應(yīng)用不同槽式系統(tǒng)的雞糞好氧發(fā)酵實(shí)驗(yàn)效果對(duì)比

王文林，劉菊蓮，孫 潔，胡馨月，胡登吉

(寧夏順寶現(xiàn)代農(nóng)業(yè)股份有限公司,寧夏 青銅峽 751600)

1 引言

雞糞是蛋雞養(yǎng)殖場(chǎng)最大的污染源[1]，由于雞消化吸收能力有限，飼料在消化道內(nèi)停留時(shí)間短，故雞糞中含有大量未被消化吸收、可被利用的養(yǎng)分[2]。以雞糞為原料可以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥料，不但可以避免環(huán)境污染，還可帶來(lái)經(jīng)濟(jì)價(jià)值，推動(dòng)農(nóng)業(yè)綠色、健康和可持續(xù)發(fā)展[3]。目前廣泛被各類規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)應(yīng)用的堆肥方式為槽式堆肥，槽式堆肥是利用生物學(xué)特性結(jié)合先進(jìn)的機(jī)械化技術(shù)作用，通過(guò)槽式翻拋機(jī)械進(jìn)行翻拋、攪拌及破碎，使物料發(fā)酵、腐熟、降解的一種堆肥工藝[4～9]。此系統(tǒng)通過(guò)強(qiáng)制通風(fēng)與定期翻堆相結(jié)合，槽壁上方鋪設(shè)有翻拋設(shè)備，可對(duì)物料進(jìn)行翻攪，底部鋪設(shè)有曝氣管道，可對(duì)堆料進(jìn)行通風(fēng)曝氣[10～14]。槽式發(fā)酵系統(tǒng)具有占地空間小、堆肥深度高、升溫快和處理能力大等優(yōu)點(diǎn)[15]。

2 材料與方法

2.1 實(shí)驗(yàn)材料

供試材料為順寶公司自產(chǎn)雞糞(具體參數(shù)見表1)，輔料為順寶公司雞糞發(fā)酵半成品(水分≤30%)，發(fā)酵菌劑為順寶公司自研菌。

表1 順寶公司自產(chǎn)雞糞基本參數(shù)

2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)施設(shè)備

深槽式發(fā)酵系統(tǒng)：包括深槽式發(fā)酵池簡(jiǎn)稱1#發(fā)酵池(入層厚度為2.0 m)、曝氣系統(tǒng)(曝氣量為2.06 m3/min)、鏈條式翻拋設(shè)備、軸流式風(fēng)機(jī)。

淺槽式發(fā)酵系統(tǒng)：包括淺槽式發(fā)酵池簡(jiǎn)稱2#發(fā)酵池(入料厚度為0.8 m)、曝氣系統(tǒng)(曝氣量為1.66 m3/min)、齒輪式翻拋設(shè)備、軸流式風(fēng)機(jī)。

2.3 實(shí)驗(yàn)方法

本實(shí)驗(yàn)是在寧夏順寶現(xiàn)代農(nóng)業(yè)股份有限公司肥料生產(chǎn)車間內(nèi)進(jìn)行，將雞糞和輔料按照3∶2的比例進(jìn)行混合，水分控制在60%左右，pH值約為7，碳氮比約為20∶1，并按特定比例添加發(fā)酵菌劑，通過(guò)傳送帶分別輸送至深槽式發(fā)酵池(以下簡(jiǎn)稱1#發(fā)酵池)、淺槽式發(fā)酵池(以下簡(jiǎn)稱2#發(fā)酵池)入料口，每天定時(shí)曝氣、翻拋，物料隨翻拋不斷向出料口移動(dòng)。

2.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

2.4.1 溫度及氨氣濃度測(cè)定

每天監(jiān)測(cè)發(fā)酵池內(nèi)物料溫度、氨氣濃度及成品料水分。使用50 cm電子溫度計(jì)每天在深槽式、淺槽式發(fā)酵池入料口、中間及出料口進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)定物料溫度，并將平均值作為當(dāng)天溫度；使用便攜式氨氣測(cè)定儀多點(diǎn)測(cè)定發(fā)酵池內(nèi)氨氣濃度，并將平均值作為當(dāng)天發(fā)酵池內(nèi)氨氣濃度；多點(diǎn)采集發(fā)酵池出料口成品料，均勻混合后使用重量法測(cè)定水分，連續(xù)監(jiān)測(cè)3個(gè)月。

2.4.2 肥料成品測(cè)定

每月定時(shí)采集出料口樣品測(cè)定氮、磷、鉀、有機(jī)質(zhì)[6]、腐殖酸含量[7]、糞大腸菌群數(shù)、蛔蟲卵死亡率及種子發(fā)芽指數(shù)[8]，連續(xù)監(jiān)測(cè)3個(gè)月(10月、11月、12月)。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同發(fā)酵池溫度變化情況

3.1.1 發(fā)酵池入料口溫度變化情況

1#發(fā)酵池入料口溫度變化區(qū)間為40.00～84.00 ℃，平均溫度為70.67 ℃，2#發(fā)酵池入料口溫度在69.00～86.00 ℃之間波動(dòng)，平均溫度為72.94 ℃，1#發(fā)酵池>2#發(fā)酵池(圖1)。從12月開始開始隨著氣溫的降低，發(fā)酵池入料口溫度開始下降。

圖1 發(fā)酵池入料口溫度變化

3.1.2 發(fā)酵池中間溫度變化情況

圖2為發(fā)酵池中間溫度變化情況，1#發(fā)酵池中間溫度變化區(qū)間為32.0～87.5 ℃，平均溫度為60.66 ℃，2#發(fā)酵池中間溫度變化區(qū)間為55.0～83.0℃，平均溫度為68.91 ℃，2#發(fā)酵池>1#發(fā)酵池。

圖2 發(fā)酵池中間溫度變化

3.1.3 發(fā)酵池出料口溫度變化情況

由圖3可見，1#發(fā)酵池出料口溫度變化區(qū)間為42～58 ℃，平均溫度為47.40 ℃，2#發(fā)酵池出料口溫度變化區(qū)間為29～65 ℃，平均溫度為47.06，1#發(fā)酵池>2#發(fā)酵池。

圖3 發(fā)酵池出料口溫度變化

綜上所述，從3個(gè)月的溫度變化曲線可以看出，1#發(fā)酵池的溫度整體高于2#發(fā)酵池，這是由于深槽式發(fā)酵池料層較厚，微生物繁殖時(shí)間長(zhǎng)，故熱量蓄積較多，導(dǎo)致溫度高于淺槽式發(fā)酵池。中間溫度1#發(fā)酵池低于2#發(fā)酵池，是由于1#發(fā)酵池入料口溫度高于2#號(hào)發(fā)酵池，隨著翻拋次數(shù)的增加，故1#發(fā)酵池高溫期結(jié)束時(shí)間早于2#發(fā)酵池。從溫度變化情況來(lái)看，各發(fā)酵池溫度規(guī)律為入料口溫度最高，隨著時(shí)間的變化，發(fā)酵池中間溫度開始下降，出料口溫度最低。12月以來(lái)由于氣溫降低、雞糞水分偏高等多方面因素的影響，溫度變化幅度較大，各發(fā)酵池起溫、降溫時(shí)間整體向后推移，導(dǎo)致入料口、中間溫度下降，出料口溫度上升。

3.2 發(fā)酵池氨氣濃度變化

雞糞有機(jī)肥發(fā)酵過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生氨氣，由圖4可見，1#發(fā)酵池氨氣濃度變化區(qū)間為21.6～557.3×10-6，平均濃度為268.8×10-6，2#發(fā)酵池氨氣濃度變化區(qū)間為6.3～394.6×10-6，平均濃度為133.9×10-6。隨著氣溫降低，發(fā)酵池內(nèi)產(chǎn)生冷凝水，部分氨氣溶于冷凝水中，揮發(fā)量減少，1#發(fā)酵池內(nèi)濕度大于2#發(fā)酵池，導(dǎo)致1#發(fā)酵池內(nèi)氨氣濃度下降幅度大于2#發(fā)酵池。

圖4 發(fā)酵池氨氣濃度變化情況

由于1#發(fā)酵池料層厚度、入料量及曝氣量均高于2#發(fā)酵池，故1#發(fā)酵池產(chǎn)生的氨氣濃度整體高于2#發(fā)酵池。

3.3 半成品水分變化情況

由圖5可見,1#發(fā)酵池半成品水分在18.80%～47.58%之間波動(dòng)，平均水分25.60%，2#發(fā)酵池半成品水分在25.52%～45.52%之間波動(dòng)，平均水分34.23%。11月17日起，隨著溫度持續(xù)降低，低溫導(dǎo)致發(fā)酵池內(nèi)的水蒸氣凝集，重新落入肥料中，致使出料口的水分逐漸升高。1#發(fā)酵池料層較厚，曝氣量較大，溫度較高，水分蒸發(fā)速度快，2#發(fā)酵池料層較薄，曝氣量較小，溫度較低，水分蒸發(fā)速度慢，故出料口平均水分2#發(fā)酵池>1#發(fā)酵池。

圖5 發(fā)酵池半成品水分變化

3.4 成品各項(xiàng)指標(biāo)情況

3.4.1 發(fā)酵池成品技術(shù)指標(biāo)

表2為10～12月發(fā)酵池成品各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，1#發(fā)酵池半成品中腐殖酸含量高于2#發(fā)酵池，這是由于1#發(fā)酵池溫度高于2#發(fā)酵池，起溫快導(dǎo)致腐熟加快。1#發(fā)酵池總養(yǎng)分呈上升趨勢(shì)，2#發(fā)酵池成品總養(yǎng)分呈下降趨勢(shì)；1#、2#發(fā)酵池pH值呈下降趨勢(shì)；有機(jī)質(zhì)含量均呈上升趨勢(shì)；這是由于氣溫降低，發(fā)酵菌繁殖速度減慢，分解有機(jī)質(zhì)速度下降。

表2 發(fā)酵池半成品技術(shù)指標(biāo)

3.4.2 發(fā)酵池半成品無(wú)害化指標(biāo)

表3為鮮雞糞、發(fā)酵池半成品無(wú)害化測(cè)定指標(biāo)，可以看出，由于雞糞源頭控制較好，鮮雞糞中不含活蛔蟲卵，3個(gè)發(fā)酵池成品全部未檢出活蛔蟲卵。鮮雞糞中糞大腸菌群數(shù)很高，但糞大腸菌在75 ℃條件下5 min即可滅活，發(fā)酵池最高溫度可達(dá)80 ℃，可有效殺死糞大腸菌，故出料口成品中均未檢出糞大腸菌。1#發(fā)酵池種子發(fā)芽指數(shù)高于2#發(fā)酵池，這是由于1#發(fā)酵池料層較厚，發(fā)酵溫度高于2#發(fā)酵池，腐熟效果較好，這個(gè)結(jié)果與腐殖酸含量測(cè)定結(jié)果一致。

表3 鮮雞糞及發(fā)酵池半成品無(wú)害化指標(biāo)

4 結(jié)論與討論

由于深槽式發(fā)酵池料層厚、曝氣量大，故深槽式發(fā)酵池溫度、起溫速度均高于淺槽式發(fā)酵池，出料口半成品水分低于淺槽式發(fā)酵池，腐殖酸含量高于淺槽式發(fā)酵池，腐熟效果優(yōu)于淺槽式發(fā)酵池。但深槽式發(fā)酵池氨氣濃度高于淺槽式發(fā)酵池，主要是因?yàn)樯畈凼桨l(fā)酵池雞糞容量大所導(dǎo)致的結(jié)果，且深槽式發(fā)酵池出料口半成品的總養(yǎng)分、有機(jī)質(zhì)、pH值和淺槽式發(fā)酵池相比均未表現(xiàn)出明顯的規(guī)律，說(shuō)明兩種槽式結(jié)構(gòu)在發(fā)酵過(guò)程中對(duì)養(yǎng)分積累并沒(méi)有明顯的差異。整體效果為深槽式發(fā)酵系統(tǒng)優(yōu)于淺槽式發(fā)酵系統(tǒng)，這為北方地區(qū)畜禽糞便在低溫季節(jié)進(jìn)行槽式好氧發(fā)酵系統(tǒng)的處理和選擇上提供了一定的參考依據(jù)。本文只針對(duì)低溫季節(jié)進(jìn)行了研究，在高溫季節(jié)是否具有同樣的對(duì)比效果，還有待于進(jìn)一步的探討。