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浅谈畜禽粪便生产生物有机肥的发酵技术和发展前景
更新时间:2012-9-9 22:15:29    浏览次数:1885

浅谈畜禽粪便生产生物有机肥的发酵技术和发展前景

  畜禽粪便主要包括猪、牛、羊、马等家畜粪便和鸡、鸭等家禽粪便。根据不同粪便的排放方式、粪便量、养分含量等特点,选择不同的处理方法。其中,家禽的粪便中有机质和氮、磷、钾养分含量都较高,并含有较多的钙等其他中量和微量元素,家禽粪便容易腐熟并且腐熟温度较高,属于热性肥料;猪粪质地较细,含有较多的有机质和氮、磷、钾养分,含有大量的腐殖质,对提高土壤肥力有很好的作用;牛粪属于冷性肥料,其中的有机质部分较难分解,腐熟较慢,发酵温度较低;羊粪质地较细,含水量少,羊尿中氮和钾含量较高,其氮素形态主要是尿素态氮,易被分解利用;马粪尿中有机质含量较高,还含有大量的纤维分解菌,在堆肥时能产生高温,属于热性肥料。
  我国每年产生畜禽粪便26亿吨,是世界上农业废弃物产出量最大的国家。每年的畜禽粪便的氮、磷量大约分别为1600万吨和400万吨,畜禽粪便中的氮、磷含量相当于我国同期施用化肥量的79%和58%左右,可见畜禽粪便是我国农业生产中的宝贵肥力资源{徐风花,孙冬梅,宋金柱.微生物制品技术及应用[M].北京:化学工业出版社,2007}。
  一、畜禽粪便的处理
  集约化养殖场畜禽粪便的特点是含水量高、污染物质多样、恶臭,处理过程中氮态易挥发。针对这些特点,畜禽粪的处理主要包括干燥处理、除臭处理等几个方面。
  1、干燥处理
  干燥处理法是利用燃料、太阳能、风能等,除去家畜粪便中的水分,使含水率降低到55%,可以进行堆积发酵。不同畜禽粪便的处理方法不同,干燥处理所采用的方法有物理方法、化学方法和生物方法。物理方法的主要手段为沉淀、离心、过滤或过筛、冷冻、直接烘干与焚烧等;化学方法主要是絮凝法;生物干燥法具有成本低、粪便处理过程养分损失少且可以将除臭与干燥相结合等优点,其原理是利用堆肥过程中微生物分解有机物所产生的能量促进粪便中水分的散发,起到干燥粪便、降低水分的目的。
  2、除臭技术
  畜禽粪尿堆肥处理过程中产生大量的臭气,并且臭气成分复杂,主要含有氨、含硫化合物、胺类和一些低级脂肪酸类等19种化学物质。其中来自畜禽养殖或粪尿处理场的臭气中最主要的成分是NH3和H2S。世界各国对于粪便除臭的研究工作主要集中在两个方向。①在饲料中添加除臭的添加剂,降低动物排泄后粪便的臭味。②畜禽养殖场或粪尿处理场所采用的除臭方法很多,例如可以使用遮蔽剂、中和剂、吸附剂等,也可用空气稀释及臭氧氧化。但是目前最为经济有效和最常用的方法是生物除臭法。生物除臭法是利用微生物来分解、转化臭气成分以达到除臭目的,因此也叫微生物除臭法。生物除臭法中有土壤除臭法、珍珠岩棉除臭法、堆肥除臭法、活性污泥除臭法、泥炭土除臭法和锯末除臭法等。
  二、畜禽粪便堆肥技术
  1、条垛式系统
  条垛式堆肥是将原料堆积成窄长垛,垛的断面为梯形或三角形,采用机械或人工进行定期翻堆,实现堆体中的有氧状态。具体堆制方法是:①先将畜禽粪便与微生物发酵菌剂(也可以不加微生物菌剂)、发酵用的各种辅料混合,将C/N调节为25∶1左右,含水量在55%左右;②将禽畜粪便堆成长条状,高不超过1.5~2.0m,宽为1.5~3.0m,长度视场地规模和禽畜粪便数量的多少而定。
  2、静态通风垛系统
  与条垛式堆肥不同,静态通风垛系统在堆肥过程中不进行翻堆,而是通过鼓风机和埋在地下的通风管道向堆体内通风,保证堆体内的有氧状态。通风系统既决定静态通风垛能否正常运行,也是温度控制的主要手段。通风不仅为微生物分解有机物提供氧,同时也排除堆体内的CO2和NH3等气体,并蒸发水分使堆体散热,保证了适宜的发酵温度。
      3、棚式发酵堆肥系统
  将鸡粪倒入发酵大棚,堆肥厚度为40cm左右,拌入微生物发酵菌剂(也可以不加微生物菌剂)和各种发酵辅料,每天翻抛一次,使其发酵、脱臭,鲜禽畜粪便从发酵车间一端进入,到另一端输出时即成为发酵完毕的有机肥料,直接进入干燥设备脱水。
  4、搅动固定床式堆肥系统
  搅动固定床式反应器的结构通常由多层平面构成。进料口在反应器的上部,新鲜的禽畜粪便接种微生物发酵菌剂和发酵所需的各种辅料,搅拌均匀后经传动输送带或料斗设备提升到塔式发酵仓内,从第一层逐层向下推移,物料在各层之间可以停留不同的时间,在塔反应器内经过翻板的翻动逐层下落和通风,快速发酵除臭、脱水、干燥。整个过程中进料和出料是连续的,通气管位于反应器下部,由许多支管组成,外接风机,在反应器上部设废气出口,产生的废气收集处理后排放。
  5、旋转仓式堆肥系统
  旋转仓系统根据物料在反应器内的移动方式又分为推流式和分隔式。推流式发酵仓系统中,物料从仓体的进料口进入,沿仓体移动到反应器末端的出料口。分隔式发酵仓系统中,沿物料的移动方向,反应器被分为很多小室,在堆腐的不同阶段,物料从一个室移入另一个室。仓体旋转的过程中,物料不断地被掀起跌落,与空气充分接触,所以利于通风干燥。搅动固定床式和旋转仓式堆肥系统的优点是充分利用了发酵产生的生物热,发酵速度快,有利于水分蒸发,机械化程度高,发酵条件容易控制,占地面积小,能够对臭气进行收集统一处理,防止二次污染,缺点是投资大。
  6、圆筒发酵堆肥系统
  新鲜禽畜粪便加入作物秸秆和微生物发酵菌剂,混合搅拌,含水量调节到55%左右,吊料斗输送装入一台横放的大圆筒,筒为搅拌釜式结构,并充入40~45℃热蒸气或热空气,物料在筒内经8~10h发酵后,再加温到80℃,持续1h以上,以杀灭细菌和虫卵。该方法的优点是占地面积少,机械化程度高,发酵与干燥一体化;缺点是需要一定的设备投资,发酵不充分,发酵干燥成本高。
  三、畜禽粪便无害化处理与有机肥料生产工艺
  将畜禽粪便与配料按规定的比例送入混合搅拌料机,进行搅拌使其混合均匀,通过螺旋输送机进一步搅拌并送入主机——加压混炼机,通过加压混炼机的加压摩擦,使该机体内的混合物温度自行升高,杀死病虫卵和有害菌,然后提供适当的空气和水分,为高温菌发酵创造适宜的条件,完成快速发酵,再通过粉碎机粉碎松散,最后送入堆置场发酵8~10d即成为有机肥。
  四、畜禽粪便生产生物有机肥的发展前景
  随着生物有机肥在全国生态农业的大力推广,农民已对其有了一定的了解与认可,我国农业市场对生物有机肥的需求量会不断增加。首先,用畜禽粪便(特别集约化养殖的畜禽粪便)、秸秆、农副产品和食品加工的固态废物、有机垃圾经过有益微生物发酵、加工而成的有机肥,具有投资少、原料易得、成本低等优点,其生态效益是不容忽视的。其次,应用有机肥料生产农产品其营养价值和经济价值都是非常高的。再者,用畜禽粪便生产有机肥可以减少化学药品对环境的污染。所以,生物有机肥具有更加广阔的发展前景。




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