畜禽糞便堆肥發酵技術

背景：堆肥發酵是畜禽糞便無害化、資源化利用的一種重要方式，堆肥不僅可以殺死糞便中的蟲卵、病原微生物，而且可以將糞便中的復雜有機物分解成易被植物吸收的簡單化合物，目前養殖場多利用堆肥發酵設備進行堆肥，既提高了堆肥的效率，又減少了二次污染。下面小編帶大家了解堆肥發酵的原理及其生產工藝。

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堆肥技術的發展情況

畜禽糞便處理通常采用堆肥及生物發酵的方法進行，經過堆肥處理后，不僅可以殺死糞便中的蟲卵、病原微生物，而且可以將糞便中的復雜有機物分解成易被植物吸收的簡單化合物，因此，堆肥處理是畜禽糞便無害化、資源化利用的一種重要方式。

我國傳統的堆肥方式以自然堆肥為主，20世紀60年代以來，隨著社會經濟的發展，高效快速堆肥技術已成為國內外競相研究的重點。目前，國外堆肥技術正在向機械化、自動化方向發展，為了防止對環境的二次污染，堆肥也趨向于采用密閉的發酵倉方式。隨著我國養豬業的迅速發展，飼養過程中產生的大量糞便已成為新的污染源，高溫好氧堆肥已成為處理和資源化利用糞便的有效途徑，目前我國中小型養殖場多用條垛式主動供氧堆肥和轉筒式堆肥系統進行堆肥處理，大、中型養殖場多用機械翻堆堆肥、堆肥發酵塔等進行堆肥處理。

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堆肥技術的工作原理

畜禽糞便堆肥處理是在人工控制溫度、濕度、碳氮比和通風條件下，依靠自然界和畜禽糞便本身存在的細菌、真菌等微生物的作用，通過高溫發酵使其降解為腐殖質的生物學過程。微生物在分解有機物的過程中，不但生成大量可被植物利用的有效態氮、磷、鉀化合物，而且合成新的高分子有機物—腐殖質，它是構成土壤肥力的重要活性物質。發酵過程中，堆肥中的水溶性有機物透過微生物的細胞壁和細胞膜為微生物吸收，固體和膠體有機物先附著在微生物體外，由微生物所分泌的胞外酶分解為溶解性物質后再滲入細胞，微生物通過氧化、還原和合成過程，把一部分有機物氧化成簡單的無機物，釋放出生命活動所需的能量，其余有機物轉化為生物體所必需的營養物質以合成新的細胞物質，微生物逐漸生長繁殖產生更多的生物體，同時，有機廢物也發生各種物理、化學和生物化學變化，逐漸趨于穩定化和腐殖化，最終形成良好的有機肥。

堆肥化過程中氧氣的供應情況將其分為好氧堆肥和厭氧堆肥，好氧堆肥又稱高溫堆肥，是在氧氣充足的條件下，通過好氧微生物對畜禽糞便進行分解。在好氧堆肥過程中，好氧微生物在對畜禽糞便分解的過程中產生大量的熱量，糞便溫度一般可達55℃～60℃，最高可達80℃～90℃，糞便分解比較徹底，堆置周期短、異味少、可以大規模采用機械處理。厭氧堆肥是在氧氣不足的條件下，借助厭氧微生物發酵堆肥，堆制溫度低，工藝較簡單，成品堆肥中氮素保留較多，但堆置周期過長，需3～12個月，異味濃烈，分解不夠充分，主要生產沼氣，現代化的堆肥處理工藝中，大都采用好氧堆肥（楊仁全，2009）。

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堆肥處理的工藝流程

現代化的堆肥處理，通常由預（前）處理、主發酵(也稱一次發酵、一級發酵或初級發酵）、后發酵(也稱二次發酵、二級發酵或次級發酵)、后處理、脫臭和貯存等工序組成。

豬糞堆肥處理工藝流程

（1）預處理

豬糞堆肥處理時，由于含水率高，碳氮比低，因此在堆制前，如果不進行水分調節就會因通氣不良而出現堆肥溫度上升慢、臭氣產生量大，且攪拌搬運不方便等問題。因此，預處理的目的主要是調整水分和碳氮比，通常辦法是將切碎的干樹葉、作物秸稈或鋸末等碳氮比較高的干燥原料和豬糞進行混合，使其變成水分含量合適、碳氮比適宜的物料。

（2）主發酵

主發酵一般在發酵裝置內進行，小型養殖場也可在露天進行，由于堆肥原料、空氣和土壤中存在大量的各種微生物，所以堆肥原料投入后很快就進入發酵階段，通過翻堆或強制通風向堆內供應氧氣，在好氧微生物的作用下進行有機物的分解，同時產生的熱量使堆溫升高。通常將堆肥化物料從溫度開始上升到開始降低為止的階段，稱為主發酵階段（或主發酵期），該階段可分為發熱階段和高溫階段，豬糞一般為l～2周。

①發熱階段

堆制初期至堆溫升至45℃左右時稱為發熱階段，該階段以中溫、需氧型微生物為主，此階段嗜溫性微生物利用堆肥中的可溶性有機物進行旺盛繁殖，蛋白質、淀粉類、糖類等易分解的物質迅速分解，釋放出二氧化碳、氨和大量的熱量，堆內溫度不斷上升，此階段一般需要l～3天。

②高溫階段

當堆內溫度高于50℃時，即進入高溫階段，此時堆內的嗜溫性微生物隨著溫度的升高而逐漸被生活在45℃～65℃的高溫菌取代，最佳溫度一般為55℃，該階段各種病原菌、寄生蟲卵和雜草等均可被殺滅，但當堆溫升高到70℃以上時，大多數嗜熱性微生物會出現死亡、休眠現象，堆肥中除可溶性有機物繼續被分解轉化外，主要分解纖維素和半纖維素等復雜的有機物，同時開始了腐殖化過程，出現腐殖質，當堆溫降到70℃以下時，處于休眠狀態的好熱性微生物又開始活動，繼續分解纖維素，使高溫持續一段時間，此后，有機物分解強度減弱，產熱量減少，堆溫逐漸下降。

（3）后發酵

后發酵階段即堆肥腐熟階段，當堆溫下降到50℃以下時，嗜中溫性微生物又占優勢，此時，有機質的腐解作用仍繼續進行，堆肥可進一步腐熟，腐殖質不斷增加，這一階段的特征是：物料中尚未分解和較難分解的有機物進一步被分解，使之變成腐殖酸、氨基酸等比較穩定和農作物易吸收的腐殖質，后發酵階段的時間長短視畜禽糞便種類和添加的水分調節材料性質而定，一般堆肥內部溫度降至40℃以下時就表明后發酵階段結束，可以進行堆肥風干和后續加工了，通常，純豬糞堆肥后發酵階段一般需要2周的時間，添加秸稈類材料時需3~4周，而添加鋸末、樹皮等情況下需要6周以上。

（4）后處理

后處理是對發酵熟化的堆肥進行處理，主要去除在前處理工序中還未完全去掉的玻璃、塑料、金屬、小石塊和陶瓷等雜物，可以用回轉式振動篩、慣性分離機、磁選機、硬度差分離機、風選機等預處理設備分離去除上述雜質，并根據堆肥應用的要求，對其進行后續的處理，如制成顆粒料或添加一些化肥制成營養全面的有機復合肥，經處理后得到的精制堆肥含水率在30%左右，碳氮比為（15～20）：1，為了貯存的方便，通常還要進行干燥處理，使其含水率降至13%以下。

（5）除臭與貯存

堆肥過程中，不可避免地要產生一些臭氣，尤其在主發酵階段產生的臭氣量較大，如氨氣、硫化氫、甲基硫醇、胺類等，為了避免環境污染，必須對產生的臭氣進行處理，去除臭氣的方法主要有化學除臭劑除臭、臭氧氧化法、水酸堿溶液吸收法、活性炭、沸石、熟堆肥吸附法等。其中，最經濟而實用的方法是堆肥氧化吸附除臭法，即將腐熟堆肥置入脫臭器，堆高0.8～1.2m，將臭氣通入系統，使之與生物分解和吸附及時作用，氨、硫化氫的去除效率均可達到98％以上。

堆肥一般在春秋兩季使用，所以夏冬兩季生產的堆肥只能貯存，堆肥處理廠應建立可貯存半年生產量的庫房，貯存方式可直接堆放，也可以裝袋，要求盛裝堆肥的袋子干燥而透氣，以免受潮而影響肥效。