太阳能温室技术助力鸡粪有机肥生产

1.鸡粪有机肥生产方法

鸡粪生产有机肥最常见且最先进的技术是好氧发酵。发酵处理主要是利用生物技术结合先进的处理工艺对鸡粪进行有效处理，其目标是要尽可能地利用物料中的养分和能源，减少或消除环境污染物的排放，以及对环境的二次污染。主要方法为槽式好氧发酵和条垛式垛肥化发酵。

2.鸡粪有机肥生产工艺介绍

目前，我国鸡粪有机肥生产主要采用槽式发酵技术。目前，较为成熟的技术是太阳能温室搅拌发酵干燥处理工艺，其主要是根据微生物学的特性，采用高效微生物菌群，科学运用太阳能温室集热保温作用，它充分满足了微生物发酵所需的温度条件。利用太阳能、生物能及机械能，使处理时间大大缩短，一般仅需7～15天就能使鸡粪发酵达到完全腐熟，腐熟干燥时间20～30天，同时能杀死畜禽粪便中的病原菌、病毒、虫卵、寄生虫及杂草种子等有害元素，去除了臭味，将有机物转变为利于植物吸收的营养物质，即高效生物有机肥，并且由于采用微生物发酵技术，发酵过程养分损失量较小，由此制成的有机肥具有很强的生物活性。

（1）生产技术设备生产技术设备包括太阳能温室、铺粪机（投料机）、搅拌机、曝气系统等。太阳能温室内设有发酵干燥槽，槽长一般60～80m。

（2）太阳能浓缩发酵综合处理的特点太阳能温室搅拌发酵干燥工艺是符合鸡粪通过有效微生物菌进行好氧发酵的最佳工艺。该工艺技术具有如下一些特点：

1）创造适宜的环境温度。适宜的环境温度是鸡粪在微生物菌群的作用下得以顺利发酵的重要因素，该工艺充分利用太阳能温室技术，因此具有极好的升温和保温效果，可充分满足有效微生物发酵所需的适宜环境温度。

2）提供足够的氧气。好氧发酵的好处是减少养分的损失，减少有害气体的挥发对环境的污染，加快发酵速度，因此，提供足够的氧气是发酵的关键之一。本系统在料槽的底部铺设有高压通风管道，可根据需要定时定量为物料发酵过程提供足够的氧气（空气）。

3）先进的搅拌发酵干燥装置。系统配备了槽式堆肥化搅拌发酵干燥设备，为了充分发挥好氧发酵及干燥的作用，料槽的深度设计为1m，料槽宽度为6m，料槽两侧设计专门的行走轨道，设备在轨道上行走。通过搅拌设备的搅拌、翻抛、破碎等作用，将物料缓慢向前推移，这种作用不仅可以很好地均衡物料、维持适宜的发酵温度，防止发酵温度过高导致氨等臭味气体的挥发，进而提高肥效，同时也将物料的水分向外蒸发，使物料干燥。

4）实现工厂化生产。由于采用的是太阳能温室结构，不但保证了适宜的发酵环境，大大缩短了发酵时间，而且不受季节变化的影响，一年四季都可以进行生产。生产规模也可以根据实际情况随意设计。

5）提高肥效。利用该工艺设备，发酵温度可控制在65℃以下，充分满足了微生物发酵所需的各种技术条件，大大降低了氮和碳的损失，发酵后，与相同原料的自然堆置发酵相比，NPK（氮、磷、钾所占含量）总养分含量提高15%～35%（注：按一般鲜鸡NPK总含量为8%左右计），速效养分含量平均提高20%～30%，有机质发酵腐熟率提高10%。

6）充分杀死有害元素。由于在整个发酵过程中使用高密度的有益菌，产生大量的有机酸，降低pH，产生不利于病原菌和有害菌生存的环境，使有益菌迅速繁殖；微生物在繁殖过程中产生50℃以上的高温，杀死有害微生物；有益菌通过诱导培育，产生耐高温性，一般有害微生物45℃时自动休眠或死亡，50℃以上高温5～10h基本死亡，如大肠杆菌、沙门氏菌等；无害化程度达100%。对大多数家禽病毒，如禽流感病毒、新城疫病毒，在56℃条件下经过30min或在65℃条件下经过3min高温处理，所有病毒均被杀死。太阳能浓缩发酵方式温度一般控制在60℃以下，经过7～15天的发酵处理，大量病毒都将被杀死。

（3）太阳能浓缩发酵综合处理的过程控制

1）发酵过程中水分的控制：水在畜禽粪便发酵过程中对有机物的分解和微生物的生长繁殖是不可缺少的。畜禽粪便中的水分可划分为附着水分、毛细管水分、溶胀水分、化学结合水分和间隙水分。发酵过程中水分的主要作用在于：①溶解有机物，参与微生物的新陈代谢；②水分蒸发时带走热量，起调节发酵温度的作用。原料水分的多少直接影响好氧堆肥化发酵反应速度的快慢，影响堆肥化发酵的质量，甚至关系到好氧堆肥化发酵工艺过程的成败。大量的研究结果表明，堆肥化发酵的极限含水率一般以60%～65%为好，而最合适的含水率则以45%～55%为好。若含水率超过70%，温度难于上升，分解速度明显降低。同时，如果水分过多，使物质粒子之间充满水，有碍于通风，从而造成厌氧状态，不利于好氧微生物生长并产生硫化氢等恶臭气体。含水率低于40%不能满足微生物的生长需要，有机物难以分解。当然，水分还与发酵槽的深度有关，槽越深其要求的含水率就越低，因为过多的水分会导致物料密实和减少空气空隙，阻碍适量空气向物料内的输送。其含水率调节如下：

鲜鸡粪Nt含水率a%，要达到水分50%，应添加秸秆粉、磷矿粉、钾肥及菌剂Xt（总含水率b%）。按比例N∶X湿重混合。混合物的固体含量为：固体干物质=（1-a%）N+（1-b%）X；水=a%×N+b%×X。

因此，Nt鲜鸡粪供料中混合物的总量为N+Xt，混合物的水分含量为：（a%×N+b%×X）/（N+X）=0.50（混合后含水率50%，一般为45%～55%）。

添加物的重量为：X=（a-50）N/（50-b）

总添加量X等于各添加物重量之和，即X=X₁+X₂+X₃+X₄，其中，X₁为秸秆粉用量。(www.xing528.com)

【注意】 这里的添加物应考虑到酸碱度的调节，一般要加入一些碱性物质，如石灰粉。

2）发酵过程中碳氮比的控制：物料碳氮比的变化在发酵过程中有特殊意义。碳在微生物新陈代谢过程中约有2/3变成二氧化碳而被消耗掉，1/3用于细胞质的合成。所以，碳被称为是细菌的能源。氮主要用于细胞原生质的合成。

在发酵过程中，有机物碳氮比对分解速度有重要影响。根据有关资料对微生物活动的平均计算结果，可知微生物每合成1份自身细胞体，要利用约4份碳素作为能量（以好氧有机营养形式释放到大气中）。以细菌为例，细菌的碳素比为（4～5）∶1，而合成这样的自身细胞体还要利用16～20份碳素来提供合成作用的能量，故它们进行生长繁殖时，所需的碳氮比是（20～25）∶1；而真菌的碳氮比约为10∶1，故发酵过程最佳碳氮比为（25～35）∶1。若碳氮比超过40∶1，可供消耗的碳元素过多，氮素养料相对缺乏，细菌和其他微生物的发展受到限制，有机物的分解速度就慢，发酵过程长。如果碳氮比更高，容易导致成品的碳氮比过高，这种堆肥施入土壤后，将夺取土壤中的氮素，使土壤陷入“氮饥饿”状态，影响作物生长。若碳氮比低于20∶1，可供消耗的碳素少，氮素养料相对过剩，则氮变成铵态氮而挥发，导致氮元素大量损失而降低肥效。

碳氮比配合简单计算如下：

鲜鸡粪Nt含水率a%，要达到碳氮比为（25～35）∶1，应添加秸秆粉Xt（总含水率b%）。干鸡粪含氮3.2%，含碳约50%；干秸秆粉含碳约80%，含氮不计。

则有（1-a%）×3.2%N∶[（1-a%）×50%N+（1-b%）×80%×X]=1∶（25～35）。所以，X×a≥0.3（1-a%）N/（1-b%）；X×b≤0.775（1-a%）N/（1-b%）。

注：此添加量应与水分调节用量X相符合，即X₁≤X≤X₂。

3）发酵过程中温度的控制：对于太阳能发酵干燥系统而言，温度是影响微生物活动和发酵工艺过程的重要因素。发酵过程中微生物分解有机物而释放出热量，这些热量使物料温度上升。

发酵初期，物料基本上呈中温，嗜温菌较为活跃，大量繁殖。它们在利用有机物的过程中，有一部分转成热量，由于物料具有良好的保温作用，物料温度不断上升，3～4天后可达50～65℃。在这个温度下，嗜温菌受到抑制，甚至死亡，而嗜热菌的繁殖进入激发状态。嗜热菌的大量繁殖和温度的明显升高，使发酵直接由中温进入高温，并在高温范围内稳定一段时间。正是在这一温度范围内，畜禽粪便中的寄生虫和病原菌被杀死，腐殖质开始形成，畜禽粪便初步达到腐熟。在后发酵阶段，由于大部分的有机物已经被降解，因此，堆肥不再有新的能量积累，物料也一直维持在中温（30～40℃），这时物料进一步稳定，最后达到深度腐熟。

太阳能发酵干燥系统作为一种生物系统，与非生物反应系统有着本质的区别。对于非生物系统而言，反应的速度与温度有关，温度越高，反应的速度越快。然而，靠酶促进的生物化学反应，则只在某些限度上依靠温度，限度以外的反应则是弱的。当温度超过限值时，温度越高，反应的衰退变得更加迅速。这种温度的宏观影响主要是由于不同种类微生物的生长对温度具有不同的要求。根据各方面经验，嗜温菌最适宜温度是30～40℃，嗜热菌发酵最适宜温度为50～65℃。由于高温分解中分解速度要快，并且高温发酵又可将虫卵、寄生虫、病原菌、孢子等杀灭，故一般多采用高温发酵。在这样的高温下，一般堆肥只要5～6天即可达到无害化。过低的物料温度将大大延长堆肥达到腐熟的时间，而过高的温度（大于70℃）将对物料中微生物产生有害的影响。因此，高温堆肥时的温度最好在55～65℃。

在太阳能发酵干燥系统中，物料温度的控制过程一般是通过控制供氧量和向外排气来实现的。一般而言，在发酵初期的3～4天中，供气的主要目的是满足供氧，使生化反应顺利进行，以达到提高物料温度的目的。当发酵温度升到峰值以后，供氧量的调节主要以控制温度为主。在极限情况下，物料温度有可能上升至80～90℃，这将严重影响微生物的生长繁殖，因此，必须加大供气量，加大向外排气量，通过水分蒸发带走热量，使物料温度下降。在实际生产中，往往通过温度—供氧反馈系统来完成温度的自动控制。机械手段主要是通过发酵搅拌机的搅拌和开启排风机来控制温度。

4）发酵过程中通风供氧的控制：供气是好氧发酵成功的重要因素之一，其主要作用在于：①提供氧气，以参与微生物的发酵过程；②通过供气量的控制调节最适宜温度；③在维持最适宜温度的条件下，加大通风量以去除水分。然而，由于发酵过程中有机物分解的不确定性，难于根据畜禽粪便的含碳量变化确定需氧量。目前，一般是通过测定堆层中的氧浓度和耗氧速率来了解堆层发酵过程和需氧量，从而控制供气量。

【提示】 需氧量和耗氧速率是微生物活动强弱的宏观标志，它们的大小表征了微生物活动的强弱，反映了堆肥中有机物分解的程度。

根据有关研究及实验，在好氧发酵的通风供氧过程中，首先注意的必须是供氧的浓度。研究结果表明，堆肥过程中合适的氧含量应大于18%，最低浓度不能小于8%。氧含量一旦低于8%，氧就成为好氧堆肥中微生物生命活动的限制因素，并使堆肥容易产生厌氧条件而产生恶臭。太阳能采用的是强制通风方式，其目的除了供氧、去除水分外，更重要的是控制系统保持适宜的温度。根据耗氧速率，强制通风量一般为0.0089m³/min，而根据控制适宜温度，所需的通风量为0.0801m³/min。当然，这还得根据水分、温度等情况做适当调节。机械手段主要是通过空气压缩风机（罗茨风机，压力一般3000mmH₂O^[1]）由管路充气来控制供氧。对于采用翻抛设备的发酵工艺，强制通风量可以相应减少（或不用），一般按0.005m³/min即可。另外，发酵室通风应通畅，以便发酵室内的水汽及时排出，发酵室应设顶排风窗或安装风机强制排风。

（4）太阳能温室搅拌发酵干燥处理设备实例2005年年底，大连韩伟集团在旅顺总部建设了鸡粪太阳能温室搅拌发酵干燥处理实验厂，该厂可日处理鲜鸡粪10t，处理周期约30天，最终含水率约为30%。主要设备有80m×8m太阳能温室2栋、搅拌机1台、铺粪机1台、移行机1台、曝气系统和排风机等。

其工序为：采用连续搅拌发酵干燥处理工艺，首先将副料（主要是锯末，使用其他碳源物料更好）在入料端铺一层，然后再铺一层鸡粪，鸡粪上再铺一层副料，最后再铺一层鸡粪，即两层副料两层鸡粪，开启搅拌机在入料端来回搅拌2～3次；配料搅拌完成后进入发酵阶段，发酵期一般约为7天，温度达到50～65℃后不再升温即发酵结束，此阶段搅拌机1天搅拌1～3次（根据物料温度情况）；随着温度的降低，物料即进入腐熟干燥阶段，在此阶段搅拌机可定时多次运行，充分利用搅拌机的搅拌干燥功能。当物料由搅拌机推移到出料端时即处理完成，成品即为高效有机肥（粉状）。