腐熟堆肥法處理畜禽糞便技術措施分析

馮建濤，陳相輝，逄明明

（1.山東省昌邑市飲馬鎮畜牧獸醫服務站，山東 濰坊 261317；2.青島西海岸新區農業農村局，山東 青島 266400）

近年來，隨著我國畜禽規模化養殖程度的不斷提升，畜禽糞便年排放量不斷增多，對環境帶來的污染也越來越嚴重。隨著環保要求越來越高，畜禽糞污處理問題已成為全社會高度關注的熱點問題。目前養殖場對糞便處理方法主要有堆肥發酵法、沼氣池分解法、日光干燥法、高熱烘干法等，各有利弊。堆肥發酵法，又稱為生物處理法，該方法對環境的危害小，需要的空間有限，投入資金較少，受外界環境影響相對較小，而且處理后結果令人滿意，因此很多養殖場中都在采用。本文對該方法的原理、過程、技術指標以及判定結果等進行了較為詳盡的分析，以供參考。

1 腐熟堆肥機理

腐熟堆肥是將糞便與墊草等固體廢棄物混合堆積起來，通過控制糞便的水分、酸堿度、碳氮比、空氣、溫度等環境條件，使微生物在其中大量生長繁殖，降解畜禽糞便中復雜有機物為易被植物吸收的無機質和腐殖質的過程。在此過程中產生大量的熱量可使堆內溫度達到60～70 ℃，并能持續較長一段時間，可以有效殺滅糞便中的各種致病菌和寄生蟲卵，達到無害化的要求。

2 腐熟堆肥過程

糞便從生糞到最終分解需要經過四個階段，即生糞、半腐熟、腐熟、過勁，該過程主要完成了生糞中的有機質分解，變成植物可以吸收的無機物。礦質化是微生物將有機質變成無機養分并釋放能量的過程，也就是速效養分的釋放；腐殖化則是無機物再合成生物體的過程，是糞肥熟化的標志。各種畜禽糞肥種類不同，但所含有機物主要是碳水化合物和含氮化合物。在堆肥的外層有機物進行有氧分解，含氮化合物經硝化細菌作用最終被氧化成硝酸，使糞肥達到礦質化；在堆肥內部由于水分過多或壓緊形成局部厭氧條件，幾乎沒有硝酸鹽產生，有機質變成腐殖質。此時糞肥能聞到臭味，是因為有大量速效氮被釋放，當看到堆肥變成腐爛黑色，這表明糞肥已腐熟，且腐熟度比較高。

一般來說，糞便堆腐初期，由于微生物對有機物的不斷分解，溫度由低向高發展。50 ℃以下為中溫階段，糞便中的微生物主要分解其中所含有的碳水化合物以及蛋白質部分；超過50 ℃時為高溫階段，糞便中的殘存物質被進一步分解，特別是其中較難分解的纖維素部分。當然木質素等成分由于無法在短時間內通過微生物實現降解，只能在糞便后續利用過程中緩慢分解。

在堆肥過程中，伴隨著有機物分解和腐殖質形成的過程，堆肥材料的質量和體積也發生著明顯的變化，通常由于碳素等揮發成分的分解變化，質量和體積均會減少1/2左右。

3 堆肥發酵條件

3.1 足夠的氧氣

堆肥初期應保持好氧環境，以利于加速糞肥的氨化、硝化作用；后期使堆肥高度增加，使內部產生厭氧條件，便于提高堆肥腐殖化程度和氨的保存。

3.2 適宜的溫度

從好氧堆肥的生物作用過程看，堆內溫度應保持在50～70 ℃，這是監測堆肥發酵過程正常進行的重要指標。若溫度過低，表明微生物活動不夠，分解作用緩慢。堆肥開始2～3周仍不產生高溫，就必須重新調整各項條件，以保持發酵過程的順利進行。溫度過高，多種微生物無法生長，會影響發酵的速度，溫度應盡量控制在65 ℃以下。

3.3 含水率

堆肥發酵最適含水率為50%～65%。低于30%，微生物增殖受抑制；高于75%，空隙率低、氧氣不足，好氧發酵不完全，所釋放的能量不足以使溫度上升到50 ℃。

3.4 微生物數量

在畜禽糞便堆肥發酵中起作用的微生物主要包括細菌、真菌及放線菌三大類。微生物的種群隨溫度的變化而變化，隨著堆肥時間的延長，好氧性細菌逐漸減少，放線菌漸漸增多，到末期時真菌（霉菌、酵母菌）顯著減少。堆肥開始由中溫好氧細菌、真菌（絲狀菌）先分解塘類、蛋白質后產生高溫；其次，再由好熱性細菌、絲狀菌及放線菌等分解；之后再經中溫性微生物繼續分解而腐熟。

3.5 養分

堆肥中碳水化合物是微生物生長的能量來源之一，而氮則是組成蛋白質的重要元素。平均每利用30份碳需1份氮。適宜堆肥物料碳氮比（C/N）為25∶1。太高的C/N比會使微生物因為缺乏足夠的氮而無法快速生長，使堆肥進展緩慢；太低的C/N比使過剩氮會轉變成氨逸散于大氣而損失。雞糞的C/N比為（9～10）∶1，其它的各種糞的碳氮比大致為：牛糞為（20～23）∶1，豬糞為（10～14）∶1，羊糞為12∶1，馬糞為13∶1。

3.6 pH

堆肥微生物喜微堿性，即pH為7.0～8.0適宜。

3.7 堆肥時間

堆肥時間主要影響糞肥的安全性、穩定性和無害化程度。雞糞需2周，豬糞、牛糞所需時間稍長，需3～4周；但達到完全腐熟需要更長時間（2～3個月）。

4 堆肥制作流程

4.1 發酵前處理

①調整糞便的含水率：通過在畜禽糞便中加入各種干物質來實現對水分的控制，加入的物質須保證安全、無毒且對糞便的發酵不會產生阻礙效果。因此，目前常見添加物是各種農作物的秸稈，比如麥糠、稻殼、玉米秸稈、小麥秸稈等，將這些添加物進行簡單的鍘短或者粉碎即可；②調整碳氮比：除牛糞外，一般畜禽糞的碳氮比不足，因此，在畜禽糞便好氧堆肥中最好添加一定量的碳源；③調整pH：為了使微生物活性更好，可以根據投放微生物的種類來進行酸堿調節，如果是喜歡偏堿性的微生物菌群可以在糞便中加入少量生石灰，在微生物發酵過程中其酸堿度又會逐步恢復正常。如果糞便本身的酸堿度符合微生物菌群的生長環境，則不需要調節；④混合均勻。

4.2 發酵處理

①合理選擇微生物種類：常見的有枯草桿菌、糞鏈球菌等微生物用于糞便發酵，效果較好；②控制溫度：營造出適合微生物不斷增殖的溫度區間，通常來說30～50 ℃是微生物菌劑較為活躍的溫度范圍，超過65 ℃反而會抑制微生物菌群的活性和增殖效率，此時應該使用鏟車等設備及時翻堆；③適當通氣：可以采用翻堆法或者鼓風法進行氣體更換；④攪拌、翻轉：可使發酵處理材料與空氣均勻接觸，同時有利于材料的粉碎、均質化；⑤控制時間：在滿足條件的情況下微生物菌群可以在7 d后基本完成腐熟過程。過早腐熟效果不好，過晚則容易造成產品延遲。

5 堆肥腐熟程度的判定

5.1 測定堆肥溫度

堆肥發酵過程會產生熱，數天內可使糞堆內的溫度急速上升。一般堆體溫度應控制在55 ℃以下，超過65 ℃則會造成過熟。高溫持續幾天后下降，經過幾次堆溫上升、下降之后，堆溫已不再上升，即可認為堆肥腐熟。

5.2 有機質分解

堆肥處理過程，有機質因不斷分解而減少。經過一段時間有機質殘存率呈穩定不變時，可認為堆肥腐熟。

5.3 肥料質量

外觀呈暗褐色，松軟無臭。首先是觀察蒼蠅孳生情況，如成蠅的密度、蠅蛆死亡和蠅蛹羽化率；其次是大腸桿菌值及蛔蟲卵死亡率。高溫堆肥法衛生評價標準見表1。

表1 高溫堆肥法衛生評價標準（建議）

6 結束語

堆肥作為傳統的生物處理技術，經過多年的改良現正朝著機械化、商品化方向發展，設備效率也日益提高。加拿大用作物秸稈、木屑和城市垃圾等與畜禽糞便一同堆肥腐熟后制作商品肥。英國和其它歐洲國家已開始將養殖工序由水沖式清洗糞便轉回到傳統的稻草或作物秸稈鋪墊吸糞，然后實施堆肥利用方式。美國對雞場采用機械干清糞方式，通過堆肥后利用或直接利用，但在美國養殖場糞污處理中所占的比重很小。本文介紹的堆肥處理畜禽糞便是對已有的污染進行處理，但最終解決畜禽糞便對環境的污染還需要從養殖的源頭進行控制，如合理規劃設計養殖場內部結構和設施、大力推廣機械干清糞工藝、推廣綠色飼料和添加劑，減少糞污的產生和排放。因此，當前我國防治畜禽養殖污染應采用從源頭控制與養殖終端污染物治理相結合的方式，這樣有利于畜禽養殖業的健康持續發展。