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      有機肥條垛式和槽式發酵在生產上的應用比較

      發布時間:2020-10-20 11:39所屬分類:農業科技加入收藏

      [摘 要] 上海農場有機肥料廠的商品有機肥好氧發酵生產工藝主要有2種,一是條垛式堆積發酵,二是槽式堆積發酵。在保證原料、環境及試驗操作一致的條

        [摘 要] 上海農場有機肥料廠的商品有機肥好氧發酵生產工藝主要有2種,一是條垛式堆積發酵,二是槽式堆積發酵。在保證原料、環境及試驗操作一致的條件下,將雞糞、豬糞、菌渣作為有機肥生產原料分別進行條垛式和槽式好氧發酵,結果表明,條垛式發酵方式需要29 d完成一次發酵形成合格堆肥產品,槽式發酵需要45 d完成一次發酵形成合格堆肥產品。從發酵周期角度比較,條垛式堆積發酵優于槽式堆積發酵。

        [關鍵詞] 有機肥;條垛式;槽式;好氧發酵

      畜牧工程師論文

        隨著我國畜禽養殖業的大力發展,集約化和規模化養殖程度越來越高,我國每年產生約38億t畜禽糞污,這些糞污成為農業面源污染的主要來源。推廣畜禽糞污處理技術對于實現畜禽糞污資源化和無害化利用,提高畜禽養殖者經濟收入,促進農業和農村經濟可持續發展,推進生態文明建設、貫徹綠色發展理念具有十分重要的意義。畜禽糞便是我國傳統的有機肥料,養分齊全,有機質含量高,適量施用可以改良土壤、培養地力,防止土質下降,還可提高農產品產量與品質。由于當前農業生產長期過量使用化學肥料,土壤內有機質含量日益減少,腐殖質得不到及時補充,微生物活性降低,造成土壤板結、養分流失、保水保肥性能下降,對土壤的污染也日趨嚴重。

        上海農場有機肥料廠商品有機肥生產方式有槽式發酵和條垛式發酵2種。槽式發酵將物料置于發酵槽內,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。條垛式發酵是將原料混合物堆成長條形的條垛,是一種常見的好氧發酵方法。

        1 材料與方法

        1.1 堆肥材料

        試驗在上海農場有機肥料廠進行,有機肥生產原料為上海農場境內生豬集團的豬糞、禽業公司的雞糞以及當地菌菇廠的菌菇渣,其理化參數如表1所示。

        表1 主要原料養分參數

        [項目 水分/% 氮(N)/% 磷(P2O5)/% 鉀(K)/% C/N 豬糞 60 0.50 0.55 0.40 21∶1 雞糞 65 1.63 1.54 0.85 14∶1 菌渣 48 1.72 0.86 1.95 33∶1 ]

        1.2 堆肥工藝

        將豬糞、雞糞、菌渣按照1∶1∶1混合成發酵原料,條垛式堆積發酵為把原料堆為長30.0 m、寬2.8 m、高1.2 m的三角形堆提;槽式堆積發酵為把所需的固體糞便與輔料混合好放置在長35.0 m、寬3.0 m、高1.2 m的水泥發酵槽內,兩種堆肥均為隔1 d翻堆一次。

        1.3 堆肥不同處理中取樣方法及測定

        自有機肥建堆之日起,每隔1 d對堆體進行取樣,選取條垛式堆體和槽式堆體的兩側和頂部分別混合粉碎作為樣品,定時檢測堆體的溫度、含水率。

        對于溫度測量,每天在2種堆體不同位置50 cm深度處測量溫度值,并將平均值作為當天堆體溫度。采用鹵素水分測定儀測定樣品含水量。

        2 有機肥發酵原理

        2.1 堆肥過程中有機質轉化

        通過堆肥中的微生物把有機質進行復雜的轉化,該轉化可以概括為2個過程:一是有機質的礦化過程,即把復雜的有機物分解成為單質,最后生成二氧化碳、水和礦物質營養素等;二是有機質的腐殖化過程,也就是有機質被分解并重新合成以產生更復雜的特殊有機質——腐殖質。

        2.2 有機肥厭氧發酵

        厭氧發酵則是在無氧條件下的有機物分解,產生甲烷、二氧化碳、有機酸等,并易產生臭味,而且發酵溫度相對低、時間長。傳統肥料發酵都采用厭氧發酵,發酵周期比較長,發酵不徹底,一些病原菌和寄生蟲不能被有效殺死,一般不采用。而且發酵產生熱量不均勻,肥料內水分不易散失,在實際生產中出現被壓實板結的肥料,不利于農業施用。

        3 有機堆肥好氧發酵過程

        3.1 升溫階段

        在堆肥生產的初始階段,堆肥中的微生物主要是嗜溫和好氧的菌種。微生物先利用易分解的有機物進行營養和繁殖,產生二氧化碳和水,同時產生熱量使堆肥迅速升溫,依靠中溫型微生物堆肥的溫度連續升高至30~40 ℃,被稱為升溫階段。

        3.2 高溫階段

        當堆肥溫度上升到45 ℃左右,嗜熱性的微生物取代中溫型微生物開始工作,溫度持續上升至55~60 ℃及以上,進入高溫階段。在高溫階段,嗜熱微生物把堆肥中復雜的有機物質進行強烈分解并產生大量熱量,溫度可以上升至60~70 ℃,在這個溫度下,病原菌、蟲卵、草籽等均可被殺死。高溫也可以帶走堆體的水分,在高溫階段,堆體的高度可以明顯降低。

        4 試驗結果

        4.1 不同堆肥處理方式溫度變化

        堆肥溫度在無害化處理中起著非常重要的作用。其可以通過高溫有效殺死有機肥中的病原體。根據中國高溫發酵衛生標準(GB 7959—87),最高發酵溫度要求在50~55 ℃以上持續5~7 d。如圖1所示,堆疊的溫度逐漸升高,第2天超過55.0 ℃,第5天達到最高值67.5 ℃,然后開始下降。槽式堆肥發酵的溫度逐漸升高,到第7天溫度升至最高58.9 ℃,然后開始下降。兩種不同堆肥處理最高溫存在差距,可能好氧發酵程度不同。就條垛式發酵而言,其移動翻拋機功率較大,可以把物料粉碎拋出5~10 m,物料在空氣中停留時間相對較長,氧氣相對充足,其好氧微生物繁殖速度快。槽式電動翻拋機功率小于條垛式移動翻拋機,翻拋時主要是把槽內底層物料翻拋到上層,與氧氣接觸不充分,好氧發酵程度不及條垛式堆肥處理。

        4.2 不同堆肥處理方式含水率變化

        水的適宜性直接影響有機肥發酵的速度和成熟度。研究表明,以牲畜秸稈為原料的有機肥料堆肥的適宜含水量應為55%~65%。堆肥中的水可以參與微生物的代謝和調節堆肥溫度。如圖2所示,條垛式堆肥和槽式堆肥的初始含水量均為61%,并且條垛式堆肥和槽式堆肥的含水量均隨發酵時間逐漸降低。其中,條垛式堆肥處理的有機肥料含水量降低至40%,并在第29天左右保持相對穩定。當發酵溫度相對穩定時,槽式堆肥的含水量仍為45%,失水率遠低于條垛式堆肥。

        5 小結與討論

        5.1 小結

        在相同有機肥生產原料情況下,條垛式堆肥處理升溫速度和含水率降低速度均快于槽式堆肥處理,有機肥堆肥的溫度和含水率都是有機肥發酵進展的宏觀反映。條垛式發酵采用翻拋方式,發酵周期29 d左右。槽式發酵采用翻堆方式,發酵周期45 d左右。條垛式移動翻拋機可以把物料充分拋到空中,而且因為功率較大兼備了一定的粉碎功能,大大增加了物料與空氣接觸面積,所以條垛式翻拋物料相對全面充分沒有死角。槽式翻拋只是把發酵槽底部的物料翻到上面,槽式翻拋由于發酵槽結構原因,槽壁和底部不能翻拋到而存在厭氧區域,易產生結塊。

        5.2 討論

        條垛式堆肥發酵技術難度小,對發酵場地要求低,處理量大,借助移動翻拋機翻拋方便靈活,可提高有機肥生產效率。槽式堆肥發酵對場地投入要求較大,發酵周期較長,處理效率低。所以,一般有機肥好氧發酵多采用條垛式移動翻拋發酵方式。

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