堆肥的基本原理ppt课件.ppt
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1、p 堆肥原理堆肥原理p 工艺流程工艺流程有机物有机物无机物无机物新鲜有机物料新鲜有机物料水分水分干物质干物质堆肥堆肥7堆肥过程堆肥过程H2O, CO2 , 热热微生物微生物O2新鲜有机物新鲜有机物有机堆肥有机堆肥25-70 % 损失损失好好氧氧堆肥原理堆肥原理 水溶性有机物质水溶性有机物质透过透过微生物的微生物的细胞壁和细胞膜细胞壁和细胞膜为为微生物吸收,固体和胶体的有机物先附着在微生物体微生物吸收,固体和胶体的有机物先附着在微生物体外,由微生物所分泌的胞外酶分解为溶解性物质后再外,由微生物所分泌的胞外酶分解为溶解性物质后再渗入细胞。渗入细胞。 微生物通过自身的生命活动微生物通过自身的生命活动
2、氧化、还原和合氧化、还原和合成成过程,过程,把一部分有机物氧化成简单的无机物把一部分有机物氧化成简单的无机物,释放,释放出生命活动所需的能量,并把一部分有机物转化为生出生命活动所需的能量,并把一部分有机物转化为生物体所必需的营养物质以合成新的细胞物质,于是微物体所必需的营养物质以合成新的细胞物质,于是微生物逐渐生长繁殖产生更多的生物体。生物逐渐生长繁殖产生更多的生物体。 好氧堆肥好氧堆肥低温阶段低温阶段中温阶段中温阶段高温阶段高温阶段降温阶段降温阶段产酸阶段(产酸菌)产气阶段(甲烷菌)厌氧发酵过程示意图厌氧发酵过程示意图 畜畜禽禽粪粪尿尿+微微生生物物细胞物质细胞物质有机酸、醇、有机酸、醇、C
3、O2、NH3、H2S等等+微微生物生物+能量能量细胞物质细胞物质CO2、CH4+能量能量p 堆肥原理堆肥原理p 工艺流程工艺流程 温度开始上升到温度开始下降的阶段温度开始上升到温度开始下降的阶段为为一次发酵阶段一次发酵阶段。为了提高无害化效果,这一。为了提高无害化效果,这一阶段至少应保持阶段至少应保持10天以上。一般情况下,该天以上。一般情况下,该阶段牛粪为阶段牛粪为2周,猪粪为周,猪粪为1-2周和鸡粪为周和鸡粪为1周左周左右。右。 二次发酵的要求不如一次发酵条件严格,堆积二次发酵的要求不如一次发酵条件严格,堆积高度可以在高度可以在12米,只要有防雨、通风措施即可。米,只要有防雨、通风措施即可
4、。在堆积过程中每周翻堆在堆积过程中每周翻堆1-2次。二次发酵的时间长短次。二次发酵的时间长短视畜禽粪便种类和添加的水分调节材料性质而定,视畜禽粪便种类和添加的水分调节材料性质而定,一般堆肥内部温度降至一般堆肥内部温度降至40以下时就表明以下时就表明二次发酵二次发酵结束结束,可以进行堆肥风干和后续加工了。,可以进行堆肥风干和后续加工了。 通常,纯畜禽粪便堆肥二次发酵一般需要通常,纯畜禽粪便堆肥二次发酵一般需要2周周左右的时间,添加秸秆类材料时二次发酵在左右的时间,添加秸秆类材料时二次发酵在3-4周左周左右,而添加锯末、树皮等的情况下二次发酵需要在右,而添加锯末、树皮等的情况下二次发酵需要在6周以
5、上的时间。周以上的时间。 将大量的新鲜畜粪直接施用于土壤,不仅会带将大量的新鲜畜粪直接施用于土壤,不仅会带进较多的进较多的病虫害和杂草种子病虫害和杂草种子,而且因新鲜畜粪在土壤,而且因新鲜畜粪在土壤中的快速分解产生大量的中的快速分解产生大量的CO2、低级脂肪酸和一些酚、低级脂肪酸和一些酚酸类酸类等有害物质、等有害物质、发热发热,从而给作物的生长发育尤其,从而给作物的生长发育尤其是根系的生长发育带来不良影响。畜禽粪便经堆肥化是根系的生长发育带来不良影响。畜禽粪便经堆肥化处理后,不仅消除了这些有害的物质,而且也提高了处理后,不仅消除了这些有害的物质,而且也提高了有效性养分的含量。有效性养分的含量。
6、 堆肥堆肥处理是利用微生物分解有机物质过程中产生处理是利用微生物分解有机物质过程中产生的热量,促进水分蒸发并达到无害化目的。的热量,促进水分蒸发并达到无害化目的。 干燥法处理干燥法处理是利用是利用外部加热外部加热来达到降低水分的目来达到降低水分的目的,不仅增加了处理成本,而且水分蒸发的同时还有的,不仅增加了处理成本,而且水分蒸发的同时还有大量的挥发性臭气被排放空气中,造成严重的大量的挥发性臭气被排放空气中,造成严重的空气污空气污染染。干燥处理。干燥处理未能消除畜粪中大量的易分解性物质未能消除畜粪中大量的易分解性物质等等臭气源,处理过的制品返潮后因微生物的活动仍会散臭气源,处理过的制品返潮后因微
7、生物的活动仍会散发大量臭气。不论从经济上还是从产品品质和环境保发大量臭气。不论从经济上还是从产品品质和环境保护上讲,护上讲,畜禽粪便的堆肥化处理均优于干燥处理畜禽粪便的堆肥化处理均优于干燥处理。减少粪便中水分含量减少粪便中水分含量干燥处理干燥处理堆肥处理堆肥处理 一次发酵过程中,堆肥材料的搬运、搅拌等一次发酵过程中,堆肥材料的搬运、搅拌等过程均可以全部采用过程均可以全部采用机械化机械化作业,因而大大降低了作业,因而大大降低了工人的劳动强度;发酵过程中进行工人的劳动强度;发酵过程中进行强制通气强制通气促进好促进好氧微生物的活动以促进发酵和缩短处理时间。氧微生物的活动以促进发酵和缩短处理时间。 经
8、过无害化处理后材料的经过无害化处理后材料的二次发酵可以在其它二次发酵可以在其它地方进行,不必长期占用发酵场地,地方进行,不必长期占用发酵场地,因而节约了设因而节约了设备投资,大大提高了畜禽粪便的处理能力。此外,备投资,大大提高了畜禽粪便的处理能力。此外,由于该方式不需投资大型设备、消耗能量少,所以由于该方式不需投资大型设备、消耗能量少,所以最适合大中型集约化养殖场采用。最适合大中型集约化养殖场采用。01020304050607080901001234567891011121314堆肥时间(周)干物质残存率(%)01020304050607080901001234567891011 12 13
9、14堆肥时间(周)干物质残存率(%)AB010203040506070809010012345678910 11121314堆肥时间(周)干物质残存率(%)CA=鸡粪+珍珠岩B=猪粪+珍珠岩C=牛粪+珍珠岩堆肥过程中有机物的分解(干物质分解率%=1-干物质残存率%)30%37%41%表表2-1 堆肥原料的成分表(占干物质的堆肥原料的成分表(占干物质的%) 畜禽粪便中易分解性有机物含量越多,微生物畜禽粪便中易分解性有机物含量越多,微生物活动就越旺盛。在堆肥化处理中,通常用活动就越旺盛。在堆肥化处理中,通常用C/N比来比来反映堆肥材料的营养平衡状况。由于微生物体的反映堆肥材料的营养平衡状况。由于微
10、生物体的C/N比约为比约为20,对于,对于C/N比高于比高于20的有机物质微生的有机物质微生物分解就相对较慢。家畜粪便的物分解就相对较慢。家畜粪便的C/N比一般都较低,比一般都较低,牛粪为牛粪为1520,猪粪为,猪粪为1015,鸡粪为,鸡粪为610,表明畜,表明畜禽粪便中的禽粪便中的N含量较高。所以在堆肥化过程中伴随含量较高。所以在堆肥化过程中伴随着有机物的分解都会有着有机物的分解都会有NH3的释放的释放。p利用热能、太阳能等将畜禽粪便进行预干燥利用热能、太阳能等将畜禽粪便进行预干燥p通过添加干燥的生物性材料如锯末、稻壳、通过添加干燥的生物性材料如锯末、稻壳、作物秸秆等来进行调节作物秸秆等来进
11、行调节。水分水分含量含量调节调节方法方法 堆肥材料的通气性常用堆肥材料中的空隙率(气相比)堆肥材料的通气性常用堆肥材料中的空隙率(气相比)作为判断指标。一般堆肥材料中空隙率作为判断指标。一般堆肥材料中空隙率30%较好。但在较好。但在这一空隙率时材料的水分含量依这一空隙率时材料的水分含量依家畜粪便种类家畜粪便种类以及用于水以及用于水分调节的材料种类等不同而异。一般在堆肥化开始时的水分调节的材料种类等不同而异。一般在堆肥化开始时的水分,分,以锯末或稻糠等作为水分调节材料时,猪粪含水量以锯末或稻糠等作为水分调节材料时,猪粪含水量在在62%、牛粪在、牛粪在72%时为宜时为宜;利用预干燥方式或利用风利用
12、预干燥方式或利用风干堆肥进行水分调节的情况下,干堆肥进行水分调节的情况下,鸡粪在鸡粪在52%、猪粪在、猪粪在55%和牛粪在和牛粪在68%以下为宜。以下为宜。020406080奶牛粪肉牛粪猪粪鸡粪水分(%)空隙率为空隙率为30%时不同畜时不同畜粪材料中水分含量粪材料中水分含量 01020304050607080草炭稻草锯末稻壳花生壳珍珠岩水分(%)奶牛粪猪粪添加调节材料后空隙率为添加调节材料后空隙率为30%时混合材料中的水分时混合材料中的水分含量含量 水分调节材料的性能 锯末或稻壳锯末或稻壳C/N比高,在堆肥过程中分解性较比高,在堆肥过程中分解性较差。由于这些材料中常含有不利于作物生长的有害差。
13、由于这些材料中常含有不利于作物生长的有害物质,如果要使它们较好地进行分解则需要很长的物质,如果要使它们较好地进行分解则需要很长的时间,这样会增加堆肥处理设施面积和增加处理成时间,这样会增加堆肥处理设施面积和增加处理成本。本。 未粉碎的稻壳吸水性较差,经过粉碎后不仅未粉碎的稻壳吸水性较差,经过粉碎后不仅提提高了吸水性高了吸水性,而且也,而且也易于消除材料不利于植物生长易于消除材料不利于植物生长发育的有害成分发育的有害成分。因此在生产上在利用稻壳作为水。因此在生产上在利用稻壳作为水分和通气性调节材料时应进行适当粉碎,以提高堆分和通气性调节材料时应进行适当粉碎,以提高堆肥的品质。肥的品质。 堆肥处理
14、前进行水分含量调节,不仅具有改善通气堆肥处理前进行水分含量调节,不仅具有改善通气性的作用,同时也具有调节容重的作用。在相同的水分性的作用,同时也具有调节容重的作用。在相同的水分含量下,容重(或比重)越小堆肥过程中温度上升也就含量下,容重(或比重)越小堆肥过程中温度上升也就越快。越快。 010203040506070800102030405060经过天数(天)温度()ABCDEA、纯鲜猪粪、纯鲜猪粪B、水分、水分30%容重容重0.38t/m3的猪粪堆肥的猪粪堆肥C、水分、水分20%容重容重0.21t/m3的锯末的锯末D、水分、水分10%容重容重0.08t/m3的甘蔗渣的甘蔗渣E、D中追加水分中追
15、加水分0%、容重、容重0.006t/m3的发泡苯乙烯的发泡苯乙烯 通常在生产现场可以根据容重值大小来判断堆通常在生产现场可以根据容重值大小来判断堆肥材料的通气状况。例如,在一定体积的容器中装肥材料的通气状况。例如,在一定体积的容器中装满这种材料并测定其重量,便可计算出这种材料的满这种材料并测定其重量,便可计算出这种材料的容重。在利用锯末和稻壳作为添加材料的场合下,容重。在利用锯末和稻壳作为添加材料的场合下,容重值一般在容重值一般在400800kg/m3。在堆肥开始时,把堆。在堆肥开始时,把堆肥材料的容重值调节在肥材料的容重值调节在500kg/m3左右比较适宜,左右比较适宜,在这种条件下堆肥材料
16、的通气性非常好。在这种条件下堆肥材料的通气性非常好。 好气微生物的活动与增殖离不开充足的好气微生物的活动与增殖离不开充足的氧气氧气供应。供应。微生物在好氧条件下,通过分解有机物质产生热量而微生物在好氧条件下,通过分解有机物质产生热量而促进堆肥腐熟和水分蒸发。当氧气供应不足或停止供促进堆肥腐熟和水分蒸发。当氧气供应不足或停止供应的情况下,尽管嫌气微生物也能将材料中有机物质应的情况下,尽管嫌气微生物也能将材料中有机物质进行分解,但分解速度较慢,温度难以上升,并且进行分解,但分解速度较慢,温度难以上升,并且易易产生大量的硫化氢等含硫化合物和低级脂肪酸等恶臭产生大量的硫化氢等含硫化合物和低级脂肪酸等恶
17、臭物质物质。因此,在堆肥化过程中,应采取。因此,在堆肥化过程中,应采取调节水分含量、调节水分含量、改善通气性、强制通风和定时搅拌改善通气性、强制通风和定时搅拌等措施来保证充足等措施来保证充足的氧气供应。的氧气供应。 新鲜畜禽粪与调节材料刚混合后,材料中空隙新鲜畜禽粪与调节材料刚混合后,材料中空隙率高、容重低、通气性好,通过氧气的自然扩散进率高、容重低、通气性好,通过氧气的自然扩散进入到堆肥内部,但一般也只能到达入到堆肥内部,但一般也只能到达25cm深处。随深处。随着堆肥材料的大量分解材料会逐步压实而变得着堆肥材料的大量分解材料会逐步压实而变得通气通气不良不良,此时如果通过搅拌或翻堆使通气性保持
18、均匀,此时如果通过搅拌或翻堆使通气性保持均匀,有利于促进堆肥的发酵。实际生产中,堆肥的堆肥有利于促进堆肥的发酵。实际生产中,堆肥的堆肥高度一般在高度一般在100cm以上,在一次发酵的旺盛阶段堆以上,在一次发酵的旺盛阶段堆肥内氧气的消耗量非常大,肥内氧气的消耗量非常大,仅靠空气的自然扩散进仅靠空气的自然扩散进行氧气供应是不够的行氧气供应是不够的。 有研究表明,既使通过强制通气方式通入到有研究表明,既使通过强制通气方式通入到堆肥内部的氧气,在堆肥内部的氧气,在15min15min之内就可消耗完。因此,之内就可消耗完。因此,在较大规模地进行堆肥生产时,必须采用强制通在较大规模地进行堆肥生产时,必须采
19、用强制通风方式进行氧气供应,以达到在较大程度上促进风方式进行氧气供应,以达到在较大程度上促进腐熟、缩短发酵周期、减少处理场地占用面积和腐熟、缩短发酵周期、减少处理场地占用面积和节约投资成本的目的。另外,增加通风也有利于节约投资成本的目的。另外,增加通风也有利于堆肥材料中水分蒸发。堆肥材料中水分蒸发。 堆肥材料堆肥材料含水量含水量70%,通风量应该保持在,通风量应该保持在100150L/min.m3才才能取得较好的效果。为了促进堆肥腐熟和提高水分蒸能取得较好的效果。为了促进堆肥腐熟和提高水分蒸发的除湿效果则需要增加通气量。但是通气量增加意发的除湿效果则需要增加通气量。但是通气量增加意味着能耗的增
20、加,所以在实际生产中通气量控制在味着能耗的增加,所以在实际生产中通气量控制在50300L/min.m3范围内较为合适。当堆肥堆积高度范围内较为合适。当堆肥堆积高度在在1m以上时,通气量在以上时,通气量在100L/min.m3以上较好。以上较好。 在利用密闭型机械发酵装置进行堆肥发酵时,主在利用密闭型机械发酵装置进行堆肥发酵时,主要依靠搅拌来增加堆肥材料与空气的接触。当然,如要依靠搅拌来增加堆肥材料与空气的接触。当然,如果适当增加通气量的话,则可以起到促进堆肥干燥的果适当增加通气量的话,则可以起到促进堆肥干燥的效果。效果。 为了确保通气性的改善,在向堆肥设施内投入原料前最好为了确保通气性的改善,
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