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01引言

畜禽养殖业是我国农业发展的支柱产业之一,对农业增产增收及农村经济发展具有非常重要的作用,但畜禽养殖过程会产生大量的养殖垃圾、畜禽粪便等废弃物,这些废弃物不仅占用场地,而且污染环境、传播病原,处理起来十分棘手。目前对于畜禽养殖废弃物主要进行农业还田处理,但处理模式比较粗放,对空气、土壤都会造成一定污染,而利用微生物发酵技术将其转变为农业生产中备受欢迎的有机肥料,能有效解决这一问题,为实现畜禽养殖业的可持续发展奠定坚实基础。

02畜禽养殖废弃物的处理现状

现阶段,畜禽养殖废弃物的处理方式主要有三种:一是生产沼气,进而利用沼气发电、生产沼液肥等,但是这种处理方式有一定的局限性,主要适用于大型奶牛养殖企业。二是生产有机肥料。将鸡、狗、牛等畜禽产生的废弃物进行高温发酵,得到高效有机肥料,既有助于解决废弃物的污染问题,也能为当地农民提供高质量的有机肥料。三是直接还田。目前我国的养殖业仍然是以散养为主,这部分畜禽养殖废弃物不经任何处理,直接当成农家肥使用。除散养农户以外,大量中小型养殖场也都是采用这种方式,甚至很多养殖场免费将生粪送到农户家门口,待农户有需要时便直接施到了农田里。总之,除少数规模化养殖企业之外,大多数中小养殖场及散户产生的养殖废弃物都是采取直接还田的处理方式,这些粪污原料一般不等腐熟之后就运送出来,很容易污染道路环境,有的直接拉到田间地头,不做任何遮盖处理,成为持续的空气污染源。

03畜禽养殖废弃物生产有机肥的工艺流程

为提高畜禽养殖废弃物的利用价值,减少传统处理手段带来的环境污染问题,有必要加大对有机肥工艺的应用力度。目前,畜禽养殖废弃物生产有机肥的工艺流程主要有发酵后造粒做粒状产品、发酵后做粉状产品,以及添加微生物菌剂做生物有机肥等。其中,比较主流的工艺为发酵后造粒,本文重点就发酵后造粒的工艺流程及注意事项进行阐述。

3.1发酵

有机肥生产的发酵环节主要是提供有利于废弃物发酵的菌种、辅料及温湿度环境等,促使畜禽废弃物快速发酵,然后再通过一定的造粒手段进行处理,最终得到富含氮磷钾等植物营养元素的有机成品。目前比较常用的有机肥发酵技术包括堆式发酵和反应器发酵两大类,其中,堆式发酵属于比较传统的发酵技术,其基本过程如下:首先对畜禽废弃物进行脱水、除杂等预处理,然后加入特定的微生物发酵菌种和辅料调理剂,再置于搅拌机中,待物料充分搅匀后再运至合适的地方堆置发酵,根据具体工艺情况的不同,有时需要定期翻推,以确保空气流通,保证氧气供应,并及时将发酵产生的过量潮气排出。根据堆肥方法的不同,堆式发酵可分为条垛堆肥、通气堆肥、槽式堆肥等,不同的堆肥方法在占地面积、发酵时间、产量等方面各有不同。

(1)条垛堆肥,需在 20 ℃ 环境下腐熟15~20d ,期间适时进行一两次翻堆,再静置2~3个月,便可彻底腐熟。条垛堆肥的优点在于操作技术简单,可随意调节堆垛长度,且无需投入昂贵设备,但缺点是腐熟过程耗时较长,且 堆 高 较 低,一 般 不 超 过1.2m ,需占用大量场地。

(2 )通气堆肥,即利用风机、多孔管道等对堆肥内部进行通风供氧,这样能够大大缩减发酵腐熟的时间,一般4周左右即可,并且可以将堆肥高度提高到2m 左右,从而减小场地占用,但缺点是打造通风系统需要一定的成本投入,并且需要增设除臭系统以满足相关环保要求。

(3 )槽式堆肥,即将堆料放到长槽式装置中发酵,令搅拌机沿着槽的纵轴方向来回移动搅拌,这个过程也能起到供氧作用。采用槽式堆肥时,一般控制料深在1.2~1. 5m 之间, 3~5周后即可发酵完全,但其设备投入及运行成本比条垛堆肥和通气堆肥要高一些,且搅拌结构易被粪便腐蚀和磨损,要定期给予维护或换新。与堆式发酵相比,反应器发酵是更为先进的发酵工艺,具体分为塔式、水平式、斜式转筒几种不同类型,对国内而言,目前应用最为成熟的是塔式发酵技术,其处理过程如下:首先对畜禽粪便进行预处理,然后加入菌种、辅料,于搅拌机内搅匀,再用皮带运输机运至发酵塔顶层,之后每天翻塔一次,只需7d即可发酵完成。不难发现,与传统的堆式发酵工艺相比,塔式发酵的占地面积小、发酵速度快、处理能力强,能够更好地满足畜禽养殖废弃物处理的需要(表1)。

3.2造粒

有机肥发酵完成后,还需要进行造粒处理。常用的造粒技术包括团粒法和挤压法,前者在造粒机内进行,需要将原料按一定配方在搅拌机内搅匀,然后运至造粒机内进行制粒,之后进行干燥、筛分、冷却、返料、包裹、尾气净化等一系列处理,最终得到有机肥成品。团粒法的产能较高,所生产出来的肥料颗粒具有外表光滑、粒度均匀等优点。挤压法则是一种直接挤压的造粒方法,与团粒法相比,挤压法的产能较低,所得颗粒的外观粗糙、含水量高,且容易发生粉化现象,因此在实际生产中团粒法更受欢迎。以笔者所在公司为例,目前采用的就是团粒法生产工艺,该工艺已稳定运行多年,证实是一种非常可靠的有机肥生产技术,其具体的工艺流程如下。将反应塔内发酵得到的有机料与尿素、粉状磷铵、氯化铵、硫酸铵等以特定配比加入圆盘拌合机内,待混合均匀后送入造粒机内进行造粒。在造粒机内,物料在一定转速下形成机械流化床,其间加入适量蒸汽,为造粒过程提供相应的热量和水分,然后适量喷洒后续进行尾气洗涤所得到的循环洗涤液,促使物料团聚成粒。物料经造粒机加工成颗粒后,由陈化皮送至干燥机内,利用热空气进行顺流干燥,待彻底干燥后再经出口提升机送入滚筛内进行筛分处理。在筛分过程中,粒径不足1mm的细粉被直接筛除,经返料皮带送回重新造粒;粒径超过4.75mm 的颗粒在自流作用下进入破碎机中进行破碎处理,然后经返料皮带送回重新造粒;粒径在1~4. 75mm 之间的达标颗粒输送至冷却机中,利用空气逆流散热,待冷却至合适温度后再送入包裹筒内与其它辅料混合,最后送到成品贮斗中等待包装处理,如图 1 所示。

3.3应注意的几个问题

(1)废弃物的收集、转运比较麻烦,不易进行机械化处理,建议利用中转堆放场进行收集存放,在降低人工作业强度的同时,降低粪污含水率,有条件的可以采用集装箱存放,以便二次运输。

(2 )在进行塔式发酵的工业化堆肥设计时,需要微生物学家、建筑师、工程师等共同参与,慎重选择机械设备,尽可能在保证堆肥效率的同时,降低运行能耗,以体现机械化生产的优势。

(3 )在堆肥前期往往排出大量臭气,对于这些废气一般要收集起来通入除臭堆中进行,或者采用膜发酵技术,加入微生物后堆肥,覆膜发酵。对于造粒机、干燥机等产生的含尘尾气,可利用旋风除尘器、箱式除尘器、重力沉降室等进行处理,将其中的绝大多数粉尘除掉,回收的粉尘可送回进行重新造粒。除尘后的尾气送入洗涤塔内用循环洗涤液进行反复淋洗,待符合国家规定的空气排放标准后才能排放。喷淋用的洗涤液进入沉降池中,其中部分用于自身循环,部分用于造粒环节,沉降内要定期补充清水以维持正常循环。

04畜禽养殖废弃物生产有机肥的市场前景

与化学肥料相比,生物有机肥的有机质含量高,特别适用于土地开垦和土壤改良。生物有机肥的适用面非常广,包括各种粮食作物、经济作物、有机农场等对生物有机肥都有较高需求,并且施用生物有机肥所生产出来的粮食与蔬菜的口感更佳,如果用到经济作物如烟叶上,则能够显著提升烟叶的等级评定,因此备受农户欢迎。将畜禽养殖废弃物制作成有机肥后,一般可卖到600~800元/ t ,相比之下,普通复合肥的市场价在1200~1800元/t左右,因此有机肥拥有一定价格优势,市场前景非常广阔。

05结语

利用畜禽养殖废弃物生产有机肥的市场前景广阔,一种酚类物质,能诱导植物对低温、水分缺失等非生物胁迫产生的抗性。水杨酸也是一种新发现的内源激素,能够对植物生长发育起到调控的作用,能够抑制乙烯的合成,从而延缓果实的成熟,降低果实的腐烂率,延长果实的货架期。最后是氯化钙,钙不仅是植物生长过程中的重要矿物质元素之一,而且是细胞壁的重要组成部分,使细胞壁结构更为稳定,能够起到增强果实硬度的作用。较高浓度的钙有利于果实采摘后品质提升,降低果实呼吸速率,延缓果实成熟果实。外源钙处理后的果实可以使细胞壁强度增加,抑制过氧化作用,降低质膜透性,使果实细胞代谢速率降低,起到了延缓果实衰老的作用。但是其在储藏前期,对SSC和维生素 C的保护能力也很强,与水杨酸相比,适合更短时间的保鲜。



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