養(yǎng)殖場豬糞超高溫好氧堆肥試驗研究

勇銀華 李 賀

(1.鵬鷂環(huán)保股份有限公司，江蘇 無錫 214200；2.江蘇鵬鷂環(huán)境工程設(shè)計院有限公司，江蘇 無錫 214200)

我國是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，糧食作物、肉類和禽蛋的產(chǎn)量居世界首位，奶類產(chǎn)量居世界第三位[1]，長期以來，種養(yǎng)殖業(yè)在增加農(nóng)戶收入、推進經(jīng)濟發(fā)展和提高人們生活水準的同時，也向周圍環(huán)境中排放了許多農(nóng)業(yè)有機固廢，主要包括水稻、小麥、玉米、豆類、棉花等農(nóng)業(yè)作物秸稈，以及牛糞、豬糞、羊糞、家禽糞等畜禽糞污。近年來，我國每年農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量在9億噸以上[2]，雖各地政府政令不許秸稈焚燒，但由于秸稈零散分布、體量大、收儲運輸成本高、利用的經(jīng)濟性能差和產(chǎn)業(yè)化程度低等原因，農(nóng)民依舊采用就地焚燒或直接還田的處理方式[3]，焚燒造成了嚴重的空氣污染、耕地礦化、火災和交通事故等社會和生態(tài)問題，直接還田還會將大量蟲卵及病原菌帶回土壤，導致作物病害加重及缺苗等不良現(xiàn)象。此外，我國畜禽養(yǎng)殖總量不斷上升，每年產(chǎn)生38億噸畜禽糞便，有效處理率卻不到50%[4]，大量畜禽糞便未經(jīng)處理排入環(huán)境，成為農(nóng)村面源污染的成因之一，如排入自然水體的江河湖泊，會使水體污濁，生化需氧量(BOD)負荷增加，形成厭氧腐化或富營養(yǎng)化現(xiàn)象，威脅魚類等水生生物的生存；直接堆置在田間地頭，使周圍環(huán)境孳生大量蚊蠅和其他害蟲，也會傳播傳染性疾病，影響農(nóng)戶身體健康。

畜禽糞便資源化利用的方式主要有肥料化、飼料化和能源化技術(shù)三方面[5]，肥料化是直接利用畜禽糞污生產(chǎn)有機肥，可以提高土壤有機質(zhì)含量，改善土壤成分，促進作物增產(chǎn)、增效，畜禽糞便轉(zhuǎn)化為能源的主要途徑是采用以厭氧發(fā)酵為核心的能源環(huán)保工程[6]，這些資源化利用方法不僅可以防治污染，還可以實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)自體良性循環(huán)，但從我國畜禽糞便的利用情況看，由于一般采取單一的治理技術(shù)，糞便的利用率低，畜禽糞便的污染問題難從根本上解決[7]，并且，由于投入不足，經(jīng)費匱乏，導致污染治理的基礎(chǔ)設(shè)施缺乏規(guī)模，技術(shù)研究嚴重滯后，至今還沒有研究出一種普遍適用的處理技術(shù)。

針對國內(nèi)畜禽糞便處理的現(xiàn)狀，鵬鷂環(huán)保集團選址某養(yǎng)豬場糞便處理廠，開展本次試驗研究，利用YM菌超高溫好氧處理技術(shù)，對養(yǎng)豬場糞污進行處理，以期為畜禽糞便處理提供借鑒。

1 設(shè)備與方法

1.1 試驗的設(shè)備

此次測試共設(shè)置二個反應槽，每個反應槽尺寸為5m×3.7m×3m，每個反應槽里配置三根曝氣管，曝氣管長度為4.5m，處理規(guī)模為40m3。圖1中分別展示了風機風管布置情況、槽體整體情況及混合后的堆體情況。

圖1 試驗設(shè)備圖

1.2 試驗方法

為了驗證YM菌與養(yǎng)豬場糞污良好的結(jié)合能力，同時為以后項目的運行提供技術(shù)支持，此次測試設(shè)置單因素變量實驗，即分別設(shè)置YM菌與豬糞不同配比的堆體，豬糞與YM菌重量比分別為4：3(堆體1)和1：1(堆體2)。

1.3 糞污取樣方法

取樣遵循有代表性和取樣均勻的原則，工具采用鍬、耙等。采樣方法為：堆制前，對新鮮的糞污進行多點采樣，用四分法分別取出兩個平行樣，測定所需指標。堆制后糞污取樣：堆制后形成的料堆，取樣點位置、取樣量及頻次相同。包括：晾曬、烘干、浸提、研磨、篩分、過濾等，為測定各指標做好準備工作。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵溫度變化

堆體1的發(fā)酵周期為42天，80℃以上的高溫維持了39天，100℃以上的高溫維持了12天，最高發(fā)酵溫度出現(xiàn)在第二周期，為106℃；堆體2的發(fā)酵周期為35天，80℃以上的高溫維持了29天，100℃以上的高溫維持了1天，最高發(fā)酵溫度出現(xiàn)在第7天，為101℃。對比分析發(fā)酵溫度變化情況，堆體1發(fā)酵時溫度上升較快，且100℃以上的高溫持續(xù)時間長。分析由于堆體熱量是通過微生物分解有機物所產(chǎn)生的，可以初步判斷有機質(zhì)含量對發(fā)酵溫度影響較大。

圖2 發(fā)酵溫度變化曲線

2.2 發(fā)酵含水率變化

為保證發(fā)酵試驗效果，初始發(fā)酵時把混合堆制后物料含水率控制在45%左右。通過圖3曲線可以看出：經(jīng)過5～6次的翻堆，含水率都降至30%以下。堆體1含水率下降幅度比堆體2小，由于發(fā)酵過程中有機質(zhì)分解產(chǎn)生水，堆體1的有機質(zhì)含量比堆體2的多，發(fā)酵過程產(chǎn)生的水分也多，所以堆體1的含水率下降比堆體2的緩慢。但堆體1的發(fā)酵周期長于堆體2，發(fā)酵溫度高和高溫時段長，導致堆體1的最終含水率低于堆體2。

圖3 含水率變化曲線

2.3 發(fā)酵有機質(zhì)變化

堆體1豬糞與YM菌混合后有機質(zhì)含量為77.75%，經(jīng)過42天的發(fā)酵后，有機質(zhì)含量下降至70.15%，下降7.6%。

堆體2豬糞與YM菌混合后有機質(zhì)含量為65.6%，經(jīng)過35天的發(fā)酵后，有機質(zhì)含量下降至61%，下降4.6%。

圖4 有機質(zhì)含量變化曲線

3 結(jié)論

通過已經(jīng)結(jié)束的二個堆體的測試試驗，證明了YM菌處理養(yǎng)殖場豬糞的能力，超高溫好氧堆肥技術(shù)將腐熟物作為菌種源，循環(huán)進行使用，相比傳統(tǒng)堆肥工藝，使得不借助外熱源達到超高的溫度成為可能。工藝的減容減量效果主要通過在持續(xù)高溫環(huán)境下，蒸發(fā)去除水分實現(xiàn)。本工藝可以以成品作為菌種繼續(xù)處理糞污，無需投加菌種，是種可持續(xù)發(fā)展的工藝。