一種小型豬糞立式多層發酵塔的設計構想

摘 要：好氧堆肥可以實現豬糞無害化、資源化地利用，是我國應該大力推廣的一種糞污處理方法。本文設計了一種針對小型豬場的立式多層好氧發酵塔。發酵塔塔身為4層不銹鋼圓柱體，高約2.8米，直徑約1.8米，有效容積5.09m3，每日可處理豬糞約0.3噸。該設備有占地面積少、體積小、臭氣排放少、自動化程度高、可流動作業的（可安裝貨車上）、成本低的優點。

關鍵詞：好氧堆肥 發酵 降解

中圖分類號：S158 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）09（b）-0000-00

作者簡介：黃淑霞（1979-），女，畢業于仲愷農業工程學院學校，市政工程師，研究方向：市政工程專業的設計、施工、管理。

1 發酵倉設計

發酵倉是這個堆肥處理的核心，混合物料從倉頂進料口進入第一層，第四層出料，在每層停留48小時后進入下一層，共經過8天的高溫堆肥處理。

1.1 發酵倉體

本發酵倉為4層不銹鋼圓柱體，高約2.8米，直徑約1.8米，有效容積5.09m3，每層凈高0.5米，每層有效容積1.27m3。

倉底部設有可移動平板，方便運輸、移動。壁身采用雙層設計，雙壁間填充5厘米保溫棉以防止熱量損失，倉內壁需做防腐處理。倉體頂部設進料口，底部設出料口和出水口，排出的廢氣輸送，旁邊的除臭裝置。每層發酵倉底部設空氣緩沖層，供氣支管直接通到發酵倉圓心附件，緩沖層上部為均勻分布數個小鋼孔（小孔徑20mm）的不銹鋼層板，開孔率為4%，小孔下安裝鋼網，以防止堆料堵塞供氣孔。每層的下料口由層間水平安裝的夾心鋼板圓盤控制開閉。每層底部和中部分別安裝了一根與縱傳動軸連接的橫軸，兩根橫軸以縱軸為中心做圓周運動。底部的橫軸起可將本層的堆料刮送至下層。中間的橫軸對稱安裝4組旋轉漿葉，通過槳葉旋轉帶動堆料翻動，實現翻堆目的。

1.2 通風系統設計

堆肥中通風起到供氧、降溫和去除水分的作用。本發酵倉采用正壓強制通風，并運用管道閥門、時間繼電器、溫度傳感-控制器開閉風機、調節風量大小。主要部件包括了鼓風機、通風主管道、管道閥門、通風支管、布氣管、閥門、溫度傳感器、時間控制器等。

1.3 供氣控制系統

時間供氧采用間斷性供氧：供氧10min，發酵20min；筒體中部設溫度傳感器，傳感器與控制器、閥門、風機相連接，設定溫度大于65℃，風機開啟鼓風10分鐘后停止，發酵20分鐘。

2.1試驗裝置

圖1

試驗裝置（如圖1）為白鐵皮雙層圓筒，內徑0.9米，凈高0.5米，下設10cm空氣緩沖層，上設有筒蓋，有效體積0.32m3，裝置壁身設置了5CM保溫棉用以保持堆溫，內壁做防腐處理，筒上、下各安裝一個溫度傳感器，供氣支管直接通到發酵倉圓心附件，緩沖層上部為均勻分布數個小鋼孔（小孔徑20mm）的不銹鋼層板，開孔率為4%，小孔下安裝鋼網，以防止堆料堵塞供氣孔。

2.2試驗材料

豬糞選自附近豬場，木屑購買于附近木材加工廠，材料成分見表1：

表1 材料成分表

項目

水分

TC

TN

c/n

有機質

全磷

全鉀

PH

豬糞

78.8

41.3

3.61

13

67.06

6.45

1.48

7.47

木屑

6.88

47.29

0.19

248.9

76.00

0.30

0.31

7.0

2.3 取樣方法和頻率

取樣時，于離堆頂及堆底20CM之間上中下隨機采取5點取樣，后將樣品混合均勻并用四分法取150g；

2.4分析項目和方法

溫度：一次發酵階段：PT100帶顯示溫度傳感器，設置在發酵倉中部，每2天上午9時讀數值；二次發酵階段：溫度計測量；

PH值：采用PHS-25型酸度計測定；

含水率：采用105℃烘干法；

全氮：采用凱氏定氮法；

全磷：采用釩鉬黃比色法；

全碳：以風干樣用重鉻酸鉀外加熱法測定。

發芽系數%=（處理的發芽率×處理的根長）/（空白的發芽率×空白的根長）×100%。

大場桿菌數：平皿計數法

外表性狀：氣味，顏色

3 春、夏季試驗結果及分析

3.1試驗時間及堆料處理

春季：3月1日至3月20日

夏季：7月1日至7月20日

3月設2個處理：M1為升溫期加熱， M2：升溫期常規處理；

7月份設1個處理：J1-升溫期常規處理

3.2結果與分析

3.2.1 溫度

堆體溫度的變化反映堆體內微生物活動的變化，也是判定堆肥能否達到無害化要求的重要指標之一。春季和夏季大于55℃以上天數M1為8天，M2為9天，J1為12天，都能滿足《糞便無害化衛生標準（GB7959-1987）》要求。

3.2.2含水率變化

取樣時間：1d，2d，3d，4d，5d，6d，7d，8d，11d，15d，20d；

在堆肥的初期，不論是春季和和夏季試驗豬，降低的幅度都比較小，M1還出現了輕微上升的現象。堆肥初期，微生物分解的作用不明顯，堆溫不高，通風的作用主要是供氧，因此通風量不大水分散失量不多。通過春夏試驗對比我們可以看出夏季比冬季消耗更多的水分。由于夏季環境溫度較高，到達65℃后風機需要更大的風量來降低堆溫，因此水分散失更多。

3.2.3種子發芽指數

取樣時間：堆肥1d，3d，5d，10d，15d，20d；

發芽指數是一個生物指標，具有實用意義，能最直接、最敏感而且可靠反應堆料的毒素方法，因此被認為是最具說服力的堆肥腐熟評價指標。春季和夏季試驗種子發芽指數都呈現了先降后升最后穩定的變化規律。研究結果表明豬糞堆肥腐熟時，白麗蘿卜的GI值應該大于或者等于45%。本試驗設備春、夏季測試性能都達到了發芽指數指標的要求。

4 結語

該設備由發酵倉體、通風系統、翻堆系統、控制系統、除臭系統組成。采用時間-溫度控制模式，通過溫度傳感器，時間控制器的控制，本系統可實現運行過程中通風的自動控制。堆肥在1-2天內溫度升高到55℃；春季和夏季試驗60℃以上高溫持續時間都在7天以上，符合了垃圾無害化處理要求，產品穩定，至堆肥結束，堆料呈黑褐色，沒有刺鼻有臭味，不吸引蚊蠅，質地均勻，出現白色菌絲；以上檢測項目均符合要求。

參考文獻

[1] 李艷霞.污泥堆肥機理及堆肥過程研究[D].北京：中國科學院研究生院，1998.

[2] 鮑士旦。土壤農化分析[M].第3版.北京：中國農業出版社，2000.竇新紅.