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堆肥的基本原理及工藝流程

一、堆肥的基本原理

    自然界中有很多微生物具有氧化、分解有機物的能力。利用微生物在一定的溫度、濕度和PH值條件下，將有機性廢棄物進行生物化學降解，使其形成一種類似腐殖質土壤的有機物質用作肥料和改良土壤。這種利用微生物降解有機性廢棄物的方法稱為生物處理法，一般又稱堆肥化處理

有機性廢棄物是堆肥中微生物賴以生存、繁殖的物質條件，由于微生物生活時有的需要氧氣，有的不需要氧氣，因此，根據處理過程中起作用的微生物對氧氣要求不同，有機性廢棄物堆肥化處理可分為好氧堆肥法（高溫堆肥法）和厭氧堆肥法二種。前者是在通氣條件下借助好氧微生物活動使有機物得到降解，由于好氧堆肥溫度一般在50～60度，最高可達70～80度，故也稱為高溫堆肥。后者是利用厭氧微生物發酵進行肥料制作的過程X

1、好氧堆肥

    好氧堆肥是在有氧的條件下，借助好氧微生物的作用來進行的。在堆肥過程中，有機性廢棄物中的溶解性有機物質透過微生物的細胞壁和細胞膜為微生物吸收，固體和膠體的有機物先附著在微生物體外，由微生物所分泌的胞外酶分解為溶解性物質后再滲入細胞。微生物通過自身的生命活動——氧化、還原和合成過程，把一部分有機物氧化成簡單的無機物，釋放出生命活動所需的能量，并把一部分有機物轉化為生物體所必須的營養物質以合成新的細胞物質，于是微生物逐漸生長繁殖產生更多的生物體。

    一般情況下利用堆肥溫度變化作為堆肥過程的評價指標。一個完整的堆肥過程由四個堆肥階段組成，即低溫階段、中溫階段、高溫階段和降溫階段。每個階段都擁有不同的細菌、放線菌、真菌和原生動物，這些微生物就利用廢棄物中的有機物質作為食物和能量來源直至形成穩定的腐殖質物質為止。

2、厭氧堆肥

    厭氧堆肥是在無氧條件下借助厭氧微生物的作用來進行的

當有機物厭氧分解時，主要經歷酸性發酵和堿性發酵兩個階段。分解初期微生物活動中的分解產物主要是有機酸、醇、二氧化碳、磷化氫等。在這一階段，因有機酸大量積累，發酵材料中PH值逐漸下降。隨著易分解性有機物質的減少和氧化還原電位的下降，另一群稱為甲烷細菌的微生物開始分解有機酸和醇類等物質，主要產物是甲烷和二氧化碳。隨著甲烷細菌的繁殖，有機酸迅速分解、PH值迅速上升，這一階段叫堿性發酵階段由于厭氧發酵后的產物呈液體狀，有時仍含少量病原菌和散發臭氣，所以在農田施用前必須經過滅菌并用專門的沼液散布機械進行噴灑，施肥田塊的土地面積也要大，所以該方法比較適合于大農場使用。此外，由于沼氣的產生受外界溫度變化影響大，在北方人寒冷的冬季氣量低，因而比較適合我國南方。X

二、堆肥工藝流程及參數

   傳統的堆肥化技術采用厭氧的野外堆積法，這種方法不僅占地面積大、堆積時間長，而且無害化程度低。現代化的堆肥生產一般采用好氧堆肥工藝，具有機械化程度高、處理量大、堆肥發酵速度快、無害化程度高和便于進行清潔化生產等優點。畜禽糞便的好氧堆肥通常由前處理、一次發酵（主處理或主發酵）、二次發酵（后熟發酵）以及后續加工、貯藏等等工序組成。X

1、   前處理

因為畜禽糞便中水分含量大（含水量通常在70%～90%），如果不進行水分調節就會因通氣不良而出現堆肥溫度上升慢、臭氣產生量大，并且搬運攪拌也不方便等。因此前處理的主要任務是進行水分含量、材料通氣性和C/N調節。同時也可以順便除去那些較大而不適合堆肥的物質如鐵絲、磚瓦、石塊、塑料膜、繩索等雜質，否則會影響以后的攪拌、通氣等過程。

2、   一次發酵

畜禽糞便的一次發酵通常在特定的發酵場所（槽，池等）或裝置內進行，在堆肥過程中通過攪拌和強制通風向堆肥內部通入氧氣，促進好氧性微生物活動。由于堆肥原料、空氣和土壤存在著大量的各種微生物，所以后很快就進入發酵階段。首先微生物利用易分解性有機物進行繁殖，產生二氧化水，同時產生熱量使堆肥升溫。發酵初期有機物質的分解主要是靠中溫型微生物（30～40度）進行的，隨著溫度的升高，最適宜生活在45～65度的高溫菌逐漸取代了中溫型微生物。在此溫度下，各種病原菌、寄生蟲卵、雜草種子等均可被滅殺。一般由溫度開始上升到溫度開始下降的階段稱為一次發酵階段。為了提高無害化效果，這一階段至少應保持10天以上。一般情況下，該階段牛糞為4～5周、豬糞3～4周、雞糞2～3周左右。

3、   二次發酵

將經過一次發酵后的堆肥送到二次發酵場地繼續堆腐，使一次發酵中尚未完全分解的易分解的、較難分解的有機物質繼續分解，并將其逐漸轉化為比較穩定和腐熟的堆肥。一般二次發酵的要求不如一次發酵條件嚴格，堆積高度可以在1～2m，只要有防雨、通風措施即可。在堆積過程中每1～2周要進行一次翻堆。二次發酵的時間長短視畜禽糞便各類和添加水分調節材料性質而定，一般堆肥內部溫度降至40度以下時就表現二次發酵結束，即可以進行堆肥風干和后續加工了，通常，純畜禽糞便堆肥二次發酵需要1個月左右的時間，添加等秸稈類材料時二次發酵在2～3個月左右，而添加木質材料如鋸末、樹皮等情況下二次發酵需要在那6個月以上的時間。X

三、微生物的添加

在堆肥中額外加入微生物，可以加速畜禽糞便及秸稈類物質的快速分解和腐熟，大大提高生產效益。但如果堆肥所需的條件達不到，加再多的微生物也會起不到發酵效果。X