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农业固体废物堆肥化技术研究进展

文档作者：叶美锋吴飞龙林代炎文档来源：福建省农业科学院农业工程技术研究所福		点击数：	更新时间： 2024年07月06日
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农业固体废物堆肥化技术研究进展
叶美锋吴飞龙林代炎
(福建省农业科学院农业工程技术研究所福建福州350003)
摘要综述国内外农业111体废物堆肥化技术研究的最新进展，提出新型无动力好氧发酵堆肥塔设备设计。对国内大中型
规模化养殖场农业111体废物堆肥处理利用具有积极意义．
关键词农业固体废物好氧堆肥研究进展
中图分类号：X71 文献标识码：A 文章编号：1672—9064(2014)06-057—02
随着农业产业结构的调整．规模化养殖业得到快速发
展，而畜禽粪便污染物的产生量也大幅增加，根据第一次全
国污染源普查数据表明⋯．我国畜禽养殖业粪便年产生量为
2．43亿t，COD、总N、总P的排放量分别为1268万t、106万
t和16万t，分别占全国总排放量的41．9％、21．7％、37．7％，分
别占农业源排放量的96％、38％、65％。近年的污染源普查动
态更新数据也显示．畜禽养殖污染物排放量在全国污染物总
排放量中的占比在上升。粪便污染治理已是刻不容缓。但畜
禽粪便也是很好的有机肥资源．通过堆肥化处理生产的有机
肥所含营养物质比较丰富．且肥效长而稳定。同时可充分发
挥培肥改土和促进植物生长的作用[2】。堆肥化处理就是在人
工控制的条件下，利用自然界中广泛分布的细菌、放线菌、真
菌等微生物的新陈代谢作用，在中高温好氧条件下，把固体
废物中可降解的有机物转化为稳定的腐殖质的过程。堆肥化
按照堆制过程中是否需氧而分为好氧堆肥和厌氧堆肥：而好
氧堆肥堆体温度高，一般在50～65℃．可以最大限度地杀灭
病原菌，同时对有机质的降解速度快．因此大多数都采用高
温好氧堆肥[引。目前国内外两类主要的好氧堆肥系统是无发
酵仓式堆肥系统及发酵仓式堆肥系统。
1堆肥技术种类及特点
堆肥技术的主要区别在于堆肥过程中保持堆体物料均
匀程度、含水量和氧气条件的方法和手段的不同。根据堆肥
技术的复杂程度及使用情况，主要有2个堆肥系统：无发酵
仓式堆肥系统及发酵仓式堆肥系统⋯。
1．1无发酵仓式堆肥系统
物料通常堆制成条垛式。依据堆料供氧方式．无发酵仓
式堆肥系统又可分为搅拌(翻堆)式堆肥床和固定堆式堆肥
床2种堆肥方式。
1．1．1搅拌(翻堆)式堆肥床
搅拌式堆肥的主要特点是采用定期翻堆．使物料均匀，
并提供充足氧气．有时还考虑强制通气(常采用抽气方式进
行)。翻堆作业通常采用翻堆机械进行。翻堆的频率由多个条
件决定．首先翻堆初期频率应显著高于堆肥后期，以提供堆
肥中微生物群的氧气需求。另外，其腐熟程度、翻堆设备选
型、占地面积及各种经济因素等条件也决定了翻堆次数。一
般搅拌式堆肥一次发酵周期在l一3个月㈣。该工艺作为一种
传统的有机堆肥系统，优点是所需设备简单，投资成本较低，
翻堆时水分蒸发快，堆肥干燥快，堆腐产品稳定性好。缺点是
占地面积大，需要频繁的监测，一般都在露天进行，翻堆过程
造成氮的损失和臭味散失，堆肥质量受气候条件影响大。
1．1．2固定堆式堆肥床
固定堆式堆肥床基本不进行翻堆．其供氧方式主要有2
种：一是采用自然通气方式进行堆肥．在堆肥场地开有通气
沟．并在垂直方向设有通气管(也可用各种秸秆捆绑成束作
为通气之用)，生物发酵所需要的氧气完全靠自然通风；二是
采用强制通风供氧方式进行堆肥．也称固定堆强制通风堆肥
法，肥堆的供氧利用鼓风机或空气压缩机强行鼓风进行，也
可采用抽风方式进行。吹风或抽风可用定时器或在肥堆内安
置的温度或氧气浓度自动反馈装置来间断性供氧．在一些大
型堆肥厂可采用计算机控制堆肥[6]。自然通风堆肥腐熟时间
通常较长，而固定堆强制通风堆肥法则比较快。在3～5周内
能使肥堆完全腐熟。固定堆式堆肥床优点是：其设备投资相
对较低；相对搅拌(翻堆)式堆肥床来说，固定堆式堆肥床更
能确保高温环境并提供病原菌灭活的条件：由于条件控制较
好。其堆肥腐熟时间较搅拌(翻堆)式堆肥床更短。缺点是敞
开式堆肥，发酵过程容易受气候条件影响；在低温季节。堆体
不易升温和保温；在大量通气条件下氮损失较大，且耗能大。
1．2发酵仓式堆肥系统
物料堆放在密闭或半密闭的发酵装置内．控制通气和水
分条件，使物料发生生物降解和转化，发酵仓式堆肥系统与
无发酵仓式堆肥系统的本质差别是该系统是在一个或几个
容器内进行．可以高度的机械化和自动化的。堆肥基本原理
和步骤和另一系统基本相同。堆肥的整体工艺包括通风、温
度控制、水分控制、无害化控制和堆肥的腐熟几个方面[7】。根
据发酵装置的器型设计可分为立式发酵塔和卧式、槽式发酵
装置等两类。
立式堆肥发酵塔一般由5—8层组成．塔身内外层由水泥
或钢板组成。堆肥物料由塔顶进入塔内，在塔内堆肥物料通
过不同形式的机械翻动．逐层由塔顶向塔底移动。堆肥物即
由塔顶移动至塔底而完成一次发酵通常需经过5～8d的好氧
基金项目：111家十二五支撑计划项目(2012BADl4815一1)；省科技重大专项(2013YZ0001一1)
作者简介：叶美锋(1981～)，女．福州人，主要从事有机废弃物农业资源化利用及有机肥应用研究。
通讯作者：林代炎(1％3～)，男，福建福清人，福建省农科院农业工程技术研究所研究员，主要从事有机废弃物农业资源化利用及有机肥应用
研究。
万方数据 2014．N0．6．o
发酵。塔内温度从上层到下层逐渐升高。塔内一般采用鼓风
机等强制通风的供氧模式．通过通风口将空气定量的输送至
塔内以满足微生物对氧的需求，塔身通常为密闭结构，有利
于集中收集处理堆肥过程中产生的臭气。立式堆肥发酵塔的
种类包括：立式多层圆筒式，立式多层板闭合门式，立式多层
桨叶刮板式，立式多层移动床。该系列设备具有处理量大，占
地面积小的优点．但是基建及设备投资成本高[8]。
卧式堆肥发酵滚筒(达诺式Danot)．该发酵滚筒在水平
方向上呈倾斜放置．筒体前、后端分别设置进料和出料仓，筒
体内部完全密封．应用风机强制供气。在该装置中废弃物靠与
筒体内表面的摩擦沿旋转方向提升(转速为0．1。3r．min一)嘲，
同时借助自身重量落下。通过如此反复升落．废物被均匀地
翻倒与供入的空气接触，并通过微生物的作用进行发酵。经
l～5d发酵后排出．条垛放置熟化。
筒仓式堆肥发酵仓为单层圆筒状．发酵仓深度一般为
4～5m．大多采用钢筋混凝土构成。发酵仓内供氧均采用高压
离心风机强制供气，以维持仓内堆肥好氧发酵。空气从仓底
进入发酵仓，堆肥原料由仓顶加入，经过6—12d的好氧发酵，
初步腐熟的堆肥从仓底通过出料机出料[10】。
发酵仓式工艺的优点是堆肥设备占地面积小．能够很好
的控制发酵过程的水、气和温度．并且堆肥过程中不受气候
条件的影响，能够对废物进行统一的收集处理，防止环境的
二次污染．同时解决了臭味问题．可以回收发酵过程中的热
量。工艺缺点是设备投资高，运费和维修费高，产品存在潜在
的不稳定性，几天的堆腐不足以达到腐熟，后熟期长。
2无动力好氧发酵堆肥塔设备
目前国内外常用堆肥的发酵工艺基本相同．上述工艺各
有优缺点．在实际应用过程中经常会受到场地限制或是资金
因素限制。因此在兼顾以上2种工艺优点的基础上。研制出
适合我国国情的粪便堆肥工艺设备是非常必要的。本项目研
究结合传统堆肥设施工艺优点．开发新型无动力好氧发酵堆
肥塔设备，提高堆肥效率及堆肥产品品质，改善堆肥车间及
周边环境的同时降低基建及运行成本。
设备采用塑钢长方体结构．长宽高为1．3rex3．2mx4．0m。
塔身分6层．每层高0．55m．堆肥物料由塔顶进料口进入塔
内．在环境条件可控的隔层内进行堆肥工艺。每层设12个隔
层板，每片隔板0．25m宽，1．3m长，进料放置高度为0．1m。在
塔内堆肥物通过人工传动轴翻转隔层板，使堆料一层一层自
上而下每天降一层．起到翻料供氧作用。堆肥物料由塔顶移
动至塔底而完成一次发酵．周期设计为5～8d。立式堆肥发酵
塔为半密闭结构．塔边留有通气管，塔内温度分布从上层到
下层逐渐升高。发酵过程利用传动轴翻转翻料，重力作用逐
层移动。无电力损耗。堆肥发酵设施具有不受气候影响；能有
效控制二次污染；发酵时间快，占地面积少。
3结语
目前国内规模化养猪场存栏量在500～1000头的中型养
殖场居多，一般日猪粪产生量为It一3t。这些粪便废弃物需要
及时进行处置，否则会产生恶臭．影响周边环境并造成牲畜
疫情风险．因此，本项目研制的无动力好氧发酵堆肥塔设备
适用于国内中小型规模化养殖场固体废物堆肥处理利用。在
结合传统自动化堆料仓发酵技术的优势基础上，减少了设备
运行投入．通过工厂化成品设计。降低基建成本，该设备具有
占地面积小、运行成本低、操作管理简便、产品质量稳定等
特，具有良好的产品化发展前景。
参考文献
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4陈林根．姜雪芳．固体有机废物好氧堆肥发酵工艺概述与展望．环境
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5许文江。刘关龄，谢小青。等．污泥二步法静态好氧堆肥发酵工艺．华
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(12)
10田宁宁，柯建明。王凯军．卧式旋转型污泥好氧堆肥装置的研制．中
国给水排水。2001。17(1)
让人类像叶绿素一样直接利用太阳能
8月28日东亚峰会清洁能源论坛在四川省成都市举
行。全联新能源商会会长、汉能控股集团主席李河君指出太
阳能是人类能源利用的终极方式。传统化石能源是对太阳能
的间接利用．带来大量排放和污染。而太阳能发电是对太阳
能的直接利用．而且这样生产出来的能量没有任何污染。汉
能的梦想．就是要通过薄膜发电．让人类像叶绿素一样直接
利用太阳能．
汉能铜铟镓硒薄膜太阳能技术的最高转化率已经达到
20．5％。砷化镓电池最高转化率达到30．5％。这也是薄膜太阳
能电池技术转换率最高的世界纪录。目前．太阳能在全球范
围的大规模应用已经开始：相信到2035年．新能源将占全球
一次能源利用总量的50％。新能源替代化石能源．特别是以
太阳能为代表的新能源大规模替代传统能源的时代已经来
临．

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