畜禽糞便有機肥加工技術及設備的使用

劉恩城

山東百花生物集團有限公司，山東菏澤 274300

近年來，隨著我國農業科技的不斷發展與推廣，在畜禽養殖業使用了大量先進的科學技術和生產設備。這些科學技術和設備在改善畜禽養殖環境方面取得了顯著的效果。但在應用過程中存在一些問題，如部分地區畜禽糞便有機肥生產技術不規范、畜禽糞便有機肥加工設備落后、生產工藝不完善等。以畜禽糞便為研究對象，對畜禽糞便有機肥加工技術及設備進行研究，以期為提高我國畜禽糞便有機肥加工技術提供參考。

1 畜禽糞污有機肥行業發展現狀

1.1 有機肥市場發展潛力巨大，但市場混亂

我國是世界上最大的糧食生產和消費國，種植面積大、耕地面積小、農業人口多，而我國耕地的復種指數卻在逐年下降，耕地質量不斷下降，化肥用量過多和農藥的過度使用，使得我國化肥利用率低、農藥殘留超標、土壤質量下降等問題突出。

2015年《農業農村部辦公廳關于推進畜禽養殖廢棄物資源化利用的意見》發布，明確提出到2020年，全國畜禽糞污綜合利用率達到75%以上。國家對有機肥產業給予了極大關注，并提出了大力發展畜禽糞污資源化利用產業的要求。國家的政策要求對有機肥行業起到了一定的推動作用，但有機肥市場發展仍然不夠規范。一是部分有機肥生產企業缺乏對原料的篩選，產品質量參差不齊；二是部分企業生產規模較小，設備簡陋，工藝落后；三是一些企業存在產品質量不穩定的問題，這導致產品不能得到農民的認可，農民不愿意購買。隨著畜禽養殖廢棄物資源化利用政策的實施，以及社會資本的大量涌入，我國有機肥產業將進入快速發展時期。

1.2 技術發展滯后，核心技術缺乏

現階段，我國畜禽糞污有機肥行業的技術發展相對滯后，核心技術缺乏，尤其是生物發酵技術、造粒技術和干燥技術等。在國內有機肥行業，研發和生產主體主要為小型企業和個體戶，其生產工藝落后，自動化水平較低，產品質量不穩定，同時沒有統一的行業標準。而國外的有機肥生產企業多以大型企業為主，這些企業研發能力強，生產工藝先進，產品質量穩定且質量達標。同時，我國有機肥行業整體規模較小，行業集中度低；缺少完整的有機肥生產技術標準體系；有機肥企業產品質量參差不齊[1]。

1.3 有機肥生產企業數量多、規模小、發展不平衡

我國有機肥企業數量眾多，據統計，我國共有有機肥生產企業3 000家左右，主要集中在南方地區，生產規模以中小型企業為主，主要分布在四川、湖南、安徽、江西和浙江等省份，這些企業普遍存在規模小、設備落后、生產工藝簡單等問題，難以形成產業規模效應。此外，部分生產企業未根據環境保護政策要求和有機肥產品標準的要求進行生產，對產品質量的把控不嚴。這些問題的存在導致有機肥行業發展不平衡：一是南方地區有機肥生產企業數量多、規模大；二是有機肥產業發展不平衡；三是我國北方地區有機肥生產企業數量少、規模小。同時，由于我國畜禽養殖總量較大，養殖企業與農戶之間的信息不對稱，導致有機肥市場需求存在巨大的空間，而北方地區有機肥市場相對南方地區則更加廣闊，因此我國有機肥行業發展不平衡的問題較為嚴重。

2 國內外畜禽糞污處理技術發展現狀

2.1 工藝技術

畜禽糞便有機肥加工工藝一般包括：原料預處理、發酵腐熟、干燥造粒等步驟。原料預處理是指畜禽糞便預處理，主要有物理法和化學法2種[2]。物理法是指通過機械分離將畜禽糞便中的大分子物質如纖維素、半纖維素等分離出來，進而提高畜禽糞便有機肥的品質；化學法是指通過化學試劑將畜禽糞便中的蛋白質、脂肪等物質分解出來，使畜禽糞便有機肥更有利于利用。在畜禽糞便有機肥加工過程中，物理法和化學法會產生大量的廢水、廢氣，因此必須對這些廢水、廢氣進行處理，減少污染。

2.2 設備類型

目前，我國已有許多廠家生產出不同類型的有機肥設備，如利用干濕分離機分離出有機肥料原料的有機肥粉碎機、利用攪拌裝置將糞便和發酵菌劑混合的有機肥攪拌機、利用雙軸攪拌裝置將糞便與發酵菌劑混合的有機肥攪拌機等。在這些設備中，使用最多的是雙軸攪拌設備，但其使用過程中存在能耗高、工作效率低等問題，因此很多廠家都在尋找改進方法。如使用內嵌式螺旋攪拌器，可使混合更加均勻、攪拌效果更好；而使用雙軸攪拌設備，則可使攪拌效率得到提高。針對這種情況，國內外有許多學者在利用機械和新型材料提高有機肥設備生產效率方面進行了大量研究工作。

2.3 機械設備

畜禽糞便處理機械是指可以用于畜禽糞便處理的各種機械設備，它是保證畜禽糞便無害化處理和資源化利用的基礎[3]。目前，我國對畜禽糞便有機肥加工設備的研究主要集中在2個方面：一是針對畜禽糞便進行破碎、干燥、腐熟等處理；二是對所加工的產品進行分級包裝和運輸。目前，我國畜禽糞便有機肥加工設備主要有粉碎機、攪拌機、壓濾機、烘干機和混合機等。其中，粉碎機主要用于畜禽糞便粉碎后的加工，對物料進行初步加工；攪拌機主要用于物料的攪拌，以實現均勻混合；壓濾機主要用于對物料進行初步過濾，以保證后續的產品質量；烘干機主要用于對物料進行烘干，以達到干燥和發酵效果；混合機是將有機肥和其他物料混合在一起加工的設備。

3 畜禽糞污有機肥加工技術

3.1 糞便堆肥工藝

采用自動翻堆設備，由專業技術人員指導操作，并配備必要的消防設備，控制溫度和濕度，保證堆體中物料充分發酵。有機肥廠所用設備的性能與設計是否合理將直接影響有機肥的質量。因此，對有機肥廠所用設備進行詳細的選型分析尤為重要。首先，原料預處理：對畜禽糞便進行預處理，使其具有較高的含水率和較好的發酵性能，使之在發酵過程中水分不易散失。預處理方法主要有：①翻堆預處理；②噴霧預處理；③拌入菌種等。其次，發酵：采用好氧發酵工藝，即在堆肥過程中不斷加入新鮮物料，以滿足堆肥過程的需要。此外，發酵溫度的控制是影響堆肥質量的重要因素。堆肥的發酵溫度需要控制在65～70 ℃，而針對玉米秸稈堆肥，由于玉米秸稈含水率較高，因而一般在55～60 ℃的溫度下進行發酵，以保證物料充分腐熟。

3.2 發酵物料的選擇

在畜禽糞便有機肥加工過程中，發酵物料的選擇主要包括：好氧堆肥物料、不發酵物料。好氧堆肥物料是指在堆肥過程中，通過微生物的發酵作用，將畜禽糞便等有機廢物中的大分子有機物分解為可直接被植物吸收、利用的小分子有機物，同時將畜禽糞便等有機廢物中的水分轉化為可供植物吸收利用的肥料養分。不發酵物料是指在堆制過程中不經過任何發酵處理[4]。由于畜禽糞便等有機廢物中含有大量的蛋白質、脂肪和維生素等，在堆制過程中，若不對其進行發酵處理，容易造成環境污染，同時不能滿足作物的需求。因此，將好氧堆肥物料作為畜禽糞便有機肥加工的發酵原料是最為適宜的。

3.3 堆肥原料的選擇

堆肥原料的選擇與堆肥工藝關系密切，目前，畜禽糞便的堆肥原料主要有以下幾種：第一，畜禽糞便。豬糞、牛糞、羊糞、雞糞等均可用作堆肥原料。但由于各種畜禽糞便的來源和用途不同，在腐熟過程中所需要的熱量和養分含量差異較大，因此應根據物料特點選擇適宜的原料。第二，作物秸稈。由于作物秸稈中含有大量有機質，是較好的有機肥原料之一，但因其木質纖維含量高、較難腐熟，故堆肥工藝不適用于秸稈堆肥。第三，泥炭。泥炭是由泥炭或泥炭蘚形成的，其理化性質與黏土相似，具有較好的保水和保溫性能，是一種很好的生物能源原料，但因其含碳量高、含氮量低，所以在堆肥過程中需加尿素等碳氮比肥料。

4 畜禽糞便有機肥加工設備

4.1 發酵倉

發酵倉是由一個或幾個發酵倉組成的，也叫發酵室，一般發酵倉是用彩鋼板制造的。發酵倉主要用來發酵物料，如秸稈類、糞便類、豆粕等，發酵倉一般分3層：第一層為進料區，主要由風機、料門、物料輸送系統組成；第二層為出料區，主要由進料管道、輸送帶組成；第三層為成品倉，主要由發酵后的成品和原料混合堆放區組成。發酵倉內設有通風管道，當物料進入發酵倉后，會進行好氧發酵。由于發酵倉的倉體結構不同，內部也會形成一定的通風狀態，當物料進入發酵倉后，會在倉體內部形成一定的負壓環境。如此一來，能在一定程度上保證發酵倉內的溫度、濕度等環境條件。

在發酵倉內，由于發酵溫度高、濕度大，可以選用高溫發酵方式。一般將發酵倉放置在一個相對封閉的空間內，使其與外界隔絕，在倉體內部形成一定的負壓環境。以此在一定程度上保證物料發酵過程中的溫度和濕度。在發酵倉內，一般采用高壓通風系統，使發酵倉內形成一定的負壓環境[5]。由于發酵倉內的空間有限，因此，發酵倉內的空氣流通是由風機來完成的。風機在發酵倉內形成一定的負壓環境，在一定程度上可以將空氣中的水分吸附在物料表面，從而提高物料的水分含量，有利于發酵過程中物料的發酵。

4.2 烘干機

烘干機是一種能將物料中的水分快速蒸發出來的設備，是有機肥加工設備中的一個重要組成部分。烘干機主要由進料系統、烘干系統和出料系統三部分組成。烘干機通常都是立式結構，其特點是產量大，且安裝方便，結構簡單，維修方便。它主要用于烘干各種顆粒狀和粉狀物料。但由于該設備工作效率較低，且干燥能力有限，因此不適合處理量大的物料。隨著近年來烘干技術的不斷發展，國外大型烘干設備的類型越來越多，如臥式圓筒形、臥式鏈板式、臥式帶式、立式筒形等。由于烘干機廣泛應用于農業、工業、生活等各個領域，所以其結構形式也很多。一般的烘干機結構主要包括筒體、出料口、傳動裝置、支撐裝置等幾部分。目前，國內常用的烘干機主要有單段烘干機（直通式）、兩段烘干機（多級循環式）和三段烘干機（回轉烘干機）等幾種類型。

4.3 振動篩

振動篩主要用于篩分各種物料，而振動篩在生產過程中能夠將物料進行篩選、分級、提純等處理，因此在養殖場中是必不可少的設備之一。振動篩分為圓振和擺振2種形式，在實際生產過程中，需要根據不同的物料選擇不同類型的振動篩，并且要對振動篩的激振力進行調節，保證篩面振幅在可調范圍內。

如果是小顆粒物料，可以通過增加篩面高度的方式減小激振力。此外，在實際生產過程中，還要注意設備的軸承、電機等零部件的質量和性能。物料進入發酵倉后，需要進行一系列的發酵處理，其中，高溫發酵處理是很重要的環節。發酵溫度能夠有效地提高物料中的養分釋放效率，同時能提高微生物種群的活性，保證微生物種群健康。高溫發酵處理還能提高微生物降解有機質和能量轉化效率，促進物料中有機物快速分解[6]。但如果溫度過高會造成物料高溫、缺氧而發酵失敗。因此，在實際生產過程中需要保證發酵倉內部空氣流通、環境干燥。而且在發酵過程中還需要注意及時排出多余熱量，防止熱量過多造成物料發熱。

4.4 包裝設備

在整個生產過程中，設備需要經過自動配料、自動上料、自動打碼、自動包裝4個步驟，其中，在自動上料和自動包裝2個步驟中，需要根據實際的生產要求設置好相關的參數。例如：當配料完成后，系統會根據設定好的配料參數將原料輸送至打碼機，之后在打碼機中由打碼機對原料進行打碼，當原料進入裝袋環節，設備會進行自動裝袋，最后將成品有機肥裝入包裝袋。整個過程完全自動化，不需要人工操作。

具體步驟如下：第一，物料的稱重。當物料進入物料稱重環節時，需要將秤重箱中的秤重錘調到最大稱重值。然后打開稱重秤重箱中的料斗，使其處于水平狀態。第二，計量方式。針對不同的物料可以采用不同的計量方式。當物料比較穩定時，可以采用手動秤、自動秤或光電秤進行計量。在自動計量時，可以根據實際的生產要求選擇不同的計量方式。第三，出料方式。當產品包裝好后，需要在出料口安裝一個閥門，然后將產品從出料閥中取出進行下一道工序。第四，包裝[7-14]。在包裝環節，需要使用包裝袋或紙箱等進行包裝，要根據產品的具體要求進行選擇合適的包裝方式。

5 結束語

畜禽糞便是一種寶貴的資源，對人類健康和農業生產有很大貢獻。然而，在畜禽養殖業的發展過程中，許多養殖戶并沒有意識到畜禽糞便對環境的影響和危害。因此，在畜禽糞便有機肥加工過程中，不僅要確保有機肥的質量和安全，還要注重生產技術的提高。目前，我國已經擁有成熟的技術和先進的設備。這些技術和設備為我國畜禽養殖業的發展提供了保障，也為我國農業的發展作出了積極貢獻。但在畜禽糞便有機肥生產過程中仍存在一些問題，如技術不成熟、設備不完善、生產工藝不規范等。這些問題需要進一步解決。只有通過不斷完善生產工藝和設備，才能使我國的畜牧業更加健康地發展。