好氧堆肥评价指标对发酵床技术的研究和应用指导

农业技术推广67AgriculturalPopularization2019年5月下好氧堆肥评价指标对发酵床技术的研究和应用指导李彬辉，杨小毛，林巍，周常稳，谭自航（深圳市深港产学研环保工程技术股份有限公司，广东深圳518000）摘要：近年来，随着发酵床技术应用的不断增加，发酵床的机理和运营模式逐渐成为人们关注的重点。发酵床反应机理与好氧堆肥原理相似，文章对好氧堆肥评价指标进行了分类和剖析，以期有效指导发酵床反应机理的研究和应用。关键词：好氧堆肥；评价指标；发酵床；应用中图分类号：S141.4文献标志码：A文章编号：1672-3872（2019）10-0067-02——————————————作者简介：李彬辉（1986—），男，广东汕头人，硕士，工程师，研究方向：水环境治理。发酵床养猪原理与我国农村传统养殖类似，将农作物秸秆和废弃物放入圈内，通过牲畜的翻拱及微生物作用进行发酵分解，将粪尿转化为有机肥，可以说传统生猪养殖对发酵床的形成具有一定的指导意义。从20世纪90年代开始，发酵床逐渐受到广泛关注[1]。生态发酵床养殖技术是以微生态原理和生物发酵理论为基础，通过微生物对畜禽粪污进行降解，达到粪污废弃物“零排放”的新型养殖方式[2]。发酵床降解粪污原理与好氧堆肥类似，因此好氧堆肥评价指标对发酵床机理研究和运营具有重要的指导意义。1好氧堆肥技术原理1.1技术原理好氧堆肥发酵是在氧气充足条件下，需氧菌对物料中废弃物进行吸附、氧化、降解的过程。微生物通过自身的代谢和降解作用，将一部分有机物氧化成简单小分子物质或无机物，并释放出可供微生物生长活动的能量，同时，堆肥物料中的另一部分有机物被微生物合成新的细胞质，保证系统中微生物不断繁殖生长，维持系统中微生物的平衡过程。1.2反应性能参数好氧堆肥反应性能主要通过堆肥过程中，堆体上、中、下3个高度下的各种参数来衡量堆肥反应系统的性状特征，主要包括生物学、物理和化学等指标用于判断好氧堆肥的腐熟程度[3-4]。根据现有报道表明，物料的颜色和温度可较为直观的反应堆肥腐熟度[5]。硝态氮、水溶性铵态氮、有机碳、全氮等化学指标常常被用来测定和观察堆肥腐熟度[6]。生物学指标中的种子发芽指数（Germinationindex，GI）也是评价粪便堆肥腐熟度的重要指标[7]。2评价指标2.1物理指标1）外观变化。好氧堆肥发酵初期物料呈现黄褐色，形成较多的粪污团状，基质较为松散，呈块状但不均匀；发酵反应前期物料表面颜色逐渐变深，内部颜色基本不变，伴随着产生较为明显的氨气刺鼻气味；反应进入中期后，物料整体颜色缓慢变为暗褐色，粪污团状基本消失，渐渐形成较细的颗粒状；反应中后期颜色呈现黑褐色，臭味消失，物料混合均匀；反应后期物料基本不发生变化，完全没有臭味。发酵床的运行状态实际上就是多个好氧发酵过程的叠加，呈现出缓慢腐熟的过程。2）温度。人们通常会选择温度作为判断好氧堆肥发酵反应过程稳定情况的物理指标，因为该指标具有简便快捷的优势。当系统反应温度接近环境温度时，说明反应已经稳定，通常认为反应温度超过50℃并保持5～10d，即可达到粪便无害化卫生标准[8]。在考察发酵床的运行状况时，温度也是非常重要且快捷的一个重要参数，温度的变化可直接判断垫料中微生物降解效率及活性变化，在发酵床的实际应用中，由于粪污持续排入垫料中，发酵床可长期维持较高的反应温度。3）含水率。堆肥过程的一个重要参数是物料含水率，含水率一方面和堆体温度、厚度有关，一方面与辅料添加量有关，辅料比重越大，透气性越高，更利于水分的蒸发和散失[9]。堆肥过程中，物料含水率的控制，将直接影响反应系统的微生物活性和温度变化，进而影响堆肥反应的效率，含水率是在好氧堆肥过程的一个重要控制参数[10-11]。发酵床运行过程中，要求垫料含水率在50%～60%，以保证垫料维持发酵需要。2.2化学指标1）pH。pH是影响微生物生长繁殖的重要因素，通常微生物适合的pH值为中性或弱碱性，发酵床的正常运行主要依靠微生物的作用，控制合适的pH才能充分发挥垫料中微生物的降解作用。发酵床的pH值与畜禽粪污的添加量呈正比，并呈现出明显上升的趋势[12]。反应后期由于氨的挥发、蛋白质有机物的减少以及硝化作用等因素，pH值出现降低趋势，后期由于微生物活动产生大量有机酸，同样导致pH值降低[13]。2）电导率（EC）。电导率（EC）是反映发酵物料浸提液中的离子总浓度，即可溶性盐含量。一定浓度范围内，溶液的含盐量与电导率（EC）呈现正相关[14-15]。发酵初期由于微生物的代谢旺盛，EC迅速升高并达到峰值，发酵后期，由于二氧化碳、氨气的挥发，以及胡敏酸物质含量的升高和阳离子交换量的升高，EC缓慢下降[15]。总的来说，在堆肥过程中一部分有机酸可以被降解，一部分有机酸盐则可以转化为无机酸盐，但是绝大部