多層固態發酵系統及其在發酵生產有機肥中的應用

單昊書，熊 鋒，代春華，張亦飛，何榮海

（1.鎮江市動物疫病預防控制中心，江蘇鎮江 212009；2.江蘇大學食品與生物工程學院，江蘇鎮江 212013；3.江蘇科化環保設備有限公司，江蘇鎮江 212009）

采用微生物發酵法處理畜禽糞便是實現畜禽糞便資源化利用的有效途徑[1-2]。傳統農家畜禽發酵多采用大棚堆肥發酵法或者垛形堆肥法，導致發酵需要占用較大面積，且內部通氧不足，翻料困難、熱量易散失，發酵溫度低，影響了發酵菌種的生長繁殖，使得發酵周期延長[3-5]。采用固態發酵技術，既能實現畜禽就地發酵處理，節約發酵占地面積，又能高效快速地腐熟畜禽糞便，從而實現畜禽糞便的高效資源化利用，有效防治畜禽養殖糞污給環境帶來的污染，使得畜禽糞便變廢為寶，對推動農業養殖污染治理具有重大意義[6-11]。

1 多層固態發酵系統的設計

多層固態發酵系統主要包含以下組成部分：

（1）儲料池。將畜禽糞便積累，從而使得畜禽糞便可以自然流動到攪拌器。

（2）攪拌器。將畜禽糞便、秸稈、菌菇渣充分攪拌，調節畜禽糞便發酵物的水分。

（3）發酵系統。畜禽糞便在發酵系統中的多層料箱中進行發酵，帶孔柵板和通氣管為發酵糞便提供氧氣，鏈輪連接的可翻動柵板實現發酵物的均勻翻料。

（4）輸送帶。用于畜禽糞便發酵有機肥的運輸裝車。

多層固態發酵系統主要技術參數見表1。

表1 多層固態發酵系統主要技術參數

多層固態發酵系統是集目前國內同類型產品的優點，克服一些不足之處研制出來的，產品整體性能結構能適應我國目前中小型養殖戶畜禽糞便治理的需要，具有操作方便、節能、占地面積小、產品標準化、各項技術經濟指標先進等特點，完全可滿足國內市場的需求。

2 多層固態發酵系統生產有機肥的應用研究

在多層固態發酵系統設備的基礎上進行畜禽糞便微生物發酵技術的研究，主要分為發酵原料水分調質、后續發酵工藝2個部分內容進行研究。

2.1 發酵原料水分調質研究

針對不同畜禽糞便種類、不同輔料添加量、發酵基質水分控制等3個方面進行了研究。畜禽糞便種類分為豬糞、雞糞，豬糞與雞糞混合（比例4∶1）；添加輔料為粉碎的菌菇渣、玉米秸稈、草木灰（比例為7∶2∶1）；水分調質至50%～65%。

豬糞發酵調質方案見表2，雞糞發酵調質方案見表3，豬糞雞糞混合發酵調質方案見表4。

表2 豬糞發酵調質方案

表3 雞糞發酵調質方案

表4 豬糞雞糞混合發酵調質方案

豬糞中含水量大，且纖維素含量較高，所以輔料用量不宜過高，A2、A3中外觀蓬松且無水滴，適宜在多層固態發酵設備中進行發酵，發酵工藝采用A2、A3設計組。

雞糞中氮含量較高，可適度增加輔料用量來提高碳源，試驗采用B3、B4進行下一步研究。

豬糞與雞糞混合，可為微生物發酵提供更多的營養，農業廢棄物輔料消耗量也增大，若水分過低將會導致發酵周期太長，故試驗采用C2、C3進行下一步研究。

2.2 畜禽糞便生產有機肥發酵工藝研究

針對不同接種量、不同發酵時間進行方案設計、以最高發酵溫度、發酵料有機質、味道為指標優化最佳的發酵工藝。按上述試驗設計，將水分調質好的畜禽糞便運輸至多層固態發酵系統中進行6 d發酵，在不同接種量下記錄該過程中最高發酵溫度及有機質含量。

不同接種量對發酵效果的影響見表5。

表5 不同接種量對發酵效果的影響

由表5可知，畜禽糞便經過發酵后溫度都達到70℃以上，整體外觀為黑褐色、無臭味。最高發酵溫度為豬糞和雞糞混合發酵組，可達到82.1℃，在此溫度基本可以殺滅有害病菌及雜草籽，并且菌種接種量越大，最高發酵溫度越高，變化不明顯，因此從成本上考慮添加1.0‰～1.5‰的發酵菌劑即可達到高溫殺滅病害微生物的要求。經過6 d時間翻堆發酵，6組試驗有機質含量都達到了60%，其中豬糞與雞糞混合組有機質含量最高，雞糞組次之，豬糞組最低，試驗結果表明雞糞與豬糞的混合發酵改善了發酵基質成分組成，更加適宜微生物生長。微生物菌劑添加量2‰時，由于微生物繁殖自身消耗，導致各組有機質含量普遍低于其他組，故微生物菌劑添加量1.5‰時即可滿足發酵要求。試驗發酵菌劑添加量1.5‰，探討不同發酵時間對發酵效果的影響。

不同發酵時間對發酵效果的影響見表6。

由表6可知，經過6 d發酵后，發酵料中有機質含量基本保持不變，溫度一直處于下降趨勢，說明畜禽糞便經過多層固態發酵設備處理后，不同發酵組畜禽糞便都能夠在較短的6 d時間內完成腐熟除臭，且有機質含量高達66%以上。從不同畜禽糞便種類分析可知，用豬糞和雞糞混合發酵的整體 溫度高，且有機質含量高，雞糞發酵組有機質含量也普遍高于豬糞組。從相同發酵組進行數據對比，表明發酵基質水分含量為50%～60%時，可以很好地對畜禽糞便進行發酵腐熟。試驗設計未在冬季進行，受環境溫度影響，冬季發酵時間可以延長至12 d左右。

3 結語

畜禽糞便種類不同，其碳氮含量也不同；碳氮比例對于廢棄物發酵速率和效果影響巨大。已對不同發酵工藝進行了研究，但還未就發酵原料具體成分進行檢查，下一步工作可對發酵成分進行具體分析，從而進一步提高畜禽糞便資源化處理的發酵效率。

表6 不同發酵時間對發酵效果的影響