高溫好氧發酵罐處理畜禽糞便效果研究

1 發酵罐概況

發酵罐可降低因人工翻堆不及時導致的溫度、濕度、供氧不穩定的問題。目前主要有四種規格：LC-60、LC-70、LC-80、LC-90（參數詳見表1）。

高溫好氧發酵罐主要有下列部分。

第一，物料預混機。物料預混機是將畜禽糞便與粉碎秸稈、鋸末等進行混合攪拌的裝置，其目的是對底物進行前處理，調節發酵底物的水分、pH和C/N等。畜禽糞便的黏性較高，易導致底物混合不均勻而影響發酵效率。該預混機增加變頻器調節速度，可隨意調節輔料投入量，同時采用了不銹鋼材質，具有防腐、耐用的優勢。可根據養殖場的需求，制作不同容積，常用的有3.5立方米、5立方米等。

第二，攪拌裝置。包括攪拌軸及攪拌臂。攪拌裝置的作用主要是保證底物中的好氧微生物能夠持續得到均勻而充足的氧氣供應，攪拌葉片能夠提高通氣性，避免局部底物因得不到足夠的氧而導致厭氧發酵，使預混完全的底物在短時間內完成一次好氧發酵，保證產品質量的均一性。通過傳動裝置的驅動齒輪推動，讓連接左右兩油缸的連接臂推動兩個攪拌槳轉動完成攪拌。用齒輪左右的閉鎖（推動齒輪）分散負荷，減少齒輪和油缸的疲勞度，提高裝置的效率和驅動力；驅動系統的中間柱子上的止回裝置能夠有效防止齒輪回轉；兩個閉鎖靠彈簧復位，彈簧是易耗品，需要日常點檢，定期更換。油壓缸體內的壓力會因內容物的狀態而發生變化，可以從壓力表讀出。攪拌軸約40分鐘旋轉一圈，在攪拌過程中攪拌軸、攪拌臂要利用特殊通道為底物提供充足氧氣；與此同時，攪拌過程中物料里的固體物要呈懸浮狀態，可增加氣體在物料中的停留時間，讓空氣中的氧得到更有效地利用。底物在每層停一定的時間后，依次傳送到下面一層，最終由最下層排出，排出物料的含水量在30%～35%。

第三，送風裝置。該裝置啟動后，會給好氧發酵罐中輸入一定量的空氣，保證罐體里的底物與氧氣能夠充分接觸，滿足微生物繁殖對氧氣的需要。耗氧氣量及耗氧氣速度是微生物活動強弱的一個標記，它們的大小能反映有機質分解的程度。在通風供氧的過程里，要關注氧氣的濃度，一般發酵過程中物料適宜的含氧量為8%～18%，氧氣量若低于8%，好氧微生物的生物活性必受到限制，厭氧菌就開始活躍，產生惡臭，使發酵失敗。

送風裝置采用強力多段渦輪鼓風機（Turbo Blower）不間斷供應熱空氣（氧氣），溫度可達65℃以上，輸出壓力3500水柱、35000帕，風流量每分鐘15立方米以上。裝置電機使用時間長，故障率低，風機送出風，經過特殊的連接管道，經攪拌軸、攪拌臂密閉輸送到發酵設備內的各個層面及角落，讓發酵物料里的微生物菌群有充分的氧氣供應，可快速完成發酵過程。

第四，排風裝置。設備內設了排風系統，可快速將發酵過程中產生的大量臭氣、水蒸氣等排出，保證發酵反應的高速運行。排風機通過在內、外壁中間4條連續式管束匯總后排出至生物脫臭裝置。

第五，生物脫臭裝置。因噬熱菌種在罐里產生的溫度高，使得畜禽糞便中的水分快速蒸發，尤其在北方的冬季，室外溫度低造成的水蒸氣凝結后產生的冷凝水較多，經檢測該冷凝水里含2%左右的氨氮，為了使冷凝水能達到國標排放，也為了避免發酵過程中所產生的臭氣污染到周邊，該設備配套設計了生物脫臭和耐寒型分散式智能一體化污水處理裝置，臭氣經過收集系統進入生物脫臭裝置，通過安裝在罐體反應槽上的 Multi Gas Nozzle粉碎粉塵顆粒，使之上浮，接著通過催化過濾裝置來吸收氨氣等，并通過厭氧、反硝化、好氧等工藝處理高效脫氮，使之達到排放標準，避免二次污染。

第六，保溫裝置。畜禽糞便發酵的溫度以50～65℃時效率較高。因遼寧地區冬季的自然氣溫低，為減少熱量散失，確保發酵溫度合適，設備從3個方面強化保溫能力：第一，罐體整體為密閉式；第二，罐體外面裹入了保溫和隔熱的巖棉；第三，配套有熱量回收的裝置，可實現熱量的回收利用。該裝置滿足了遼寧寒冷地區設備一年四季全天候運行的溫度要求。

2 發酵效果

課題組運用了好氧發酵原理，創建了適于好氧的微生物菌群生長及繁殖的穩定環境，利用本身生命活動把發酵預混物（畜禽糞便及秸稈）中的有機質轉作二氧化碳、腐殖質及熱量等，使預混物在較短的時間內穩定，減少了異味的生成，而且由于發酵時60℃以上的高溫會持續72小時以上，可使糞便內的致病菌、寄生蟲卵、草籽等失去活性，從而達到無害化的目的。預混物體積減至初始時的2/3以下，糞便的顏色氣味也由初始的淺黃色濃重氨臭味變為深棕色泥土味。發酵周期循環進行，即每天從設備頂部投入發酵底物，由設備底部排出產物，第一天加入的物料4～7天后可以出料。

2.1 開展不同施肥類型對大櫻桃品質影響對比試驗

課題組使用高溫好氧發酵罐生產的有機肥，針對大櫻桃的果實品質開展了施肥對比試驗，并對大櫻桃的品質進行了對比分析（詳見表2）。

從表2可知，單位重量的大櫻桃果實里，硝酸鹽含量：施用純無機肥的相對較高，是施用有機肥的3.2倍，其他指標以施用純無機肥的相對較低，其中還原糖含量：施用有機肥的比施用純無機肥的高24.6%；維C含量：施用高溫好氧發酵罐生產有機肥的大櫻桃比施用純無機肥的高23.4%；可溶性固形物的含量：施用有機肥的大櫻桃比施用純無機肥的高出32.2%；口感：施用有機肥的大櫻桃好于施用純無機肥的。綜上，就大櫻桃的品質而言，施用有機肥的效果更佳。

2.2 開展不同施肥類型對番茄果實品質影響對比試驗

課題組使用高溫好氧發酵罐來生產的有機肥，對番茄果實品質開展了施肥對比試驗，并對番茄品質進行了對比分析（詳見表3）。

從表3可知，單位重量的番茄果實中，硝酸鹽含量、重金屬鉻含量：施用純無機肥的相對高，硝酸鹽含量是施用有機肥的4.13倍；重金屬鉻是施用有機肥的3.82倍。其他指標以施用純無機肥的相對低，其中還原糖含量：施用高溫好氧發酵罐生產的有機肥的比施用純無機肥的高24.8%；維C含量：施用高溫好氧發酵罐生產的有機肥的比施用純無機肥的高15.6%；可溶性固形物含量：施用高溫好氧發酵罐生產的有機肥的比施用純無機肥的高28.1%；口感：施用高溫好氧發酵罐生產的有機肥好于施用純無機肥的果實。綜上，就番茄的品質來說，施用高溫好氧發酵罐生產的有機肥的效果更佳。

作者單位：遼寧省農業發展服務中心