畜禽糞便好氧堆肥處理技術(shù)探討

羅長(zhǎng)健

關(guān)鍵詞：畜禽糞便;好氧堆肥;處理技術(shù)

畜禽糞便一直是我國(guó)農(nóng)業(yè)的傳統(tǒng)有機(jī)肥料，其含有大量的有機(jī)養(yǎng)分可以有效改善土壤環(huán)境，提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量。針對(duì)畜禽糞便的處理，好氧堆肥發(fā)酵是最有效可行的方式之一。對(duì)畜禽糞便進(jìn)行好氧堆肥處理，不僅能夠有效消除糞便對(duì)周?chē)h(huán)境造成的不良影響，還可以作為一種有機(jī)資源進(jìn)行有效利用。

一、畜禽糞便的現(xiàn)狀

（一）畜禽糞便的產(chǎn)生量大

隨著畜牧業(yè)養(yǎng)殖規(guī)模的不斷擴(kuò)大，畜禽糞便量也迅速增加。改革開(kāi)放以來(lái)，化肥在農(nóng)業(yè)中逐漸占據(jù)了主要地位，導(dǎo)致大量的畜禽糞便無(wú)法得到有效利用。豬、羊、雞等傳統(tǒng)畜禽養(yǎng)殖規(guī)模的迅速擴(kuò)大是造成畜禽糞便量增加的主要因素。據(jù)《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》（2016）統(tǒng)計(jì)，2005-2015年我國(guó)肉豬出欄數(shù)達(dá)到70825萬(wàn)頭，牛出欄數(shù)10817萬(wàn)頭。大規(guī)模的集中養(yǎng)殖導(dǎo)致了畜禽糞便的大量增加，畜牧養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重。

（二）畜禽糞便的成分較復(fù)雜

總體來(lái)說(shuō)，畜禽糞便中所含的化學(xué)成分受飼料、飼養(yǎng)條件以及個(gè)體消化能力等多方面的影響。畜禽糞便中含有較多的有機(jī)物，元素組成以C、H、O、N、S為主，所組成的氨基酸以及蛋白質(zhì)含量多、種類(lèi)豐富。糞便中所含的N、P、K等養(yǎng)分，可以為農(nóng)作物的生長(zhǎng)提供豐富的營(yíng)養(yǎng)。此外，糞便中所含的Na、Ca、Mg、Fe、Cu、Zn等金屬元素，也是農(nóng)作物所必須的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。因此，畜禽糞便可直接或經(jīng)短期簡(jiǎn)易堆肥處理后直接施用于農(nóng)田，不僅能提高土壤肥力以及農(nóng)作物產(chǎn)量，還有利于改善土壤的結(jié)構(gòu)。

（三）畜禽糞便的危害嚴(yán)重

畜禽糞便中，含有較多的重金屬以及大量的有害氣體，如不經(jīng)過(guò)無(wú)害化處理，會(huì)對(duì)環(huán)境及人體健康造成危害。畜禽糞便危害的受體主要有空氣、水以及土壤。糞便中含有的有害氣體包括硫化氫、氨氣、甲基氨等，對(duì)空氣造成了嚴(yán)重的污染，影響到養(yǎng)殖場(chǎng)附近居民的身體健康。目前，我國(guó)畜禽糞便的一大特點(diǎn)就是含水率較高，其滲入地下后會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)氐牡叵滤斐晌廴?，影響?dāng)?shù)鼐用竦娘嬘?。此外，若將糞便排入到當(dāng)?shù)厮w之中，其含有的豐富的N、P等營(yíng)養(yǎng)元素，可能會(huì)引起水體的富營(yíng)養(yǎng)化，引起藻類(lèi)及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，水質(zhì)惡化，魚(yú)類(lèi)及其他生物大量死亡。同時(shí)，大量糞便直接施用于農(nóng)田，若處理不當(dāng)，其中含有的鹽分會(huì)引起土壤的通透性降低而導(dǎo)致土壤板結(jié)。

二、畜禽糞便的高溫好氧堆肥處理技術(shù)

畜禽糞便的處理不當(dāng)以及不合理利用，是造成污染的主要原因。但是如果能夠進(jìn)行無(wú)害化處理并進(jìn)行科學(xué)資源化利用，不僅能夠減輕生態(tài)壓力、解決其產(chǎn)生的污染問(wèn)題，還能夠?qū)⑵渥儚U為寶、轉(zhuǎn)化成有價(jià)值的生物資源。目前，我國(guó)對(duì)畜禽糞便的資源化處理方式主要以肥料化技術(shù)和能源化技術(shù)為主，但由于能源化技術(shù)對(duì)技術(shù)設(shè)備和操作人員的要求較高，推行較困難，使得肥料化技術(shù)占據(jù)主導(dǎo)地位。而目前肥料化技術(shù)中，最常用的就是好氧堆肥。

（一）高溫好氧堆肥的原理

畜禽糞便高溫好氧堆肥，主要是指在有氧條件下，利用細(xì)菌、放線(xiàn)菌、真菌等微生物的作用，對(duì)原料中有機(jī)質(zhì)進(jìn)行降解轉(zhuǎn)化，并殺死病原體和分解有毒有害氣體的過(guò)程。該過(guò)程中，好氧微生物起主要作用，其在氧氣充足的條件下，通過(guò)自身氧化、還原與合成等的生命活動(dòng)，利用堆肥原料中部分有機(jī)物氧化分解成為無(wú)機(jī)物，并為自身生長(zhǎng)提供能量，最終原料發(fā)酵腐熟。

（二）高溫好氧堆肥的影響因素

畜禽糞便好氧堆肥過(guò)程中，需要對(duì)水分、溫度、pH等因素進(jìn)行人為控制，以期達(dá)到較好的降解處理效果。水分是好氧堆肥發(fā)酵過(guò)程中必不可少的條件。一般堆體整體的水分含量需要達(dá)到50%～70%。水分過(guò)低，則影響微生物的正常生長(zhǎng);水分過(guò)高時(shí)，則堆體的通風(fēng)效果不好，達(dá)不到好氧的條件。此外，溫度是堆肥過(guò)程中微生物活動(dòng)的主要影響因素，堆肥過(guò)程可將溫度變化分成四個(gè)階段：升溫、高溫、降溫和穩(wěn)定階段，其中，高溫階段是最重要的環(huán)節(jié)，在此過(guò)程中，有機(jī)質(zhì)被微生物分解并轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)。還有碳素和氮素都是微生物重要的營(yíng)養(yǎng)來(lái)源。由此可見(jiàn)，堆肥過(guò)程受多個(gè)因素共同控制。

（三）高溫好氧堆肥的技術(shù)工藝

目前，我國(guó)的畜禽糞便堆肥處理技術(shù)，主要包括自然堆肥、條垛式堆肥技術(shù)、槽式堆肥技術(shù)以及反應(yīng)器堆肥技術(shù)。

1、自然堆肥技術(shù)。自然堆肥技術(shù)是我國(guó)一種較為傳統(tǒng)的堆肥技術(shù)工藝，一般選擇在干燥、地勢(shì)較高、平坦的地方進(jìn)行堆積。將物料堆成具有一定長(zhǎng)寬高的垛條，利用天然的條件使堆料自然發(fā)酵、分解、腐熟。為了保證堆肥效率，一般要在堆制之前將地面進(jìn)行夯實(shí)，并鋪上一定厚度的細(xì)草來(lái)吸收肥料滲濾液。為了保證肥料整體的通風(fēng)量和氧氣量，一般會(huì)在垛條底部鋪設(shè)通風(fēng)管道給糞堆充氣。自然堆肥成本低、方法設(shè)備簡(jiǎn)單，但堆肥效率低、周期長(zhǎng)，容易受天氣狀況影響，并且易對(duì)周邊環(huán)境造成影響。

2、條垛式堆肥技術(shù)。條垛式堆肥技術(shù)，是對(duì)自然堆肥技術(shù)的改良，是將堆肥原料堆積成三角形或梯形的長(zhǎng)垛條，并采用人工或者機(jī)械的方式進(jìn)行翻堆，保證糞堆整體各層的有氧狀態(tài)。堆制前需要添加一定的輔料，調(diào)節(jié)原料的碳氮比。垛條長(zhǎng)度一般根據(jù)畜禽糞便數(shù)量和場(chǎng)地規(guī)模確定，高度一般不超2m。條垛式堆肥技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單、設(shè)備少、投資少等優(yōu)點(diǎn)，但是需要添加一定量的輔料。還具有占用面積大，溫度和臭氣不易控制等缺點(diǎn)。

3、槽式堆肥技術(shù)。槽式堆肥是將堆肥原料與需要添加的輔料按照要求比例充分混合，并且根據(jù)相關(guān)技術(shù)要求，調(diào)節(jié)堆料的碳氮比以及含水率，再將混合堆料放在發(fā)酵槽內(nèi)進(jìn)行好氧發(fā)酵反應(yīng)。該技術(shù)過(guò)程采用槽式翻堆機(jī)進(jìn)行翻堆，發(fā)酵槽底部安裝有通風(fēng)管道，進(jìn)行通風(fēng)供氧，一般25d左右能完成整個(gè)堆肥過(guò)程。槽式翻堆機(jī)主要采用的是鏈板式翻堆機(jī)，其擁有獨(dú)特的多齒鏈板，能夠?qū)υO(shè)備前面的堆料進(jìn)行翻堆，同時(shí)推動(dòng)物料向后移動(dòng)。槽式堆肥技術(shù)機(jī)械化程度高，控制溫度和曝氣量較容易，不受天氣狀況影響，發(fā)酵周期較短。但具有投資高、占地面積大、操作復(fù)雜等缺點(diǎn)。

4、反應(yīng)器堆肥技術(shù)。反應(yīng)器堆肥是一種將堆肥物料置于封閉式反應(yīng)器中進(jìn)行好氧發(fā)酵，集進(jìn)料、控溫、通氣、翻堆、攪拌、除臭、出料于一體的一種堆肥技術(shù)。反應(yīng)器堆肥具有高度自動(dòng)化、一體化;節(jié)能、封閉系統(tǒng)內(nèi)臭氣易控制、不受氣候影響;占地面積小等優(yōu)勢(shì)。但反應(yīng)器堆肥技術(shù)大規(guī)模生產(chǎn)處理能力較差，且現(xiàn)今技術(shù)尚不成熟。

三、畜禽糞便高溫好氧堆肥技術(shù)改進(jìn)及發(fā)展趨勢(shì)

（一）好氧堆肥通風(fēng)工藝

目前，條垛式、槽式以及反應(yīng)器堆肥技術(shù)均有其結(jié)合自身特點(diǎn)所使用的通風(fēng)工藝。條垛式堆肥工藝一般使用的是自然通風(fēng)。此外，在堆肥過(guò)程中，翻堆以及攪拌也能達(dá)到一定程度上的通風(fēng)效果。在實(shí)際堆肥過(guò)程中，一般將自然通風(fēng)和人工翻堆結(jié)合起來(lái);而在槽式和反應(yīng)器式堆肥中，使用機(jī)械攪拌結(jié)合間歇式通風(fēng)工藝來(lái)達(dá)到最大的應(yīng)用效果。

（二）好氧堆肥廢氣污染控制技術(shù)

堆肥過(guò)程中的主要污染是對(duì)空氣的污染。牲畜糞便中的有機(jī)質(zhì)，在好氧微生物的分解作用下會(huì)產(chǎn)生有毒有味氣體，散發(fā)到空氣中，對(duì)周?chē)h(huán)境及人體健康造成危害。特別是在大面積堆肥的情況下，堆體中的有機(jī)質(zhì)分解不徹底，會(huì)產(chǎn)生大量的臭氣。目前，反應(yīng)器式堆肥工藝所采用的攪拌與強(qiáng)制通風(fēng)相結(jié)合的方法能夠有效稀釋擴(kuò)散到大氣中的臭氣，但是這些氣體并未得到無(wú)害化處理。通過(guò)收集氣體進(jìn)行催化氧化，化學(xué)燃燒加以利用，或采用活性炭吸附的物理方法，可以有效地改善堆體周?chē)沫h(huán)境。

（三）好氧堆肥脫水技術(shù)

好氧堆肥的堆體一般含水率較高，達(dá)到70%左右。水分過(guò)多會(huì)導(dǎo)致堆體的溫度不易控制，同時(shí)也會(huì)在一定程度上限制其資源化利用。在自然堆肥和條垛式堆肥過(guò)程中，堆體中水分下滲到土壤中可能會(huì)導(dǎo)致當(dāng)?shù)赝寥酪约暗叵滤奈廴?，可以采取糞便固液分離或濃縮堆肥的方法，來(lái)達(dá)到有效的脫水效果。

四、小結(jié)

改革開(kāi)放以來(lái)，農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展導(dǎo)致大量的畜禽糞便無(wú)法得到有效處理，同時(shí)，絕大多數(shù)人缺乏對(duì)畜禽糞便的有效利用價(jià)值正確的認(rèn)知，更不能深刻意識(shí)到畜牧業(yè)糞便的資源化利用對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及生態(tài)環(huán)境的重要意義，導(dǎo)致我國(guó)大部分地區(qū)畜禽糞便的有效肥料化、資源化利用程度不高。因此，做好畜禽糞便的無(wú)害化和減量化處理刻不容緩。高溫好氧堆肥是目前畜禽糞便肥料化的最有效方式，但現(xiàn)今的技術(shù)水平和生產(chǎn)規(guī)模無(wú)法滿(mǎn)足我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的全部要求。因此，只有不斷學(xué)習(xí)堆肥技術(shù)，對(duì)堆肥工藝進(jìn)行技術(shù)革新，加大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與堆肥科技投入，提升農(nóng)業(yè)人員對(duì)好氧堆肥工藝意義的認(rèn)識(shí)，才能使堆肥工藝更好地為農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)發(fā)展服務(wù)。