燥、粉碎過(guò)篩后，即可裝袋出售[4]。該設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是發(fā)酵時(shí)間短，生產(chǎn)效率高，占地面積小，缺點(diǎn)是一次性投資較大，適合于大中型養(yǎng)殖場(chǎng)使用。

2.5.2 包裹倉(cāng)式系統(tǒng)

包裹倉(cāng)式系統(tǒng)的特點(diǎn)是堆料占據(jù)了整個(gè)發(fā)酵倉(cāng)，混勻的物料從發(fā)酵倉(cāng)頂部投入并充滿(mǎn)反應(yīng)器，占據(jù)整個(gè)發(fā)酵倉(cāng)，在發(fā)酵倉(cāng)底部通過(guò)具有分支管路的通氣管道向反應(yīng)器內(nèi)的物料通氣，廢氣由反應(yīng)器上部的廢氣管道排出，廢氣出口略低于混合物的上表面，通過(guò)負(fù)壓抽氣的方式把廢氣收集處理。

2.5.3 旋轉(zhuǎn)倉(cāng)式系統(tǒng)

旋轉(zhuǎn)倉(cāng)式系統(tǒng)根據(jù)物料在反應(yīng)器內(nèi)的移動(dòng)方式可分為推流式和分隔式。推流式發(fā)酵倉(cāng)系統(tǒng)中，物料從倉(cāng)體的進(jìn)料口進(jìn)入，沿倉(cāng)體移動(dòng)到反應(yīng)器末端的出料口，物料通過(guò)發(fā)酵倉(cāng)的旋轉(zhuǎn)翻滾而達(dá)到混合，是目前使用最普遍的發(fā)酵倉(cāng)系統(tǒng)。分隔式發(fā)酵倉(cāng)系統(tǒng)中，沿物料移動(dòng)方向，反應(yīng)器被分為一個(gè)個(gè)小室，在堆腐的不同階段，物料從一個(gè)室移入另一個(gè)室，在不同室內(nèi)，物料可以進(jìn)行不同時(shí)間、不同條件的堆腐，最后進(jìn)入出料口，在每個(gè)小室中，物料通過(guò)旋轉(zhuǎn)破碎機(jī)械設(shè)備而破碎混合[5]。

發(fā)酵倉(cāng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)械化和自動(dòng)化程度較高，占地面積小，保溫節(jié)能，發(fā)酵周期短，不受氣候條件影響，并可收集堆肥過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄，減少對(duì)環(huán)境的二次污染，缺點(diǎn)是設(shè)備投資較大，成本較高，由于堆肥周期較短，堆肥產(chǎn)品有潛在的不穩(wěn)定性，而且由于機(jī)械化程度較高，一旦設(shè)備出現(xiàn)故障，堆肥過(guò)程會(huì)受到影響，目前，該系統(tǒng)在發(fā)達(dá)國(guó)家使用較普遍。

3 結(jié)語(yǔ)

堆肥處理是畜禽糞便無(wú)害化、資源化利用的一種重要方式，我們應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，進(jìn)一步繼續(xù)研究、探索適合中國(guó)國(guó)情的堆肥處理工藝和技術(shù)，使堆肥處理達(dá)到優(yōu)質(zhì)高效無(wú)污染。