畜禽粪污高温好氧发酵处理技术探讨

目前，对于利用、处理动物粪便已经提出许多建议。主要方法有田间施用、平地处理、槽式﹑罐式﹑膜式处理、发酵高温处理、土地填埋、构造沼泽地、反面渗透以及厌氧处理等。而高温好氧堆肥是处理有机废物普遍使用的方法。由于高温堆肥可以最大限度地杀灭病原菌，同时对有机质的降解速度较快，目前夹江县厚全生态环保科技有限公司大多采用高温好氧槽式发酵工艺。好氧堆肥是有机副产品归田前的一种常用的稳定化和无害化方法。通过堆肥这个生物﹑化学过程，畜禽粪便被分解、稳定，大部分病原体被消灭，土地应用过程中的恶臭被消除。有机肥料发酵作为一种处理技术可以提高有机肥料的有效性和可接受性，使之成为干旱土壤的肥料和土壤团粒结构的调节装置。高温废弃物处理系统在降解速率、病原微生物失活速率和农业废弃物处理量方面比低温的有优势，提高生物降解率可以减少处理所需的时间（目前我掌握的生产实践中，控制相关工艺参数，能够缩短发酵周期，提高有机肥料发酵效率），也就是减少了相关生产运行的成本费用。

一、好氧发酵工艺原理

好氧发酵是好氧微生物如细菌、放线菌和真菌等通过自身的生命活动，通过氧化、还原与合成，把一部分有机质氧化成无机质，提供微生物生长所需要的能量；一部分有机质转化成微生物合成新细胞所需要的营养物质。

二、好氧发酵工艺类型

好氧发酵工艺主要分为平地堆肥和设备发酵。目前生产常用的方法是槽式﹑膜式及罐式，即容器式好氧发酵，按发酵温度，好氧发酵过程分为：中温、高温、降温。在中温阶段，嗜温菌生长繁殖活跃，在高温阶段，嗜温菌活跃程度受到抑制，而嗜热菌活跃，在降温阶段，嗜温菌再度活跃，发酵过程进入稳定的腐熟阶段。高温好氧发酵-生物降解工艺的主要特点在于省地，省投资，省动力消耗，设备结构简单，操作方便，产品质量稳定，处理效果好。

三、好氧发酵的工艺条件

好氧发酵过程中一些工艺参数，控制和监测的参数主要有含水率、温度、通风供养、pH、发酵周期腐熟度、耗氧量和有机质、C/N,一次发酵时间(曝气系统),二次发酵时间(陈化工序，自然通风)等参数。高温堆肥处理的影响因素主要有C/N、含水量、温度、供氧量和pH值。

1、温度

温度通常与微生物的活动有关。为了使菌充分活动，需要适当的温度，在有机肥发酵槽或罐式内最适当的温度是55～65℃。通过维持这一温度来蒸发水分，干燥畜禽粪便。常规鸡粪堆肥的温度为65℃左右，温度超过65℃就要及时翻堆。若发酵温度低于15℃或高于70℃,微生物将进入休眠状态或大量死亡，发酵缓慢甚至停止。好氧高温堆肥过程中温度通常高达55℃,考虑到微生物种类的多样性和分解速度，最高的堆肥适宜温度是60℃,高于55℃的堆肥温度可以有效地减少杂草种子的生殖能力和抑制病原体活性。在发酵实践工作中，52～62℃使高温活性保持最好。

2、供氧量

氧气是影响好氧堆肥的关键因素之一。为保证微生物充足的氧浓度，缩短堆肥发酵的周期，在操作时应控制垃圾堆层中气相的氧浓度在10%以上堆肥中有机物分解，微生物生长繁殖，都需要水分。其含水量最大值取决于物料的空隙容积。含水量在50%～60%之间最有利于微生物分解。水分超过70%,温度上升困难，分解速度也明显 降低，因为水分过多，堆肥物质粒子之间充满水，阻碍通气，造成厌氧状态，不利于好氧微生物生长，并产生氨气﹑硫化氢等恶臭气体。水分含量低于40%,不能满足微生物生长需要，有机物难以分解。堆肥正常进行的含水量下限为40%～50%。当含水量降到20%以下时，生物活性基本停止。微生物最适宜的水分含量是50%～60%,物料含水过高或过低都会对好氧微生物的分解代谢活动产生负面影响。

3、酸碱度

通常未处理畜粪是酸性(pH6.5左右),而菌的活动最适合pH8.0～9.0。好氧性发酵开始后则产生大量的NH3,使pH变成碱性(pH8.0～～9.0),从而具备了好氧性菌容易活动的环境。在堆肥初期，由于酸性细菌的作用，pH降到5.5～6.0,堆肥物料呈酸性；随后由于以酸性物料为养料的细菌生长和繁殖，使pH上升，堆肥过程结束后物料的pH可上升到8.5～9.0,最后pH基本稳定在8.0～10.0。

4、碳氮比

微生物的生长速度与堆肥物料的碳氮比有关。微生物自身的C/N为4～30,做营养基的有机物C/N处于该范围内效果最好。C/N为20～25时，有机物的降解速度最大。发酵后物料的C/N将会减少，一般下降6%～14%,最高则可下降27%以上。有机物质中的碳氮比率一般高于20:1,碳氮的比率在发酵过程中快速降低。当碳氮比率低于20:1时，说明发酵已处于稳定阶段。一般好氧发酵前碳氮比率在25:1～35:1,当碳氮比率为33:1时可达到最快发酵速度。

5、碳磷比

除碳、氮外，磷对微生物的生长影响也很大。常利用在畜禽粪便中中添加农业废弃物进行混合发酵，通过鸡粪中丰富的磷来调整堆肥原料的C/P。堆肥原料适宜的C/P为75～150。

6、钾与磷

发酵有机物质适量的磷与钾必不可少，磷是形成微生物细胞质的主要成分，而钾能调整细胞内的渗透关系。以氮作为相对的度量标准，磷含量应占20%左右，钾含量应占8%左右，有机物质的磷、钾含量一般都能达到此标准，不需要对其做调整。

7、有毒、害物质

某些有机物中也许会存在一部分对发酵中好氧菌有毒、有害的物质，许多重金属元素，例如：锰、铜、锌、镍、铬和铅，以及有毒物、浓酸等，若它们的含量过高就会对好氧菌造成危害。导致好氧菌的大量死亡使发酵速度变慢，应避免有毒物质进入发酵设备里。

8、有机质

高温好氧堆肥中适合的有机质含量在40%～60%,过高和过低均不利于堆肥的正常进行。

9、腐熟标志

能较好的反应畜禽废弃物堆肥腐熟的指标有氨态氮(NH4+-N)含量、水溶碳(WSC),均是堆肥过程中各种微生物优先利用的碳源，其含量可以反映堆肥的腐熟程度。

四、好氧发酵的优缺点

1、优点

发酵后有机肥料生物活性高，维生素丰富，酶活产量高。 能最大幅度地转化非蛋白氮为真蛋白。蛋白含量因物质损耗而得以浓缩和提高。发酵时间短(15d左右)。发酵产物易于干燥。

2、缺点

槽式好氧发酵杂菌难以控制，易产硫化氢及氨气，卫生条件要求严格。工艺控制相对来说控制复杂。物质损耗大(好氧发酵),损耗达8%～20%左右。发酵及后工序粉碎过筛等步骤劳动强度大，管理复杂，产品质量有待提高，特别是腐熟度的把控及工艺控制，需长期观察，有待实践中解决。

作者介绍：

陈彬。1991年毕业于四川工业学院分析化学专业，现在厚全生态环保科技有限公司品控部经理。从事肥料工艺质量及品质管理工作30年，在有机肥料生产及农技服务项目上，有丰富实践经验，能及时为企业及客户解决种植及肥料使用上的难点问题。

附注：