畜禽粪便高温堆肥机理与应用研究

本研究从工农业固体废弃物资源化利用角度出发，设计了以畜禽粪便、玉米秸秆、糠醛渣和蘑菇渣为原料和填充料的高温堆肥体系，研究了不同菌种、不同填充料堆肥进程中堆体一般性质的变化、主要营养元素的动态变化、生物化学变化特征、腐殖质变化特征、堆肥腐熟指标及其工厂化生产应用的可行性。结果表明： 1．堆肥温度直接影响堆肥质量，55-60℃的温度至少维持3d以上，才能达到杀灭病原菌的目的：55-60℃中高温10d左右，产品达到了稳定。堆肥原料水分的多少及堆体氧浓度，直接影响好氧堆肥反应速度的快慢，理想的堆体水分含量在40-60％，理想的堆体氧浓度在5-15％。 2．在整个堆肥制作中，各营养元素的绝对量随着总干物重下降均有不同程度的减少。但其相对含量的变化趋势有明显的区别，即全碳相对含量随着堆肥进程呈下降趋势；全氮含量因填充料的不同而呈不同的变化趋势；畜禽粪便在发酵过程中存在着一定量的氮素损失，加入膨润土、普钙、玉米秸秆等有机或无机物质作为添加剂，可以减少氮素损失，其中以添加普钙效果最好；全磷全钾含量随堆肥进程有不同程度的增加。 3．堆肥堆制初期pH值有较大提高，但很快就出现一个低谷，之后又出现增加趋势，最终导致堆肥呈弱碱性。在堆肥过程中，堆体电导率呈下降趋势。过氧化氢酶活性与堆体温度呈一定程度的负相关；脲酶活性则与温度呈一定程度的正相关。 4．腐熟后的堆肥总腐殖酸、游离腐殖酸及水溶性腐殖酸呈下降趋势，但腐殖酸与有机碳的比率增高，说明堆肥过程中碳素腐殖化作用明显。从腐殖质组成来看，胡敏酸和富里酸比值（HA／FA）随堆肥腐熟而呈增加趋势，说明高温堆肥有利于胡敏酸形成，腐殖质质量在提高。 5．堆肥过程中，堆体全碳、C／N、NH4+-N、水溶性碳、WSC／TN呈下降趋势；HA／FA、CEC／TOC、种子发芽率等指标呈上升趋势。能较好反映堆肥腐熟的指标有：C／N、NH4+-N、HA／FA、种子发芽率。水溶性碳、WSC／TN、CEC／TOC可作为堆肥腐熟的一般指标。 6．糠醛渣、蘑菇渣与玉米秸秆一样，都可作为畜禽粪便堆肥的填充料，而且糠醛渣、蘑菇渣作为填充料较玉米秸秆作为填充料能使堆肥提前腐熟，更适合有机肥料工厂化生产。 7．堆肥工艺流程及设备选型研究表明，堆肥整个工艺分为原料预处理、一次发酵、二次发酵、后处理四个主要部分；不同堆肥翻堆设备各有优缺点，其中铣盘式翻堆机翻堆效率高，具有节能、性价比高的优点。 8．由于堆肥原料自身含有大量的微生物，本试验条件下，添加供试外源微生物对于堆肥过程及堆肥质量影响不大。