应用不同槽式系统的鸡粪好氧发酵实验效果对比

王文林，刘菊莲，孙 洁，胡馨月，胡登吉

(宁夏顺宝现代农业股份有限公司,宁夏 青铜峡 751600)

1 引言

鸡粪是蛋鸡养殖场最大的污染源[1]，由于鸡消化吸收能力有限，饲料在消化道内停留时间短，故鸡粪中含有大量未被消化吸收、可被利用的养分[2]。以鸡粪为原料可以生产优质有机肥料，不但可以避免环境污染，还可带来经济价值，推动农业绿色、健康和可持续发展[3]。目前广泛被各类规模化养殖场应用的堆肥方式为槽式堆肥，槽式堆肥是利用生物学特性结合先进的机械化技术作用，通过槽式翻抛机械进行翻抛、搅拌及破碎，使物料发酵、腐熟、降解的一种堆肥工艺[4～9]。此系统通过强制通风与定期翻堆相结合，槽壁上方铺设有翻抛设备，可对物料进行翻搅，底部铺设有曝气管道，可对堆料进行通风曝气[10～14]。槽式发酵系统具有占地空间小、堆肥深度高、升温快和处理能力大等优点[15]。

2 材料与方法

2.1 实验材料

供试材料为顺宝公司自产鸡粪(具体参数见表1)，辅料为顺宝公司鸡粪发酵半成品(水分≤30%)，发酵菌剂为顺宝公司自研菌。

表1 顺宝公司自产鸡粪基本参数

2.2 实验设施设备

深槽式发酵系统：包括深槽式发酵池简称1#发酵池(入层厚度为2.0 m)、曝气系统(曝气量为2.06 m3/min)、链条式翻抛设备、轴流式风机。

浅槽式发酵系统：包括浅槽式发酵池简称2#发酵池(入料厚度为0.8 m)、曝气系统(曝气量为1.66 m3/min)、齿轮式翻抛设备、轴流式风机。

2.3 实验方法

本实验是在宁夏顺宝现代农业股份有限公司肥料生产车间内进行，将鸡粪和辅料按照3∶2的比例进行混合，水分控制在60%左右，pH值约为7，碳氮比约为20∶1，并按特定比例添加发酵菌剂，通过传送带分别输送至深槽式发酵池(以下简称1#发酵池)、浅槽式发酵池(以下简称2#发酵池)入料口，每天定时曝气、翻抛，物料随翻抛不断向出料口移动。

2.4 测定项目与方法

2.4.1 温度及氨气浓度测定

每天监测发酵池内物料温度、氨气浓度及成品料水分。使用50 cm电子温度计每天在深槽式、浅槽式发酵池入料口、中间及出料口进行多点测定物料温度，并将平均值作为当天温度；使用便携式氨气测定仪多点测定发酵池内氨气浓度，并将平均值作为当天发酵池内氨气浓度；多点采集发酵池出料口成品料，均匀混合后使用重量法测定水分，连续监测3个月。

2.4.2 肥料成品测定

每月定时采集出料口样品测定氮、磷、钾、有机质[6]、腐殖酸含量[7]、粪大肠菌群数、蛔虫卵死亡率及种子发芽指数[8]，连续监测3个月(10月、11月、12月)。

3 结果与分析

3.1 不同发酵池温度变化情况

3.1.1 发酵池入料口温度变化情况

1#发酵池入料口温度变化区间为40.00～84.00 ℃，平均温度为70.67 ℃，2#发酵池入料口温度在69.00～86.00 ℃之间波动，平均温度为72.94 ℃，1#发酵池>2#发酵池(图1)。从12月开始开始随着气温的降低，发酵池入料口温度开始下降。

图1 发酵池入料口温度变化

3.1.2 发酵池中间温度变化情况

图2为发酵池中间温度变化情况，1#发酵池中间温度变化区间为32.0～87.5 ℃，平均温度为60.66 ℃，2#发酵池中间温度变化区间为55.0～83.0℃，平均温度为68.91 ℃，2#发酵池>1#发酵池。

图2 发酵池中间温度变化

3.1.3 发酵池出料口温度变化情况

由图3可见，1#发酵池出料口温度变化区间为42～58 ℃，平均温度为47.40 ℃，2#发酵池出料口温度变化区间为29～65 ℃，平均温度为47.06，1#发酵池>2#发酵池。

图3 发酵池出料口温度变化

综上所述，从3个月的温度变化曲线可以看出，1#发酵池的温度整体高于2#发酵池，这是由于深槽式发酵池料层较厚，微生物繁殖时间长，故热量蓄积较多，导致温度高于浅槽式发酵池。中间温度1#发酵池低于2#发酵池，是由于1#发酵池入料口温度高于2#号发酵池，随着翻抛次数的增加，故1#发酵池高温期结束时间早于2#发酵池。从温度变化情况来看，各发酵池温度规律为入料口温度最高，随着时间的变化，发酵池中间温度开始下降，出料口温度最低。12月以来由于气温降低、鸡粪水分偏高等多方面因素的影响，温度变化幅度较大，各发酵池起温、降温时间整体向后推移，导致入料口、中间温度下降，出料口温度上升。

3.2 发酵池氨气浓度变化

鸡粪有机肥发酵过程中会产生氨气，由图4可见，1#发酵池氨气浓度变化区间为21.6～557.3×10-6，平均浓度为268.8×10-6，2#发酵池氨气浓度变化区间为6.3～394.6×10-6，平均浓度为133.9×10-6。随着气温降低，发酵池内产生冷凝水，部分氨气溶于冷凝水中，挥发量减少，1#发酵池内湿度大于2#发酵池，导致1#发酵池内氨气浓度下降幅度大于2#发酵池。

图4 发酵池氨气浓度变化情况

由于1#发酵池料层厚度、入料量及曝气量均高于2#发酵池，故1#发酵池产生的氨气浓度整体高于2#发酵池。

3.3 半成品水分变化情况

由图5可见,1#发酵池半成品水分在18.80%～47.58%之间波动，平均水分25.60%，2#发酵池半成品水分在25.52%～45.52%之间波动，平均水分34.23%。11月17日起，随着温度持续降低，低温导致发酵池内的水蒸气凝集，重新落入肥料中，致使出料口的水分逐渐升高。1#发酵池料层较厚，曝气量较大，温度较高，水分蒸发速度快，2#发酵池料层较薄，曝气量较小，温度较低，水分蒸发速度慢，故出料口平均水分2#发酵池>1#发酵池。

图5 发酵池半成品水分变化

3.4 成品各项指标情况

3.4.1 发酵池成品技术指标

表2为10～12月发酵池成品各项技术指标，1#发酵池半成品中腐殖酸含量高于2#发酵池，这是由于1#发酵池温度高于2#发酵池，起温快导致腐熟加快。1#发酵池总养分呈上升趋势，2#发酵池成品总养分呈下降趋势；1#、2#发酵池pH值呈下降趋势；有机质含量均呈上升趋势；这是由于气温降低，发酵菌繁殖速度减慢，分解有机质速度下降。

表2 发酵池半成品技术指标

3.4.2 发酵池半成品无害化指标

表3为鲜鸡粪、发酵池半成品无害化测定指标，可以看出，由于鸡粪源头控制较好，鲜鸡粪中不含活蛔虫卵，3个发酵池成品全部未检出活蛔虫卵。鲜鸡粪中粪大肠菌群数很高，但粪大肠菌在75 ℃条件下5 min即可灭活，发酵池最高温度可达80 ℃，可有效杀死粪大肠菌，故出料口成品中均未检出粪大肠菌。1#发酵池种子发芽指数高于2#发酵池，这是由于1#发酵池料层较厚，发酵温度高于2#发酵池，腐熟效果较好，这个结果与腐殖酸含量测定结果一致。

表3 鲜鸡粪及发酵池半成品无害化指标

4 结论与讨论

由于深槽式发酵池料层厚、曝气量大，故深槽式发酵池温度、起温速度均高于浅槽式发酵池，出料口半成品水分低于浅槽式发酵池，腐殖酸含量高于浅槽式发酵池，腐熟效果优于浅槽式发酵池。但深槽式发酵池氨气浓度高于浅槽式发酵池，主要是因为深槽式发酵池鸡粪容量大所导致的结果，且深槽式发酵池出料口半成品的总养分、有机质、pH值和浅槽式发酵池相比均未表现出明显的规律，说明两种槽式结构在发酵过程中对养分积累并没有明显的差异。整体效果为深槽式发酵系统优于浅槽式发酵系统，这为北方地区畜禽粪便在低温季节进行槽式好氧发酵系统的处理和选择上提供了一定的参考依据。本文只针对低温季节进行了研究，在高温季节是否具有同样的对比效果，还有待于进一步的探讨。