畜禽糞污有機(jī)肥加工技術(shù)及應(yīng)用探討

陳海林

（山西省農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展中心，山西太原 030021）

0 引言

近年來，隨著我國(guó)畜牧養(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展，呈現(xiàn)出區(qū)域化、專業(yè)化、規(guī)?；⒓s化經(jīng)營(yíng)的特點(diǎn)，在滿足了人們對(duì)肉、蛋、奶需求的同時(shí)，也造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)畜禽糞污的排放具有集中度強(qiáng)，排放量大，污染濃度高等特點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年產(chǎn)生的畜禽糞污高達(dá)38億 t之多，且以年均3%的速度逐年遞增。我國(guó)于20世紀(jì)80年代后期開始關(guān)注畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染問題，90年代初，杭州灣的污染問題引起各級(jí)政府的高度重視，研究結(jié)果顯示，農(nóng)業(yè)化肥施用及畜禽糞污為杭州灣污染的主要來源，這一結(jié)論首次敲響了我國(guó)畜禽糞便污染的警鐘[1]。1999-2000年，國(guó)家環(huán)?？偩謱?duì)全國(guó)規(guī)?；B(yǎng)殖業(yè)污染情況進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果顯示，畜禽養(yǎng)殖業(yè)帶來的環(huán)境問題日趨嚴(yán)重，是形成面源污染的主要因素之一[2]。很多養(yǎng)殖企業(yè)將畜禽糞便直接排入附近的農(nóng)田，河道，下水管網(wǎng)甚至江河之中，不僅污染了環(huán)境，傳播了病菌，更嚴(yán)重的是影響了地表水的質(zhì)量，威脅到了人類的生存環(huán)境。另一方面，畜禽糞便含有有機(jī)質(zhì)和氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)成分，是農(nóng)作物生長(zhǎng)的主要養(yǎng)料，不經(jīng)過加工處理而直接外排，會(huì)造成大量資源的浪費(fèi)。因此，將養(yǎng)殖場(chǎng)畜禽糞污經(jīng)過工廠化處理制成有機(jī)肥料，是我國(guó)畜牧業(yè)發(fā)展的必由之路，既解決了環(huán)境污染問題，又可促進(jìn)綠色有機(jī)農(nóng)業(yè)發(fā)展，還保證了養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)運(yùn)行，可謂一舉多得。

1 畜禽糞污的成分及特征

畜禽糞便中含有豐富的有機(jī)物質(zhì)，此外還含有氮磷鉀鈣、鈉、鎂、鐵、錳、銅、鋅、粗脂肪等多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，且其中8%~10%是氨基酸[3]。據(jù)分析，雞糞的干物質(zhì)中，含粗蛋白13.4%~35%，粗纖維11%~15%，粗脂肪2%~4%；豬糞的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值僅次于雞糞，豬糞的干物質(zhì)中含粗蛋白16.99%，粗纖維20.69%，粗脂肪8.24%[4]。將畜禽糞便同農(nóng)業(yè)廢棄物混合經(jīng)過特定處理技術(shù)發(fā)酵腐熟制成有機(jī)肥施用于農(nóng)田，對(duì)于增強(qiáng)土壤肥力、改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤的持續(xù)生產(chǎn)力具有重要作用，因此，畜禽糞污將是生產(chǎn)有機(jī)肥的主要原材料。

2 有機(jī)肥概述

2.1 有機(jī)肥定義

2.1.1 廣義上，有機(jī)肥俗稱農(nóng)家肥，是以各種動(dòng)物、植物殘?bào)w或代謝物組成，如人畜糞便、秸稈、動(dòng)物殘?bào)w、屠宰場(chǎng)廢棄物等。還包括各種餅肥、堆肥、漚肥、廄肥、綠肥、沼肥等，主要以提供有機(jī)物質(zhì)來改善土壤理化性能，促進(jìn)植物生長(zhǎng)及土壤生態(tài)系統(tǒng)的循環(huán)。

2.1.2 狹義上，有機(jī)肥專指以各種動(dòng)物廢棄物（動(dòng)物糞便、動(dòng)物加工廢棄物）和植物殘?bào)w（餅肥類、作物秸稈、落葉、枯枝、草炭等），采用物理、化學(xué)、生物或三者兼有的處理技術(shù)，經(jīng)過一定的加工工藝（包括但不限于堆制、高溫、厭氧等），消除其中的有害物質(zhì)（病原菌、病蟲卵害、雜草種籽等）達(dá)到無害化標(biāo)準(zhǔn)而形成的符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（NY 525-2012）及法規(guī)的一類肥料。有機(jī)肥中不僅含有植物生長(zhǎng)必需的大量元素、微量元素，還含有豐富的有機(jī)養(yǎng)分，是最全面的肥料。

3 有機(jī)肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用

3.1 改良土壤、培肥地力

有機(jī)肥料施入土壤后，有機(jī)質(zhì)能有效地改善土壤理化狀況和生物特性，熟化土壤，增強(qiáng)土壤的保肥、供肥能力，提高土壤通氣性能，為作物的生長(zhǎng)創(chuàng)造良好的土壤環(huán)境。

3.2 增加產(chǎn)量、提高品質(zhì)

有機(jī)肥料含有豐富的有機(jī)物和各種營(yíng)養(yǎng)元素，為農(nóng)作物提供養(yǎng)分。有機(jī)肥分解后，為土壤微生物活動(dòng)提供能量和營(yíng)養(yǎng)，促進(jìn)微生物活動(dòng)，加速有機(jī)質(zhì)分解，產(chǎn)生的活性物質(zhì)等能促進(jìn)作物的生長(zhǎng)，從而增加產(chǎn)量和提高農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)。

3.3 提高肥料的利用率

有機(jī)肥含有養(yǎng)分多但相對(duì)含量低，釋放緩慢，而化肥單位養(yǎng)分含量高，成分少，釋放快，兩者合理配合施用，相互補(bǔ)充。有機(jī)質(zhì)分解產(chǎn)生的有機(jī)酸還能促進(jìn)土壤和化肥中礦質(zhì)養(yǎng)分的溶解，有機(jī)肥與化肥相互促進(jìn)，更利于作物吸收，提高肥料的利用率。

4 現(xiàn)代有機(jī)肥加工技術(shù)

中國(guó)自古就是農(nóng)業(yè)大國(guó)，有著悠久的農(nóng)耕歷史，在過去傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)家肥一直占據(jù)重要的位置，農(nóng)家肥是廣義上的有機(jī)肥，沒有完全達(dá)到無害化標(biāo)準(zhǔn)。隨著現(xiàn)代規(guī)模化、集約化養(yǎng)殖場(chǎng)的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的就地堆制農(nóng)家肥的方式已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)畜禽糞污處理的要求。建設(shè)有機(jī)肥加工廠運(yùn)用現(xiàn)代有機(jī)肥加工技術(shù)處理畜禽糞污將是今后規(guī)?；B(yǎng)殖業(yè)消納糞污的主要方式。現(xiàn)代有機(jī)肥加工技術(shù)包括前期好氧發(fā)酵堆肥和后期造粒兩個(gè)部分，這里只探討前期好氧發(fā)酵堆肥部分的相關(guān)技術(shù)，好氧發(fā)酵堆肥加工有機(jī)肥是目前規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)畜禽糞污處理的主要方式。

4.1 現(xiàn)代有機(jī)肥加工工藝

從80年代開始，我國(guó)開始工廠化加工有機(jī)肥技術(shù)的研究，經(jīng)過近40年發(fā)展，形成了經(jīng)濟(jì)實(shí)用的好氧發(fā)酵堆肥方法。工藝流程如圖1。

圖1?好氧發(fā)酵堆肥方法工藝流程圖

好氧發(fā)酵堆肥技術(shù)是將畜禽糞污（含水率很高須經(jīng)過固液分離后）集聚，加入農(nóng)作物秸稈、稻殼、谷糠、木屑、煤灰等干物質(zhì)輔料調(diào)節(jié)水分和碳氮比，增加物料透氣性，然后加入微生物發(fā)酵菌劑促進(jìn)物料快速發(fā)酵，并配備專用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行均質(zhì)、翻拋增氧、發(fā)酵腐熟后制成標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)肥。養(yǎng)殖企業(yè)可根據(jù)自身規(guī)模、場(chǎng)地及糞污產(chǎn)生量，應(yīng)用不同堆肥發(fā)酵法將糞污加工成標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)肥。

4.2 有機(jī)肥好氧發(fā)酵堆肥工藝技術(shù)要求

有機(jī)肥堆肥發(fā)酵應(yīng)按照2019年9月1日實(shí)施的《畜禽糞污堆肥技術(shù)規(guī)范》（NY/T3442-2019）所要求的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，生產(chǎn)合格的有機(jī)肥產(chǎn)品。

4.2.1 混合后的物料含水率為45%-65%，碳氮比為20：1~40：1，粒徑不大于5 cm，PH值要求在5.5~9.0.

4.2.2 發(fā)酵過程中可以添加微生物和酶制劑等物料腐熟劑，添加量應(yīng)在物料質(zhì)量的0.1%~0.2%，所用腐熟劑應(yīng)獲得相應(yīng)管理部門認(rèn)證。

4.2.3 通過曝氣或翻堆，使堆體溫度升高到55℃以上，條垛式堆肥維持時(shí)間不少于15天，槽式堆肥維持時(shí)間不少于7天，反應(yīng)器堆肥維持時(shí)間不少于5天。

4.2.4 條垛式發(fā)酵和槽式發(fā)酵的翻堆次數(shù)為每天一次，反應(yīng)器發(fā)酵應(yīng)根據(jù)實(shí)際運(yùn)行中物料溫度和出料情況調(diào)整攪拌頻率。

4.3 有機(jī)肥好氧發(fā)酵堆肥方法

4.3.1 條垛式發(fā)酵法。將從圈舍清理出來的糞便聚集起來，加入發(fā)酵菌劑、木屑、作物秸稈、泥炭土等各種輔料混合均勻，按照工藝技術(shù)要求調(diào)節(jié)碳氮比和水分含量，達(dá)到微生物發(fā)酵的最佳條件。

在預(yù)先準(zhǔn)備好的水泥地或蓋有塑料膜的泥地上進(jìn)行堆肥，將物料堆成高度1.5~2 m，寬度1.5~3 m，長(zhǎng)度視場(chǎng)地大小和物料多少具體確定。

根據(jù)堆肥發(fā)酵升溫情況利用翻拋機(jī)定期對(duì)條垛進(jìn)行均勻翻拋增氧，促進(jìn)物料的快速發(fā)酵，直到整個(gè)條垛完全腐熟。本方法的優(yōu)點(diǎn)是投資小，操作簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是占地大，用工多，發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)周圍環(huán)境污染較大，適合中小型養(yǎng)殖場(chǎng)的畜禽糞污處理。

4.3.2 槽式發(fā)酵法。槽式發(fā)酵法要求發(fā)酵槽為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，相鄰兩個(gè)發(fā)酵槽共用池壁，池壁寬度根據(jù)配套翻拋機(jī)的要求確定，并能承受翻拋機(jī)的重力，槽底既要能承受發(fā)酵物料的重力，又要能承受裝載機(jī)的重力，同時(shí)還得滿足通風(fēng)曝氣要求。槽式翻拋機(jī)是現(xiàn)代好氧槽式堆肥的核心設(shè)備，取代了人工、鏟車對(duì)物料的翻堆。

用鏟車或手推車將畜禽糞便（含水量小于70%）倒入發(fā)酵槽內(nèi)，厚度0.8~1.5 m左右，參入發(fā)酵菌劑、鋸末、秸稈等添加輔料，開動(dòng)翻拋機(jī)沿軌道連續(xù)翻拋物料，使其攪拌均勻，達(dá)到堆肥發(fā)酵技術(shù)要求；以后每天翻拋一個(gè)來回，加速物料發(fā)酵，經(jīng)過15天左右基本腐熟，到物料出口端就變?yōu)榘l(fā)酵腐熟的有機(jī)肥；出來的有機(jī)肥就可直接進(jìn)入干燥設(shè)備快速烘干或造粒晾曬干后成為商品有機(jī)肥。這種工藝是早前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最多的一種模式，翻拋形式常見的有旋轉(zhuǎn)葉片、螺旋攪拌、旋轉(zhuǎn)軌鏈等。優(yōu)點(diǎn)是能充分利用光能和發(fā)酵產(chǎn)生的熱量，設(shè)備簡(jiǎn)單，運(yùn)行成本低。缺點(diǎn)是占用場(chǎng)地大；發(fā)酵完的有機(jī)肥濕度大，需經(jīng)過后期干燥；大棚內(nèi)空氣污濁、溫度高，不適宜人工操作。

4.3.3 臥式罐發(fā)酵法。臥式罐發(fā)酵法是通過應(yīng)用臥式發(fā)酵滾筒或罐體來完成畜禽糞污好氧發(fā)酵堆肥的一種方法。該設(shè)備由罐體、攪拌器、曝氣系統(tǒng)、加熱裝置、上料系統(tǒng)、出料系統(tǒng)、電器控制柜等組成。

將圈舍清理出來的畜禽糞便與發(fā)酵菌劑、作物秸稈、木屑等輔料混合均勻，按堆肥發(fā)酵技術(shù)要求調(diào)節(jié)水分含量，用鏟車或提升機(jī)將物料通過料斗送入臥式發(fā)酵罐內(nèi)，通過內(nèi)部加熱裝置或從外部充入熱風(fēng)或蒸汽，讓罐內(nèi)物料溫度不斷升高，同時(shí)物料在微生物好氧發(fā)酵分解作用下釋放熱量，在攪拌器作用下均勻升溫，直至罐內(nèi)溫度達(dá)到80~90℃，持續(xù)1小時(shí)以上，以便充分殺滅細(xì)菌和蟲卵，物料在罐內(nèi)經(jīng)7~10 h發(fā)酵腐熟成有機(jī)肥。本方法的優(yōu)點(diǎn)是占地小，機(jī)械化程度高，發(fā)酵腐熟較完全；缺點(diǎn)是設(shè)備投資較大，耗能高，肥料需要后期干燥。

4.3.4 塔式翻板發(fā)酵法。塔式翻板發(fā)酵法是通過應(yīng)用立式翻板發(fā)酵塔來完成糞污好氧堆肥發(fā)酵的一種方法，該設(shè)備是由多層發(fā)酵室、主軸傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓動(dòng)力系統(tǒng)、上料提升系統(tǒng)、熱風(fēng)爐、高壓送風(fēng)系統(tǒng)、除臭系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。

將清出的畜禽糞污同發(fā)酵菌劑、作物秸稈、鋸末等輔料攪拌均勻，調(diào)節(jié)水分含量和碳氮比達(dá)到堆肥發(fā)酵工藝技術(shù)要求，通過輸送帶或料斗提升到多層發(fā)酵塔內(nèi)，物料在塔內(nèi)得到充分的好氧發(fā)酵分解并釋放熱量使自身溫度升高。通過翻板的翻動(dòng)使物料逐層下落實(shí)現(xiàn)通風(fēng)、增氧、攪拌等發(fā)酵條件并控制溫度在55~60℃之間，在此溫度下，物料堆體中的大量水分蒸發(fā)，病原菌和寄生蟲死亡，同時(shí)除臭系統(tǒng)對(duì)排出的氣體進(jìn)行生物除臭，達(dá)到快速發(fā)酵、除臭、脫水生產(chǎn)出有機(jī)肥。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是占地小；充分利用了物料自然發(fā)酵產(chǎn)生的熱量，發(fā)酵速度快，利于水分散失；機(jī)械化程度高，發(fā)酵條件易于控制。缺點(diǎn)是投資大，能耗高，設(shè)備故障率高。

5 現(xiàn)代有機(jī)肥加工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

1）運(yùn)用現(xiàn)代有機(jī)肥加工技術(shù)生產(chǎn)有機(jī)肥可以將傳統(tǒng)堆肥周期從30~90天，縮短到7~15天，甚至更短，大大提高了生產(chǎn)效率；

2）規(guī)模化養(yǎng)殖場(chǎng)運(yùn)用現(xiàn)代有機(jī)肥加工技術(shù)可全年處理畜禽糞污，實(shí)現(xiàn)有機(jī)肥連續(xù)化生產(chǎn)；

3）可以對(duì)畜禽糞便處理的全過程進(jìn)行控制，將環(huán)境污染降到最低；

4）可根據(jù)養(yǎng)殖場(chǎng)養(yǎng)殖規(guī)模及產(chǎn)生的糞污量來設(shè)計(jì)相應(yīng)的有機(jī)肥生產(chǎn)線規(guī)模；

5）運(yùn)用現(xiàn)代有機(jī)肥加工技術(shù)加工的商品有機(jī)肥肥效全面、安全性好、方便運(yùn)輸。

6 有機(jī)肥推廣應(yīng)用存在的問題及建議

1）有機(jī)肥生產(chǎn)成本比較高，項(xiàng)目投入產(chǎn)出比不協(xié)調(diào)，養(yǎng)殖企業(yè)不愿意投資，建議政府給予相應(yīng)補(bǔ)貼。

2）有機(jī)肥料雖然營(yíng)養(yǎng)全面但相較于化學(xué)肥料有效成分偏低，且釋放緩慢，對(duì)農(nóng)作物增產(chǎn)不太明顯，影響了農(nóng)民使用的積極性。建議加大宣傳力度，提高農(nóng)民對(duì)有機(jī)肥料的認(rèn)識(shí)。

3）有機(jī)肥與化學(xué)肥料同效當(dāng)量施用時(shí)，有機(jī)肥施用量比化學(xué)肥料要多幾倍，農(nóng)民從利益上計(jì)算增加種植成本和勞動(dòng)量，不愿意施用有機(jī)肥料。

4）市場(chǎng)上很多冒充“有機(jī)食品”銷售的農(nóng)產(chǎn)品很多不是用有機(jī)肥料或者不完全是用有機(jī)肥料種出來的，損害了真正的有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品種植戶的利益，也相應(yīng)影響了有機(jī)肥料的推廣應(yīng)用，建議有關(guān)部門加強(qiáng)有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品的認(rèn)證把關(guān)和市場(chǎng)監(jiān)管力度。

7 有機(jī)肥發(fā)展展望

有機(jī)肥料是農(nóng)作物生產(chǎn)的主要原料，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要意義。然而，為解決我國(guó)人口大國(guó)糧食需求量大的問題，長(zhǎng)期大量使用化學(xué)肥料追求高產(chǎn)高效，使土壤理化性狀、土壤生態(tài)環(huán)境、土壤微生物系統(tǒng)受到破壞，土壤中的營(yíng)養(yǎng)元素比例嚴(yán)重失調(diào)，土壤酸化、板結(jié)嚴(yán)重，肥力不足，造成了農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)污染，產(chǎn)量下降。隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的不斷發(fā)展，有機(jī)肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用將受到進(jìn)一步重視，有機(jī)肥料才是生產(chǎn)綠色食品的主要肥源。用有機(jī)肥種出的農(nóng)產(chǎn)品口感好，能保持瓜果蔬菜等本身特有的營(yíng)養(yǎng)和味道。由于有機(jī)肥料中各種營(yíng)養(yǎng)元素全面，而且這些物質(zhì)無毒、無害、無污染，為生產(chǎn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、健康的綠色食品提供了必要條件。另外，隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們健康意識(shí)的增強(qiáng)，對(duì)生活質(zhì)量和生活品質(zhì)有了更高的要求，追求純天然綠色無公害食品成為一種時(shí)尚。所以為人們提供綠色、無公害、健康食品的有機(jī)肥料將會(huì)被大量應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。

2016年12月21日，習(xí)近平總書記主持召開中央財(cái)經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第十四次會(huì)議，就解決好畜禽養(yǎng)殖廢棄物處理和資源化利用等人民群眾普遍關(guān)心的突出問題發(fā)表重要講話，要求到2020年基本解決大規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)畜禽糞污處理和資源化問題，翻開了我國(guó)畜牧業(yè)綠色發(fā)展的新篇章[5]。所以說，集約化、規(guī)?；B(yǎng)殖企業(yè)將在國(guó)家政策的指引下健康發(fā)展，養(yǎng)殖場(chǎng)畜禽糞污有機(jī)肥加工技術(shù)有利于環(huán)保與資源的循環(huán)利用，具有廣闊的發(fā)展前景。