摘要:畜禽糞便是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中理想的有機(jī)肥，適量施用可以改良土壤，培養(yǎng)地力，防止土質(zhì)下降。然而直接施用可能會(huì)造成環(huán)境污染、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降。對于人口稠密的城鎮(zhèn)、工廠、學(xué)校等周邊地區(qū)，集約化的規(guī)模養(yǎng)殖場畜禽排出大量糞尿若不經(jīng)處理不僅會(huì)造成環(huán)境嚴(yán)重污染，還容易引起疾病傳播。下面為大家介紹糞便堆漚處理生產(chǎn)有機(jī)肥的技術(shù)。
意義
隨著畜牧養(yǎng)殖業(yè)的不斷發(fā)展，規(guī)?；B(yǎng)殖場、養(yǎng)殖小區(qū)不斷出現(xiàn)，大量的畜禽糞便隨之產(chǎn)生。由于得不到及時(shí)、有效地處理，許多養(yǎng)殖場周邊糞湯四溢，蚊蠅亂飛，惡臭撲鼻，嚴(yán)重污染環(huán)境，危及到廣大農(nóng)民的身體健康。另一方面，畜禽糞便是我國傳統(tǒng)的有機(jī)肥料，養(yǎng)分齊全，有機(jī)質(zhì)含量高，適量施用不僅可改良土壤，還可提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)與產(chǎn)量。由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)長期大量使用化肥，使土壤有機(jī)質(zhì)含量日益減少，土壤板結(jié)，養(yǎng)分流失，保水保肥性能下降，對土壤的污染也日趨嚴(yán)重，農(nóng)業(yè)害蟲的抗藥性不斷增強(qiáng)，已成為制約我國“三高”農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要因素之一。
近年來，許多科研院所和企業(yè)開展了大量的技術(shù)研發(fā)和推廣工作，在引進(jìn)、消化、吸收國外同類技術(shù)的基礎(chǔ)上，已經(jīng)初步形成能源環(huán)保、能源生態(tài)等模式的畜禽糞便綜合利用技術(shù)，相應(yīng)的配套設(shè)備、設(shè)施、產(chǎn)品技術(shù)也基本完善。低耗的畜禽糞便處理技術(shù)也進(jìn)一步得到完善和提高。可以預(yù)料，畜禽糞便的無害化、資源化處理和資源綜合利用是今后我國畜禽糞便處理技術(shù)的發(fā)展方向，這也必將有利于我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和農(nóng)業(yè)污染的治理。
原理
根據(jù)堆肥過程中微生物對氧氣的需求情況，可以把堆肥方法分為好氧堆肥和厭氧堆肥兩種。通常好氧堆肥堆溫高，一般在55~60℃左右，限可達(dá)80~90℃，所以好氧堆肥也稱為高溫堆肥;厭氧堆肥則是在無氧條件下借助厭氧微生物發(fā)酵堆肥。
按照好氧發(fā)酵和厭氧發(fā)酵的原理不同，好氧堆肥原理是在有氧條件下，利用好氧微生物的作用來進(jìn)行的。在堆肥過程中，畜禽糞便中的可溶性物質(zhì)通過微生物的細(xì)胞膜被微生物直接吸收;而不溶的膠體物質(zhì)，先被吸附在微生物體外，依靠微生物分泌的胞外酶分解為可溶性物質(zhì)，再滲入細(xì)胞。
堆肥的方法
所謂的堆肥就是在人工控制下，在一定的溫度、濕度、碳氮比以及通風(fēng)的條件下，利用自然界廣泛分布的細(xì)菌、放線菌、真菌等微生物的發(fā)酵作用，人為地促進(jìn)可生物降解的有機(jī)物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)生化轉(zhuǎn)化的微生物學(xué)過程，即人們常說的有機(jī)肥腐熟過程。
堆肥方法通常有三種。
第一種按是否需要氧氣劃分，有好氧堆肥(有氧狀態(tài))和厭氧堆肥(無氧狀態(tài))兩種;
第二種是按堆肥溫度劃分，有高溫堆肥和中溫堆肥;
第三種是按機(jī)械化水平來劃分，有露天自然堆肥和機(jī)械化堆肥。
習(xí)慣上人們都按好氧堆肥和厭氧堆肥區(qū)分?，F(xiàn)代化堆肥工藝基本都是好氧堆肥，這是因?yàn)楹醚醵逊示哂袦囟雀摺⒒|(zhì)分解比較好、堆制周期短、異味小、可以大規(guī)模采用機(jī)械處理。厭氧堆肥是利用厭氧微生物完成分解反應(yīng)，空氣與堆肥相隔絕，溫度比較低，工藝比較簡單，產(chǎn)品中氮保存量比較多，但堆制周期太長、而且比較濃烈的臭味、產(chǎn)品中含有分解不是特別充分的雜質(zhì)。
好氧堆肥的過程，一般分為三個(gè)階段。
首先是中溫階段。中溫階段也稱產(chǎn)熱階段，是指堆肥過程的初期，堆層基本呈15~45℃的中溫，嗜溫性微生物較為活躍而且利用堆肥中可溶性有機(jī)物進(jìn)行旺盛的生命活動(dòng)。這些嗜溫性微生物包括真菌、細(xì)菌和放線菌，主要以糖類和淀粉類為基質(zhì)。
經(jīng)過中溫堆肥階段后進(jìn)入第二階段，也就是高溫階段。當(dāng)堆溫升45℃以上時(shí)即進(jìn)入高溫階段，在這一階段，嗜溫微生物受到抑制甚至死亡，取而代之的是嗜熱微生物。堆肥中殘留的和新形成的可溶性有機(jī)物質(zhì)繼續(xù)被氧化分解，堆肥中復(fù)雜的有機(jī)物如半纖維素、纖維素和蛋白質(zhì)也開始被強(qiáng)烈分解。
然后進(jìn)入堆肥的第三個(gè)階段:降溫階段。在發(fā)酵后期，只剩下部分較難分解的有機(jī)物和新形成的腐殖質(zhì)。此時(shí)微生物的活性下降，發(fā)熱量減少，溫度下降，嗜溫性微生物又占優(yōu)勢，對殘余較難分解的有機(jī)物做進(jìn)一步分解，腐殖質(zhì)不斷增多且穩(wěn)定化，堆肥進(jìn)入腐熟階段，需氧量也大大減少，含水率降低，堆肥孔隙度增大，氧擴(kuò)散能力增強(qiáng)，此時(shí)只需自然通風(fēng)。
厭氧堆肥原理。
厭氧堆肥是在缺氧條件下利用厭氧微生物進(jìn)行的腐敗發(fā)酵分解，其終產(chǎn)物除了二氧化碳和水以外，還有氨、硫化氫、甲烷和其他有機(jī)酸等物質(zhì)，其中氨、硫化氫等物質(zhì)有異臭氣味，而且厭氧堆肥需要的時(shí)間也很長，完全腐熟往往需要幾個(gè)月的時(shí)間。傳統(tǒng)的農(nóng)家肥就是厭氧堆肥。
厭氧堆肥過程主要分為兩個(gè)階段:
第一階段是產(chǎn)酸階段。
產(chǎn)酸菌將大分子有機(jī)物降解為小分子的有機(jī)酸和乙酸、丙醇等物質(zhì)。
第二階段為產(chǎn)甲烷階段。
甲烷菌把有機(jī)酸繼續(xù)分解為甲烷氣體。
厭氧過程沒有氧參加，酸化過程產(chǎn)生的能量較少，許多能量保留在有機(jī)酸分子中，在甲烷細(xì)菌作用下以甲烷氣體的形式釋放出來。厭氧堆肥的特點(diǎn)是反應(yīng)步驟多，速度慢，時(shí)間長。
影響堆肥過程的因素
影響堆肥過程的因素主要有以下七個(gè)方面:
1、碳氮比。
在微生物分解所需的各種元素中，碳和氮是重要的。碳氮比與堆肥溫度有關(guān)，原料碳氮比高，碳素多，氮素養(yǎng)料相對缺乏，細(xì)菌和其它微生物的生長就受到限制，有機(jī)物的分解速度就慢，發(fā)酵過程就長。如果碳氮比例高，容易導(dǎo)致成品堆肥的碳氮比過高，這種堆肥施入土壤后，將奪取土壤中的氮素，使土壤陷入“氮饑餓”狀態(tài)，影響作物生長。但是碳氮比過低，特別是低于20:1，可供消耗的碳素少，氮素養(yǎng)料相對過剩，則原料中的氮將變成氨態(tài)氮而揮發(fā)，導(dǎo)致大量的氮素?fù)p失而降低肥效。
為了使參與有機(jī)物分解的微生物營養(yǎng)處于平衡狀態(tài)，堆肥碳氮比應(yīng)滿足微生物所需的佳值25~35:1，糞便的碳氮比含量較低，應(yīng)通過補(bǔ)加含碳量高的物料(如秸稈)來調(diào)節(jié)碳氮比。以含水率75% 的雞糞為例，按重量比，添加秸稈的比例大約為雞糞:秸稈=5:1。
2、含水率。
堆肥原料的佳含水率通常是在50%~60%左右。當(dāng)含水率太低(
3、溫度。
對堆肥而言，溫度是堆肥得以順利進(jìn)行的重要因素，溫度會(huì)影響微生物的生長，一般認(rèn)為高溫菌對有機(jī)物的降解效率高于中溫菌。堆肥初期，堆體溫度一般與環(huán)境溫度相一致，經(jīng)過中溫菌1~2天的作用，堆肥溫度便能達(dá)到高溫菌的理想溫度50~65℃，在這樣的高溫下，一般堆肥只要5~6天即可達(dá)到無害化要求。過低的溫度將大大延長堆肥達(dá)到腐熟的時(shí)間，而過高的堆溫(≥70℃)將對堆肥微生物產(chǎn)生不利影響。
4、通風(fēng)供氧。
通風(fēng)供氧是堆肥成功的關(guān)鍵因素之一。堆肥需氧的多少與堆肥物料中有機(jī)物含量有關(guān)，堆肥物料中的有機(jī)碳越多，其耗氧率越大。堆肥過程中合適的氧濃度為18%，一旦低于18%，好養(yǎng)堆肥中微生物生命活動(dòng)將受到限制，容易使堆肥進(jìn)入?yún)捬鯛顟B(tài)而產(chǎn)生惡臭。
5、pH值。
pH值對微生物的生長也是重要影響因素之一，一般微生物適宜的PH值是中性或弱堿性，pH值太高或太低都會(huì)使堆肥處理遇到困難。此外，pH值也會(huì)影響氮的損失，因此，PH值在7.0以上時(shí)，氮以氨的形式揮發(fā)。但在一般情況下，畜禽糞便的pH能滿足發(fā)酵要求。
6、接種劑。
向畜禽糞便中加入接種劑(微生物菌劑)可以加快堆腐物料的發(fā)酵速度。向堆肥中加入分解較好的廄肥或加入占原始物料10%~20%的腐熟堆肥，能加快發(fā)酵速度。在堆制過程中，按自然方式形成了參與有機(jī)廢棄物發(fā)酵以及從分解產(chǎn)物中形成腐殖質(zhì)化合物的微生物群落。通過有效的菌系選擇，可以從中分離出具有很大活性的微生物培養(yǎng)物，建立人工種群與堆肥發(fā)酵要素母液。
7、堆肥原料尺寸。
因?yàn)槲⑸锿ㄟ^在有機(jī)顆粒的表面活動(dòng)，所以降低顆粒物尺寸，增加表面積，將促進(jìn)微生物的活動(dòng)并加快堆肥速度;另一方面，如果原料太細(xì)，又會(huì)阻礙堆層空氣的流動(dòng)，將減少堆層中可利用的氧氣量，反過來又會(huì)減緩微生物活動(dòng)速度。因此，為了加快發(fā)酵過程，應(yīng)在保證空氣通透的前提下盡量減小堆肥原料的尺寸。畜禽糞便本身呈稠漿狀，一般需添加大尺寸物料增加孔隙度。
堆肥腐熟度
堆肥腐熟度是指有機(jī)廢棄物經(jīng)過發(fā)酵處理后達(dá)到無害化指標(biāo)的程度，是評價(jià)堆肥能否安全用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的指標(biāo)。
堆肥是否腐熟可采用眼觀、鼻聞、手摸的簡便方法來判斷。
腐熟的堆肥具有以下幾個(gè)特點(diǎn):
(1)堆肥溫度下降并趨于環(huán)境溫度;
(2)基本沒有臭味;
(3)外觀呈褐色，團(tuán)粒結(jié)構(gòu)疏松，堆內(nèi)物料帶有白色菌絲。
有機(jī)廢棄物生產(chǎn)有機(jī)肥的方法
隨著我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物數(shù)量急劇增長，使得有機(jī)廢棄物大量堆積，養(yǎng)分流失，污染環(huán)境。有機(jī)肥是有效的消納有機(jī)廢棄物資源的手段。目前，有機(jī)廢棄物好養(yǎng)發(fā)酵方式應(yīng)用較普遍的通常有四種:即平地堆置法、發(fā)酵槽發(fā)酵法、塔式發(fā)酵法與滾筒發(fā)酵法。
1、平地堆置發(fā)酵法。
在發(fā)酵棚中將調(diào)配好的原料堆成2米寬、1.5米高的長壟，每天翻1~2次，35~60天腐熟。此種形式的特點(diǎn)是投資較少，操作簡單。
2、發(fā)酵槽發(fā)酵法。
發(fā)酵槽為磚混結(jié)構(gòu)，槽長度30~40米、寬6~8米、深2米左右，可以若干個(gè)槽并列組合，置于封閉或半封閉的發(fā)酵房中。發(fā)酵房頂棚采用透光材料，以充分利用太陽能。發(fā)酵槽底部埋設(shè)通氣管，物料填入后采用高壓送風(fēng)裝置定時(shí)強(qiáng)制通風(fēng)，以保持槽內(nèi)通氣良好，促進(jìn)微生物迅速繁殖。采用鏟車或?qū)Ｓ冒l(fā)酵翻堆設(shè)備定期翻動(dòng)，一般每天翻動(dòng)1~2次。經(jīng)過30天左右發(fā)酵，溫度由高時(shí)的70~80℃逐步下降趨于穩(wěn)定，物料就腐熟了。
3、塔式發(fā)酵法。
發(fā)酵塔為矩形塔，內(nèi)部為分層結(jié)構(gòu)，層數(shù)可根據(jù)需要設(shè)定，上下通風(fēng)透氣、體積可大可小，可多個(gè)塔組合。有機(jī)廢棄物被提升到塔的頂層，通過自動(dòng)翻板定時(shí)翻動(dòng)，物料隨之落到下層。按照設(shè)定的發(fā)酵時(shí)間發(fā)酵物料逐層落到底層，發(fā)酵過程結(jié)束。塔式發(fā)酵采用鋼質(zhì)翻板，長期浸泡在含有腐蝕性物質(zhì)的有機(jī)廢物中，易腐蝕生銹，發(fā)酵塔的壽命會(huì)受到影響。
4、滾筒式發(fā)酵法。
發(fā)酵滾筒為鋼結(jié)構(gòu)，并設(shè)有驅(qū)動(dòng)裝置，安裝成與地面傾斜1.5~3°的角度，采用皮帶輸送機(jī)將畜禽糞便送入滾筒，滾筒定時(shí)旋轉(zhuǎn)，一方面使物料在翻動(dòng)中補(bǔ)充氧氣，另一方面，因?yàn)闈L筒是傾斜的，在滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，物料由進(jìn)料端緩慢向出料端移動(dòng)。當(dāng)物料移出滾筒時(shí)，物料已經(jīng)腐熟。
由于好氧發(fā)酵有一些條件的限制:如含水率:45%~60%;環(huán)境溫度:15℃以上;碳氮比:25/1~35/1。
因此無論采用哪種堆肥方法，都需要掌握以下幾個(gè)步驟:
1、水分調(diào)節(jié)
水分為微生物生長所需要，在堆肥過程中，按重量計(jì)算50~60%的含水率有利于微生物分解。畜禽糞便的含水率一般在75~80%，一般采用含水率比較低的秸稈進(jìn)行調(diào)節(jié)。
2、控制發(fā)酵溫度
有機(jī)物料正常發(fā)酵的重要條件之一是適宜的溫度。在氣候寒冷的地區(qū)，為了保證發(fā)酵過程正常進(jìn)行，需采用加溫保溫措施。目前比較經(jīng)濟(jì)可行的辦法是利用太陽能對物料加溫與保溫，可利用溫室大棚的原理設(shè)計(jì)發(fā)酵設(shè)施。發(fā)酵設(shè)施應(yīng)采用透光性能好、結(jié)實(shí)耐用的PVC或玻璃鋼等屋面材料與墻體材料。發(fā)酵設(shè)施冬天應(yīng)封閉良好，具有良好的保溫性能;同時(shí)應(yīng)通風(fēng)方便，以提供物料發(fā)酵所需要的氧氣。
3、調(diào)節(jié)碳氮比
通常畜禽糞便的碳氮比是低于20:1的，而秸稈的碳氮比高于50:1，那么發(fā)酵物料的碳氮比調(diào)整到25~35:1的話，可以在畜禽糞便中添加一部分秸稈，一方面調(diào)節(jié)碳氮比，另一方面由于秸稈含水率低還可起到調(diào)節(jié)物料含水率的作用。
4、翻堆
通氣性是影響堆肥溫度和發(fā)酵效果的重要因素。翻堆的目的是改善堆內(nèi)通氣條件，散發(fā)水分，促進(jìn)高溫有益微生物的繁殖，使堆溫達(dá)到60~70℃，加速發(fā)酵物料的轉(zhuǎn)化，從而達(dá)到混合均勻、受熱一致、腐熟一致?？刹捎萌斯し?，也可采用輪式翻堆機(jī)、裝載機(jī)、深槽好氧翻堆機(jī)等機(jī)械來翻動(dòng)物料。在發(fā)酵過程中，每天翻動(dòng)1~2次比較適宜
5、篩分
為了提高有機(jī)肥料產(chǎn)品的商品價(jià)值，便于包裝貯存，一般采取篩分工藝分選出大塊物料。篩分設(shè)備有圓筒篩、振動(dòng)篩等不同類型，如果為了減少投資，也可采用人工篩分的辦法，篩上物集中填埋或作為發(fā)酵輔料回用，篩下物可作為有機(jī)肥料產(chǎn)品。
堆肥技術(shù)的設(shè)備
堆肥設(shè)備包括原料處理、翻堆、混合等設(shè)備。
1、破碎設(shè)備。
破碎的目的是把秸稈、蘑菇棒等大塊物料粉碎到處理工藝所要求的大致均勻的形狀和尺寸。在堆肥過程中，大尺寸物料經(jīng)粉碎得到顆粒均勻的物料，使其中有機(jī)物的表面積增加可以有效促進(jìn)有機(jī)物的好氧分解，縮短堆肥發(fā)酵周期，同時(shí)也保證堆肥產(chǎn)品的顆粒要求。破碎設(shè)備主要有錘片式粉碎機(jī)、鏈條式粉碎機(jī)、切割機(jī)等。
2、翻堆設(shè)備。
翻堆設(shè)備主要有輪式行走翻堆機(jī)、螺旋式翻堆機(jī)(深槽好氧發(fā)酵攪拌設(shè)備)、鏈板式翻堆機(jī)、銑盤式翻堆機(jī)等類型。目前，在許多畜禽養(yǎng)殖場運(yùn)用比較多的有深槽好氧發(fā)酵攪拌翻堆機(jī)。
3、混合設(shè)備。
混合設(shè)備主要有斗式裝載機(jī)、轉(zhuǎn)鼓混合機(jī)、攪拌機(jī)等?；旌显O(shè)備的性能直接影響發(fā)酵原料的混合均勻度，這關(guān)系到堆肥過程能否順利進(jìn)行。在小規(guī)模堆肥廠，斗式裝載機(jī)由于其功能比較多、價(jià)格比較低等優(yōu)點(diǎn)被廣泛采用。
4、輸送設(shè)備。
堆肥廠的輸送設(shè)備主要是用于堆肥廠內(nèi)物料的提升與搬運(yùn)。它用來完成新鮮糞便、堆成品和廢渣的運(yùn)輸。堆肥廠內(nèi)的運(yùn)輸傳動(dòng)形式有很多種，關(guān)鍵在于合理選擇，這是確保工藝流程的實(shí)施、提高畜禽糞便處理效率、實(shí)現(xiàn)堆肥廠機(jī)械化、自動(dòng)化的有效保障。同時(shí)它也是降低工程造價(jià)和工廠運(yùn)行成本的重要環(huán)節(jié)。
堆肥廠常用的運(yùn)輸設(shè)備有板式輸送機(jī)、皮帶輸送機(jī)、斗式提升機(jī)、螺旋輸送機(jī)等。
5、篩分設(shè)備。
篩選設(shè)備是用來將發(fā)酵產(chǎn)品中各組分進(jìn)行分類的機(jī)械裝置，如畜禽糞便中的石頭、沒有發(fā)酵完全的秸稈等物料，以提高有機(jī)肥的商品品質(zhì)。常用的篩選設(shè)備有滾筒篩、振動(dòng)篩等。
意義
隨著畜牧養(yǎng)殖業(yè)的不斷發(fā)展，規(guī)?；B(yǎng)殖場、養(yǎng)殖小區(qū)不斷出現(xiàn)，大量的畜禽糞便隨之產(chǎn)生。由于得不到及時(shí)、有效地處理，許多養(yǎng)殖場周邊糞湯四溢，蚊蠅亂飛，惡臭撲鼻，嚴(yán)重污染環(huán)境，危及到廣大農(nóng)民的身體健康。另一方面，畜禽糞便是我國傳統(tǒng)的有機(jī)肥料，養(yǎng)分齊全，有機(jī)質(zhì)含量高，適量施用不僅可改良土壤，還可提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)與產(chǎn)量。由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)長期大量使用化肥，使土壤有機(jī)質(zhì)含量日益減少，土壤板結(jié)，養(yǎng)分流失，保水保肥性能下降，對土壤的污染也日趨嚴(yán)重，農(nóng)業(yè)害蟲的抗藥性不斷增強(qiáng)，已成為制約我國“三高”農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要因素之一。
近年來，許多科研院所和企業(yè)開展了大量的技術(shù)研發(fā)和推廣工作，在引進(jìn)、消化、吸收國外同類技術(shù)的基礎(chǔ)上，已經(jīng)初步形成能源環(huán)保、能源生態(tài)等模式的畜禽糞便綜合利用技術(shù)，相應(yīng)的配套設(shè)備、設(shè)施、產(chǎn)品技術(shù)也基本完善。低耗的畜禽糞便處理技術(shù)也進(jìn)一步得到完善和提高。可以預(yù)料，畜禽糞便的無害化、資源化處理和資源綜合利用是今后我國畜禽糞便處理技術(shù)的發(fā)展方向，這也必將有利于我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和農(nóng)業(yè)污染的治理。
原理
根據(jù)堆肥過程中微生物對氧氣的需求情況，可以把堆肥方法分為好氧堆肥和厭氧堆肥兩種。通常好氧堆肥堆溫高，一般在55~60℃左右，限可達(dá)80~90℃，所以好氧堆肥也稱為高溫堆肥;厭氧堆肥則是在無氧條件下借助厭氧微生物發(fā)酵堆肥。
按照好氧發(fā)酵和厭氧發(fā)酵的原理不同，好氧堆肥原理是在有氧條件下，利用好氧微生物的作用來進(jìn)行的。在堆肥過程中，畜禽糞便中的可溶性物質(zhì)通過微生物的細(xì)胞膜被微生物直接吸收;而不溶的膠體物質(zhì)，先被吸附在微生物體外，依靠微生物分泌的胞外酶分解為可溶性物質(zhì)，再滲入細(xì)胞。
堆肥的方法
所謂的堆肥就是在人工控制下，在一定的溫度、濕度、碳氮比以及通風(fēng)的條件下，利用自然界廣泛分布的細(xì)菌、放線菌、真菌等微生物的發(fā)酵作用，人為地促進(jìn)可生物降解的有機(jī)物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)生化轉(zhuǎn)化的微生物學(xué)過程，即人們常說的有機(jī)肥腐熟過程。
堆肥方法通常有三種。
第一種按是否需要氧氣劃分，有好氧堆肥(有氧狀態(tài))和厭氧堆肥(無氧狀態(tài))兩種;
第二種是按堆肥溫度劃分，有高溫堆肥和中溫堆肥;
第三種是按機(jī)械化水平來劃分，有露天自然堆肥和機(jī)械化堆肥。
習(xí)慣上人們都按好氧堆肥和厭氧堆肥區(qū)分?，F(xiàn)代化堆肥工藝基本都是好氧堆肥，這是因?yàn)楹醚醵逊示哂袦囟雀摺⒒|(zhì)分解比較好、堆制周期短、異味小、可以大規(guī)模采用機(jī)械處理。厭氧堆肥是利用厭氧微生物完成分解反應(yīng)，空氣與堆肥相隔絕，溫度比較低，工藝比較簡單，產(chǎn)品中氮保存量比較多，但堆制周期太長、而且比較濃烈的臭味、產(chǎn)品中含有分解不是特別充分的雜質(zhì)。
好氧堆肥的過程，一般分為三個(gè)階段。
首先是中溫階段。中溫階段也稱產(chǎn)熱階段，是指堆肥過程的初期，堆層基本呈15~45℃的中溫，嗜溫性微生物較為活躍而且利用堆肥中可溶性有機(jī)物進(jìn)行旺盛的生命活動(dòng)。這些嗜溫性微生物包括真菌、細(xì)菌和放線菌，主要以糖類和淀粉類為基質(zhì)。
經(jīng)過中溫堆肥階段后進(jìn)入第二階段，也就是高溫階段。當(dāng)堆溫升45℃以上時(shí)即進(jìn)入高溫階段，在這一階段，嗜溫微生物受到抑制甚至死亡，取而代之的是嗜熱微生物。堆肥中殘留的和新形成的可溶性有機(jī)物質(zhì)繼續(xù)被氧化分解，堆肥中復(fù)雜的有機(jī)物如半纖維素、纖維素和蛋白質(zhì)也開始被強(qiáng)烈分解。
然后進(jìn)入堆肥的第三個(gè)階段:降溫階段。在發(fā)酵后期，只剩下部分較難分解的有機(jī)物和新形成的腐殖質(zhì)。此時(shí)微生物的活性下降，發(fā)熱量減少，溫度下降，嗜溫性微生物又占優(yōu)勢，對殘余較難分解的有機(jī)物做進(jìn)一步分解，腐殖質(zhì)不斷增多且穩(wěn)定化，堆肥進(jìn)入腐熟階段，需氧量也大大減少，含水率降低，堆肥孔隙度增大，氧擴(kuò)散能力增強(qiáng)，此時(shí)只需自然通風(fēng)。
厭氧堆肥原理。
厭氧堆肥是在缺氧條件下利用厭氧微生物進(jìn)行的腐敗發(fā)酵分解，其終產(chǎn)物除了二氧化碳和水以外，還有氨、硫化氫、甲烷和其他有機(jī)酸等物質(zhì)，其中氨、硫化氫等物質(zhì)有異臭氣味，而且厭氧堆肥需要的時(shí)間也很長，完全腐熟往往需要幾個(gè)月的時(shí)間。傳統(tǒng)的農(nóng)家肥就是厭氧堆肥。
厭氧堆肥過程主要分為兩個(gè)階段:
第一階段是產(chǎn)酸階段。
產(chǎn)酸菌將大分子有機(jī)物降解為小分子的有機(jī)酸和乙酸、丙醇等物質(zhì)。
第二階段為產(chǎn)甲烷階段。
甲烷菌把有機(jī)酸繼續(xù)分解為甲烷氣體。
厭氧過程沒有氧參加，酸化過程產(chǎn)生的能量較少，許多能量保留在有機(jī)酸分子中，在甲烷細(xì)菌作用下以甲烷氣體的形式釋放出來。厭氧堆肥的特點(diǎn)是反應(yīng)步驟多，速度慢，時(shí)間長。
影響堆肥過程的因素
影響堆肥過程的因素主要有以下七個(gè)方面:
1、碳氮比。
在微生物分解所需的各種元素中，碳和氮是重要的。碳氮比與堆肥溫度有關(guān)，原料碳氮比高，碳素多，氮素養(yǎng)料相對缺乏，細(xì)菌和其它微生物的生長就受到限制，有機(jī)物的分解速度就慢，發(fā)酵過程就長。如果碳氮比例高，容易導(dǎo)致成品堆肥的碳氮比過高，這種堆肥施入土壤后，將奪取土壤中的氮素，使土壤陷入“氮饑餓”狀態(tài)，影響作物生長。但是碳氮比過低，特別是低于20:1，可供消耗的碳素少，氮素養(yǎng)料相對過剩，則原料中的氮將變成氨態(tài)氮而揮發(fā)，導(dǎo)致大量的氮素?fù)p失而降低肥效。
為了使參與有機(jī)物分解的微生物營養(yǎng)處于平衡狀態(tài)，堆肥碳氮比應(yīng)滿足微生物所需的佳值25~35:1，糞便的碳氮比含量較低，應(yīng)通過補(bǔ)加含碳量高的物料(如秸稈)來調(diào)節(jié)碳氮比。以含水率75% 的雞糞為例，按重量比，添加秸稈的比例大約為雞糞:秸稈=5:1。
2、含水率。
堆肥原料的佳含水率通常是在50%~60%左右。當(dāng)含水率太低(
3、溫度。
對堆肥而言，溫度是堆肥得以順利進(jìn)行的重要因素，溫度會(huì)影響微生物的生長，一般認(rèn)為高溫菌對有機(jī)物的降解效率高于中溫菌。堆肥初期，堆體溫度一般與環(huán)境溫度相一致，經(jīng)過中溫菌1~2天的作用，堆肥溫度便能達(dá)到高溫菌的理想溫度50~65℃，在這樣的高溫下，一般堆肥只要5~6天即可達(dá)到無害化要求。過低的溫度將大大延長堆肥達(dá)到腐熟的時(shí)間，而過高的堆溫(≥70℃)將對堆肥微生物產(chǎn)生不利影響。
4、通風(fēng)供氧。
通風(fēng)供氧是堆肥成功的關(guān)鍵因素之一。堆肥需氧的多少與堆肥物料中有機(jī)物含量有關(guān)，堆肥物料中的有機(jī)碳越多，其耗氧率越大。堆肥過程中合適的氧濃度為18%，一旦低于18%，好養(yǎng)堆肥中微生物生命活動(dòng)將受到限制，容易使堆肥進(jìn)入?yún)捬鯛顟B(tài)而產(chǎn)生惡臭。
5、pH值。
pH值對微生物的生長也是重要影響因素之一，一般微生物適宜的PH值是中性或弱堿性，pH值太高或太低都會(huì)使堆肥處理遇到困難。此外，pH值也會(huì)影響氮的損失，因此，PH值在7.0以上時(shí)，氮以氨的形式揮發(fā)。但在一般情況下，畜禽糞便的pH能滿足發(fā)酵要求。
6、接種劑。
向畜禽糞便中加入接種劑(微生物菌劑)可以加快堆腐物料的發(fā)酵速度。向堆肥中加入分解較好的廄肥或加入占原始物料10%~20%的腐熟堆肥，能加快發(fā)酵速度。在堆制過程中，按自然方式形成了參與有機(jī)廢棄物發(fā)酵以及從分解產(chǎn)物中形成腐殖質(zhì)化合物的微生物群落。通過有效的菌系選擇，可以從中分離出具有很大活性的微生物培養(yǎng)物，建立人工種群與堆肥發(fā)酵要素母液。
7、堆肥原料尺寸。
因?yàn)槲⑸锿ㄟ^在有機(jī)顆粒的表面活動(dòng)，所以降低顆粒物尺寸，增加表面積，將促進(jìn)微生物的活動(dòng)并加快堆肥速度;另一方面，如果原料太細(xì)，又會(huì)阻礙堆層空氣的流動(dòng)，將減少堆層中可利用的氧氣量，反過來又會(huì)減緩微生物活動(dòng)速度。因此，為了加快發(fā)酵過程，應(yīng)在保證空氣通透的前提下盡量減小堆肥原料的尺寸。畜禽糞便本身呈稠漿狀，一般需添加大尺寸物料增加孔隙度。
堆肥腐熟度
堆肥腐熟度是指有機(jī)廢棄物經(jīng)過發(fā)酵處理后達(dá)到無害化指標(biāo)的程度，是評價(jià)堆肥能否安全用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的指標(biāo)。
堆肥是否腐熟可采用眼觀、鼻聞、手摸的簡便方法來判斷。
腐熟的堆肥具有以下幾個(gè)特點(diǎn):
(1)堆肥溫度下降并趨于環(huán)境溫度;
(2)基本沒有臭味;
(3)外觀呈褐色，團(tuán)粒結(jié)構(gòu)疏松，堆內(nèi)物料帶有白色菌絲。
有機(jī)廢棄物生產(chǎn)有機(jī)肥的方法
隨著我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物數(shù)量急劇增長，使得有機(jī)廢棄物大量堆積，養(yǎng)分流失，污染環(huán)境。有機(jī)肥是有效的消納有機(jī)廢棄物資源的手段。目前，有機(jī)廢棄物好養(yǎng)發(fā)酵方式應(yīng)用較普遍的通常有四種:即平地堆置法、發(fā)酵槽發(fā)酵法、塔式發(fā)酵法與滾筒發(fā)酵法。
1、平地堆置發(fā)酵法。
在發(fā)酵棚中將調(diào)配好的原料堆成2米寬、1.5米高的長壟，每天翻1~2次，35~60天腐熟。此種形式的特點(diǎn)是投資較少，操作簡單。
2、發(fā)酵槽發(fā)酵法。
發(fā)酵槽為磚混結(jié)構(gòu)，槽長度30~40米、寬6~8米、深2米左右，可以若干個(gè)槽并列組合，置于封閉或半封閉的發(fā)酵房中。發(fā)酵房頂棚采用透光材料，以充分利用太陽能。發(fā)酵槽底部埋設(shè)通氣管，物料填入后采用高壓送風(fēng)裝置定時(shí)強(qiáng)制通風(fēng)，以保持槽內(nèi)通氣良好，促進(jìn)微生物迅速繁殖。采用鏟車或?qū)Ｓ冒l(fā)酵翻堆設(shè)備定期翻動(dòng)，一般每天翻動(dòng)1~2次。經(jīng)過30天左右發(fā)酵，溫度由高時(shí)的70~80℃逐步下降趨于穩(wěn)定，物料就腐熟了。
3、塔式發(fā)酵法。
發(fā)酵塔為矩形塔，內(nèi)部為分層結(jié)構(gòu)，層數(shù)可根據(jù)需要設(shè)定，上下通風(fēng)透氣、體積可大可小，可多個(gè)塔組合。有機(jī)廢棄物被提升到塔的頂層，通過自動(dòng)翻板定時(shí)翻動(dòng)，物料隨之落到下層。按照設(shè)定的發(fā)酵時(shí)間發(fā)酵物料逐層落到底層，發(fā)酵過程結(jié)束。塔式發(fā)酵采用鋼質(zhì)翻板，長期浸泡在含有腐蝕性物質(zhì)的有機(jī)廢物中，易腐蝕生銹，發(fā)酵塔的壽命會(huì)受到影響。
4、滾筒式發(fā)酵法。
發(fā)酵滾筒為鋼結(jié)構(gòu)，并設(shè)有驅(qū)動(dòng)裝置，安裝成與地面傾斜1.5~3°的角度，采用皮帶輸送機(jī)將畜禽糞便送入滾筒，滾筒定時(shí)旋轉(zhuǎn)，一方面使物料在翻動(dòng)中補(bǔ)充氧氣，另一方面，因?yàn)闈L筒是傾斜的，在滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，物料由進(jìn)料端緩慢向出料端移動(dòng)。當(dāng)物料移出滾筒時(shí)，物料已經(jīng)腐熟。
由于好氧發(fā)酵有一些條件的限制:如含水率:45%~60%;環(huán)境溫度:15℃以上;碳氮比:25/1~35/1。
因此無論采用哪種堆肥方法，都需要掌握以下幾個(gè)步驟:
1、水分調(diào)節(jié)
水分為微生物生長所需要，在堆肥過程中，按重量計(jì)算50~60%的含水率有利于微生物分解。畜禽糞便的含水率一般在75~80%，一般采用含水率比較低的秸稈進(jìn)行調(diào)節(jié)。
2、控制發(fā)酵溫度
有機(jī)物料正常發(fā)酵的重要條件之一是適宜的溫度。在氣候寒冷的地區(qū)，為了保證發(fā)酵過程正常進(jìn)行，需采用加溫保溫措施。目前比較經(jīng)濟(jì)可行的辦法是利用太陽能對物料加溫與保溫，可利用溫室大棚的原理設(shè)計(jì)發(fā)酵設(shè)施。發(fā)酵設(shè)施應(yīng)采用透光性能好、結(jié)實(shí)耐用的PVC或玻璃鋼等屋面材料與墻體材料。發(fā)酵設(shè)施冬天應(yīng)封閉良好，具有良好的保溫性能;同時(shí)應(yīng)通風(fēng)方便，以提供物料發(fā)酵所需要的氧氣。
3、調(diào)節(jié)碳氮比
通常畜禽糞便的碳氮比是低于20:1的，而秸稈的碳氮比高于50:1，那么發(fā)酵物料的碳氮比調(diào)整到25~35:1的話，可以在畜禽糞便中添加一部分秸稈，一方面調(diào)節(jié)碳氮比，另一方面由于秸稈含水率低還可起到調(diào)節(jié)物料含水率的作用。
4、翻堆
通氣性是影響堆肥溫度和發(fā)酵效果的重要因素。翻堆的目的是改善堆內(nèi)通氣條件，散發(fā)水分，促進(jìn)高溫有益微生物的繁殖，使堆溫達(dá)到60~70℃，加速發(fā)酵物料的轉(zhuǎn)化，從而達(dá)到混合均勻、受熱一致、腐熟一致?？刹捎萌斯し?，也可采用輪式翻堆機(jī)、裝載機(jī)、深槽好氧翻堆機(jī)等機(jī)械來翻動(dòng)物料。在發(fā)酵過程中，每天翻動(dòng)1~2次比較適宜
5、篩分
為了提高有機(jī)肥料產(chǎn)品的商品價(jià)值，便于包裝貯存，一般采取篩分工藝分選出大塊物料。篩分設(shè)備有圓筒篩、振動(dòng)篩等不同類型，如果為了減少投資，也可采用人工篩分的辦法，篩上物集中填埋或作為發(fā)酵輔料回用，篩下物可作為有機(jī)肥料產(chǎn)品。
堆肥技術(shù)的設(shè)備
堆肥設(shè)備包括原料處理、翻堆、混合等設(shè)備。
1、破碎設(shè)備。
破碎的目的是把秸稈、蘑菇棒等大塊物料粉碎到處理工藝所要求的大致均勻的形狀和尺寸。在堆肥過程中，大尺寸物料經(jīng)粉碎得到顆粒均勻的物料，使其中有機(jī)物的表面積增加可以有效促進(jìn)有機(jī)物的好氧分解，縮短堆肥發(fā)酵周期，同時(shí)也保證堆肥產(chǎn)品的顆粒要求。破碎設(shè)備主要有錘片式粉碎機(jī)、鏈條式粉碎機(jī)、切割機(jī)等。
2、翻堆設(shè)備。
翻堆設(shè)備主要有輪式行走翻堆機(jī)、螺旋式翻堆機(jī)(深槽好氧發(fā)酵攪拌設(shè)備)、鏈板式翻堆機(jī)、銑盤式翻堆機(jī)等類型。目前，在許多畜禽養(yǎng)殖場運(yùn)用比較多的有深槽好氧發(fā)酵攪拌翻堆機(jī)。
3、混合設(shè)備。
混合設(shè)備主要有斗式裝載機(jī)、轉(zhuǎn)鼓混合機(jī)、攪拌機(jī)等?；旌显O(shè)備的性能直接影響發(fā)酵原料的混合均勻度，這關(guān)系到堆肥過程能否順利進(jìn)行。在小規(guī)模堆肥廠，斗式裝載機(jī)由于其功能比較多、價(jià)格比較低等優(yōu)點(diǎn)被廣泛采用。
4、輸送設(shè)備。
堆肥廠的輸送設(shè)備主要是用于堆肥廠內(nèi)物料的提升與搬運(yùn)。它用來完成新鮮糞便、堆成品和廢渣的運(yùn)輸。堆肥廠內(nèi)的運(yùn)輸傳動(dòng)形式有很多種，關(guān)鍵在于合理選擇，這是確保工藝流程的實(shí)施、提高畜禽糞便處理效率、實(shí)現(xiàn)堆肥廠機(jī)械化、自動(dòng)化的有效保障。同時(shí)它也是降低工程造價(jià)和工廠運(yùn)行成本的重要環(huán)節(jié)。
堆肥廠常用的運(yùn)輸設(shè)備有板式輸送機(jī)、皮帶輸送機(jī)、斗式提升機(jī)、螺旋輸送機(jī)等。
5、篩分設(shè)備。
篩選設(shè)備是用來將發(fā)酵產(chǎn)品中各組分進(jìn)行分類的機(jī)械裝置，如畜禽糞便中的石頭、沒有發(fā)酵完全的秸稈等物料，以提高有機(jī)肥的商品品質(zhì)。常用的篩選設(shè)備有滾筒篩、振動(dòng)篩等。
