農(nóng)牧場規(guī)模生產(chǎn)有機肥的技術方法

姜竹會，孫志強，李國良，李志才

1 山東省萊陽市譚格莊鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務中心，山東萊陽 265200

2 山東省濰坊紫鳶乳業(yè)科技發(fā)展有限公司，山東濰坊 261000

3 山東省青島億盛隆塑料包裝有限公司，山東青島 266000

4 山東省青島市畜禽良種有限公司，山東青島 266000

0 引言

目前，我國農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)開始進入現(xiàn)代化快速發(fā)展的轉型期，走綠色環(huán)保生態(tài)循環(huán)發(fā)展之路，是發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)的必然趨勢。有機肥能為農(nóng)作物生長提供所需肥料養(yǎng)分；改善和促進農(nóng)作物對肥料養(yǎng)分的吸收；提高土壤的活性和肥力；提高農(nóng)產(chǎn)品品質等。近年來，伴隨著我國農(nóng)牧業(yè)的快速發(fā)展，每年畜禽養(yǎng)殖固體糞污的產(chǎn)生量約為31 億噸、農(nóng)作物秸稈的產(chǎn)生量約為9 億噸。目前農(nóng)牧業(yè)面臨兩大問題，一方面是固體糞污和農(nóng)業(yè)農(nóng)作物秸稈無害化處理利用率低；另一方面優(yōu)質有機肥產(chǎn)量不能滿足農(nóng)業(yè)種植業(yè)的需要。因此，為解決農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)伴生的農(nóng)作物秸稈和畜牧業(yè)固體糞污，對其進行無害化、肥料化處理，科學合理利用，本文將農(nóng)牧場規(guī)模生產(chǎn)有機肥的技術方法進行歸納總結，供農(nóng)牧場參考使用。

1 有機肥生產(chǎn)工藝流程

有機肥生產(chǎn)工藝流程圖，詳見圖1。

圖1 有機肥生產(chǎn)工藝流程圖

2 有機肥生產(chǎn)機械設備與生產(chǎn)廠房配置

2.1 有機肥生產(chǎn)設備

有機肥主要生產(chǎn)設備為原料前處理、糞肥發(fā)酵、有機肥造粒和運輸包裝等（表2）。

表2 有機肥生產(chǎn)主要設備配套表

2.2 有機肥生產(chǎn)廠房（棚）配置

有機肥生產(chǎn)廠房（棚）主要配置為秸稈粉碎與存儲工棚、糞污固液分離與原料存儲工棚、發(fā)酵物料混合攪拌工棚、多列式發(fā)酵條槽工棚、有機肥造粒與包裝工棚和成品有機肥存儲倉庫等（表3）。

表3 有機肥生產(chǎn)廠房（棚）配置配套表

3 規(guī)模生產(chǎn)有機肥技術方法

3.1 有機肥生產(chǎn)原料組成

有機肥生產(chǎn)原料主要以農(nóng)牧場畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的固體糞污、農(nóng)作物種植產(chǎn)生的秸稈為主和有利于促進有機肥發(fā)酵腐熟的微生物好氧發(fā)酵菌劑等。嚴禁使用國家有關管理部門明確禁止的粉煤灰、鋼渣、污泥、生活垃圾、含有外來入侵物種及物料和法律法規(guī)禁止存有生物安全隱患的禁用類原料，如病死畜禽等危害公共衛(wèi)生的各種物料[1]。

3.2 有機肥原料預處理

3.2.1 畜禽糞污集納與固液分離

農(nóng)牧場畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的糞污，應本著快捷簡便、不污染環(huán)境等原則，運用車輛、管道、溝渠等動力機械設備設施，將固體糞污集納至糞污處理場，使用螺旋擠壓式或篩濾等形式的固液分離機設備，將糞污中的部分水分從固液分離機中濾出，將糞污中的水分含量降低至65.0%～70.0%，達到生產(chǎn)有機肥發(fā)酵腐熟的要求。

畜禽糞污固液分離機的固液分離能力，一般要求達到20～50 m3/h；配備7～13.0 kw功率的電機動力。

農(nóng)牧場需規(guī)劃設立專門的畜禽養(yǎng)殖糞污預處理場，其糞污的存儲容量和占用面積，應根據(jù)畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的糞污數(shù)量和預處理能力等因素確定。一般飼養(yǎng)規(guī)模1 000 頭泌乳奶牛的糞污預處理場的容量不能低于500 m3，須能存儲15～20 天畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的固體糞污[2]。

3.2.2 農(nóng)作物秸稈粉碎制粉

農(nóng)牧場種植產(chǎn)生的秸稈一般大部分會直接粉碎還田，少部分沒有直接還田的秸稈，經(jīng)自然干燥粉碎成粉狀后，可作為生產(chǎn)有機肥的輔助原料。

農(nóng)作物秸稈粉碎設備，可根據(jù)秸稈粉碎數(shù)量和時間的實際需求配備農(nóng)作物秸稈粉碎機。一般農(nóng)作物秸稈的粉碎制粉能力要求達到3～4 噸/h，單機配套電機動力為13.0 kw。

3.2.3 應用有機肥原料微生物好氧發(fā)酵菌劑

應用優(yōu)質的有機肥原料微生物好氧發(fā)酵菌劑，是保證有機肥原料生產(chǎn)發(fā)酵腐熟質量的重要影響因素之一。優(yōu)質的有機肥原料微生物好氧發(fā)酵菌劑能使有機肥原料發(fā)酵快、分解快、腐熟快，并能有效地去除臭味和殺滅蟲卵及病菌。

有機肥原料微生物好氧發(fā)酵菌劑主要由好氧耐熱的芽孢桿菌、放線菌、酵母菌、絲狀真菌和各種分解酶等復合而成。通常有好氧型、復合型等有機肥原料微生物好氧發(fā)酵菌劑可供選擇使用。一般使用量為0.1%，即1 kg有機肥原料微生物好氧發(fā)酵菌劑可用于1 噸有機肥原料發(fā)酵腐熟。

優(yōu)質的有機肥原料微生物好氧發(fā)酵菌劑，可使有機肥原料中的好氧微生物細菌迅速繁殖，可使有機肥原料的發(fā)酵腐熟溫度在1 周內(nèi)，迅速上升至60～70 ℃，不僅能夠殺滅有機肥原料中大部分的蟲卵、病菌，還能促使發(fā)酵腐熟的有機肥原料產(chǎn)生能促進農(nóng)作物生長的酶等物質，提高有機肥的質量[2]。

有機肥原料微生物好氧發(fā)酵菌劑在使用前應先活化擴繁。具體方法：一是將優(yōu)質有機肥原料微生物好氧發(fā)酵菌劑與小麥麩皮，按1∶10的比例進行混合，一邊混合攪拌，一邊噴清潔飲用水。噴水量占混合攪拌物總質量20.0%～25.0%左右，待混合攪拌均勻后，置入不銹鋼容器內(nèi)保溫24 h進行發(fā)酵菌劑活化后，即可作為有機肥原料的微生物好氧發(fā)酵母菌劑使用[3]。

二是擴繁有機肥原料微生物好氧發(fā)酵母菌劑。為保證發(fā)酵母菌劑能均勻地混合在有機肥原料中，可先將發(fā)酵母菌劑和干草粉或秸稈粉，按1∶50的比例預先混合均勻，并添加適量的水分擴繁后，再按比例數(shù)量準確地添加進待發(fā)酵的有機肥原料中[3]。

有機肥原料與活化擴繁后的微生物好氧發(fā)酵菌劑混合攪拌。將已經(jīng)預處理的有機肥原料與農(nóng)作物秸稈粉，按7∶3的質量比例混合，并按有機肥原料0.1%質量比例，添加已經(jīng)活化擴繁的微生物好氧發(fā)酵菌劑。具體方法是：使用裝載機和物料連續(xù)輸送帶，把已經(jīng)添加微生物好氧發(fā)酵菌劑的有機肥原料投入混合攪拌機進行混合攪拌。在進行混合攪拌時，要注意檢查有機肥原料的水分含量，一般以手握有機肥原料，水滴不從手指間有流出為準，即水分含量調節(jié)至60.0%左右。

3.3 有機肥原料好氧微生物發(fā)酵腐熟

為保證有機肥原料能夠充分發(fā)酵腐熟，有機肥原料微生物好氧發(fā)酵腐熟的過程，需要進行二次好氧微生物發(fā)酵腐熟，方能達到《NY/T525—2021 有機肥料》標準要求，即有機肥原料發(fā)酵腐熟時間必須達到60 天以上的要求。

3.3.1 有機肥原料一次微生物好氧發(fā)酵

有機肥原料一次好氧微生物發(fā)酵為高溫好氧發(fā)酵階段?？刹捎脳l列式好氧發(fā)酵槽，連續(xù)投料、出料，連續(xù)進行有機肥原料好氧微生物高溫發(fā)酵生產(chǎn)。一般有機肥原料好氧發(fā)酵槽寬6.0～8.0 m，深1.3～1.5 m，長50.0～60.0 m。在發(fā)酵槽兩側槽壁的頂面上安裝好氧發(fā)酵翻混機行進軌道，以便好氧發(fā)酵自動翻混機，能夠前后運行進行翻混生產(chǎn)作業(yè)。一般年產(chǎn)規(guī)模5 000 噸有機肥，需配備4～5 條，長50.0～60.0 m的并列式有機肥原料好氧微生物發(fā)酵條型槽。

有機肥好氧發(fā)酵翻混機在向前運行翻混作業(yè)的過程中，安裝在機器下部的翻混刀片對物料進行旋轉翻混攪拌，以增加有機肥發(fā)酵原料與空氣的接觸面積，促進有機肥好氧發(fā)酵和水分蒸發(fā)，同時對結塊的有機肥發(fā)酵原料進行切割粉碎成疏松的粉狀。有機肥好氧發(fā)酵翻混機旋轉刀片旋轉運行產(chǎn)生的離心力，能將糞肥物料向后（出料口）方向拋送2.0～2.5 m。因此，需在有機肥好氧發(fā)酵條型槽的前端留出2.0～2.5 m的空間，防止有機肥進行翻混時拋撒至發(fā)酵條型槽外邊。

正在進行發(fā)酵的有機肥原料與新投入的有機肥原料經(jīng)有機肥好氧發(fā)酵翻混機翻混后，可使新投入的有機肥原料在發(fā)酵24 h后溫度升至50 ℃，72 h后升到70～75 ℃。連續(xù)發(fā)酵28～30 天，有機肥原料經(jīng)好氧高溫發(fā)酵基本腐熟，達到除臭味、滅蟲卵、滅草籽，殺死病原細菌等有害微生物，無害化處理的要求，完成糞肥一次好氧微生物高溫發(fā)酵[4]。

一般好氧高溫發(fā)酵時期，每天翻混機每個發(fā)酵條型槽翻混作業(yè)1～2 次。通過橫向移動裝置，可將好氧發(fā)酵翻混機移至其他并列的發(fā)酵條型槽，依次分別進行有機肥原料的翻混作業(yè)工作。好氧發(fā)酵翻混機翻混作業(yè)的行進速度通常設置為500 mm/min，每小時行進翻混28.0～30.0 m。一臺好氧發(fā)酵翻混機可在8 h以內(nèi)完成4～5 條發(fā)酵條槽糞肥物料翻混的作業(yè)任務[2]。

3.3.2 有機肥原料二次好氧微生物發(fā)酵

有機肥原料二次好氧微生物發(fā)酵為低溫發(fā)酵階段。通過有機肥原料好氧發(fā)酵翻混機將二次低溫發(fā)酵需添加的發(fā)酵菌劑，均勻翻混至已經(jīng)完成一次好氧微生物高溫發(fā)酵階段的有機肥原料中。然后用機動裝載機和機動拖車將完成有機肥一次好氧微生物發(fā)酵的有機肥原料運送至二次好氧微生物低溫發(fā)酵處。即有防雨設施或露天的混凝土硬化地面上，將待進行二次發(fā)酵的有機肥原料堆成底寬1.5～1.8 m，上寬0.8～1.0 m，高1.0～1.2 m的梯形長條堆，條堆之間間距1.0～1.5m。一般有機肥原料二次好氧低溫發(fā)酵時間需要30～40 天，每6～7 天用自行騎跨式翻混機翻堆1 次，促進有機肥原料進一步發(fā)酵腐熟和水分蒸發(fā)[4]。為提高有機肥的質量，可將二次好氧低溫發(fā)酵時間再延長20～30 天，即糞肥二次好氧低溫發(fā)酵總需用時間為60 天左右[5]。

有機肥原料完成二次好氧低溫發(fā)酵后，其原料的顏色會由褐黃色漸變?yōu)楹诤稚?；原料的溫度逐漸降低至25 ℃左右；結構疏松，有白色菌絲，稍有氨味，原臭味不明顯；水分含量35.0%左右，為使水分含量減少至30.0%以下，須通過增加翻堆次數(shù)，翻曬晾干降低水分含量。二次發(fā)酵的糞肥條堆，需備好防水塑料布，避免雨雪天氣淋濕發(fā)酵糞肥，降低發(fā)酵質量。

在有機肥原料二次好氧低溫發(fā)酵階段的后期，有機肥原料中的好氧微生物不斷地將有機肥原料中的有機物腐殖質化，并產(chǎn)生有益于土壤改良和植物生長的代謝物。二次好氧低溫發(fā)酵階段的過程需要較長的時間，一般為30～60天。

有機肥原料微生物好氧發(fā)酵腐熟總的需要時間為60～90 天，不能少于60 天的時間。

3.4 發(fā)酵腐熟有機肥原料造粒

發(fā)酵腐熟后的有機肥原料呈粉末狀，可采取造粒生產(chǎn)工藝，將粉末狀有機肥變?yōu)榧扔欣鎯?，又方便施用的顆粒狀，提高商業(yè)價值。有機肥造粒的方法主要有圓盤造粒、滾筒造粒、擠壓造粒、高塔造粒和噴漿造粒等?，F(xiàn)將有機肥生產(chǎn)常用的圓盤造粒生產(chǎn)工藝方法介紹如下。

3.4.1 發(fā)酵腐熟糞肥細化粉碎

應用電機功率21.0～30.0 kw，粉碎能力為2～3 噸/h，可粉碎含水量在35.0%以下的濕狀物料的粉碎機，對已經(jīng)完成二次發(fā)酵的有機肥原料進行粉碎，粉碎的細度須滿足造粒20～30 目的細度要求。

3.4.2 調配氮、磷、鉀含量

按有機肥氮、磷、鉀不得低于5.0%的標準和有機肥原料發(fā)酵后氮、磷、鉀的實際含量，核算氮、磷、鉀各種無機肥料的添加補充數(shù)量，將需添加的氮、磷、鉀無機肥料均勻地添加至粉碎后，待造粒的的有機肥原料中，調配好氮、磷、鉀肥分達到《NY/T525—2021有機肥料》產(chǎn)品質量標準[6]。

3.4.3 圓盤機械離心造粒

將調配好的腐熟有機肥造粒原料，通過皮帶輸送機輸送至圓盤造粒機，并調整好造粒進、出料量和淋水量，保證圓盤造粒機有機肥原料和淋水連續(xù)不斷的定量持續(xù)穩(wěn)定供應。

圓盤機械造粒的原理：旋轉的圓盤對圓盤中的原料產(chǎn)生摩擦力和離心力，使圓盤中的原料自然地向四周運動，原料的粉粒間相互摩擦擠壓，逐漸聚團成圓粒形球狀體并拋甩出圓盤機械造粒機。發(fā)酵糞肥原料完成圓盤造粒后，經(jīng)輸送機輸送至長筒型旋轉熱風烘干機中，球粒形物料在不高于40 ℃的低溫熱風中緩慢蒸發(fā)水分，水分含量達到低于≤30.0%的標準要求。烘干后的球粒形物料還需經(jīng)長筒型旋轉自然風冷機將球粒形物料的溫度降至25 ℃以下。

圓盤機械造粒機、長筒型熱風烘干機和長筒型自然風冷機的產(chǎn)能要與糞肥發(fā)酵產(chǎn)能配套配置。一般圓盤造?？蛇x擇產(chǎn)能1～2 噸/h，電機動力功率11.0 kw圓盤機械造粒機。長筒型熱風烘干機和長筒型自然風冷機各需配套電機動力13.0 kw[7]。

3.5 料粒篩分包膜

3.5.1 料粒篩分

一般選用產(chǎn)能1～2 噸/h，電機動力功率7.5 kw，滾筒式篩分機對完成圓盤機械造粒的球形粒料進行篩分。滾筒篩分機先將成品與需返工細化粉碎的物料分離，再對成品進行等級篩分。隨后經(jīng)輸送機將篩分的成品球粒物料送往包膜機。

3.5.2 料粒包膜

有機肥料粒經(jīng)包膜機包膜后，不僅觀感好，還能防結塊和肥分流失。料粒包膜常用液體涂膜或粉體黏膜包膜生產(chǎn)形式，一般有機肥料粒包膜大多選用液體涂膜的包膜生產(chǎn)工藝。粒料包膜機配套電機動力為7.5～13.0 kw。

3.6 產(chǎn)品包裝

有機肥產(chǎn)品包裝可選用25 kg/袋的防水塑料編織袋包裝。可根據(jù)有機肥生產(chǎn)規(guī)模配備1～2 套產(chǎn)能10.0～12.0 kw/h的有機肥產(chǎn)品，自動劑量，自動封口包裝機。

有機肥產(chǎn)品包裝后運送至防雨、防潮、通風、避光和便于裝卸儲存的倉庫儲存保管待售[8]。

4 有機肥質量檢驗標準

有機肥成品質量標準應符合《NY/T525—2021 有機肥料》的規(guī)定。有機質質量分數(shù)（以烘干計，%）≥30.0；總養(yǎng)分（氮+五氧化二磷+氧化鉀）質量分數(shù)（以烘干基計，%）≥4.0；水分質量分數(shù)（%）≤30.0；pH值5.5～8.5；外觀（感官）均勻，粉狀或顆粒狀，無惡臭。

糞大腸菌群數(shù)[個/g（mL）]≤100；蛔蟲卵死亡率（%）≥95.0；種子發(fā)芽指數(shù)（%）≥70.0（腐熟度監(jiān)測）；機械雜質的質量分數(shù)（%）≤0.5。

重金屬的限量指標（以烘干基計，mg/kg）：砷≤15 ；汞≤2；鉛≤50；鎘≤3；鉻≤150[1]。