大垛疊層免翻堆法堆肥原理及應(yīng)用

1、大垛疊層免翻堆法堆肥原理及應(yīng)用堆肥是一個(gè)傳統(tǒng)又頗具現(xiàn)代特點(diǎn)的生物科學(xué)，也是一門綜 合性和應(yīng)用性相當(dāng)強(qiáng)的工程科學(xué)1 O堆肥工藝自創(chuàng)始至今已有110多年的歷史，并經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐證明是行之有效、優(yōu)點(diǎn)突 由、易于推廣的制肥方法，是發(fā)展速度僅次于化肥的制肥行 業(yè)。近年來國(guó)內(nèi)外流行槽式堆肥法和條垛式堆肥法，接口技術(shù) 和設(shè)備也已日臻完善。然而以往對(duì)堆肥技術(shù)的改進(jìn)在機(jī)械翻堆 增氧方面關(guān)注較多，對(duì)堆肥微生物的發(fā)醉?xiàng)l件、規(guī)律和相對(duì)應(yīng) 的工藝技術(shù)關(guān)注較少，浪費(fèi)了不少的時(shí)間、空間和動(dòng)力，因而 難以適應(yīng)有機(jī)肥市場(chǎng)的薄利化趨勢(shì)和變化無常的市場(chǎng)需求2 o筆者歷經(jīng)15年堆肥生產(chǎn)和研究，研發(fā)了一種堆肥新方法 大垛堆肥的聯(lián)動(dòng)裝置及其

2、方法（專利號(hào)：ZL.20 10105362.3 ）,并在此基礎(chǔ)上又研發(fā)由大垛疊層堆肥 法及其接口設(shè)備，經(jīng)數(shù)年生產(chǎn)應(yīng)用運(yùn)行良好，效益顯著。1堆肥生產(chǎn)業(yè)界的一些誤區(qū)2.1 唯大型機(jī)械化、全自動(dòng)化近代工業(yè)革命的高效率有力地推動(dòng)了生產(chǎn)力的發(fā)展，于 是，但凡涉及到工業(yè)生產(chǎn)必定是建立標(biāo)準(zhǔn)化廠房，采用大重型 設(shè)備和全自動(dòng)化生產(chǎn)線，這已成為一種固定而僵化的模式。然第1頁共9頁 而，有機(jī)肥產(chǎn)品不像其他工業(yè)品具有高額利潤(rùn)回報(bào)，即便有政 府給予免稅政策和補(bǔ)貼，企業(yè)仍難有較大發(fā)展。堆肥企業(yè)前期 的高投入和工藝技術(shù)滯后在一定程度上提升了產(chǎn)品價(jià)格，無形 中加重了用戶負(fù)擔(dān)。事實(shí)上，相當(dāng)多的用戶寧可用鏟車或人工 翻制堆肥，也

3、不愿購買商品有機(jī)肥。不少廠商不無自嘲地說， 這是在“用啤酒的生產(chǎn)工藝，賣土雜肥的價(jià)格”。這種加工費(fèi) 用（有的高達(dá)200元/t ）遠(yuǎn)高于原料成本的倒桂現(xiàn)象構(gòu)成了當(dāng)下有機(jī)肥 產(chǎn)業(yè)的致命傷。2.2 缺乏對(duì)有機(jī)營(yíng)養(yǎng)的認(rèn)識(shí)如果簡(jiǎn)單地將有機(jī)肥與化肥復(fù)合肥的氮、磷、鉀三元素的總含量及價(jià)格作比較，則：1 t有機(jī)肥中氮、磷、鉀的價(jià)值 =1 t有機(jī)肥的售價(jià)/有機(jī) 肥中氮、磷、鉀的總含量 =600元+5% （國(guó)標(biāo)含量）=12 000 元；1 t復(fù)合肥中氮、磷、鉀的價(jià)值 =2 t復(fù)合肥的售價(jià)/復(fù)合肥中氮、磷、鉀的總含量 =3 500 元+45%（15： 15： 15）=5 556 元；從上式得生的錯(cuò)誤結(jié)論是復(fù)合肥的性

4、價(jià)比比有機(jī)肥高1倍多。但有機(jī)肥可直接為作物吸收、提高產(chǎn)品質(zhì)量、改善土壤團(tuán) 粒結(jié)構(gòu)、增加作物抗逆性的諸多功能則一概被忽略了。李瑞波3通過大量試驗(yàn)證明，無論是作物根際，還是植物枝葉，哪第2頁共9頁 里有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度高，礦物營(yíng)養(yǎng)就向哪里輸送（運(yùn)動(dòng)），說 明水溶有機(jī)碳是礦物營(yíng)養(yǎng)的“聯(lián)絡(luò)者”和“組織者”，其生物 有效性高于離子態(tài)礦物營(yíng)養(yǎng)。1.3國(guó)家有機(jī)肥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)缺少產(chǎn)品腐熟度指標(biāo)據(jù)檢測(cè)，未經(jīng)發(fā)醉的有機(jī)物的有機(jī)質(zhì)含量也很高，而發(fā)醉 過的物料碳含量不升反降，用有機(jī)質(zhì)含量的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)不能反映 由有機(jī)肥料的發(fā)醉腐熟度。它很容易誘導(dǎo)一些生產(chǎn)商為迎合標(biāo) 準(zhǔn)，將未發(fā)醉物料與化肥簡(jiǎn)單混合后當(dāng)作有機(jī)肥銷售，導(dǎo)致由 現(xiàn)發(fā)醉

5、的有機(jī)肥優(yōu)質(zhì)不優(yōu)價(jià)，誠(chéng)實(shí)廠商難以為繼，倒閉者屢見 不鮮的現(xiàn)象、產(chǎn)品質(zhì)量和價(jià)格混亂是有機(jī)肥行業(yè)至今萎靡不振 的又一重要原因。2堆肥的最佳發(fā)醉層現(xiàn)象及原因分析2.1 最佳發(fā)醉層是堆肥普遍存在的現(xiàn)象據(jù)觀察，堆肥在堆制 710天以后，表層下1030 cm 的物料均會(huì)由現(xiàn)白色或灰白色質(zhì)變現(xiàn)象，為整個(gè)堆垛中腐熟最 快的部分，本文表述為“最佳發(fā)醉層”，表層下 3050 cm處 為堆垛中溫度最高的部分，為堆垛中的高溫層或失活層（圖 1） o最佳發(fā)醉層位于高溫層的外層，溫度比高溫層低510C （圖2） o在顯微鏡下可見最佳發(fā)醉層的白色絮狀物中有 大量菌絲體，這是基質(zhì)擴(kuò)散進(jìn)入微生物細(xì)胞，變成為絮狀物或第3頁共9頁

6、菌絲體后的質(zhì)變現(xiàn)象。白色絮狀物大多于堆制710天后形成，此后隨堆制時(shí)間延長(zhǎng)該層范圍略有擴(kuò)展，腐熟程度加深。2.2 形成最佳發(fā)醉層的原因堆垛完成后糖代謝開始，發(fā)醉微生物大量增殖，導(dǎo)致堆溫 迅速上升，使得水分以水蒸汽形態(tài)從堆垛表層大量揮發(fā)。同時(shí) 堆外含氧空氣進(jìn)入堆垛內(nèi)層，氧氣穿過與固體基質(zhì)結(jié)合的液相 層面的擴(kuò)散傳輸，完成在微生物細(xì)胞內(nèi)的有氧代謝，從而滿足 和維持所需微生物濃度的要求 1 O堆肥物料腐熟有賴于最小 水解停留時(shí)間（HRT ,而水解停留時(shí)間需要一個(gè)穩(wěn)定的堆肥 狀態(tài)一一固體彳？留時(shí)間（SRT o水解停留時(shí)間為 1020天, 而固體停留時(shí)間為 60180天1 o這與最佳發(fā)醉層的高溫持 續(xù)時(shí)間

7、（10天），和陳化后熟期所需時(shí)間（2080天）基本 趨同。表層下10 cm的物料對(duì)最佳發(fā)醉層能起到保護(hù)層或緩沖 層的作用，即阻擋陽光中的紫外線對(duì)堆肥微生物增殖的抑制； 阻擋外界冷空氣直接進(jìn)入，起到保溫作用；散發(fā)堆內(nèi)過高溫 度，起到散熱作用；阻隔雨水大量進(jìn)入，對(duì)多余水分起緩沖或 者稀釋作用。這表明最佳發(fā)醉層正好處于溫度、濕度、氧氣的 最佳平衡點(diǎn)，構(gòu)成了堆肥微生物生長(zhǎng)繁殖的最適條件。3大垛疊層免翻堆法堆肥的優(yōu)點(diǎn)及可行性該方法是用濕料粉碎聯(lián)動(dòng)裝置，將物料和菌種混勻粉碎 后，每隔數(shù)日分層布料一次，使之形成眾多的最佳發(fā)醉層，逐第4頁共9頁 步擴(kuò)大堆體形成大垛或超大堆垛，并將前期好氧發(fā)醉與后期微 氧發(fā)醉有

8、機(jī)結(jié)合，使發(fā)醉與陳化同步完成的一種新型堆肥方 法。3.1 發(fā)醉效率高質(zhì)量好在大堆垛上每次每層布料厚 50100 cm。少量多次層層 疊加的布料方法，延長(zhǎng)了每層物料與外層空間接觸的時(shí)間，堆 垛內(nèi)所有物料均經(jīng)歷了由表層-中溫層-高溫層-中低溫層- 后熟陳化層5個(gè)層次的發(fā)醉過程（圖 3）,從而保證大堆垛內(nèi) 所有物料發(fā)醉質(zhì)量的一致性。持續(xù)8天的高溫期（5268C）,加之厚度為1 m的前期高溫發(fā)醉層，足以殺滅絕大多 數(shù)有害致病生物，使纖維素和半纖維素得到較好水解，大幅提 高了可被植物直接吸收的水溶性有機(jī)碳含量，同時(shí)基質(zhì)中的有 益微生物大量增加。后熟層物料經(jīng)20天以上的后熟堆放后，可直接用于作物底肥，或用

9、于制作商品有機(jī)肥和育苗基質(zhì)的備 用腐熟物料。3.2 可操控性強(qiáng)堆肥的關(guān)鍵技術(shù)在于防控雨水，為此，建立大堆垛最好在 高大鐵皮棚（高1020 m）內(nèi)進(jìn)行。如果在室外堆垛，各層 物料亦可形成最佳發(fā)醉層，小雨和短時(shí)中雨對(duì)堆垛發(fā)醉影響不 大，而對(duì)一年中不多見的大暴雨和連續(xù)大雨，可通過覆蓋薄膜 和在堆垛表層加布干物料或木屑吸附保護(hù)層水分，待天晴后再第5頁共9頁恢復(fù)布料的方法加以解決。室外比室內(nèi)堆制所需時(shí)間長(zhǎng)，但堆 量大、成本低，適合大規(guī)模生產(chǎn)。全部過程無需額外補(bǔ)充氧氣 和水分，只需對(duì)新疊層物料的干濕比例進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整即可。堆 垛系統(tǒng)越大，抗自然干擾力越強(qiáng)，小型堆垛以1 0005 000m3為宜，大型堆垛可做

10、成 10 000 m3左右。3.3 簡(jiǎn)化工藝增效節(jié)支通常物料需占用較大的存放場(chǎng)地，占全廠面積的1/41/3 ,少則堆放幾日，多則數(shù) 10天，臭味較大的物料還會(huì)招引 蒼蠅和糞蟲等，影響廠區(qū)和周邊環(huán)境。而大垛疊層堆肥法無需 原料堆放區(qū)，原料進(jìn)廠后，立即用裝載機(jī)將各種物料混合后傾 倒入濕料粉碎機(jī)中加工，然后用輸送機(jī)輸送至大堆垛，并于 12天內(nèi)全部加工完，從而節(jié)約了大量時(shí)間和空間，保證新 料不過夜。有機(jī)肥料廠引進(jìn)本項(xiàng)技術(shù)，可以利用原有廠房的原 料堆放場(chǎng)，購進(jìn)濕料粉碎連動(dòng)裝置和輸送機(jī)即可。30 kW配置日可加工300 m3物料，每臺(tái)5萬元以下；60 kW配置日加工量可達(dá) 600 m3,每臺(tái)10萬元以下，

11、這 種高效低價(jià)的設(shè)備，可將 1 t產(chǎn)品的加工費(fèi)用由原來的 50元 降至20元以下，既可以增效又可降本。3.4 物料混勻度及產(chǎn)品商品性好采用普通的堆制方法，為了調(diào)配合適的物料含水量和C/N比，通常要配置預(yù)混設(shè)備，這類預(yù)混設(shè)備和方法的通病是局部第6頁共9頁 物料混勻好，總體物料混勻度低，各批次間的養(yǎng)分、顆粒度、 含水量、腐熟度很難調(diào)控，最終影響了產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。而 采用大垛疊層堆肥法可以很好地解決該問題，將粉碎物料輸送 至大垛最高點(diǎn)，物料沿圓錐形堆垛斜面均勻下滑，使得縱向橫 切面的每個(gè)局部均有不同性質(zhì)的物料分布，再從各橫切面隨機(jī) 取料堆成條垛，然后用翻堆機(jī)擊打混勻，這可以便捷地將數(shù)千 甚至數(shù)萬立

12、方米的不同物料充分混勻，而物料的充分混勻是保 證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的必要條件。3.5 “三廢”處理零排放廠區(qū)內(nèi)基本無臭氣 采用聯(lián)動(dòng)粉碎裝置高速擊打物料， 使發(fā)醉菌種與物料緊密接觸混合，生鮮物料及時(shí)加工不過夜。 采用熟料覆蓋和噴霧 EM菌除臭等措施，處理 24 h后廠區(qū)內(nèi)外 基本無臭味。堆料區(qū)無滲濾液排放 調(diào)配物料含水量至 50%- 55% 般物料不會(huì)再有滲濾液。室外堆謳雨天徑流會(huì)有少量滲濾液， 可全部引入積液池，待天晴后再噴上大垛表層吸收和揮發(fā)，重 復(fù)利用不浪費(fèi)。廠內(nèi)無粉塵及工廠下腳料 翻堆機(jī)工作過程中酌情補(bǔ) 水，保持翻堆后期物料含水量在35%- 40%故廠內(nèi)無粉塵漂散。所有篩生物均經(jīng)過細(xì)粉碎后再次

13、進(jìn)入發(fā)醉流程（圖4）,重復(fù)堆制發(fā)醉使用，不產(chǎn)生形成二次污染的任何殘留物。第7頁共9頁3.6 配方調(diào)整便捷高效當(dāng)今市場(chǎng)對(duì)有機(jī)肥專用商品的要求日益細(xì)化，這就要求對(duì) 產(chǎn)品配方的調(diào)整應(yīng)隨之加快。本法采用條垛調(diào)配方式，可以隨 時(shí)變換產(chǎn)品配方，做到一日一換，滿足客戶對(duì)產(chǎn)品的個(gè)性化需 求，具有極強(qiáng)的市場(chǎng)適應(yīng)性。3.7 大幅降低產(chǎn)前投入有機(jī)肥料廠廠房、設(shè)備等產(chǎn)前投入直接關(guān)系到企業(yè)投產(chǎn)后 的還本獲利期限。采用本法年產(chǎn)萬噸的廠房基建投資僅為90萬元，設(shè)備投資僅為 60萬元，如果當(dāng)年產(chǎn)量全部銷生，以 1 t獲利200元計(jì)，當(dāng)年即可還本獲利。而據(jù)資料介紹，按當(dāng)下 標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)肥料廠的產(chǎn)前投入，萬噸產(chǎn)能的產(chǎn)前投入至少需要

14、400多萬元，還本期至少要 3年以上。3.8 便于調(diào)劑原料和產(chǎn)品的供需平衡根據(jù)年供需總量和年制肥批次設(shè)計(jì)堆垛容量，保證淡季有 儲(chǔ)備，旺季不缺貨，很好地解決原料上市高峰期和產(chǎn)品銷售高 峰期的錯(cuò)峰矛盾問題。3.9 可處理多種有機(jī)廢棄物，且數(shù)量大、范圍廣可高效處理常見的有機(jī)廢棄物，如糞便、秸稈、木屑、藥 渣、菇渣、有機(jī)下腳料、污泥、塘泥、尾菜等，處理量可大、 可小，適合我國(guó)絕大部分地區(qū)室外堆肥及北方和高寒山區(qū)的棚 內(nèi)堆肥。第8頁共9頁3.10 氮素和碳素?fù)p失少N,而物料在最佳發(fā)醉層快速水解，氨很快轉(zhuǎn)化為有機(jī)態(tài) 在水解尚未結(jié)束時(shí)，外層又被新一層的物料覆蓋，大部分養(yǎng)分 代謝和轉(zhuǎn)換是在堆垛內(nèi)進(jìn)行。翻堆的時(shí)間和次數(shù)較常規(guī)工藝減 少，N素?fù)]發(fā)損失很少，CO2和CH4的排放也大幅減少。4小結(jié)大垛疊層免翻堆法是在傳統(tǒng)堆肥工藝基礎(chǔ)上，遵循堆肥發(fā) 醉客觀規(guī)律，