畜禽粪便堆肥处理，有机肥生产工艺与设备介绍

　　据统计我国每年产生约38亿吨畜禽粪便，这些粪便成为了农业面源污染的主要来源。畜禽粪便用则利、弃则害，可以说，畜禽粪便是“放错地方的黄金资源”，利用好它们，对于改善广大农村的生产生活环境、改善土壤生产能力、治理农业面源污染具有非常重大的实际意义。禽牧业-一头连着生产业和市场，一头连接着生态环境，两头要保持平衡协调发展。为加快推进畜禽粪便资源化利用，2017年5月31日，国务院办公厅印发了《关于加快推进畜禽养殖废弃物资源化利用的意见》。《意见》明确要求，到2020年全国畜禽粪便综合利用率要达到75%以上，规模养殖场粪便处理设施设备配套率达到95%以上，要求组织开展畜禽粪便资源化利用先进工艺、技术和设备研发。

　　浙江等南方地区由于气温常年比较高，畜禽粪便通过好氧堆肥处理生产有机肥比较适合。传统的畜禽粪便堆肥发酵以自然发酵为主，存在周期长、发酵不彻底、污染大、气味重等弊端，以纯人力生产有机肥劳动强度大、工作环境恶劣、劳动效率低，已很难适应现在高人力成本和高效生产的社会发展形势，也很难适应现代生态循环农业和高效畜牧业发展的形势。因此，加快有机肥发酵产业领域的“机器换人”，提高有机肥生产装备水平将变得尤为必要。

一、堆肥处理技术

　　畜禽粪污被处理时一般呈两种形态：液态粪便和固体粪便。液态粪便的处理方式有厌氧发酵技术和自然生物处理技术，固体粪便主要处理方式就是堆肥处理。堆肥是指在微生物作用下通过高温发酵使有机物矿质化、腐殖化、无害化(杀死病原菌、虫卵、杂草种子等)而变成腐熟肥料的过程。

　　整个流程归纳起来分为三个环节:原料预处理、好氧发酵、制粒成型。原料预处理包括固液分离、辅料粉碎以及对原料含水率、碳氮比、pH值的调整。好氧发酵环节包括翻抛、通风等措施，对原料起到补充氧气、控制温度、散发水分和恢复孔隙率的作用。制粒成型是一项系统工程，围绕制粒成型这一核心，前有粉碎、配料、混合等工序，后有烘干、筛分、冷却等工序。

二、原料预处理以及设备

原料预处理主要是制备满足好氧发酵要求的发酵原料。其主要过程包括畜禽粪便的固态分离、辅助料的粉碎和各种原料的混合配比。

（1）固液分离设备

　　堆肥处理的原料是固体粪便。固体粪便的来源为干清粪和通过固液分离方法从“水泡粪”中分离出的固体物。要实现固液分离，应用最广泛、分离效果最好的是机械分离。机械分离设备可分为筛粉分离、离心分离、压滤分离和螺旋挤压分离4中类型。

　　筛分分离机：用于畜禽粪便分离的筛分机械主要有斜板和振动筛。筛条截面形状为楔形的斜板筛，用于粪便分离具有结构简单、不都赛等特点。但固体物质去除率降低，一般小于25%。

　　离心分离机：用于畜禽粪便的离心固液分离机主要有过滤心机和卧式螺旋离心机。离心分离机的有点是分离速度快、分离效率高；缺点是投资大，结构复杂、能耗高。

　　压滤分离机：具有处理能力大、操作管理简便、滤饼含水率低、无振动、无噪声、能耗低等有点。由于利用滤带是固液分离，为防止滤带堵塞，需高压水不断冲刷，增加污水处理量， 成本高。

　　螺旋挤压分离机：是一种相对较为新型的固液分离设备，是目前畜禽粪便固液分离应用最广的一种设备。其缺陷为在分离前需将原粪水用搅拌器搅拌均匀，从而使粪水中大量的固态有机物溶解在水中，使得废水的后处理变得异常困难，最终处理出水难以达到排放标准。

　　针对现有存在的一些不足，可研究设计新型固液分离机，完善分离机构，防止粪液直接冲入分离系统，增强筛网的防堵性，极大提高设备的工作效率和分离成效，降低固体含水率。

（2）粉碎设备

　　畜禽粪便的发酵工艺要求需要加入一定的辅料（秸秆、树枝、稻壳、玉米芯等）。为了得到适宜好氧堆肥发酵的辅料粒径，需要对辅料进行粉碎处理，所以就需要用到粉碎设备。现有常用物料粉碎的设备主要有三种：锤片粉碎机、秸秆粉碎机、铡草机。

（3）混合设备

　　混合是指将固体粪便、辅料和各种调理剂按照预先设定好的配方比例均匀混合的过程。对原料进行预混合，可以使堆体内各处均达到要求的碳氧比，确保微生物存活繁衍。根据被混合物料的性质，宜采用双卧轴搅拌机。该设备卧式简体内装有双轴螺旋反向的桨叶，桨成一定角度将物料沿轴向、径向循环翻搅，使物料迅速混合均匀。减速机带动轴的旋转速度与桨叶的结构会使物料重量减弱，及时物料有比重、粒径的差异，在交错布置的搅拌叶片快速剧烈的翻腾抛洒下，也能达到很好的混合效果。如果该机能根据原料性质自动控制混合时间，就能取得更好的效果和效率。

三、发酵设备

　　畜禽粪便制有机肥的发酵方式包括：条垛式发酵、槽式发酵、塔体加热式发酵。条垛式发酵是比较原始的发酵方式，发酵周期长，发酵效果一般，占地面积大，但生产工艺简单，设备调试方便，费用低。槽式发酵可控性强，能有效缩短发酵周期，发酵效果好，但土建成本相对来说高，设备往往需要定制，安装费用高。塔式加热式发酵密封性能稳定，可移动性强，发酵效果好，周期一般在一周内，但设备投资成本高。

（1）条垛式发酵设备

　　条垛式发酵设备主要是指条垛式翻堆机。条垛式翻堆机是一种适用于条垛式发酵的翻抛设备，一般需要较大的场地。条垛式发酵是将物料堆放成一定高度的条垛，不需要建造发酵槽，通过条垛式翻堆机的翻抛作用，将自然风从料堆两侧送入料堆，提供氧气，实现堆肥发酵。条垛式翻堆机主要由翻抛装置、行走驱动拖拉机、传动系统等组成，以内燃机驱动为主。条垛式发酵因物料堆积高度低，升温效果不好。由于室外堆积发酵，容易受季节和阴雨天影响。还有其尾气污染、臭气和渗水会带来环保问题。条垛式翻堆机比较适合粘紧物料的前处理，小规模生产，农场自用肥生产，无固定生产场所或临时生产用。条垛式翻堆机应在对堆料高度的自适应方面加大研究，使设备具有自适应控制功能，增强设备适应物料的能力。由于是有人驾驶设备，应配备带空调、空气过滤净化系统的驾驶舱，利于改善工作环境。

（2）槽式发酵设备

　　槽式发酵设备主要指槽式翻抛机。槽式翻抛机是一种与发酵槽相配套的翻抛设备。发酵槽两侧的顶部安装有轨道，翻抛机可以在轨道上前后运行。一般槽式翻抛机的配备是一机多槽，翻抛机在发酵槽之间的转运可以通过移行机来实现。槽式翻抛机主要由机架、翻抛装置、行走机构、电缆卷筒装置、电控系统等组成，以电力驱动为主。槽式发酵系统具有占地空间小、堆肥深度高(0.8~2.5 m)、升温快和处理能力较大等优点，在国内广泛使用，是我国畜禽粪便堆肥用的主要翻抛设备。槽式发酵过程中能够保持、保证形成中温-高温-中温-高温交替的状态，有效缩短发酵周期。在翻抛机上设置了添加菌种的装置，能在发酵过程中均匀的按比例喷洒。同时可在槽底铺设通风管，增加通气量。还有设备使用电力，无尾气污染，臭气和渗水也可以有效控制。槽式翻抛机适用于精细化规模化生产，利于生产管理和生产成本的控制。

　　槽式翻抛机可在行走安全性、翻抛系统的可靠性、对堆肥物料的适应性和运行的自动化程度等方面进行改进研究。生产出产品效率高，运行平稳可靠，坚固耐用，翻抛均匀，受到市场好评的翻抛机。

（3）塔体加热式发酵设备

　　塔体加热式发酵设备采用封闭式运行。将畜禽粪便、辅料、菌剂以及回流物料按照一定比例混合搅拌均匀，使含水率达到60%~65%的要求后进入立体好氧系统，通过调节原料的水分、氧气含量和温度变化，使物料进行充分的好氧发酵分解，分解过程中释放的热量能够使物料自身温度增高，温度最高能够达到80℃，物料中的水分随着温度的上升被蒸发，部分有机物被分解，从而使物料堆体体积减小，到达物料的减量化处理。该设备可布置检测和控制装置，可以实现发酵过程中不同发酵阶段的精确控制，有利于目标生物菌繁殖、扩充、发酵和畜禽粪便分解。设备的辅助的加热可确保在低温环境下正常运行。但该设备塔对制作材料要求高，制造成本相应也高，而且还配备了自动检测、控制装置，维护保养陈本也高。高昂的费用不太符合我国的国情，使用量也日益减少，客户用的不多，制造厂家生产的也不多。塔体发酵设备要想获得快速的发展应该降低价位、实现操作方便、好维护和低能耗方面下功夫。

4、造粒成型设备

　　造粒成型是我国较于欧美等地区独有的环节，颗粒有机肥料具有良好的商品性能，在储运过程中不会自动分级、具有缓释性，可以为土壤创造团粒结构。目前市场上主要的有机肥造粒方式主要有挤压式造粒机和团聚造粒。

　　挤压造粒常用的设备为对辊挤压式造粒机，它是有机肥造粒机中应用较广的造粒机，属于挤出滑模型，能够连续生产一次辊压成型。物料从进料斗加入、经对辊挤压式成型，脱模造粒，再传送到破碎筛分工序，筛下不合格和分离合格成品颗粒，然后不合格的返回料与新料再次混合，再次进行造粒。此外挤压式造粒模式的造粒机还有平模造粒机和环模造粒机。

　　团聚造粒常用的设备为圆盘造粒机和转鼓造粒机。圆盘造粒机是一种成熟的有机肥造粒设备，造粒盘盘角采用整体圆弧结构，进入圆盘的物料由雾化喷嘴，喷洒适量的液体，经造粒盘旋转，制成成品有机肥颗粒，形成一定量后随圆盘旋转惯性甩出。造粒盘设有三个出料口，便于间断生产作业。转鼓造粒机简体内部有特殊结构，把需要成粒的物料通过简体的旋转运动，在简体内产生滚动旋转，在一定的湿度、温度下粘聚成球，完成造粒工作。