應用不同槽式系統的雞糞好氧發酵實驗效果對比

王文林，劉菊蓮，孫 潔，胡馨月，胡登吉

(寧夏順寶現代農業股份有限公司,寧夏 青銅峽 751600)

1 引言

雞糞是蛋雞養殖場最大的污染源[1]，由于雞消化吸收能力有限，飼料在消化道內停留時間短，故雞糞中含有大量未被消化吸收、可被利用的養分[2]。以雞糞為原料可以生產優質有機肥料，不但可以避免環境污染，還可帶來經濟價值，推動農業綠色、健康和可持續發展[3]。目前廣泛被各類規模化養殖場應用的堆肥方式為槽式堆肥，槽式堆肥是利用生物學特性結合先進的機械化技術作用，通過槽式翻拋機械進行翻拋、攪拌及破碎，使物料發酵、腐熟、降解的一種堆肥工藝[4～9]。此系統通過強制通風與定期翻堆相結合，槽壁上方鋪設有翻拋設備，可對物料進行翻攪，底部鋪設有曝氣管道，可對堆料進行通風曝氣[10～14]。槽式發酵系統具有占地空間小、堆肥深度高、升溫快和處理能力大等優點[15]。

2 材料與方法

2.1 實驗材料

供試材料為順寶公司自產雞糞(具體參數見表1)，輔料為順寶公司雞糞發酵半成品(水分≤30%)，發酵菌劑為順寶公司自研菌。

表1 順寶公司自產雞糞基本參數

2.2 實驗設施設備

深槽式發酵系統：包括深槽式發酵池簡稱1#發酵池(入層厚度為2.0 m)、曝氣系統(曝氣量為2.06 m3/min)、鏈條式翻拋設備、軸流式風機。

淺槽式發酵系統：包括淺槽式發酵池簡稱2#發酵池(入料厚度為0.8 m)、曝氣系統(曝氣量為1.66 m3/min)、齒輪式翻拋設備、軸流式風機。

2.3 實驗方法

本實驗是在寧夏順寶現代農業股份有限公司肥料生產車間內進行，將雞糞和輔料按照3∶2的比例進行混合，水分控制在60%左右，pH值約為7，碳氮比約為20∶1，并按特定比例添加發酵菌劑，通過傳送帶分別輸送至深槽式發酵池(以下簡稱1#發酵池)、淺槽式發酵池(以下簡稱2#發酵池)入料口，每天定時曝氣、翻拋，物料隨翻拋不斷向出料口移動。

2.4 測定項目與方法

2.4.1 溫度及氨氣濃度測定

每天監測發酵池內物料溫度、氨氣濃度及成品料水分。使用50 cm電子溫度計每天在深槽式、淺槽式發酵池入料口、中間及出料口進行多點測定物料溫度，并將平均值作為當天溫度；使用便攜式氨氣測定儀多點測定發酵池內氨氣濃度，并將平均值作為當天發酵池內氨氣濃度；多點采集發酵池出料口成品料，均勻混合后使用重量法測定水分，連續監測3個月。

2.4.2 肥料成品測定

每月定時采集出料口樣品測定氮、磷、鉀、有機質[6]、腐殖酸含量[7]、糞大腸菌群數、蛔蟲卵死亡率及種子發芽指數[8]，連續監測3個月(10月、11月、12月)。

3 結果與分析

3.1 不同發酵池溫度變化情況

3.1.1 發酵池入料口溫度變化情況

1#發酵池入料口溫度變化區間為40.00～84.00 ℃，平均溫度為70.67 ℃，2#發酵池入料口溫度在69.00～86.00 ℃之間波動，平均溫度為72.94 ℃，1#發酵池>2#發酵池(圖1)。從12月開始開始隨著氣溫的降低，發酵池入料口溫度開始下降。

圖1 發酵池入料口溫度變化

3.1.2 發酵池中間溫度變化情況

圖2為發酵池中間溫度變化情況，1#發酵池中間溫度變化區間為32.0～87.5 ℃，平均溫度為60.66 ℃，2#發酵池中間溫度變化區間為55.0～83.0℃，平均溫度為68.91 ℃，2#發酵池>1#發酵池。

圖2 發酵池中間溫度變化

3.1.3 發酵池出料口溫度變化情況

由圖3可見，1#發酵池出料口溫度變化區間為42～58 ℃，平均溫度為47.40 ℃，2#發酵池出料口溫度變化區間為29～65 ℃，平均溫度為47.06，1#發酵池>2#發酵池。

圖3 發酵池出料口溫度變化

綜上所述，從3個月的溫度變化曲線可以看出，1#發酵池的溫度整體高于2#發酵池，這是由于深槽式發酵池料層較厚，微生物繁殖時間長，故熱量蓄積較多，導致溫度高于淺槽式發酵池。中間溫度1#發酵池低于2#發酵池，是由于1#發酵池入料口溫度高于2#號發酵池，隨著翻拋次數的增加，故1#發酵池高溫期結束時間早于2#發酵池。從溫度變化情況來看，各發酵池溫度規律為入料口溫度最高，隨著時間的變化，發酵池中間溫度開始下降，出料口溫度最低。12月以來由于氣溫降低、雞糞水分偏高等多方面因素的影響，溫度變化幅度較大，各發酵池起溫、降溫時間整體向后推移，導致入料口、中間溫度下降，出料口溫度上升。

3.2 發酵池氨氣濃度變化

雞糞有機肥發酵過程中會產生氨氣，由圖4可見，1#發酵池氨氣濃度變化區間為21.6～557.3×10-6，平均濃度為268.8×10-6，2#發酵池氨氣濃度變化區間為6.3～394.6×10-6，平均濃度為133.9×10-6。隨著氣溫降低，發酵池內產生冷凝水，部分氨氣溶于冷凝水中，揮發量減少，1#發酵池內濕度大于2#發酵池，導致1#發酵池內氨氣濃度下降幅度大于2#發酵池。

圖4 發酵池氨氣濃度變化情況

由于1#發酵池料層厚度、入料量及曝氣量均高于2#發酵池，故1#發酵池產生的氨氣濃度整體高于2#發酵池。

3.3 半成品水分變化情況

由圖5可見,1#發酵池半成品水分在18.80%～47.58%之間波動，平均水分25.60%，2#發酵池半成品水分在25.52%～45.52%之間波動，平均水分34.23%。11月17日起，隨著溫度持續降低，低溫導致發酵池內的水蒸氣凝集，重新落入肥料中，致使出料口的水分逐漸升高。1#發酵池料層較厚，曝氣量較大，溫度較高，水分蒸發速度快，2#發酵池料層較薄，曝氣量較小，溫度較低，水分蒸發速度慢，故出料口平均水分2#發酵池>1#發酵池。

圖5 發酵池半成品水分變化

3.4 成品各項指標情況

3.4.1 發酵池成品技術指標

表2為10～12月發酵池成品各項技術指標，1#發酵池半成品中腐殖酸含量高于2#發酵池，這是由于1#發酵池溫度高于2#發酵池，起溫快導致腐熟加快。1#發酵池總養分呈上升趨勢，2#發酵池成品總養分呈下降趨勢；1#、2#發酵池pH值呈下降趨勢；有機質含量均呈上升趨勢；這是由于氣溫降低，發酵菌繁殖速度減慢，分解有機質速度下降。

表2 發酵池半成品技術指標

3.4.2 發酵池半成品無害化指標

表3為鮮雞糞、發酵池半成品無害化測定指標，可以看出，由于雞糞源頭控制較好，鮮雞糞中不含活蛔蟲卵，3個發酵池成品全部未檢出活蛔蟲卵。鮮雞糞中糞大腸菌群數很高，但糞大腸菌在75 ℃條件下5 min即可滅活，發酵池最高溫度可達80 ℃，可有效殺死糞大腸菌，故出料口成品中均未檢出糞大腸菌。1#發酵池種子發芽指數高于2#發酵池，這是由于1#發酵池料層較厚，發酵溫度高于2#發酵池，腐熟效果較好，這個結果與腐殖酸含量測定結果一致。

表3 鮮雞糞及發酵池半成品無害化指標

4 結論與討論

由于深槽式發酵池料層厚、曝氣量大，故深槽式發酵池溫度、起溫速度均高于淺槽式發酵池，出料口半成品水分低于淺槽式發酵池，腐殖酸含量高于淺槽式發酵池，腐熟效果優于淺槽式發酵池。但深槽式發酵池氨氣濃度高于淺槽式發酵池，主要是因為深槽式發酵池雞糞容量大所導致的結果，且深槽式發酵池出料口半成品的總養分、有機質、pH值和淺槽式發酵池相比均未表現出明顯的規律，說明兩種槽式結構在發酵過程中對養分積累并沒有明顯的差異。整體效果為深槽式發酵系統優于淺槽式發酵系統，這為北方地區畜禽糞便在低溫季節進行槽式好氧發酵系統的處理和選擇上提供了一定的參考依據。本文只針對低溫季節進行了研究，在高溫季節是否具有同樣的對比效果，還有待于進一步的探討。