畜禽粪便好氧堆肥技术研究综述

2021-12-03王佳程李想

中国畜禽种业 2021年11期

王佳程李想

（生态环境部华南环境科学研究所广州 510535）

我国20 世纪80 年代后期畜禽养殖业蓬勃发展，畜禽养殖规模随之扩大，为了更好地保障大中型城市菜篮子供应，越来越多的农户开始从事畜禽养殖行业，导致农业源污染物排放量直线上升，环境污染程度加剧，范围扩大，促使畜禽粪便处理逐渐成为研究热点[1]。

1 畜禽粪便好氧堆肥技术原理

堆肥是指在人工控制下，在一定水分、碳氮比和通风条件下经过筛选各种微生物（细菌、放线菌、酵母菌等）进行发酵，降解物料中有机质含量，并产生高温，从而杀死畜禽粪便的病原菌、虫卵及杂草种子，并经发酵腐熟，将畜禽粪便转变为肥料的过程[2]。好氧堆肥发酵是在氧气充足情况下，好氧微生物通过自身的生命活动，在发酵过程中将部分原料的有机质氧化，进而提供微生物生长过程中所需要的能量，再把一部分原料的有机质转化成微生物合成新细胞的过程中需要的营养物质[3]。

2 畜禽粪便好氧堆肥的操作规程

2.1 混合配料

配料中相关微生物菌剂需要符合GB20287-2006 中的相关规定，混合配料时要满足粒径在5～30mm 之内，混合后的堆体物料含水率控制在50%～60%，温度控制在35～45℃之间。

2.2 一次发酵

自混合配料后起，堆肥发酵时间约为6～12d，其中鸡、鸭、鹅等禽类的粪便一次发酵时间为6d，猪牛羊马的粪便发酵时间为12d；一次发酵可以采用翻堆的方式进行通风供氧，并且每天及时检测堆体温度；一次发酵堆体物料的含水率需要控制在40%～50%[3]。

2.3 二次发酵

一次发酵结束后需要进行二次发酵，本阶段需要每隔3d对堆体翻堆一次，而此时堆体的温度需要控制在15～65℃之间。在这一阶段，翻堆次数需要大于6 次以上，并且2 次发酵完成后要保证堆体物料含水率控制在30%～40%之间。

2.4 后熟阶段

在二次发酵完成后，在避雨和通风条件下可以将条垛式发酵堆平堆到大于0.5m 的高度，而本阶段需要观察其堆体物料的温度，确保其接近环境温度，含水率控制在30%以下。

3 畜禽粪便好氧堆肥的技术研究进展

3.1 发展过程

目前我国畜禽粪便好氧堆肥技术主要经历了3 个发展阶段。

第一阶段为20 世纪50～60 年代，是堆肥技术研究的初始阶段，当时我国农村普遍采用开放式堆垛，并用土进行覆盖保温的堆肥方式，通风方式以自然通风为主，这一阶段的堆肥工艺十分简单，技术发展较为缓慢。

第二阶段为20 世纪70～80 年代，是畜禽粪便堆肥技术研究发展的兴旺时期，各种堆肥新工艺和新技术不断涌现，催生了越来越多的专用机械设备，对堆肥机理的研究也更加深入。

第三阶段是20 世纪90 年代至今，相关专家学者基于促进畜禽粪便管理的目的，在以往研究的基础上对畜禽粪便堆肥技术进行进一步探索和推广。研究范围包括堆肥中各项参数的优化，如有专家学者在研究中指出，高温堆肥理想的含水量需要控制在66%左右，同时开始关注在禽类粪便堆肥过程中涉及的一些生物化学变化特征。

3.2 堆肥技术研究进展

目前应用较为广泛的好氧堆肥技术包括条垛式堆肥技术、槽式堆肥技术、静态堆垛堆肥技术和反应器堆肥技术。

条垛式堆肥技术将堆肥原料堆成三角形或梯形的长垛，利用人工或机械定期翻堆，从而保持堆体的有氧状态，条垛式堆肥技术具有运行简单、设备少、投资低的优势，但也存在添加辅料，堆体含氧量与温度不易控制，易受气候影响，臭气难控制，发酵周期长、占地面积大等缺点。

静态堆垛堆肥技术与条垛式堆肥技术的区别在于堆肥过程中不进行翻堆，而是利用通风管道和鼓风机机械通风，从而维持堆体好氧环境，静态堆垛堆肥技术具有操作简单、投资低的优势，但该技术存在的缺点与条垛式一致，甚至发酵周期较条垛式更长。

槽式堆肥技术主要采用链板式翻堆机，链板式翻抛机相当于一台移动的链板输送机，其多齿链板可以对设备前面的原料进行翻抛、混合，将物料向后移动，槽式堆肥技术具有机械化程度高，温度和氧含量可控，臭气易收集控制，不易受气候影响，发酵周期较短等优点，但槽式堆肥技术存在需要添加辅料，投入设备多、操作较复杂，设备占地面积较大，投资高等缺点。

反应器堆肥是将畜禽粪便置于集进料、出料、曝气、搅拌和除臭于一体的密闭式反应器内进行好氧发酵的一种堆肥技术[2]。反应器堆肥优势明显，具体包括设备一体化程度高，无需添加辅料，不易受气候影响，保温节能，臭气易收集控制，发酵周期短，设备占地面积小，投资低等，但反应器堆肥技术由于单体处理量小，无法实现大规模的工厂化生产。