腐熟堆肥法處理畜禽糞便技術(shù)措施分析

馮建濤，陳相輝，逄明明

（1.山東省昌邑市飲馬鎮(zhèn)畜牧獸醫(yī)服務(wù)站，山東 濰坊 261317；2.青島西海岸新區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，山東 青島 266400）

近年來，隨著我國(guó)畜禽規(guī)?；B(yǎng)殖程度的不斷提升，畜禽糞便年排放量不斷增多，對(duì)環(huán)境帶來的污染也越來越嚴(yán)重。隨著環(huán)保要求越來越高，畜禽糞污處理問題已成為全社會(huì)高度關(guān)注的熱點(diǎn)問題。目前養(yǎng)殖場(chǎng)對(duì)糞便處理方法主要有堆肥發(fā)酵法、沼氣池分解法、日光干燥法、高熱烘干法等，各有利弊。堆肥發(fā)酵法，又稱為生物處理法，該方法對(duì)環(huán)境的危害小，需要的空間有限，投入資金較少，受外界環(huán)境影響相對(duì)較小，而且處理后結(jié)果令人滿意，因此很多養(yǎng)殖場(chǎng)中都在采用。本文對(duì)該方法的原理、過程、技術(shù)指標(biāo)以及判定結(jié)果等進(jìn)行了較為詳盡的分析，以供參考。

1 腐熟堆肥機(jī)理

腐熟堆肥是將糞便與墊草等固體廢棄物混合堆積起來，通過控制糞便的水分、酸堿度、碳氮比、空氣、溫度等環(huán)境條件，使微生物在其中大量生長(zhǎng)繁殖，降解畜禽糞便中復(fù)雜有機(jī)物為易被植物吸收的無機(jī)質(zhì)和腐殖質(zhì)的過程。在此過程中產(chǎn)生大量的熱量可使堆內(nèi)溫度達(dá)到60～70 ℃，并能持續(xù)較長(zhǎng)一段時(shí)間，可以有效殺滅糞便中的各種致病菌和寄生蟲卵，達(dá)到無害化的要求。

2 腐熟堆肥過程

糞便從生糞到最終分解需要經(jīng)過四個(gè)階段，即生糞、半腐熟、腐熟、過勁，該過程主要完成了生糞中的有機(jī)質(zhì)分解，變成植物可以吸收的無機(jī)物。礦質(zhì)化是微生物將有機(jī)質(zhì)變成無機(jī)養(yǎng)分并釋放能量的過程，也就是速效養(yǎng)分的釋放；腐殖化則是無機(jī)物再合成生物體的過程，是糞肥熟化的標(biāo)志。各種畜禽糞肥種類不同，但所含有機(jī)物主要是碳水化合物和含氮化合物。在堆肥的外層有機(jī)物進(jìn)行有氧分解，含氮化合物經(jīng)硝化細(xì)菌作用最終被氧化成硝酸，使糞肥達(dá)到礦質(zhì)化；在堆肥內(nèi)部由于水分過多或壓緊形成局部厭氧條件，幾乎沒有硝酸鹽產(chǎn)生，有機(jī)質(zhì)變成腐殖質(zhì)。此時(shí)糞肥能聞到臭味，是因?yàn)橛写罅克傩У会尫?，?dāng)看到堆肥變成腐爛黑色，這表明糞肥已腐熟，且腐熟度比較高。

一般來說，糞便堆腐初期，由于微生物對(duì)有機(jī)物的不斷分解，溫度由低向高發(fā)展。50 ℃以下為中溫階段，糞便中的微生物主要分解其中所含有的碳水化合物以及蛋白質(zhì)部分；超過50 ℃時(shí)為高溫階段，糞便中的殘存物質(zhì)被進(jìn)一步分解，特別是其中較難分解的纖維素部分。當(dāng)然木質(zhì)素等成分由于無法在短時(shí)間內(nèi)通過微生物實(shí)現(xiàn)降解，只能在糞便后續(xù)利用過程中緩慢分解。

在堆肥過程中，伴隨著有機(jī)物分解和腐殖質(zhì)形成的過程，堆肥材料的質(zhì)量和體積也發(fā)生著明顯的變化，通常由于碳素等揮發(fā)成分的分解變化，質(zhì)量和體積均會(huì)減少1/2左右。

3 堆肥發(fā)酵條件

3.1 足夠的氧氣

堆肥初期應(yīng)保持好氧環(huán)境，以利于加速糞肥的氨化、硝化作用；后期使堆肥高度增加，使內(nèi)部產(chǎn)生厭氧條件，便于提高堆肥腐殖化程度和氨的保存。

3.2 適宜的溫度

從好氧堆肥的生物作用過程看，堆內(nèi)溫度應(yīng)保持在50～70 ℃，這是監(jiān)測(cè)堆肥發(fā)酵過程正常進(jìn)行的重要指標(biāo)。若溫度過低，表明微生物活動(dòng)不夠，分解作用緩慢。堆肥開始2～3周仍不產(chǎn)生高溫，就必須重新調(diào)整各項(xiàng)條件，以保持發(fā)酵過程的順利進(jìn)行。溫度過高，多種微生物無法生長(zhǎng)，會(huì)影響發(fā)酵的速度，溫度應(yīng)盡量控制在65 ℃以下。

3.3 含水率

堆肥發(fā)酵最適含水率為50%～65%。低于30%，微生物增殖受抑制；高于75%，空隙率低、氧氣不足，好氧發(fā)酵不完全，所釋放的能量不足以使溫度上升到50 ℃。

3.4 微生物數(shù)量

在畜禽糞便堆肥發(fā)酵中起作用的微生物主要包括細(xì)菌、真菌及放線菌三大類。微生物的種群隨溫度的變化而變化，隨著堆肥時(shí)間的延長(zhǎng)，好氧性細(xì)菌逐漸減少，放線菌漸漸增多，到末期時(shí)真菌（霉菌、酵母菌）顯著減少。堆肥開始由中溫好氧細(xì)菌、真菌（絲狀菌）先分解塘類、蛋白質(zhì)后產(chǎn)生高溫；其次，再由好熱性細(xì)菌、絲狀菌及放線菌等分解；之后再經(jīng)中溫性微生物繼續(xù)分解而腐熟。

3.5 養(yǎng)分

堆肥中碳水化合物是微生物生長(zhǎng)的能量來源之一，而氮?jiǎng)t是組成蛋白質(zhì)的重要元素。平均每利用30份碳需1份氮。適宜堆肥物料碳氮比（C/N）為25∶1。太高的C/N比會(huì)使微生物因?yàn)槿狈ψ銐虻牡鵁o法快速生長(zhǎng)，使堆肥進(jìn)展緩慢；太低的C/N比使過剩氮會(huì)轉(zhuǎn)變成氨逸散于大氣而損失。雞糞的C/N比為（9～10）∶1，其它的各種糞的碳氮比大致為：牛糞為（20～23）∶1，豬糞為（10～14）∶1，羊糞為12∶1，馬糞為13∶1。

3.6 pH

堆肥微生物喜微堿性，即pH為7.0～8.0適宜。

3.7 堆肥時(shí)間

堆肥時(shí)間主要影響糞肥的安全性、穩(wěn)定性和無害化程度。雞糞需2周，豬糞、牛糞所需時(shí)間稍長(zhǎng)，需3～4周；但達(dá)到完全腐熟需要更長(zhǎng)時(shí)間（2～3個(gè)月）。

4 堆肥制作流程

4.1 發(fā)酵前處理

①調(diào)整糞便的含水率：通過在畜禽糞便中加入各種干物質(zhì)來實(shí)現(xiàn)對(duì)水分的控制，加入的物質(zhì)須保證安全、無毒且對(duì)糞便的發(fā)酵不會(huì)產(chǎn)生阻礙效果。因此，目前常見添加物是各種農(nóng)作物的秸稈，比如麥糠、稻殼、玉米秸稈、小麥秸稈等，將這些添加物進(jìn)行簡(jiǎn)單的鍘短或者粉碎即可；②調(diào)整碳氮比：除牛糞外，一般畜禽糞的碳氮比不足，因此，在畜禽糞便好氧堆肥中最好添加一定量的碳源；③調(diào)整pH：為了使微生物活性更好，可以根據(jù)投放微生物的種類來進(jìn)行酸堿調(diào)節(jié)，如果是喜歡偏堿性的微生物菌群可以在糞便中加入少量生石灰，在微生物發(fā)酵過程中其酸堿度又會(huì)逐步恢復(fù)正常。如果糞便本身的酸堿度符合微生物菌群的生長(zhǎng)環(huán)境，則不需要調(diào)節(jié)；④混合均勻。

4.2 發(fā)酵處理

①合理選擇微生物種類：常見的有枯草桿菌、糞鏈球菌等微生物用于糞便發(fā)酵，效果較好；②控制溫度：營(yíng)造出適合微生物不斷增殖的溫度區(qū)間，通常來說30～50 ℃是微生物菌劑較為活躍的溫度范圍，超過65 ℃反而會(huì)抑制微生物菌群的活性和增殖效率，此時(shí)應(yīng)該使用鏟車等設(shè)備及時(shí)翻堆；③適當(dāng)通氣：可以采用翻堆法或者鼓風(fēng)法進(jìn)行氣體更換；④攪拌、翻轉(zhuǎn)：可使發(fā)酵處理材料與空氣均勻接觸，同時(shí)有利于材料的粉碎、均質(zhì)化；⑤控制時(shí)間：在滿足條件的情況下微生物菌群可以在7 d后基本完成腐熟過程。過早腐熟效果不好，過晚則容易造成產(chǎn)品延遲。

5 堆肥腐熟程度的判定

5.1 測(cè)定堆肥溫度

堆肥發(fā)酵過程會(huì)產(chǎn)生熱，數(shù)天內(nèi)可使糞堆內(nèi)的溫度急速上升。一般堆體溫度應(yīng)控制在55 ℃以下，超過65 ℃則會(huì)造成過熟。高溫持續(xù)幾天后下降，經(jīng)過幾次堆溫上升、下降之后，堆溫已不再上升，即可認(rèn)為堆肥腐熟。

5.2 有機(jī)質(zhì)分解

堆肥處理過程，有機(jī)質(zhì)因不斷分解而減少。經(jīng)過一段時(shí)間有機(jī)質(zhì)殘存率呈穩(wěn)定不變時(shí)，可認(rèn)為堆肥腐熟。

5.3 肥料質(zhì)量

外觀呈暗褐色，松軟無臭。首先是觀察蒼蠅孳生情況，如成蠅的密度、蠅蛆死亡和蠅蛹羽化率；其次是大腸桿菌值及蛔蟲卵死亡率。高溫堆肥法衛(wèi)生評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 高溫堆肥法衛(wèi)生評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（建議）

6 結(jié)束語(yǔ)

堆肥作為傳統(tǒng)的生物處理技術(shù)，經(jīng)過多年的改良現(xiàn)正朝著機(jī)械化、商品化方向發(fā)展，設(shè)備效率也日益提高。加拿大用作物秸稈、木屑和城市垃圾等與畜禽糞便一同堆肥腐熟后制作商品肥。英國(guó)和其它歐洲國(guó)家已開始將養(yǎng)殖工序由水沖式清洗糞便轉(zhuǎn)回到傳統(tǒng)的稻草或作物秸稈鋪墊吸糞，然后實(shí)施堆肥利用方式。美國(guó)對(duì)雞場(chǎng)采用機(jī)械干清糞方式，通過堆肥后利用或直接利用，但在美國(guó)養(yǎng)殖場(chǎng)糞污處理中所占的比重很小。本文介紹的堆肥處理畜禽糞便是對(duì)已有的污染進(jìn)行處理，但最終解決畜禽糞便對(duì)環(huán)境的污染還需要從養(yǎng)殖的源頭進(jìn)行控制，如合理規(guī)劃設(shè)計(jì)養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和設(shè)施、大力推廣機(jī)械干清糞工藝、推廣綠色飼料和添加劑，減少糞污的產(chǎn)生和排放。因此，當(dāng)前我國(guó)防治畜禽養(yǎng)殖污染應(yīng)采用從源頭控制與養(yǎng)殖終端污染物治理相結(jié)合的方式，這樣有利于畜禽養(yǎng)殖業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展。