畜禽粪污在好氧堆肥发酵中的问题及对策

黑立新，周水功，唐传鹏

（胶州市农业农村局 山东青岛 266300）

近年来，我国畜禽养殖业发展迅速，规模化养殖场也越来越多，给饲养者带来经济效益的同时也带来了较为严重的环境污染问题。在畜禽养殖生产过程中会产生大量的粪便、生料残渣等废弃物，若不进行及时有效的处理，随意堆放在养殖场周边，则会对周边的生态环境造成严重的污染问题，这些污物经过长时间的堆积发酵会产生大量有毒有害的气体，漂浮到空气中对当地的居民和动物的生命健康造成威胁，并且还会引来大量的蚊虫、苍蝇等增大致病原的传播几率。另外，畜禽的粪便当中含有较多的未被完全消化吸收的蛋白质、氨基酸以及维生素等营养物质，经堆肥处理过后可以作为有机肥料施用于农业生产当中，不仅能够改良土壤，还有利于农作物的产量和质量。畜禽粪污的好氧堆肥发酵是有效解决我国当前畜禽粪污污染以及农业生产资源再利用的问题，为我国农牧产业的全面可持续化发展提供技术支撑。

1 畜禽粪污好氧堆肥发酵的原理

畜禽粪污的好氧堆肥发酵是指在有氧条件下，将粪污原料当中的有机物经过自然界中的细菌、放线菌以及真菌等微生物作用后，发生一系列的降解与转化，然后再经过高温发酵处理后，使其中的有机物发生矿质化、腐殖化以及无害化后变成可以用于农业种植生产的一种腐熟肥料处理技术。好氧堆肥发酵通常又被称为高温堆肥发酵，一般情况下堆体的温度可高达50～65℃，最高温度可达80～90℃，通过高温作用可以有效杀灭粪污中的病原微生物，彻底的将有机物降低，同时还能加快有机物降解的速度，极大的缩短了粪污腐熟的时间，具有无害化程度高及堆肥产品肥力高等优点，是当前粪污处理的最主要的发酵方式。畜禽粪污的好氧堆肥发酵技术主要可以分为升温、高温和腐熟等三个阶段，每个阶段的原理如下：升温阶段，通常也指好氧堆肥发酵的起始阶段，一般将温度控制在15～45℃，这一阶段的作用主要是将堆肥原料中的易于腐烂的有机物质转化为容易被土壤吸收利用的有机营养物质；高温阶段，一般将温度控制在45℃以上，这一阶段是好氧发酵的主要阶段，由于一些高分子的不易降解的物质也会发生分解、转化的变化，导致堆肥原料的质量和体积会发生减量变化；腐熟阶段，经过高温阶段以后，整个堆体的温度会逐渐降低，此时一些不易降解的木质素和腐殖质则会处于共存的状态，使得堆体中的多种营养物质含量增加，但水分的含量会降低。

2 影响好氧堆肥发酵的因素

2.1 各原料成分在好氧堆肥发酵中的作用

水分：好氧堆肥发酵中的水分主要来自于粪污、辅料或者添加剂中，也可以另外单独添加水分。在好氧堆肥发酵中水分主要帮助软化原料，溶解原料当中的有机物，有助于其加快分解。其次，水分还是发酵过程中微生物进行新陈代谢以及生长繁殖的必需物质，可以起到调节营养物质和菌体均匀度的作用，对调节堆肥发酵的温度有着至关重要的作用。

畜禽粪污：是畜禽养殖场中代谢的终产物，其中含有大量的碳水化合物和含氮化合物等具有腐败性质的物质，在堆肥发酵过程中主要为各类微生物提供营养物质，确保其新陈代谢的正常进行。辅料：主要包括各类农作物的秸秆，以及谷壳、木屑、中药渣或者花生壳等加工的副产品等，在堆肥发酵中主要起提供碳源，调节水分和碳、氮比的作用，同时还可以改善堆体的结构状态，有利于堆肥发酵过程中气体的流通性。

发酵菌种：细菌、放线菌、真菌等外源性菌种有较强的活性，并且繁殖能力和分解速度都非常快，堆肥发酵中加入外源性发酵菌种可以有效加强有机质的分解，提高堆肥化的速度，缩短堆肥发酵的时间。

2.2 环境因素的影响

温度：堆肥发酵的温度宜控制在50～65℃，堆肥发酵时高温菌要比中温菌对有机物的降解效率更高，但应控制好堆肥发酵的温度，若温度过高则会导致微生物死亡，若温度过低，则会推迟堆肥腐熟的时间，同时堆肥发酵应该连续进行5d。

酸碱度：控制好堆肥过程中的酸碱度可以有效促进微生物的生长代谢活动，并且还可以增强微生物的固氮效果。通常情况下，堆肥时应将酸碱度调整为6.5～9.0 之间。

氧气含量：在好氧堆肥过程中，氧气的含量直接影响着微生物的活动强度，进而影响有机物的发酵速度，若氧气含量低于8%时，则会出现厌氧发酵的情况，导致大量的臭气产生，因此在堆肥发酵时的氧气浓度应不低于10%。

3 堆肥腐熟的判定及影响

3.1 堆肥腐熟的判定方法

在具体操作中可以使用物理、化学和生物生长等几类实验方法对堆肥的腐熟程度进行判定。

物理方法：通过检查堆体的气味、秸秆的颜色和柔软性，是否有淡黄色的浸出液，堆体是否缩小为原来的1/2～2/3，电导率是否小于1.5ds·ms。

化学方法：检查堆体的pH 值应为8～9 的弱碱性，碳氮比例应为（25～35）：1，堆体腐殖化的系数应在30%左右。

生物生长试验法：检测堆肥产品对植物的生长作用，可知未腐熟的堆肥产品会抑制农作物的生长。利用种子发芽试验判定，发现堆肥发酵30d 以上的产品不会再影响种子的发芽率。

3.2 未腐熟堆肥的影响

未腐熟的堆肥产品中会存在部分致病菌，在适宜的温度和水分条件下会在土壤中大量的生长繁殖，给农作物带来病虫危害，影响农作物的正常生长。其次，未腐熟的堆肥产品还会再次发酵，争夺消耗土壤中大量的氧气，从而抑制农作物的生长，并且还会产生较多的热量，造成植株“烧根、烧苗”或者死亡的现象。此外，未腐熟的堆肥花卉产生大量的甲烷和氨等有毒有害的气体，对农作物产生酸害，并且影响种子的发芽。

4 好氧堆肥发酵中的常见问题及对策

4.1 腐熟温度不达标

在实际的堆肥发酵过程当中，非常容易出现发酵温度不上升或者上升非常慢，一直达不到腐熟要求的温度。通常情况下，堆肥原料中的含水量会直接影响好氧堆肥的进程，原料中最佳的含水量应维持在55%～65%左右，氧气的含量最好在10%左右，一旦水分含量超过65%，则会导致堆肥物料发生紧缩，影响堆体空气的流通，导致发酵出现厌氧状态，减缓有氧发酵的速度，甚至造成发酵停止，进而导致发酵温度无法上升或者上升的非常慢；反之，若原料中的水分含量低于40%，将无法满足各种微生物的生长代谢所需，导致微生物摄取营养物质的能力下降，进一步影响运动和代谢过程，导致原料中有机物的分解和能量释放的速度减慢，影响堆肥发酵的温度上升过程。

处理对策：对于堆肥发酵的温度难以上升的问题，工作人员可以在确定好堆体水分含量的情况下，适当的添加辅料或者水量补充堆体水分，对于水分较高的可以重新翻抛堆体，或者增加适量的秸秆等将水分含量调节到50%～60%之间。

4.2 氨臭味变浓

在堆肥过程若水分过量或者原料颗粒太细（正常直径一般在0.4～5cm 左右）则会导致堆体太过充实，不利于堆体内的空气流通，造成堆体内氧气供应量不足，出现厌氧发酵状态，同时形成大量的硫化氢、氨和硫醇等大量的中间产物，发出浓烈的恶臭气味，并且由于大量硫化物的存在还会导致堆肥料出现腐败发黑的现象。

处理对策：工作人员可以提前确定好堆体的水分含量，适当添加颗粒直径较大的辅料，以降低堆体的水分含量，同时还可以加大充气泵的压力或者充气次数等，以加大堆体空气流通的速度，不仅能够蒸发掉过量的水分，还能够为堆体内有机物的发酵分解提供充足的氧气，以减少堆体中腐败物的含量，抑制恶臭味。

4.3 温度升高后下降太快

堆体中的碳氮比会直接影响到微生物的生长代谢情况，若堆肥原料中的碳源过多，氮源的含量较少，碳氮比例过高，则会导致微生物代谢合成过程中合成原料的物质减少，致使微生物的生长繁殖受到抑制，从而使堆体中的有机物分解速度下降，严重的甚至会停止发酵，导致堆肥发酵的温度快速下降，不利于发酵过程的继续。

处理对策：工作人员可以采取抽样检测的方式检测堆肥原料中的碳氮比例，根据比例情况适当的添加畜禽粪污或者其他的含碳或含氮的有机化合物等，可有效的恢复堆肥发酵的状态。

5 结语

综上所述，通过好氧堆肥发酵可以有效解决养殖场的粪污和多余秸秆的处理问题，还可以实现资源再循环利用，制作有机肥料用于农业种植生产当中，有助于提高农作物的产量和品质。在堆肥发酵的操作过程中应格外注意有氧发酵所需的条件，控制好温度、水分、酸碱度以及碳氮源的比例等，减少发酵不完全等问题，有效提高资源化利用率。