高分子膜靜態(tài)好氧堆肥發(fā)酵反應(yīng)器及發(fā)酵工藝

李瀚霆 許志國(guó)

高分子膜靜態(tài)好氧堆肥發(fā)酵反應(yīng)器是在地面澆筑混凝土的基礎(chǔ)上覆蓋高分子膜形成堆放空間，在所形成的反應(yīng)器內(nèi)由地下向上安裝相應(yīng)的通風(fēng)管道連接到外面的供風(fēng)裝置，高分子膜的底部用密封帶密封，在密閉空間里固定有測(cè)定氧氣含量、發(fā)酵溫度和空間壓力的傳感器并由智能遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)控制。通過(guò)智能遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)控制堆料內(nèi)的溫度、含氧量和壓力，并通過(guò)手機(jī)物聯(lián)技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和遙控；高分子膜材質(zhì)為膨脹聚四氟乙烯膜，抗紫外線和耐磨效果好、有良好的透水和透氣性。發(fā)酵裝置簡(jiǎn)單，使用方便，發(fā)酵效果好。

1 工藝流程

此項(xiàng)技術(shù)介于傳統(tǒng)開放式堆肥和封閉式反應(yīng)器堆肥之間，結(jié)合了兩種堆肥方式的優(yōu)勢(shì)。它的簡(jiǎn)單與機(jī)動(dòng)性類似于傳統(tǒng)開放式堆肥，膜覆蓋后形成的密閉空間為發(fā)酵提供了與封閉式反應(yīng)器堆肥相似的控制條件。這種堆肥系統(tǒng)的一系列技術(shù)細(xì)節(jié)有助于減少臭氣排放和氨的損失，有助于提高有機(jī)肥氮含量，提高有機(jī)肥品質(zhì)。

首先，將雞糞、秸稈、發(fā)酵菌按重量比1000∶180∶1的比例進(jìn)行混合攪拌（發(fā)酵菌只填一次，以后使用回料），然后用鏟車把混合物料運(yùn)送到發(fā)酵槽內(nèi)堆置成高2.5米的堆體，最后在所形成堆體表面加蓋高分子膜并進(jìn)行相應(yīng)的固定。使用多點(diǎn)溫度傳感器和壓力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控堆體中的溫度和壓強(qiáng)變化并由此調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)送風(fēng)量。通常物料經(jīng)過(guò)5周完成一次發(fā)酵，一次翻堆；進(jìn)入二次發(fā)酵場(chǎng)，再經(jīng)穩(wěn)定2周后便可生產(chǎn)出高品質(zhì)的有機(jī)肥，整個(gè)發(fā)酵堆肥周期為7周。在此期間可用鏟車翻堆2次。由于本系統(tǒng)采用低壓通風(fēng)，整個(gè)發(fā)酵過(guò)程耗電量很低。同時(shí)膜覆蓋提供了密閉的發(fā)酵空間，膜、傳感器、控制系統(tǒng)與風(fēng)機(jī)相互配合，對(duì)堆體溫度、壓強(qiáng)進(jìn)行控制，能夠起到很好的調(diào)節(jié)作用。整個(gè)堆體溫度一般可以超過(guò)65℃，乃至可達(dá)到80℃。良好的溫度與壓強(qiáng)控制為微生物的生長(zhǎng)提供了適宜的環(huán)境，使得有機(jī)物分解與腐熟得以充分進(jìn)行。

2 技術(shù)特性

該技術(shù)包含3個(gè)部分：三層高分子膜技術(shù)，可防水透氣、防紫外線、耐酸堿，隔離臭味實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好；生物技術(shù)，自主篩選的適合當(dāng)?shù)丨h(huán)境的菌群，耐低溫、耐高溫、高效分解處理原料；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，自主研發(fā)采集、傳輸、控制系統(tǒng)，高效標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化控制發(fā)酵過(guò)程；其中高分子材料是核心技術(shù)，具有特制微孔、次微孔限制大分子通過(guò)，氨氣等有害氣體溶于膜內(nèi)面水蒸氣并凝聚重新回落到堆體中繼續(xù)參與分解，最后形成鹽類物質(zhì)保留在有機(jī)肥當(dāng)中；允許小分子（水蒸氣、二氧化碳）通過(guò)，降低有機(jī)肥的水分。

3 基建設(shè)施

3.1 土建工程

建設(shè)規(guī)格為長(zhǎng)35米、寬8米的發(fā)酵堆體，水泥防滲地面，鋪設(shè)送風(fēng)管路和廢液回收管路。

3.2 機(jī)械設(shè)備

包括供風(fēng)系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、熱感應(yīng)系統(tǒng)、壓力系統(tǒng)以及高分子膜。

4 技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

高分子材料靜態(tài)好氧堆肥與其他堆肥方法具有如下技術(shù)優(yōu)勢(shì)。封閉式高分子膜堆肥系統(tǒng)，膜覆蓋、微壓力通風(fēng)和氧氣控制等技術(shù)的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度與壓力傳感器的實(shí)時(shí)監(jiān)控；僅需翻堆一次或無(wú)需翻堆。模塊化，生產(chǎn)靈活；建廠靈活、操作簡(jiǎn)單。堆肥過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生65℃以上的高溫，可殺滅絕大多數(shù)病菌和蟲卵；減少臭氣排放量90%以上。能耗低、運(yùn)行成本低。平均每處理1噸物料耗電僅5度左右。秸稈利用生態(tài)化，大量利用秸稈可減少秸稈燃燒造成的大氣污染。

5 推廣前景

在多地不同環(huán)境條件下，分別在雞糞、牛糞、豬糞、蘑菇菌棒等領(lǐng)域進(jìn)行試驗(yàn)研究，均取得了成功，同時(shí)積累了大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，取得了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，組建了相應(yīng)的技術(shù)和服務(wù)團(tuán)隊(duì)，發(fā)酵設(shè)備和工藝日趨完善，基本上具備了示范推廣的條件。下一階段，將進(jìn)一步集成熟化該項(xiàng)技術(shù)，加強(qiáng)該項(xiàng)技術(shù)的示范推廣。

從目前的有機(jī)肥銷售以及使用情況看，很多有機(jī)肥加工企業(yè)難以實(shí)現(xiàn)自負(fù)盈虧、舉步維艱，運(yùn)營(yíng)困難，主要原因是生產(chǎn)有機(jī)肥成本比較高。因此，通過(guò)推廣應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)，有效降低了生產(chǎn)有機(jī)肥的成本，提高有機(jī)肥生產(chǎn)加工企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和積極性，為種植業(yè)提供優(yōu)質(zhì)價(jià)廉有機(jī)肥料，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖、加工、種植3個(gè)領(lǐng)域共贏局面，切實(shí)解決好有機(jī)肥還田“最后一公里”難題，從而進(jìn)一步促進(jìn)畜禽糞便資源化利用工作，推動(dòng)畜牧業(yè)實(shí)現(xiàn)種養(yǎng)結(jié)合目標(biāo)。