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畜禽粪污好氧发酵堆肥发酵工艺探（一） 版权作者：王玉梁 随着社会的发展，人们对物质生活水平的要求也越来越高，肉制品的需求量也是逐年递增，对应的养殖业也得到了高速发展，因为我国传统养殖业基础比较薄弱，虽然这几年随着养殖业的高速发展，养殖设施、技术得到了一定改善，但与世界发达国家在这一领域还有很大差距。在养殖业高速发展的同时，畜禽粪便的处理和排放这一难题却凸显了出来，我国传统的堆肥模式因处理能力低、占用场地大、臭味污染严重、杂菌病菌等有害成分不能处理等各种弊端，已不能满足于当前规模化养殖的需求。为能有效解决这诸多不利因素对养殖业的发展带来的困扰和对人们生活环境带来的影响，国家近几年也在努力号召一些科研机构和科研团队对当前粪便处理的工艺和技术做出新的突破，以保证养殖业健康发展的同时，也不会对我们的生活环境造成影响。随着近几年的努力探索，畜禽粪污好氧发酵堆肥这种处理模式逐渐被社会所认可，处理工艺也由原来的技术化逐渐向设备化、自动化发展。发酵好的畜禽粪便可以作为一种优质有机肥使用到土地，因其含有大量的有机质和丰富的营养物质，施用到土地后能够有效改善土壤环境，并能大大提高农产品品质，所以好氧发酵资源化利用的处理模式不仅能有效解决畜禽粪便对周边环境带来的影响，还可以作为一种有机资源再次利用，由此该处理模式也受到广大养殖业主的一致认可。 要了解发酵工艺，我们首先要把发酵原理搞明白了，社会中相关的产品也是五花八门，很多业务人员也是刻意的扩大宣传，只要能卖出产品去什么话都敢说，大多数人因为不了解发酵原理而导致上当受骗，花大价钱买来的产品，最后因为质量问题/人工问题/能耗问题等弊端而放在那里成为了一个摆设。那到底畜禽粪污好氧发酵是怎么一回事呢？ 要想完成畜禽粪便的好氧发酵，我们需要对水分-空气-PH值-碳氮比等因素进行人为控制。因为好氧发酵主要依靠微生物菌对物料中的有机物质进行吸收、合成、分解，在这过程中产生热量的同时，不断再进行生长繁殖，产生新的生物体，进而对可生物降解的有机物质转化为腐殖质，在微生物菌活动的同时，物料堆体内的各项指标参数会发生相应的变化，最终达到物料无害化、稳定化、减量化。 1、空气 因为好氧发酵的微生物菌为好氧菌种，所以在发酵过程中我们要确保氧气的供应量，物料粒度的大小影响物料堆体内空气的流通，供氧量过大会导致温度降低，不利于高温嗜热菌的生长繁殖，影响分解速度；供氧量过低，可能会导致微生物菌活动缓慢，发酵周期延长或停止发酵。所以说需要添加一定比例的粗度辅料来确保粪便堆体内的空气流通，满足好氧菌生长需求； 2、水分 大部分好氧发酵菌对生长环境水分的要求一般在30%-70%内，如果我们的畜禽粪便水分过大可能会导致好氧菌的休眠或死亡，从而致使发酵过程进入厌氧状态。所以需要在前面做干湿分离或添加一定量的辅料来降低水分，以满足发酵过程对水分的要求；如果水分过低同样会影响好氧菌的生长繁殖，导致发酵周期延长或停止发酵。如果水分过低，我们同样需要额外加水，以保证完成发酵过程；一般堆肥物料的水分控制在65%左右最合适（考虑粪便配比发酵量以及发酵效果）。 3、PH值 ph值就是堆肥的酸碱度，酸碱度是影响微生物菌生长的重要因素，也是发酵肥品质的一个重要指标。微生物菌在适宜的酸碱环境中能更好的生长繁殖，加快发酵周期，降低堆肥养分的流失。微生物生长环境适宜的ph值范围在6.5-7.5之间，pH值<5时，微生物停止生长，进入休眠或死亡，物料停止发酵，ph值》8.5时微生物活动缓慢或停止生长，造成发酵缓慢或停止发酵。PH值可以通过添加酸碱性辅料来进行调整。 4、碳氮比 适宜的碳氮比会加快发酵过程，降低发酵物料的养分流失，确保发酵物料的发酵腐熟度。因畜禽粪便中碳氮比过低如单独发酵，导致发酵周期长、效果差、易造成氮大量损失，在发酵中添加一部分高碳低氮物质/辅料来补充碳源，有利于提高微生物对有机碳的分解速率，促进微生物将更多的铵态氮固定为有机氮，减少氮素损失。碳氮比的适当非常重要，畜禽粪便好氧发酵的碳氮比适宜在25:1到30:1范围内。碳氮比小范围过高会导致高温持续时间缩短，影响粪便的日处理量。碳氮比小范围过低，会导致堆体温度过高切高温持续时间过长，造成有机质的过渡分解，会影响堆肥品质。在堆肥过程中，全碳和有机质含量呈下降趋势，全氮含量呈增加趋势，碳氮比呈下降趋势。 5、温度 堆肥在发酵过程中温度呈现先升后降的变化，温度的变化直接体现了物料中微生物菌的活性变化。发酵过程分为55℃以下的升温阶段和55℃以上的高温阶段以及后期的降温阶段，降温阶段温度会从高温慢慢下降至环境温度，降温阶段也被称作熟化阶段。升温阶段和降温阶段活动的菌群主要为嗜温菌群，高温阶段活动的菌群是嗜热菌群，嗜热菌群主要灭杀不易杀死的有害细菌和难分解的高纤维素等。有机物质大部分在升温阶段和高温阶段被分解和转化，进入腐熟阶段后主要对纤维素、半纤维素进行分解转化，所以微生物活动性会减弱，逐渐趋于稳定。高温时间过长或多短都会推迟发酵周期，并影响发酵物料的品质。好氧发酵是一个放热过程, 堆温取决于环境温度、堆体初始温度和微生物活性, 发酵温度又牵制着微生物活性, 从而影响腐殖化进程，尽管温度是发酵进程的表象形式, 但适合的外部环 境温度条件会显著提高发酵效率。 以上详细介绍了畜禽粪污在好氧发酵过程中所需要具备的条件和发酵原理，那么接下来我们再从当前这些处理工艺的模式并浅层次延伸到资源化利用方面分析一下各工艺的具体情况，以便我们更好的选择适合自己的处理工艺。目前我们比较常见的处理工艺有：1、条垛式翻抛发酵 2、行走式槽式翻抛发酵 3、纳米膜覆膜发酵 4.设备化封闭发酵。那这些处理工艺到底有何区别，如何选择一种更实用、更高效、最经济的工艺呢？那我们就分析下各种工艺的原理和特点，以便大家更好的对比选择。 1、条垛式翻抛发酵这是比较传统的一种发酵模式，是有最早的堆肥自然发酵延伸而来，该发酵模式需室内发酵且发酵周期长，辅料成本高，臭味很大，占用场地大并需室内发酵，人工成本高，优点是投入成本低。用机械或混料机将掺混好的物料把粪便与辅料、菌种掺混后，均匀的按条垛状布料到场地内，布料宽度需根据翻抛机行走宽度而定（翻抛机行走宽度可定制），物料厚度一般在65公分左右（受翻抛机底盘高度影响，物料厚度太高，在翻抛过程中易把条垛打散影响翻抛机行走），需根据物料发酵情况定期对物料进行翻抛，以确保物料的透气性（也可以在场地内铺设曝气管道，给料堆强制间歇性曝气提供高氧发酵所需要的供氧量）和加快水分挥发，降低发酵周期。这种发酵模式发酵周期一般夏季在20天左右，冬季在35天左右。 2、行走式槽式翻抛发酵这是在条垛式翻抛发酵的基础上延伸而来，比条垛式布料更方便，只需将掺混好的粪便均匀的运送到发酵槽内即可。因翻抛机固定在槽两侧的墙体上，又有两边墙体保护翻抛时物料不被抛飞外漏，所以物料厚度可增加至1.0m以上，加大发酵量，建议物料高度不要超过1.5m，物料厚度太大会严重影响发酵周期，导致日平均发酵量下降。此工艺因两边墙体及发酵厚度严重影响空气流通，所以必须在发酵槽内加装曝气装置。此工艺发酵周期与条垛式发酵周期基本一致，也需室内发酵切基础投资要远大于条垛式翻抛发酵，但人工成本要低于条垛式翻抛发酵。 3、纳米膜覆膜发酵随着国家对环保要求的逐步加大，条垛式、槽式翻抛发酵的气味污染及滋生的蚊蝇等已经严重影响到工人的工作环境及周围环境，用纳米分子膜覆盖发酵后有效隔离臭因子的排放，降低臭味污染。使用方法为：用机械或混料机将掺混好的物料把粪便与辅料、菌种掺混后，运送至发酵槽内，物料满槽后用卷帘机将膜平铺到发酵槽上，用拉环或拉绳将膜四周固定好，然后只需要定期往发酵槽内输送曝气，满足好氧发酵所需要的供氧量即可，现在的曝气系统一般都可以提前设置好参数，系统自动曝气。该发酵模式无需室内发酵，发酵周期与以上两种发酵模式差别不大，受季节温度影响相对较小，发酵过程有效控制了臭味散发，因无需室内，所以跟槽式翻抛发酵投资成本类似或略低，但辅料成本要高。发酵周期夏季一般在20天左右，冬季在28天左右。 4、罐式设备好氧发酵（罐式设备又分为卧式罐和立式罐两种） 4.1 卧式罐是将粪便与辅料、菌种掺混均匀后输送到罐体内，由罐体的转动进行搅拌，再加以曝气充氧，有电加热和微生物菌活动所产生的热量两种热能来加快水分的挥发和有机物质的分解转化，快速实现发酵物料的减量化，因发酵周期很短，处理完成后水分含量较高，并且相对无害化处理程度较低，物料腐熟度没有保障，需长时间沉化腐熟。优点是物料减量化周期短，卧式发酵罐相对立式发酵罐投资要少很多，而且能耗也相对低一些。 4.2 立式好氧发酵罐是现在比较常见的一种好氧发酵设备工艺，罐式好氧发酵是现在比较有争议的一种工艺，最早引进与日本，国内一些设备厂在其原理上加以研发制造，其工艺原理也是一种好氧发酵，因为畜禽粪便的水分普遍都太高，粪便颗粒细度太低，再加上碳氮比较低，所以需要添加辅料降低水分、增加碳氮比，再加入菌种掺混入罐，因其处于密封状态，且物料厚度较大，需要搅拌加以强制曝气来确保好氧发酵所需要的供氧量和水分挥发，也因物料厚度太大，如果单纯的依靠微生物菌的活动所产生的热量来完成发酵周期，就会造成发酵周期太长，所以需要辅热来促进发酵周期的缩短。从这里来看发酵罐的容量越大需要的能耗就会对应比例的加大很多，所以发酵罐选择不是越大越好，容量越大能耗越大，你的处理成本就越高！因为它的工作原理需要近乎不停的强制曝气和辅热，电耗太高，也就造成了其处理成本居高不下，每吨发酵肥的电耗成本一般在400-800元之间（电耗成本受添加辅料和菌种的多少影响，辅料添加量越大，水分就会越低，空气流通性也就越好，电耗也就越低；罐的容量越大，电耗就越高）。该发酵模式投入成本高，辅料成本高，电耗高，优点是单日处理量大，可自主选择容量型号，人工成本较低，自动化程度较高，发酵过程无臭味。发酵周期夏季一般在12天左右，冬季16天左右。 为什么说罐式好氧发酵是现在比较有争议的一种处理方式呢？因为现在好多的发酵罐生产厂家为了业务，打着罐式发酵除了首罐发酵，以后不需要添加辅料和菌种口号，误导消费者认为可以降低粪便发酵的辅料成本，相对来弥补该工艺电耗高的缺点，但是通过上面的介绍，大家已经了解了好氧发酵的原理，如果不添加辅料那粪便的碳氮比低的问题需要怎么解决？首次添加的辅料在发酵过程中碳氮比已经降下来了，已经不能补足后面进入粪便的碳氮比，达不到好氧发酵条件，好氧发酵停止，那以后是处于厌氧发酵吗？更有甚者宣传除了首次添加菌种，以后不在添加菌种，靠菌种的高繁殖能力自行繁殖。讲到这里，我也是蒙了。这不是把一个成熟的好氧发酵工艺变成一个纯靠加热、搅拌、强制曝气的一个烘干设备了么？每一个产品我们都要良心的宣传，正确的引导，不要因为消费者不懂而无限扩大甚至虚假宣传，好氧发酵罐作为当前市场上的一个主流设备，我们应该合理的讲解，正确的引导，让消费者根据自身情况，考虑利弊，自主选择。 4、分布式云仓干化系统好氧发酵设备 该发酵模式属于一种分布式云仓干化设备好氧发酵，该设备一般根据客户日处理量需求定制，可定制3层到7层，最高单台日处理量在50方，处理工艺为：用机械将粪便和辅料运至料仓内，经混料机将粪便与辅料、菌种掺混后，通过上料系统进入发酵箱体，经低温发酵菌的催化下开始发酵，产生热量，激活高温菌种，持续发酵。达到设定条件后，物料自动翻转到下一层，第一层开始重新上料，第二层物料在达到设定条件后再自动翻转到下一层，依次循环，完成发酵。在发酵过程中除臭系统根据探测值自动启动，达到限定后，除臭系统自动关闭。该处理工艺采用蒸笼式原理设计，能耗很低，粪便发酵周期短切较稳定，日处理能力高，处理费用低，自动化程度较高人工费用低，每吨发酵肥电耗在8-15元之间，发酵过程无臭味。该设备投入成本高，辅料成本较高。 这种处理设备是近几年刚刚上市的一种处理工艺，现在市场占有率还比较小，大多数人还没有接触过，但随着社会科技力量的发展，对于自动化程度要求的提高和对生产成本的控制以及面对市场产品竞争的压力，一些降本、节能、环保、自动化程度较高的产品将会成为未来市场的领航者。 作者：王玉梁 版权归作者本人所有，未经作者允许，严禁转载 |
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