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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(jī)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(jī)性廢棄物進(jìn)行生物化學(xué)降解，使其形成一種類似腐殖質(zhì)土壤的有機(jī)物質(zhì)用作肥料和改良土壤。這種利用微生物降解有機(jī)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(jī)性廢棄物是堆肥中微生物賴以生存、繁殖的物質(zhì)條件，由于微生物生活時(shí)有的需要氧氣，有的不需要氧氣，因此，根據(jù)處理過程中起作用的微生物對(duì)氧氣要求不同，有機(jī)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(dòng)使有機(jī)物得到降解，由于好氧堆肥溫度一般在50～60度，最高可達(dá)70～80度，故也稱為高溫堆肥。后者是利用厭氧微生物發(fā)酵進(jìn)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(jìn)行的。在堆肥過程中，有機(jī)性廢棄物中的溶解性有機(jī)物質(zhì)透過微生物的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜為微生物吸收，固體和膠體的有機(jī)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(zhì)后再滲入細(xì)胞。微生物通過自身的生命活動(dòng)——氧化、還原和合成過程，把一部分有機(jī)物氧化成簡單的無機(jī)物，釋放出生命活動(dòng)所需的能量，并把一部分有機(jī)物轉(zhuǎn)化為生物體所必須的營養(yǎng)物質(zhì)以合成新的細(xì)胞物質(zhì)，于是微生物逐漸生長繁殖產(chǎn)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(píng)價(jià)指標(biāo)。一個(gè)完整的堆肥過程由四個(gè)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(gè)階段都擁有不同的細(xì)菌、放線菌、真菌和原生動(dòng)物，這些微生物就利用廢棄物中的有機(jī)物質(zhì)作為食物和能量來源直至形成穩(wěn)定的腐殖質(zhì)物質(zhì)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(jìn)行的

當(dāng)有機(jī)物厭氧分解時(shí)，主要經(jīng)歷酸性發(fā)酵和堿性發(fā)酵兩個(gè)階段。分解初期微生物活動(dòng)中的分解產(chǎn)物主要是有機(jī)酸、醇、二氧化碳、磷化氫等。在這一階段，因有機(jī)酸大量積累，發(fā)酵材料中PH值逐漸下降。隨著易分解性有機(jī)物質(zhì)的減少和氧化還原電位的下降，另一群稱為甲烷細(xì)菌的微生物開始分解有機(jī)酸和醇類等物質(zhì)，主要產(chǎn)物是甲烷和二氧化碳。隨著甲烷細(xì)菌的繁殖，有機(jī)酸迅速分解、PH值迅速上升，這一階段叫堿性發(fā)酵階段由于厭氧發(fā)酵后的產(chǎn)物呈液體狀，有時(shí)仍含少量病原菌和散發(fā)臭氣，所以在農(nóng)田施用前必須經(jīng)過滅菌并用專門的沼液散布機(jī)械進(jìn)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(nóng)場使用。此外，由于沼氣的產(chǎn)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(shù)

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

1、   前處理

因?yàn)樾笄菁S便中水分含量大（含水量通常在70%～90%），如果不進(jìn)行水分調(diào)節(jié)就會(huì)因通氣不良而出現(xiàn)堆肥溫度上升慢、臭氣產(chǎn)生量大，并且搬運(yùn)攪拌也不方便等。因此前處理的主要任務(wù)是進(jìn)行水分含量、材料通氣性和C/N調(diào)節(jié)。同時(shí)也可以順便除去那些較大而不適合堆肥的物質(zhì)如鐵絲、磚瓦、石塊、塑料膜、繩索等雜質(zhì)，否則會(huì)影響以后的攪拌、通氣等過程。

2、   一次發(fā)酵

畜禽糞便的一次發(fā)酵通常在特定的發(fā)酵場所（槽，池等）或裝置內(nèi)進(jìn)行，在堆肥過程中通過攪拌和強(qiáng)制通風(fēng)向堆肥內(nèi)部通入氧氣，促進(jìn)好氧性微生物活動(dòng)。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(jìn)入發(fā)酵階段。首先微生物利用易分解性有機(jī)物進(jìn)行繁殖，產(chǎn)生二氧化水，同時(shí)產(chǎn)生熱量使堆肥升溫。發(fā)酵初期有機(jī)物質(zhì)的分解主要是靠中溫型微生物（30～40度）進(jìn)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(fā)酵階段。為了提高無害化效果，這一階段至少應(yīng)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(fā)酵

將經(jīng)過一次發(fā)酵后的堆肥送到二次發(fā)酵場地繼續(xù)堆腐，使一次發(fā)酵中尚未完全分解的易分解的、較難分解的有機(jī)物質(zhì)繼續(xù)分解，并將其逐漸轉(zhuǎn)化為比較穩(wěn)定和腐熟的堆肥。一般二次發(fā)酵的要求不如一次發(fā)酵條件嚴(yán)格，堆積高度可以在1～2m，只要有防雨、通風(fēng)措施即可。在堆積過程中每1～2周要進(jìn)行一次翻堆。二次發(fā)酵的時(shí)間長短視畜禽糞便各類和添加水分調(diào)節(jié)材料性質(zhì)而定，一般堆肥內(nèi)部溫度降至40度以下時(shí)就表現(xiàn)二次發(fā)酵結(jié)束，即可以進(jìn)行堆肥風(fēng)干和后續(xù)加工了，通常，純畜禽糞便堆肥二次發(fā)酵需要1個(gè)月左右的時(shí)間，添加等秸稈類材料時(shí)二次發(fā)酵在2～3個(gè)月左右，而添加木質(zhì)材料如鋸末、樹皮等情況下二次發(fā)酵需要在那6個(gè)月以上的時(shí)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(zhì)的快速分解和腐熟，大大提高生產(chǎn)效益。但如果堆肥所需的條件達(dá)不到，加再多的微生物也會(huì)起不到發(fā)酵效果。X