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        糞水堆肥技術(shù)在畜禽養(yǎng)殖糞水處理與資源化中的利用

        2017-07-18 12:02:19楊守軍孔凡克鞠鑫鑫董仁杰
        豬業(yè)科學(xué) 2017年6期
        關(guān)鍵詞:糞水碳氮比煙臺(tái)

        邵 蕾,楊守軍,孔凡克,羅 星,王 偉,鞠鑫鑫,董仁杰*

        (1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)煙臺(tái)研究院,山東 煙臺(tái) 264670;2.山東中農(nóng)三月環(huán)??萍脊煞萦邢薰荆綎| 煙臺(tái) 264670)

        糞水堆肥技術(shù)在畜禽養(yǎng)殖糞水處理與資源化中的利用

        邵 蕾1,楊守軍1,孔凡克1,羅 星1,王 偉1,鞠鑫鑫2,董仁杰1*

        (1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)煙臺(tái)研究院,山東 煙臺(tái) 264670;2.山東中農(nóng)三月環(huán)??萍脊煞萦邢薰?,山東 煙臺(tái) 264670)

        糞水堆肥指將有機(jī)質(zhì)與糞水混合后進(jìn)行好氧發(fā)酵技術(shù)。該技術(shù)既利用生物質(zhì)熱能實(shí)現(xiàn)糞水的蒸發(fā)濃縮減量化,又回收有機(jī)肥資源,從而實(shí)現(xiàn)了糞水的無害化和零排放。文內(nèi)論述了糞水堆肥的技術(shù)工藝參數(shù)和堆肥產(chǎn)品質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn),為養(yǎng)殖場(chǎng)根據(jù)糞水的減量化、肥料化提供指導(dǎo)意見。

        糞水堆肥;好氧發(fā)酵;有機(jī)肥

        畜禽養(yǎng)殖糞水主要包括尿液、沖洗水及畜禽糞污厭氧處理后的沼液。糞水最佳的處理方式是還田,包括直接還田和厭氧發(fā)酵后沼液還田。但是糞水還田需要有與養(yǎng)殖規(guī)模相匹配的土地,對(duì)于多雨、土地面積小、無法進(jìn)行種養(yǎng)結(jié)合的地區(qū),常采用處理成本較高的達(dá)標(biāo)排放。

        1 kg生物質(zhì)瞬間完全燃燒釋放約1.5萬KJ熱能,如果緩慢氧化也會(huì)釋放相同的能量[1]。以糞水為原料的堆肥技術(shù)主要利用有機(jī)物料吸附糞水,通過好氧發(fā)酵在實(shí)現(xiàn)糞水的穩(wěn)定化和無害化基礎(chǔ)上,利用發(fā)酵過程中形成的生物熱降低發(fā)酵物料中含水量,從而實(shí)現(xiàn)糞水的蒸發(fā)濃縮減量化。同時(shí),利用微生物活動(dòng)將有機(jī)物料進(jìn)行穩(wěn)定化,并利用發(fā)酵過程中形成高溫(50~70 ℃)殺死病原微生物,實(shí)現(xiàn)糞便的無害化。糞水堆肥最終實(shí)現(xiàn)畜禽糞水零排放,同時(shí)也回收有機(jī)肥資源。

        譚小琴[2]、鄧良偉[3,4]、李瑞鵬[5]、Shuchardt[6]等驗(yàn)證了糞水堆肥的可行性和安全性。鄧良偉利用秸稈處理養(yǎng)豬場(chǎng)糞水的試驗(yàn)表明發(fā)酵溫度符合《糞便無害化衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》,且蛔蟲卵100%被殺滅[3]。

        1 工藝流程

        傳統(tǒng)的以糞便為原料堆肥目的是處理固形物含量和氮含量高的糞便,通過糞便與有機(jī)物料的比例調(diào)節(jié)碳氮比和含水量,從而保證發(fā)酵環(huán)節(jié)的正常運(yùn)行。而以糞水為原料的堆肥以處理有固形物和氮含量低的糞水為目的,通過糞水與有機(jī)物料的比例調(diào)節(jié)含水量。由于糞水中的含氮量不能滿足發(fā)酵要求的碳氮比,一般需要額外添加氮源。

        糞水堆肥工藝流程見圖1。

        2 糞水堆肥技術(shù)

        2.1 技術(shù)參數(shù)

        圖1 糞水堆肥工藝

        調(diào)節(jié)含水量與碳氮比,保證發(fā)酵環(huán)節(jié)的正常運(yùn)行,是糞水堆肥的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為了最大化處理糞水,應(yīng)選用含水量低、糞水吸附量高的有機(jī)物料(秸稈、木屑、菇渣等)作為輔料;在滿足含水量的條件下,必要時(shí)可添加氮肥(尿素、硫酸銨等)或者含氮量高的有機(jī)物料(豆粕、畜禽尸體等)來調(diào)節(jié)碳氮比。畜禽養(yǎng)殖糞水堆肥技術(shù)參數(shù)見表1。

        糞水堆肥與常規(guī)糞便堆肥工藝中主發(fā)酵、后熟發(fā)酵環(huán)節(jié)相同。在調(diào)節(jié)發(fā)酵物料的碳氮比和含水量的基礎(chǔ)上通過自然堆肥、條垛式主動(dòng)供氧堆肥、機(jī)械翻堆堆肥、反應(yīng)器堆肥等發(fā)酵方式將物料腐熟。為提高發(fā)酵溫度、縮短發(fā)酵周期,堆肥混合物料可添“有機(jī)肥發(fā)酵菌劑”。主發(fā)酵結(jié)束后,通過后熟發(fā)酵將物料進(jìn)行進(jìn)一步的穩(wěn)定化。

        糞水與有機(jī)物料混合比例按照下述公式計(jì)算:

        表1 畜禽養(yǎng)殖糞水堆肥技術(shù)參數(shù)(《HJ-BAT-10》)

        表2 常見有機(jī)物料的碳氮含量

        表3 好氧發(fā)酵(高溫堆肥)的衛(wèi)生要求

        表4 堆肥產(chǎn)物生產(chǎn)有機(jī)肥的指標(biāo)限定值

        其中:

        W—混合物料的初始含水量(%),通常取55%左右;

        a—糞水的質(zhì)量(kg);

        b—有機(jī)物料的質(zhì)量(kg);

        X1—糞水的含固率(%);

        X2—有機(jī)物料的含固率(%);

        發(fā)酵物料中的碳氮比調(diào)節(jié),按照下述公式計(jì)算:

        其中:

        C/N—混合物料的初始碳氮比,通常取25左右;

        a—公式(1)中計(jì)算糞水的質(zhì)量(kg);

        b—公式(1)中計(jì)算有機(jī)物料的質(zhì)量(kg);

        c—高氮物質(zhì)的添加量(kg);

        c1、c2、c3—糞水、有機(jī)物料、高氮物質(zhì)的含碳量(%);

        n1、n2、n3—糞水、有機(jī)物料和高氮物質(zhì)的含氮量(%);

        常見有機(jī)物料的碳氮含量見表2。

        以木薯渣與糞水混合堆肥為例:假設(shè)木薯渣含水量(濕基)20%,糞水含氮量(濕基)為0.8%(按糞水中不含固形物和有機(jī)碳計(jì)算),堆肥混合料的含水量按照55%(濕基)計(jì)算,則100 kg木薯渣需要與77.78 kg糞水混合;假設(shè)堆肥混合料的碳氮比為25∶1,則還需要添加的尿素量為1.29 kg。

        2.2 產(chǎn)品質(zhì)量控制

        發(fā)酵的衛(wèi)生要求應(yīng)符合《糞便無害化衛(wèi)生要求GB7959-2012》(表3)。

        進(jìn)入市場(chǎng)的商品化有機(jī)肥應(yīng)符合《有機(jī)肥料 NY525-2012》的要求(表4)。

        [1] 袁歆,張全福.生物熱能開發(fā)利用新途徑之一-緩釋系統(tǒng)新概念[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展,1997, 14(1):8-10.

        [2] 譚小琴,鄧良偉,伍鈞,等.豬場(chǎng)廢水堆肥化處理過程中微生物及酶活性的變化[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2006,25(1):244-248.

        [3] 鄧良偉,譚小琴,李建,等.利用秸稈堆肥過程處理豬場(chǎng)糞水的研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2004,20(6):255-259.

        [4] 鄧良偉,李建,譚小琴,等.秸稈堆肥化處理豬場(chǎng)糞水影響因子的研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2005,24(3):506-511.

        [5] 李瑞鵬.秸稈與奶牛場(chǎng)廢棄物混合堆肥及其應(yīng)用研究[D].南京:南京農(nóng)業(yè)大學(xué),2012.

        [6] SHUCHARDT F.Composing of liquid manure straw [D].Proceedings, 4th international CIEC, 1987, 271-281.

        [7] 谷思玉,蔡海森,閆立龍,等.雞糞與稻殼好氧堆肥的不同C/ N研究[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2015,46(4):51-58.

        [8] 何培新,張炎,宋永芳.食用菌原料—幾種作物秸稈的碳氮比測(cè)定[J].食用菌,2001,23(4):15-16.

        [9] 秦改娟,郭亞萍,張國慶,等.秸稈與菇渣堆肥用于雙孢蘑菇栽培的理化性狀和細(xì)菌群落分析[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2016,32(S2):285-291.

        [10] 王淑培,史昌蓉,陸海勤,等.碳酸法濾泥和木薯渣堆肥發(fā)酵的研究[J].熱帶作物學(xué)報(bào)2015,36(6):1030-1036.

        2017-05-22)

        山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2016ZDJS11A07),煙臺(tái)市科技發(fā)展計(jì)劃(2015ZH070,2016ZH075)

        作者:邵蕾(1980-),男,博士,主要從事土壤肥料方面的研究,E-mail:shaolei6751@163.com。

        *通訊作者:董仁杰,教授,博導(dǎo),主要從事生物質(zhì)能、有機(jī)廢棄物資源化研究。E-mail: rjdong@cau.edu.cn

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