禽畜糞便堆肥概述

張巍 包震宇

(1.沈陽環境科學研究院,遼寧沈陽 110015;2.遼寧省環境科學研究院,遼寧沈陽 110161)

禽畜糞便堆肥概述

張巍1包震宇2

(1.沈陽環境科學研究院,遼寧沈陽 110015;2.遼寧省環境科學研究院,遼寧沈陽 110161)

隨著農村經濟的快速發展,養殖業所產生的大量禽畜糞便給環境造成了嚴重威脅,堆肥是處理禽畜糞便行之有效的方法。本文就堆肥的原理、條件及腐熟度指標作簡單介紹。

禽畜糞便 堆肥

隨著我國經濟改革的不斷深入，農村經濟得到快速的發展，促進了養殖業的蓬勃發展，然而養殖業所產生的大量排泄物卻給環境衛生帶來了很大的壓力，長期堆棄的畜禽糞便所造成的環境污染給人類生存帶來嚴重的威脅。目前，堆肥是處理這些禽畜糞便行之有效的方法，本文就堆肥的原理、條件及腐熟指標作簡單介紹。

1 堆肥化定義及原理

堆肥化就是在人工控制下，在一定的濕度、溫度、C/N比和通風條件下，利用自然界廣泛分布的細菌、放線菌、真菌等微生物的發酵作用，人為地促進可生物降解的有機物向穩定的腐殖質生化轉化的微生物學過程。根據堆肥化過程中氧氣的供應情況，可以把其分為好氧堆肥和厭氧堆肥。厭氧堆肥是在通氣條件差，氧氣不足的條件下由厭氧微生物發酵堆肥；好氧堆肥是在通氣條件好，氧氣充足的條件下借助好氧微生物的生命活動降解有機質。通常好氧堆肥堆體溫度高，一般在50～70℃，故亦稱為高溫堆肥，其可以最大限度地殺滅病原菌、蟲卵及雜草種子，同時將有機質快速地降解為穩定的腐殖質，轉化為有機肥。目前，多采用高溫好氧堆肥。

2 堆肥條件

堆肥過程中微生物的活動程度直接影響堆肥周期與產品質量。因此，堆肥過程的控制參數主要是與微生物生長有關的因素。

2.1 水分

含水量是高溫堆肥的一個重要參數。水分是微生物生存繁殖的必需物質，堆肥材料吸水后軟化易被分解，水分在堆肥中移動，有利于腐熟均勻。水分含量過低，不利于微生物的生長；水分含量過高，則易堵塞料堆中的空隙，影響通氣，導致厭氧發酵。堆肥堆料的含水量應在50%～60%。

2.2 pH值

pH值是影響堆肥過程的重要參數之一。pH對微生物活動和氮元素的保存有重要影響，過高或過低的pH值都會對堆肥的效率產生影響。

2.3 溫度

溫度是堆肥順利進行的重要因素。溫度的作用主要是影響微生物的生長，一般認為高溫菌對有機物的降解效率高于中溫菌，現在的快速、高溫、好氧堆肥正是利用了這一點。初堆肥時，堆體溫度一般與環境溫度相一致，經過中溫菌1～2天的作用，堆肥溫度便能達到高溫菌的理想溫度50～65℃，在這樣的高溫下，一般堆肥只要5～6天即可達到無害化。過低的溫度將大大延長堆肥達到腐熟的時間，而過高的堆溫(≥70℃)將對堆肥微生物產生有害的影響。

2.4 碳氮比(C/N)

C/N是微生物活動的重要營養條件。過高的C/N會使微生物因為缺乏足夠的氮而無法快速生長，使堆肥進展緩慢，并且堆肥施人土壤后，將會發生奪取土壤中氮素的現象，產生“氮饑餓”狀態，對作物生長產生不良影響；過低的C/N又會使微生物生長過于旺盛，甚至出現局部厭氧，散發難聞氣味，同時大量的氮以氨氣形式放出，降低了堆肥質量。堆料C/N值控制在25～35。

2.5 通風供氧

通風是好氧堆肥的關鍵性因素之一。其主要作用是提供氧氣，促進微生物的發酵過程；通過供氣量的控制，去除堆料中多余的水分；調節堆體溫度，稀釋臭味。堆肥需氧的多少與堆肥材料中有機物含量息息相關，堆肥材料中有機碳愈多，其好氧率愈大。堆體中氧含量保持在5%～15%比較適宜；氧含量低于5%會導致厭氧發酵；高于15%則會使堆體冷卻，導致病原菌的大量存活。

2.6 菌種

堆肥化是微生物作用于有機廢物的生化降解過程，說明微生物是堆肥過程的主體。堆肥微生物的來源主要有兩個方面。一是來自有機廢物內部固有的大量微生物種群；二是人工加入的特殊菌種，這些菌種在一定條件下對某些有機物廢物具有較強的分解能力，具有活性強、繁殖快、分解有機物迅速等特點，能加速堆肥反應的進程，縮短堆肥反應的時間。堆肥中發揮作用的微生物主要是細菌和放線菌，還有真菌和原生動物等。隨著堆肥過程有機物的逐步降解，堆肥微生物的種群和數量也隨之發生變化。

3 堆肥腐熟度評價指標

堆肥腐熟度評價是保證有機廢物達到無害化處理的必要環節，目的是評價堆肥產品是否熟化，以確定其能否安全應用于農業生產。用于腐熟度評價的指標和方法有物理方法、化學方法、微生物活性、酶學分析以及植物毒性分析等。

3.1 物理學指標

物理學指標主要有顏色、氣味、溫度等參數揭示腐熟變化過程。對堆肥腐熟評價的最早的物理學指標是指直觀的觀察指標，一般用爛、黑等作為經驗定性總結，沒有一個準確的用數量表達的量度。

(1)顏色：腐熟堆肥后的顏色一般呈黑褐色或黑色，成熟堆肥的顏色是褐色或黑色，并帶有濕潤的泥土氣味；(2)溫度：溫度是表觀上直接可以判斷堆肥腐熟度的指標。堆肥要經過四個階段，堆肥達到腐熟后，已經過了高溫階段，溫度則應保持和外界環境溫度一致或接近；(3)氣味：堆肥腐熟過程中會產生一些發臭物質，氣味很難聞，但這種氣味隨堆肥后期逐漸減弱并消失。

3.2 化學指標

(1)PH值：PH值是堆肥過程的重要指標，該指標可以宏觀說明堆肥進程。pH值調控要求6～8，由于堆肥過程中，常常伴隨有機酸的生成而使pH值小于6，妨礙堆肥腐熟；另一方面由于產生游離氨，也有可能使pH值大于8，造成氮素損失；(2)含水率：測定含水率的方法有多種，常規的方法是在規定溫度105℃左右，按規定的停留時間2～5h，測定物料的失重；也可以采用快速測試方法，即利用微波爐干燥物料15～20min，來測定物料含水量。還可根據堆肥物料的一些現象來判斷含水率是否適宜；(3)C/N比：一般認為，穩定或已經腐熟的堆肥全C/N應該≤20左右。人們將全C/N作為堆肥穩定的一個指標，但是，有研究發現一些已達穩定或腐熟的堆肥其C/N范圍從8到29，相差很大。因此，全C/N并不能作為檢驗堆肥腐熟的一個很好的指標；(4)水溶性氮：堆肥過程中含氮物質在微生物作用下要發生降解釋放出氨氣，或發生硝化作用，水溶性氮會產生變化。有研究表明，以畜禽糞便為原料堆肥，堆肥過程中NH4+-N含量初期較高，在堆肥的33～40d時直線下降，這時，NO3--N含量開始上升，在40～59d時，NH4+-N繼續降低而NO3--N垂直上升。由于硝化細菌是中溫性化能自養菌，在氧氣供應充足，異養生物競爭不激烈的時候，硝化細菌在28℃活性最適。但是關于NH4+-N、NO3

--N沒有一個明確的指標界限來確定，因此在應用過程中只能作為一個參考。

3.3 發芽率指標

未腐熟堆肥的植物毒性主要來自小分子有機酸和大量NH3、多酚等物質，種子發芽試驗是一個綜合性指標，是最敏感且最有效的評價指標之一。

3.4 糞大腸菌群

該菌群是一群需氧及兼性厭氧在44.5℃、24小時內能分解乳糖、產酸產氣的革蘭氏陰性無芽孢桿菌。菌值是結果的表示方法，其含義是含有一個糞大腸菌的備件樣品總數或毫升數。菌值越大，含菌量越少。

綜上所述，堆肥作為處理禽畜糞便較成熟的一種方法，還有很多需要改進的地方。掌握堆肥的原理和條件，作好參數測定，達到徹底腐熟，無論是對禽畜糞便的處理，還是對資源的再利用，都有著決定的作用。

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張巍(1978—),女,工程師,現就職于沈陽環境科學研究院,從事環境影響評價及環境科研工作。

包震宇(1981—)男,工程師,現就職于遼寧省環境科學研究院,從事固體廢棄物處理及水處理研究。