1
引言
畜禽養(yǎng)殖業(yè)是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一,對農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收及農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有非常重要的作用,但畜禽養(yǎng)殖過程會產(chǎn)生大量的養(yǎng)殖垃圾、畜禽糞便等廢棄物,這些廢棄物不僅占用場地,而且污染環(huán)境、傳播病原,處理起來十分棘手。目前對于畜禽養(yǎng)殖廢棄物主要進(jìn)行農(nóng)業(yè)還田處理,但處理模式比較粗放,對空氣、土壤都會造成一定污染,而利用微生物發(fā)酵技術(shù)將其轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)業(yè)生產(chǎn)中備受歡迎的有機(jī)肥料,能有效解決這一問題,為實現(xiàn)畜禽養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。
02
畜禽養(yǎng)殖廢棄物的處理現(xiàn)狀
現(xiàn)階段,畜禽養(yǎng)殖廢棄物的處理方式主要有三種:一是生產(chǎn)沼氣,進(jìn)而利用沼氣發(fā)電、生產(chǎn)沼液肥等,但是這種處理方式有一定的局限性,主要適用于大型奶牛養(yǎng)殖企業(yè)。二是生產(chǎn)有機(jī)肥料。將雞、狗、牛等畜禽產(chǎn)生的廢棄物進(jìn)行高溫發(fā)酵,得到高效有機(jī)肥料,既有助于解決廢棄物的污染問題,也能為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民提供高質(zhì)量的有機(jī)肥料。三是直接還田。目前我國的養(yǎng)殖業(yè)仍然是以散養(yǎng)為主,這部分畜禽養(yǎng)殖廢棄物不經(jīng)任何處理,直接當(dāng)成農(nóng)家肥使用。除散養(yǎng)農(nóng)戶以外,大量中小型養(yǎng)殖場也都是采用這種方式,甚至很多養(yǎng)殖場免費將生糞送到農(nóng)戶家門口,待農(nóng)戶有需要時便直接施到了農(nóng)田里??傊?,除少數(shù)規(guī)模化養(yǎng)殖企業(yè)之外,大多數(shù)中小養(yǎng)殖場及散戶產(chǎn)生的養(yǎng)殖廢棄物都是采取直接還田的處理方式,這些糞污原料一般不等腐熟之后就運送出來,很容易污染道路環(huán)境,有的直接拉到田間地頭,不做任何遮蓋處理,成為持續(xù)的空氣污染源。
03
畜禽養(yǎng)殖廢棄物生產(chǎn)有機(jī)肥的工藝流程
為提高畜禽養(yǎng)殖廢棄物的利用價值,減少傳統(tǒng)處理手段帶來的環(huán)境污染問題,有必要加大對有機(jī)肥工藝的應(yīng)用力度。目前,畜禽養(yǎng)殖廢棄物生產(chǎn)有機(jī)肥的工藝流程主要有發(fā)酵后造粒做粒狀產(chǎn)品、發(fā)酵后做粉狀產(chǎn)品,以及添加微生物菌劑做生物有機(jī)肥等。其中,比較主流的工藝為發(fā)酵后造粒,本文重點就發(fā)酵后造粒的工藝流程及注意事項進(jìn)行闡述。
3. 1 發(fā)酵
有機(jī)肥生產(chǎn)的發(fā)酵環(huán)節(jié)主要是提供有利于廢棄物發(fā)酵的菌種、輔料及溫濕度環(huán)境等,促使畜禽廢棄物快速發(fā)酵,然后再通過一定的造粒手段進(jìn)行處理,最終得到富含氮磷鉀等植物營養(yǎng)元素的有機(jī)成品。目前比較常用的有機(jī)肥發(fā)酵技術(shù)包括堆式發(fā)酵和反應(yīng)器發(fā)酵兩大類,其中,堆式發(fā)酵屬于比較傳統(tǒng)的發(fā)酵技術(shù),其基本過程如下:首先對畜禽廢棄物進(jìn)行脫水、除雜等預(yù)處理,然后加入特定的微生物發(fā)酵菌種和輔料調(diào)理劑,再置于攪拌機(jī)中,待物料充分?jǐn)噭蚝笤龠\至合適的地方堆置發(fā)酵,根據(jù)具體工藝情況的不同,有時需要定期翻推,以確保空氣流通,保證氧氣供應(yīng),并及時將發(fā)酵產(chǎn)生的過量潮氣排出。根據(jù)堆肥方法的不同,堆式發(fā)酵可分為條垛堆肥、通氣堆肥、槽式堆肥等,不同的堆肥方法在占地面積、發(fā)酵時間、產(chǎn)量等方面各有不同。
(1)條垛堆肥,需在 20 ℃ 環(huán)境下腐熟15~20d ,期間適時進(jìn)行一兩次翻堆,再靜置2~3個月,便可徹底腐熟。條垛堆肥的優(yōu)點在于操作技術(shù)簡單,可隨意調(diào)節(jié)堆垛長度,且無需投入昂貴設(shè)備,但缺點是腐熟過程耗時較長,且 堆 高 較 低,一 般 不 超 過1.2m ,需占用大量場地。
(2 )通氣堆肥,即利用風(fēng)機(jī)、多孔管道等對堆肥內(nèi)部進(jìn)行通風(fēng)供氧,這樣能夠大大縮減發(fā)酵腐熟的時間,一般4周左右即可,并且可以將堆肥高度提高到2m 左右,從而減小場地占用,但缺點是打造通風(fēng)系統(tǒng)需要一定的成本投入,并且需要增設(shè)除臭系統(tǒng)以滿足相關(guān)環(huán)保要求。
(3 )槽式堆肥,即將堆料放到長槽式裝置中發(fā)酵,令攪拌機(jī)沿著槽的縱軸方向來回移動攪拌,這個過程也能起到供氧作用。采用槽式堆肥時,一般控制料深在1.2~1. 5m 之間, 3~5周后即可發(fā)酵完全,但其設(shè)備投入及運行成本比條垛堆肥和通氣堆肥要高一些,且攪拌結(jié)構(gòu)易被糞便腐蝕和磨損,要定期給予維護(hù)或換新。與堆式發(fā)酵相比,反應(yīng)器發(fā)酵是更為先進(jìn)的發(fā)酵工藝,具體分為塔式、水平式、斜式轉(zhuǎn)筒幾種不同類型,對國內(nèi)而言,目前應(yīng)用最為成熟的是塔式發(fā)酵技術(shù),其處理過程如下:首先對畜禽糞便進(jìn)行預(yù)處理,然后加入菌種、輔料,于攪拌機(jī)內(nèi)攪勻,再用皮帶運輸機(jī)運至發(fā)酵塔頂層,之后每天翻塔一次,只需7d即可發(fā)酵完成。不難發(fā)現(xiàn),與傳統(tǒng)的堆式發(fā)酵工藝相比,塔式發(fā)酵的占地面積小、發(fā)酵速度快、處理能力強,能夠更好地滿足畜禽養(yǎng)殖廢棄物處理的需要(表1)。
3. 2 造粒
有機(jī)肥發(fā)酵完成后,還需要進(jìn)行造粒處理。常用的造粒技術(shù)包括團(tuán)粒法和擠壓法,前者在造粒機(jī)內(nèi)進(jìn)行,需要將原料按一定配方在攪拌機(jī)內(nèi)攪勻,然后運至造粒機(jī)內(nèi)進(jìn)行制粒,之后進(jìn)行干燥、篩分、冷卻、返料、包裹、尾氣凈化等一系列處理,最終得到有機(jī)肥成品。團(tuán)粒法的產(chǎn)能較高,所生產(chǎn)出來的肥料顆粒具有外表光滑、粒度均勻等優(yōu)點。擠壓法則是一種直接擠壓的造粒方法,與團(tuán)粒法相比,擠壓法的產(chǎn)能較低,所得顆粒的外觀粗糙、含水量高,且容易發(fā)生粉化現(xiàn)象,因此在實際生產(chǎn)中團(tuán)粒法更受歡迎。以筆者所在公司為例,目前采用的就是團(tuán)粒法生產(chǎn)工藝,該工藝已穩(wěn)定運行多年,證實是一種非常可靠的有機(jī)肥生產(chǎn)技術(shù),其具體的工藝流程如下。將反應(yīng)塔內(nèi)發(fā)酵得到的有機(jī)料與尿素、粉狀磷銨、氯化銨、硫酸銨等以特定配比加入圓盤拌合機(jī)內(nèi),待混合均勻后送入造粒機(jī)內(nèi)進(jìn)行造粒。在造粒機(jī)內(nèi),物料在一定轉(zhuǎn)速下形成機(jī)械流化床,其間加入適量蒸汽,為造粒過程提供相應(yīng)的熱量和水分,然后適量噴灑后續(xù)進(jìn)行尾氣洗滌所得到的循環(huán)洗滌液,促使物料團(tuán)聚成粒。物料經(jīng)造粒機(jī)加工成顆粒后,由陳化皮送至干燥機(jī)內(nèi),利用熱空氣進(jìn)行順流干燥,待徹底干燥后再經(jīng)出口提升機(jī)送入滾篩內(nèi)進(jìn)行篩分處理。在篩分過程中,粒徑不足1mm的細(xì)粉被直接篩除,經(jīng)返料皮帶送回重新造粒;粒徑超過4.75mm 的顆粒在自流作用下進(jìn)入破碎機(jī)中進(jìn)行破碎處理,然后經(jīng)返料皮帶送回重新造粒;粒徑在1~4. 75mm 之間的達(dá)標(biāo)顆粒輸送至冷卻機(jī)中,利用空氣逆流散熱,待冷卻至合適溫度后再送入包裹筒內(nèi)與其它輔料混合,最后送到成品貯斗中等待包裝處理,如圖 1 所示。
3. 3 應(yīng)注意的幾個問題
(1)廢棄物的收集、轉(zhuǎn)運比較麻煩,不易進(jìn)行機(jī)械化處理,建議利用中轉(zhuǎn)堆放場進(jìn)行收集存放,在降低人工作業(yè)強度的同時,降低糞污含水率,有條件的可以采用集裝箱存放,以便二次運輸。
(2 )在進(jìn)行塔式發(fā)酵的工業(yè)化堆肥設(shè)計時,需要微生物學(xué)家、建筑師、工程師等共同參與,慎重選擇機(jī)械設(shè)備,盡可能在保證堆肥效率的同時,降低運行能耗,以體現(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn)的優(yōu)勢。
(3 )在堆肥前期往往排出大量臭氣,對于這些廢氣一般要收集起來通入除臭堆中進(jìn)行,或者采用膜發(fā)酵技術(shù),加入微生物后堆肥,覆膜發(fā)酵。對于造粒機(jī)、干燥機(jī)等產(chǎn)生的含塵尾氣,可利用旋風(fēng)除塵器、箱式除塵器、重力沉降室等進(jìn)行處理,將其中的絕大多數(shù)粉塵除掉,回收的粉塵可送回進(jìn)行重新造粒。除塵后的尾氣送入洗滌塔內(nèi)用循環(huán)洗滌液進(jìn)行反復(fù)淋洗,待符合國家規(guī)定的空氣排放標(biāo)準(zhǔn)后才能排放。噴淋用的洗滌液進(jìn)入沉降池中,其中部分用于自身循環(huán),部分用于造粒環(huán)節(jié),沉降內(nèi)要定期補充清水以維持正常循環(huán)。
04
畜禽養(yǎng)殖廢棄物生產(chǎn)有機(jī)肥的市場前景
與化學(xué)肥料相比,生物有機(jī)肥的有機(jī)質(zhì)含量高,特別適用于土地開墾和土壤改良。生物有機(jī)肥的適用面非常廣,包括各種糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物、有機(jī)農(nóng)場等對生物有機(jī)肥都有較高需求,并且施用生物有機(jī)肥所生產(chǎn)出來的糧食與蔬菜的口感更佳,如果用到經(jīng)濟(jì)作物如煙葉上,則能夠顯著提升煙葉的等級評定,因此備受農(nóng)戶歡迎。將畜禽養(yǎng)殖廢棄物制作成有機(jī)肥后,一般可賣到600~800元/ t ,相比之下,普通復(fù)合肥的市場價在1200~1800元/t左右,因此有機(jī)肥擁有一定價格優(yōu)勢,市場前景非常廣闊。
05
結(jié)語
利用畜禽養(yǎng)殖廢棄物生產(chǎn)有機(jī)肥的市場前景廣闊,一種酚類物質(zhì),能誘導(dǎo)植物對低溫、水分缺失等非生物脅迫產(chǎn)生的抗性。水楊酸也是一種新發(fā)現(xiàn)的內(nèi)源激素,能夠?qū)χ参锷L發(fā)育起到調(diào)控的作用,能夠抑制乙烯的合成,從而延緩果實的成熟,降低果實的腐爛率,延長果實的貨架期。最后是氯化鈣,鈣不僅是植物生長過程中的重要礦物質(zhì)元素之一,而且是細(xì)胞壁的重要組成部分,使細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定,能夠起到增強果實硬度的作用。較高濃度的鈣有利于果實采摘后品質(zhì)提升,降低果實呼吸速率,延緩果實成熟果實。外源鈣處理后的果實可以使細(xì)胞壁強度增加,抑制過氧化作用,降低質(zhì)膜透性,使果實細(xì)胞代謝速率降低,起到了延緩果實衰老的作用。但是其在儲藏前期,對SSC和維生素 C的保護(hù)能力也很強,與水楊酸相比,適合更短時間的保鮮。