畜禽糞便好氧堆肥處理技術探討

羅長健

關鍵詞：畜禽糞便;好氧堆肥;處理技術

畜禽糞便一直是我國農業的傳統有機肥料，其含有大量的有機養分可以有效改善土壤環境，提高農產品產量。針對畜禽糞便的處理，好氧堆肥發酵是最有效可行的方式之一。對畜禽糞便進行好氧堆肥處理，不僅能夠有效消除糞便對周圍環境造成的不良影響，還可以作為一種有機資源進行有效利用。

一、畜禽糞便的現狀

（一）畜禽糞便的產生量大

隨著畜牧業養殖規模的不斷擴大，畜禽糞便量也迅速增加。改革開放以來，化肥在農業中逐漸占據了主要地位，導致大量的畜禽糞便無法得到有效利用。豬、羊、雞等傳統畜禽養殖規模的迅速擴大是造成畜禽糞便量增加的主要因素。據《中國統計年鑒》（2016）統計，2005-2015年我國肉豬出欄數達到70825萬頭，牛出欄數10817萬頭。大規模的集中養殖導致了畜禽糞便的大量增加，畜牧養殖業的發展帶來的環境問題日益嚴重。

（二）畜禽糞便的成分較復雜

總體來說，畜禽糞便中所含的化學成分受飼料、飼養條件以及個體消化能力等多方面的影響。畜禽糞便中含有較多的有機物，元素組成以C、H、O、N、S為主，所組成的氨基酸以及蛋白質含量多、種類豐富。糞便中所含的N、P、K等養分，可以為農作物的生長提供豐富的營養。此外，糞便中所含的Na、Ca、Mg、Fe、Cu、Zn等金屬元素，也是農作物所必須的營養物質。因此，畜禽糞便可直接或經短期簡易堆肥處理后直接施用于農田，不僅能提高土壤肥力以及農作物產量，還有利于改善土壤的結構。

（三）畜禽糞便的危害嚴重

畜禽糞便中，含有較多的重金屬以及大量的有害氣體，如不經過無害化處理，會對環境及人體健康造成危害。畜禽糞便危害的受體主要有空氣、水以及土壤。糞便中含有的有害氣體包括硫化氫、氨氣、甲基氨等，對空氣造成了嚴重的污染，影響到養殖場附近居民的身體健康。目前，我國畜禽糞便的一大特點就是含水率較高，其滲入地下后會對當地的地下水造成污染，影響當地居民的飲用。此外，若將糞便排入到當地水體之中，其含有的豐富的N、P等營養元素，可能會引起水體的富營養化，引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，水質惡化，魚類及其他生物大量死亡。同時，大量糞便直接施用于農田，若處理不當，其中含有的鹽分會引起土壤的通透性降低而導致土壤板結。

二、畜禽糞便的高溫好氧堆肥處理技術

畜禽糞便的處理不當以及不合理利用，是造成污染的主要原因。但是如果能夠進行無害化處理并進行科學資源化利用，不僅能夠減輕生態壓力、解決其產生的污染問題，還能夠將其變廢為寶、轉化成有價值的生物資源。目前，我國對畜禽糞便的資源化處理方式主要以肥料化技術和能源化技術為主，但由于能源化技術對技術設備和操作人員的要求較高，推行較困難，使得肥料化技術占據主導地位。而目前肥料化技術中，最常用的就是好氧堆肥。

（一）高溫好氧堆肥的原理

畜禽糞便高溫好氧堆肥，主要是指在有氧條件下，利用細菌、放線菌、真菌等微生物的作用，對原料中有機質進行降解轉化，并殺死病原體和分解有毒有害氣體的過程。該過程中，好氧微生物起主要作用，其在氧氣充足的條件下，通過自身氧化、還原與合成等的生命活動，利用堆肥原料中部分有機物氧化分解成為無機物，并為自身生長提供能量，最終原料發酵腐熟。

（二）高溫好氧堆肥的影響因素

畜禽糞便好氧堆肥過程中，需要對水分、溫度、pH等因素進行人為控制，以期達到較好的降解處理效果。水分是好氧堆肥發酵過程中必不可少的條件。一般堆體整體的水分含量需要達到50%～70%。水分過低，則影響微生物的正常生長;水分過高時，則堆體的通風效果不好，達不到好氧的條件。此外，溫度是堆肥過程中微生物活動的主要影響因素，堆肥過程可將溫度變化分成四個階段：升溫、高溫、降溫和穩定階段，其中，高溫階段是最重要的環節，在此過程中，有機質被微生物分解并轉化為腐殖質。還有碳素和氮素都是微生物重要的營養來源。由此可見，堆肥過程受多個因素共同控制。

（三）高溫好氧堆肥的技術工藝

目前，我國的畜禽糞便堆肥處理技術，主要包括自然堆肥、條垛式堆肥技術、槽式堆肥技術以及反應器堆肥技術。

1、自然堆肥技術。自然堆肥技術是我國一種較為傳統的堆肥技術工藝，一般選擇在干燥、地勢較高、平坦的地方進行堆積。將物料堆成具有一定長寬高的垛條，利用天然的條件使堆料自然發酵、分解、腐熟。為了保證堆肥效率，一般要在堆制之前將地面進行夯實，并鋪上一定厚度的細草來吸收肥料滲濾液。為了保證肥料整體的通風量和氧氣量，一般會在垛條底部鋪設通風管道給糞堆充氣。自然堆肥成本低、方法設備簡單，但堆肥效率低、周期長，容易受天氣狀況影響，并且易對周邊環境造成影響。

2、條垛式堆肥技術。條垛式堆肥技術，是對自然堆肥技術的改良，是將堆肥原料堆積成三角形或梯形的長垛條，并采用人工或者機械的方式進行翻堆，保證糞堆整體各層的有氧狀態。堆制前需要添加一定的輔料，調節原料的碳氮比。垛條長度一般根據畜禽糞便數量和場地規模確定，高度一般不超2m。條垛式堆肥技術具有操作簡單、設備少、投資少等優點，但是需要添加一定量的輔料。還具有占用面積大，溫度和臭氣不易控制等缺點。

3、槽式堆肥技術。槽式堆肥是將堆肥原料與需要添加的輔料按照要求比例充分混合，并且根據相關技術要求，調節堆料的碳氮比以及含水率，再將混合堆料放在發酵槽內進行好氧發酵反應。該技術過程采用槽式翻堆機進行翻堆，發酵槽底部安裝有通風管道，進行通風供氧，一般25d左右能完成整個堆肥過程。槽式翻堆機主要采用的是鏈板式翻堆機，其擁有獨特的多齒鏈板，能夠對設備前面的堆料進行翻堆，同時推動物料向后移動。槽式堆肥技術機械化程度高，控制溫度和曝氣量較容易，不受天氣狀況影響，發酵周期較短。但具有投資高、占地面積大、操作復雜等缺點。

4、反應器堆肥技術。反應器堆肥是一種將堆肥物料置于封閉式反應器中進行好氧發酵，集進料、控溫、通氣、翻堆、攪拌、除臭、出料于一體的一種堆肥技術。反應器堆肥具有高度自動化、一體化;節能、封閉系統內臭氣易控制、不受氣候影響;占地面積小等優勢。但反應器堆肥技術大規模生產處理能力較差，且現今技術尚不成熟。

三、畜禽糞便高溫好氧堆肥技術改進及發展趨勢

（一）好氧堆肥通風工藝

目前，條垛式、槽式以及反應器堆肥技術均有其結合自身特點所使用的通風工藝。條垛式堆肥工藝一般使用的是自然通風。此外，在堆肥過程中，翻堆以及攪拌也能達到一定程度上的通風效果。在實際堆肥過程中，一般將自然通風和人工翻堆結合起來;而在槽式和反應器式堆肥中，使用機械攪拌結合間歇式通風工藝來達到最大的應用效果。

（二）好氧堆肥廢氣污染控制技術

堆肥過程中的主要污染是對空氣的污染。牲畜糞便中的有機質，在好氧微生物的分解作用下會產生有毒有味氣體，散發到空氣中，對周圍環境及人體健康造成危害。特別是在大面積堆肥的情況下，堆體中的有機質分解不徹底，會產生大量的臭氣。目前，反應器式堆肥工藝所采用的攪拌與強制通風相結合的方法能夠有效稀釋擴散到大氣中的臭氣，但是這些氣體并未得到無害化處理。通過收集氣體進行催化氧化，化學燃燒加以利用，或采用活性炭吸附的物理方法，可以有效地改善堆體周圍的環境。

（三）好氧堆肥脫水技術

好氧堆肥的堆體一般含水率較高，達到70%左右。水分過多會導致堆體的溫度不易控制，同時也會在一定程度上限制其資源化利用。在自然堆肥和條垛式堆肥過程中，堆體中水分下滲到土壤中可能會導致當地土壤以及地下水的污染，可以采取糞便固液分離或濃縮堆肥的方法，來達到有效的脫水效果。

四、小結

改革開放以來，農業的迅速發展導致大量的畜禽糞便無法得到有效處理，同時，絕大多數人缺乏對畜禽糞便的有效利用價值正確的認知，更不能深刻意識到畜牧業糞便的資源化利用對我國農業生產以及生態環境的重要意義，導致我國大部分地區畜禽糞便的有效肥料化、資源化利用程度不高。因此，做好畜禽糞便的無害化和減量化處理刻不容緩。高溫好氧堆肥是目前畜禽糞便肥料化的最有效方式，但現今的技術水平和生產規模無法滿足我國農業生產的全部要求。因此，只有不斷學習堆肥技術，對堆肥工藝進行技術革新，加大農業生產與堆肥科技投入，提升農業人員對好氧堆肥工藝意義的認識，才能使堆肥工藝更好地為農業和畜牧業發展服務。