畜禽糞便有機(jī)肥加工技術(shù)及設(shè)備的使用

劉恩城

山東百花生物集團(tuán)有限公司，山東菏澤 274300

近年來，隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)科技的不斷發(fā)展與推廣，在畜禽養(yǎng)殖業(yè)使用了大量先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備。這些科學(xué)技術(shù)和設(shè)備在改善畜禽養(yǎng)殖環(huán)境方面取得了顯著的效果。但在應(yīng)用過程中存在一些問題，如部分地區(qū)畜禽糞便有機(jī)肥生產(chǎn)技術(shù)不規(guī)范、畜禽糞便有機(jī)肥加工設(shè)備落后、生產(chǎn)工藝不完善等。以畜禽糞便為研究對(duì)象，對(duì)畜禽糞便有機(jī)肥加工技術(shù)及設(shè)備進(jìn)行研究，以期為提高我國(guó)畜禽糞便有機(jī)肥加工技術(shù)提供參考。

1 畜禽糞污有機(jī)肥行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 有機(jī)肥市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿薮螅袌?chǎng)混亂

我國(guó)是世界上最大的糧食生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)，種植面積大、耕地面積小、農(nóng)業(yè)人口多，而我國(guó)耕地的復(fù)種指數(shù)卻在逐年下降，耕地質(zhì)量不斷下降，化肥用量過多和農(nóng)藥的過度使用，使得我國(guó)化肥利用率低、農(nóng)藥殘留超標(biāo)、土壤質(zhì)量下降等問題突出。

2015年《農(nóng)業(yè)農(nóng)村部辦公廳關(guān)于推進(jìn)畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用的意見》發(fā)布，明確提出到2020年，全國(guó)畜禽糞污綜合利用率達(dá)到75%以上。國(guó)家對(duì)有機(jī)肥產(chǎn)業(yè)給予了極大關(guān)注，并提出了大力發(fā)展畜禽糞污資源化利用產(chǎn)業(yè)的要求。國(guó)家的政策要求對(duì)有機(jī)肥行業(yè)起到了一定的推動(dòng)作用，但有機(jī)肥市場(chǎng)發(fā)展仍然不夠規(guī)范。一是部分有機(jī)肥生產(chǎn)企業(yè)缺乏對(duì)原料的篩選，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊；二是部分企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模較小，設(shè)備簡(jiǎn)陋，工藝落后；三是一些企業(yè)存在產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的問題，這導(dǎo)致產(chǎn)品不能得到農(nóng)民的認(rèn)可，農(nóng)民不愿意購(gòu)買。隨著畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用政策的實(shí)施，以及社會(huì)資本的大量涌入，我國(guó)有機(jī)肥產(chǎn)業(yè)將進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期。

1.2 技術(shù)發(fā)展滯后，核心技術(shù)缺乏

現(xiàn)階段，我國(guó)畜禽糞污有機(jī)肥行業(yè)的技術(shù)發(fā)展相對(duì)滯后，核心技術(shù)缺乏，尤其是生物發(fā)酵技術(shù)、造粒技術(shù)和干燥技術(shù)等。在國(guó)內(nèi)有機(jī)肥行業(yè)，研發(fā)和生產(chǎn)主體主要為小型企業(yè)和個(gè)體戶，其生產(chǎn)工藝落后，自動(dòng)化水平較低，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，同時(shí)沒有統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。而國(guó)外的有機(jī)肥生產(chǎn)企業(yè)多以大型企業(yè)為主，這些企業(yè)研發(fā)能力強(qiáng)，生產(chǎn)工藝先進(jìn)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定且質(zhì)量達(dá)標(biāo)。同時(shí)，我國(guó)有機(jī)肥行業(yè)整體規(guī)模較小，行業(yè)集中度低；缺少完整的有機(jī)肥生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系；有機(jī)肥企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊[1]。

1.3 有機(jī)肥生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量多、規(guī)模小、發(fā)展不平衡

我國(guó)有機(jī)肥企業(yè)數(shù)量眾多，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)共有有機(jī)肥生產(chǎn)企業(yè)3 000家左右，主要集中在南方地區(qū)，生產(chǎn)規(guī)模以中小型企業(yè)為主，主要分布在四川、湖南、安徽、江西和浙江等省份，這些企業(yè)普遍存在規(guī)模小、設(shè)備落后、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單等問題，難以形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模效應(yīng)。此外，部分生產(chǎn)企業(yè)未根據(jù)環(huán)境保護(hù)政策要求和有機(jī)肥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行生產(chǎn)，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的把控不嚴(yán)。這些問題的存在導(dǎo)致有機(jī)肥行業(yè)發(fā)展不平衡：一是南方地區(qū)有機(jī)肥生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量多、規(guī)模大；二是有機(jī)肥產(chǎn)業(yè)發(fā)展不平衡；三是我國(guó)北方地區(qū)有機(jī)肥生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量少、規(guī)模小。同時(shí)，由于我國(guó)畜禽養(yǎng)殖總量較大，養(yǎng)殖企業(yè)與農(nóng)戶之間的信息不對(duì)稱，導(dǎo)致有機(jī)肥市場(chǎng)需求存在巨大的空間，而北方地區(qū)有機(jī)肥市場(chǎng)相對(duì)南方地區(qū)則更加廣闊，因此我國(guó)有機(jī)肥行業(yè)發(fā)展不平衡的問題較為嚴(yán)重。

2 國(guó)內(nèi)外畜禽糞污處理技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 工藝技術(shù)

畜禽糞便有機(jī)肥加工工藝一般包括：原料預(yù)處理、發(fā)酵腐熟、干燥造粒等步驟。原料預(yù)處理是指畜禽糞便預(yù)處理，主要有物理法和化學(xué)法2種[2]。物理法是指通過機(jī)械分離將畜禽糞便中的大分子物質(zhì)如纖維素、半纖維素等分離出來，進(jìn)而提高畜禽糞便有機(jī)肥的品質(zhì)；化學(xué)法是指通過化學(xué)試劑將畜禽糞便中的蛋白質(zhì)、脂肪等物質(zhì)分解出來，使畜禽糞便有機(jī)肥更有利于利用。在畜禽糞便有機(jī)肥加工過程中，物理法和化學(xué)法會(huì)產(chǎn)生大量的廢水、廢氣，因此必須對(duì)這些廢水、廢氣進(jìn)行處理，減少污染。

2.2 設(shè)備類型

目前，我國(guó)已有許多廠家生產(chǎn)出不同類型的有機(jī)肥設(shè)備，如利用干濕分離機(jī)分離出有機(jī)肥料原料的有機(jī)肥粉碎機(jī)、利用攪拌裝置將糞便和發(fā)酵菌劑混合的有機(jī)肥攪拌機(jī)、利用雙軸攪拌裝置將糞便與發(fā)酵菌劑混合的有機(jī)肥攪拌機(jī)等。在這些設(shè)備中，使用最多的是雙軸攪拌設(shè)備，但其使用過程中存在能耗高、工作效率低等問題，因此很多廠家都在尋找改進(jìn)方法。如使用內(nèi)嵌式螺旋攪拌器，可使混合更加均勻、攪拌效果更好；而使用雙軸攪拌設(shè)備，則可使攪拌效率得到提高。針對(duì)這種情況，國(guó)內(nèi)外有許多學(xué)者在利用機(jī)械和新型材料提高有機(jī)肥設(shè)備生產(chǎn)效率方面進(jìn)行了大量研究工作。

2.3 機(jī)械設(shè)備

畜禽糞便處理機(jī)械是指可以用于畜禽糞便處理的各種機(jī)械設(shè)備，它是保證畜禽糞便無害化處理和資源化利用的基礎(chǔ)[3]。目前，我國(guó)對(duì)畜禽糞便有機(jī)肥加工設(shè)備的研究主要集中在2個(gè)方面：一是針對(duì)畜禽糞便進(jìn)行破碎、干燥、腐熟等處理；二是對(duì)所加工的產(chǎn)品進(jìn)行分級(jí)包裝和運(yùn)輸。目前，我國(guó)畜禽糞便有機(jī)肥加工設(shè)備主要有粉碎機(jī)、攪拌機(jī)、壓濾機(jī)、烘干機(jī)和混合機(jī)等。其中，粉碎機(jī)主要用于畜禽糞便粉碎后的加工，對(duì)物料進(jìn)行初步加工；攪拌機(jī)主要用于物料的攪拌，以實(shí)現(xiàn)均勻混合；壓濾機(jī)主要用于對(duì)物料進(jìn)行初步過濾，以保證后續(xù)的產(chǎn)品質(zhì)量；烘干機(jī)主要用于對(duì)物料進(jìn)行烘干，以達(dá)到干燥和發(fā)酵效果；混合機(jī)是將有機(jī)肥和其他物料混合在一起加工的設(shè)備。

3 畜禽糞污有機(jī)肥加工技術(shù)

3.1 糞便堆肥工藝

采用自動(dòng)翻堆設(shè)備，由專業(yè)技術(shù)人員指導(dǎo)操作，并配備必要的消防設(shè)備，控制溫度和濕度，保證堆體中物料充分發(fā)酵。有機(jī)肥廠所用設(shè)備的性能與設(shè)計(jì)是否合理將直接影響有機(jī)肥的質(zhì)量。因此，對(duì)有機(jī)肥廠所用設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)的選型分析尤為重要。首先，原料預(yù)處理：對(duì)畜禽糞便進(jìn)行預(yù)處理，使其具有較高的含水率和較好的發(fā)酵性能，使之在發(fā)酵過程中水分不易散失。預(yù)處理方法主要有：①翻堆預(yù)處理；②噴霧預(yù)處理；③拌入菌種等。其次，發(fā)酵：采用好氧發(fā)酵工藝，即在堆肥過程中不斷加入新鮮物料，以滿足堆肥過程的需要。此外，發(fā)酵溫度的控制是影響堆肥質(zhì)量的重要因素。堆肥的發(fā)酵溫度需要控制在65～70 ℃，而針對(duì)玉米秸稈堆肥，由于玉米秸稈含水率較高，因而一般在55～60 ℃的溫度下進(jìn)行發(fā)酵，以保證物料充分腐熟。

3.2 發(fā)酵物料的選擇

在畜禽糞便有機(jī)肥加工過程中，發(fā)酵物料的選擇主要包括：好氧堆肥物料、不發(fā)酵物料。好氧堆肥物料是指在堆肥過程中，通過微生物的發(fā)酵作用，將畜禽糞便等有機(jī)廢物中的大分子有機(jī)物分解為可直接被植物吸收、利用的小分子有機(jī)物，同時(shí)將畜禽糞便等有機(jī)廢物中的水分轉(zhuǎn)化為可供植物吸收利用的肥料養(yǎng)分。不發(fā)酵物料是指在堆制過程中不經(jīng)過任何發(fā)酵處理[4]。由于畜禽糞便等有機(jī)廢物中含有大量的蛋白質(zhì)、脂肪和維生素等，在堆制過程中，若不對(duì)其進(jìn)行發(fā)酵處理，容易造成環(huán)境污染，同時(shí)不能滿足作物的需求。因此，將好氧堆肥物料作為畜禽糞便有機(jī)肥加工的發(fā)酵原料是最為適宜的。

3.3 堆肥原料的選擇

堆肥原料的選擇與堆肥工藝關(guān)系密切，目前，畜禽糞便的堆肥原料主要有以下幾種：第一，畜禽糞便。豬糞、牛糞、羊糞、雞糞等均可用作堆肥原料。但由于各種畜禽糞便的來源和用途不同，在腐熟過程中所需要的熱量和養(yǎng)分含量差異較大，因此應(yīng)根據(jù)物料特點(diǎn)選擇適宜的原料。第二，作物秸稈。由于作物秸稈中含有大量有機(jī)質(zhì)，是較好的有機(jī)肥原料之一，但因其木質(zhì)纖維含量高、較難腐熟，故堆肥工藝不適用于秸稈堆肥。第三，泥炭。泥炭是由泥炭或泥炭蘚形成的，其理化性質(zhì)與黏土相似，具有較好的保水和保溫性能，是一種很好的生物能源原料，但因其含碳量高、含氮量低，所以在堆肥過程中需加尿素等碳氮比肥料。

4 畜禽糞便有機(jī)肥加工設(shè)備

4.1 發(fā)酵倉(cāng)

發(fā)酵倉(cāng)是由一個(gè)或幾個(gè)發(fā)酵倉(cāng)組成的，也叫發(fā)酵室，一般發(fā)酵倉(cāng)是用彩鋼板制造的。發(fā)酵倉(cāng)主要用來發(fā)酵物料，如秸稈類、糞便類、豆粕等，發(fā)酵倉(cāng)一般分3層：第一層為進(jìn)料區(qū)，主要由風(fēng)機(jī)、料門、物料輸送系統(tǒng)組成；第二層為出料區(qū)，主要由進(jìn)料管道、輸送帶組成；第三層為成品倉(cāng)，主要由發(fā)酵后的成品和原料混合堆放區(qū)組成。發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)設(shè)有通風(fēng)管道，當(dāng)物料進(jìn)入發(fā)酵倉(cāng)后，會(huì)進(jìn)行好氧發(fā)酵。由于發(fā)酵倉(cāng)的倉(cāng)體結(jié)構(gòu)不同，內(nèi)部也會(huì)形成一定的通風(fēng)狀態(tài)，當(dāng)物料進(jìn)入發(fā)酵倉(cāng)后，會(huì)在倉(cāng)體內(nèi)部形成一定的負(fù)壓環(huán)境。如此一來，能在一定程度上保證發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)的溫度、濕度等環(huán)境條件。

在發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)，由于發(fā)酵溫度高、濕度大，可以選用高溫發(fā)酵方式。一般將發(fā)酵倉(cāng)放置在一個(gè)相對(duì)封閉的空間內(nèi)，使其與外界隔絕，在倉(cāng)體內(nèi)部形成一定的負(fù)壓環(huán)境。以此在一定程度上保證物料發(fā)酵過程中的溫度和濕度。在發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)，一般采用高壓通風(fēng)系統(tǒng)，使發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)形成一定的負(fù)壓環(huán)境[5]。由于發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)的空間有限，因此，發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)的空氣流通是由風(fēng)機(jī)來完成的。風(fēng)機(jī)在發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)形成一定的負(fù)壓環(huán)境，在一定程度上可以將空氣中的水分吸附在物料表面，從而提高物料的水分含量，有利于發(fā)酵過程中物料的發(fā)酵。

4.2 烘干機(jī)

烘干機(jī)是一種能將物料中的水分快速蒸發(fā)出來的設(shè)備，是有機(jī)肥加工設(shè)備中的一個(gè)重要組成部分。烘干機(jī)主要由進(jìn)料系統(tǒng)、烘干系統(tǒng)和出料系統(tǒng)三部分組成。烘干機(jī)通常都是立式結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是產(chǎn)量大，且安裝方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便。它主要用于烘干各種顆粒狀和粉狀物料。但由于該設(shè)備工作效率較低，且干燥能力有限，因此不適合處理量大的物料。隨著近年來烘干技術(shù)的不斷發(fā)展，國(guó)外大型烘干設(shè)備的類型越來越多，如臥式圓筒形、臥式鏈板式、臥式帶式、立式筒形等。由于烘干機(jī)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活等各個(gè)領(lǐng)域，所以其結(jié)構(gòu)形式也很多。一般的烘干機(jī)結(jié)構(gòu)主要包括筒體、出料口、傳動(dòng)裝置、支撐裝置等幾部分。目前，國(guó)內(nèi)常用的烘干機(jī)主要有單段烘干機(jī)（直通式）、兩段烘干機(jī)（多級(jí)循環(huán)式）和三段烘干機(jī)（回轉(zhuǎn)烘干機(jī)）等幾種類型。

4.3 振動(dòng)篩

振動(dòng)篩主要用于篩分各種物料，而振動(dòng)篩在生產(chǎn)過程中能夠?qū)⑽锪线M(jìn)行篩選、分級(jí)、提純等處理，因此在養(yǎng)殖場(chǎng)中是必不可少的設(shè)備之一。振動(dòng)篩分為圓振和擺振2種形式，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，需要根據(jù)不同的物料選擇不同類型的振動(dòng)篩，并且要對(duì)振動(dòng)篩的激振力進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證篩面振幅在可調(diào)范圍內(nèi)。

如果是小顆粒物料，可以通過增加篩面高度的方式減小激振力。此外，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，還要注意設(shè)備的軸承、電機(jī)等零部件的質(zhì)量和性能。物料進(jìn)入發(fā)酵倉(cāng)后，需要進(jìn)行一系列的發(fā)酵處理，其中，高溫發(fā)酵處理是很重要的環(huán)節(jié)。發(fā)酵溫度能夠有效地提高物料中的養(yǎng)分釋放效率，同時(shí)能提高微生物種群的活性，保證微生物種群健康。高溫發(fā)酵處理還能提高微生物降解有機(jī)質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化效率，促進(jìn)物料中有機(jī)物快速分解[6]。但如果溫度過高會(huì)造成物料高溫、缺氧而發(fā)酵失敗。因此，在實(shí)際生產(chǎn)過程中需要保證發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)部空氣流通、環(huán)境干燥。而且在發(fā)酵過程中還需要注意及時(shí)排出多余熱量，防止熱量過多造成物料發(fā)熱。

4.4 包裝設(shè)備

在整個(gè)生產(chǎn)過程中，設(shè)備需要經(jīng)過自動(dòng)配料、自動(dòng)上料、自動(dòng)打碼、自動(dòng)包裝4個(gè)步驟，其中，在自動(dòng)上料和自動(dòng)包裝2個(gè)步驟中，需要根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)要求設(shè)置好相關(guān)的參數(shù)。例如：當(dāng)配料完成后，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)設(shè)定好的配料參數(shù)將原料輸送至打碼機(jī)，之后在打碼機(jī)中由打碼機(jī)對(duì)原料進(jìn)行打碼，當(dāng)原料進(jìn)入裝袋環(huán)節(jié)，設(shè)備會(huì)進(jìn)行自動(dòng)裝袋，最后將成品有機(jī)肥裝入包裝袋。整個(gè)過程完全自動(dòng)化，不需要人工操作。

具體步驟如下：第一，物料的稱重。當(dāng)物料進(jìn)入物料稱重環(huán)節(jié)時(shí)，需要將秤重箱中的秤重錘調(diào)到最大稱重值。然后打開稱重秤重箱中的料斗，使其處于水平狀態(tài)。第二，計(jì)量方式。針對(duì)不同的物料可以采用不同的計(jì)量方式。當(dāng)物料比較穩(wěn)定時(shí)，可以采用手動(dòng)秤、自動(dòng)秤或光電秤進(jìn)行計(jì)量。在自動(dòng)計(jì)量時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)要求選擇不同的計(jì)量方式。第三，出料方式。當(dāng)產(chǎn)品包裝好后，需要在出料口安裝一個(gè)閥門，然后將產(chǎn)品從出料閥中取出進(jìn)行下一道工序。第四，包裝[7-14]。在包裝環(huán)節(jié)，需要使用包裝袋或紙箱等進(jìn)行包裝，要根據(jù)產(chǎn)品的具體要求進(jìn)行選擇合適的包裝方式。

5 結(jié)束語

畜禽糞便是一種寶貴的資源，對(duì)人類健康和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有很大貢獻(xiàn)。然而，在畜禽養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展過程中，許多養(yǎng)殖戶并沒有意識(shí)到畜禽糞便對(duì)環(huán)境的影響和危害。因此，在畜禽糞便有機(jī)肥加工過程中，不僅要確保有機(jī)肥的質(zhì)量和安全，還要注重生產(chǎn)技術(shù)的提高。目前，我國(guó)已經(jīng)擁有成熟的技術(shù)和先進(jìn)的設(shè)備。這些技術(shù)和設(shè)備為我國(guó)畜禽養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展提供了保障，也為我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展作出了積極貢獻(xiàn)。但在畜禽糞便有機(jī)肥生產(chǎn)過程中仍存在一些問題，如技術(shù)不成熟、設(shè)備不完善、生產(chǎn)工藝不規(guī)范等。這些問題需要進(jìn)一步解決。只有通過不斷完善生產(chǎn)工藝和設(shè)備，才能使我國(guó)的畜牧業(yè)更加健康地發(fā)展。