17畜禽粪便堆肥可行性技术指南-20171006--李季

畜禽粪便堆肥可行性技术指南李季教授(中国农业大学)第十二届全国堆肥工程与技术研讨会，2017年10月13-15日，武汉主要内容一、总则二、畜禽粪便来源及性质三、畜禽粪便堆肥工艺及技术选择四、条垛式堆肥工艺五、槽式堆肥工艺六、反应器堆肥工艺七、堆肥环境影响控制八、堆肥产品本指南规定了养殖场废弃物堆肥化过程中所涉及的原料、工艺选择、设备配置、技术参数、产品标准、环境控制、检测方法、包装和贮存等要求。一、总则规范性引用文件总计有15项条款通过本标准的引用而成为本标准的条款适用范围3规范性引用文件GB18596-2001畜禽养殖业污染物排放标准GB7959-1987粪便无害化卫生标准GB14554-1993恶臭污染物排放标准GBT25169-2010畜禽粪便监测技术规范GBT25246-2010畜禽粪便还田技术规范GBT_26622-2011_畜禽粪便农田利用环境影响评价准则NYT1168-2006畜禽粪便无害化处理技术规范NYT1334-2007畜禽粪便安全使用准则HJ497-2009畜禽养殖业污染治理工程技术规范HJ-BAT-10规模畜禽养殖场污染防治最佳可行技术指南(试行)HJ／T81—2001畜禽养殖业污染防治技术规范NY525-2002有机肥料NY/T2596-2014沼肥NY/T2065-2011沼肥施用技术规范NY/T2118-2012蔬菜育苗基质4术语和定义①畜禽粪便指畜禽养殖业中产生的一类有机固体废弃物，包括猪粪、牛粪、羊粪、鸡粪、鸭粪等。②沼渣指厌氧消化（或沼气）过程中产生的一类固体废弃物。③堆肥是指在一定的水分、碳氮比和通风等人工控制条件下，通过微生物的作用，实现有机废弃物无害化、稳定化的过程。现代堆肥通常为好氧堆肥。④堆肥接种是指在堆肥过程中添加外源微生物菌剂，以促进堆肥化进程的一种方法。⑤辅料是指用于调节堆肥原料含水率、碳氮比和堆体结构等参数的有机固体废弃物。畜禽粪便堆肥中常用辅料有农作物秸秆、锯末、稻壳、蘑菇渣等。一、总则5畜禽粪便来源二、畜禽粪便来源及性质畜禽粪便来源于养殖业，并含有大量农作物生长所需的营养元素，一般要与作物秸秆等辅料进行混合发酵，经腐熟后才能实现资源化利用。原料定位原料种类原料名称主要来源评价堆肥主料畜禽粪便猪粪、牛粪、马粪养殖业极易腐熟、养分低鸡粪、鸭粪、鸽粪养殖业极易腐熟、养分偏高羊粪、兔粪养殖业极易腐熟、养分中等堆肥辅料作物秸秆稻秸、麦秸水稻、小麦易腐熟、养分低玉米秸玉米较易腐熟、养分偏低加工副产品谷壳稻谷难腐熟、养分低木屑木材加工厂难腐熟、养分中等花生壳食用油厂较难腐熟、养分偏高蘑菇渣食用菌基地较易腐熟、养分低中药药渣中药厂不易腐熟、养分偏低资料来源：堆肥工程实用手册(第二版),2011畜禽粪便堆肥原料类型及评价6畜禽粪便性质二、畜禽粪便来源及性质原料水分/%C/%N/%P/%K/%猪粪68.7413.7600.5470.2450.294牛粪75.03810.4140.3830.0950.231羊粪50.74618.8591.0140.2160.532鸡粪52.30616.5111.0320.4130.717鸭粪51.08213.2460.7140.3640.547鹅粪61.67412.7850.5360.2150.517原料水分/%C/%N/%P/%K/%猪粪68.741.42.090.8961.12牛粪75.0436.81.670.4290.948羊粪50.733.62.010.4961.321鸡粪52.030.12.340.9291.606鸭粪51.026.21.660.8851.373鹅粪61.730.71.6450.6721.742畜禽粪便养分含量(鲜基)畜禽粪便养分含量（烘干基）资料来源：堆肥工程实用手册(第二版),20117畜禽粪便堆肥工艺三、畜禽粪便堆肥工艺及技术选择常用的好氧堆肥工艺主要有：条垛式堆肥、槽(仓)式堆肥和反应器堆肥。1.条垛式堆肥工艺是一种典型的开放式堆肥，将混合好的原料排成条垛，并通过机械周期性地翻抛进行发酵。翻堆频率大约为每周3-5次，整个发酵过程大约需要40～60天。条垛式好氧发酵工艺8槽式堆肥工艺三、畜禽粪便堆肥工艺及技术选择槽式堆肥一般在长而窄的被称作“槽”的通道内进行，槽壁上方铺设有轨道，在轨道上安装翻堆机，可对物料进行翻搅，槽的底部铺设有曝气管道可对堆料进行通风曝气，是一类将强制通风与定期翻堆相结合的堆肥系统。物料一般在入槽后1-2天即可达到45℃。发酵周期为30~40天。槽式好氧发酵工艺9三、畜禽粪便堆肥工艺及技术选择反应器堆肥工艺反应器堆肥指将有机废弃物置于集进出料、曝气、搅拌和除臭为一体的密闭式反应器内进行好氧发酵的一种堆肥工艺。发酵周期7-12天。密闭式好氧发酵工艺10三、畜禽粪便堆肥工艺及技术选择三种常见堆肥工艺的特点工艺条垛式槽/仓式反应器特点1.设备少；2.运行简便；3.需要添加辅料；4.堆体温度和氧含量不易控制；5.易受气候和周边环境影响；6.臭气不易控制；7.发酵周期长；8.占地面积大；9.投资少。1.设备较多，操作较复杂；2.机械化程度高；3.需要添加辅料；4.可控制温度和氧含量；5.不受气候影响；6.臭气易收集控制；7.发酵周期较短；8.占地面积较大；9.土建投资高。1.设备一体化，单体处理量小；2.自动化程度高；3.无需或少添加辅料；4.可以精确控制温度、氧气浓度；5.保温节能，不受气候影响；6.密闭系统臭气易控制7.发酵周期短；8.占地面积小；9.土建投资少。条垛式堆肥适用于土地相对充裕，远离居民区，适合固定投资少的中小型养殖场。槽式堆肥适用于土地面积较小，环保要求较高，适合固定投资高的大中型养殖场。反应器堆肥适用于土地面积小，环保要求高，适合就地处理的中小型养殖场。11三、畜禽粪便堆肥工艺及技术选择畜禽粪便堆肥工艺流程粉碎筛分计量包装产品达标排放臭气处理辅料畜禽粪便原料混合一次发酵臭气菌剂陈化臭气曝气、翻堆曝气、翻堆注：实线为必需步骤，虚线为可选步骤12三、畜禽粪便堆肥工艺及技术选择原料预处理参数控制范围操作要求水分55~70%物料水分高低搭配、干湿混合；可以用秸秆等干物料调节。粒度0.1~5cm秸秆、树枝等大粒径原料要进行机械粉碎。pH值5.5~9.0用生石灰、石膏、醋酸等调节pH值。C/N20~40:1高氮素的物料应选择高碳素物料，如秸秆等进行调节。堆肥接种1~2‰按照湿物料的1~2‰接种。堆肥原料预处理控制参数堆肥过程好氧堆肥一般分两个发酵阶段，即一次发酵和二次发酵（陈化）。1.一次发酵的目的是使废弃物中的挥发性物质降低，臭气减少，杀灭寄生虫卵和病原微生物，达到无害化目的。2.经过一次发酵后的物料尚未达到腐熟，需要进行二次发酵，即陈化。陈化的目的是将物料中未降解的大分子有机物进一步分解、稳定，以满足后续产品的需要。后处理堆肥要作为产品使用还应根据用途和市场需要进行后处理，包括粉碎、筛分、配料和包装等，提高堆肥产品的肥效和商品性，进而提高综合收益。13四、条垛式堆肥工艺设施面积及建设要求以日处理1吨、10吨和50吨三种规模的条垛式堆肥工艺进行具体说明。条垛式堆肥所需场地应包括辅料储存区、原料混合区、条垛发酵区和成品暂存区等单元。辅料储存区应满足10-30天的使用量。条垛宽度和高度根据所购置的翻堆设备规格确定，条垛长度可根据场地情况灵活掌握，条垛间应预留0.5-1m的间隔距离。发酵区周围预留3-6m宽的铲车运输道路。厂区内设置污水收集槽和储存池，避免渗滤液排放。规模1吨/天10吨/天50吨/天面积500-1000m23000-5000m27000-12000m2建设要求地面硬化，阳光板，考虑渗滤液排水地面硬化，彩钢结构，考虑渗滤液排水地面硬化，彩钢结构，考虑渗滤液排水不同规模条垛设施建设建议14四、条垛式堆肥工艺（1t/d，500-1000m2）（10t/d，3000-5000m2）（50t/d，7000-12000m2）条垛式堆肥厂布置示意图15不同规模条垛设备选型四、条垛式堆肥工艺规模1吨/天10吨/天50吨/天粉碎设备粉碎机；处理能力：1t/h粉碎机；处理能力：4t/h粉碎机；处理能力：4t/h运输设备铲车（0.8m3）铲车（1.7m3）铲车（3m3）翻堆设备铲车（0.8m3）铲车（1.7m3）或条垛翻堆机铲车（3m3）或条垛翻堆机翻堆机(宽m)1.82.33.1翻堆机(高m)0.811.4条垛总长m805001300推荐条垛数481516不同规模条垛堆肥工艺过程控制参数预处理畜禽粪便结构疏松不结冰、结块，含水率50-80%辅料粒度0.1~2cm，含水率＜30%混合物料含水率55~65%，C/N：20~40:1，pH：5.5-9.0一次发酵发酵周期20-30翻堆1天1次发酵温度/持续时间55℃以上；≥15天产品含水率≤50%，温度≤40℃，无蝇无虫卵陈化发酵周期20-30翻堆2天1次成品含水率≤45%，温度≤35℃，无臭味四、条垛式堆肥工艺17五、槽式堆肥工艺设施面积及建设要求以日处理5吨、50吨和100吨畜禽粪便的槽式堆肥工艺进行具体说明。根据工艺单元设立独立车间，各车间地面水泥硬化，避免露天生产。主要生产车间包括：原料（混料）车间、一次发酵车间、二次发酵（陈化）车间、加工车间、成品库房。配套辅助车间包括：配电间、维修间、中控室、办公间等。厂区需规划6m宽环路、消防通道、排水管网。各车间保证通风，原料和一次发酵车间建议全封闭并配置除臭设施。生产区与办公生活区应分开，原料（混料）车间、发酵车间、陈化车间等生产车间应位于厂区下风向。18槽式堆肥厂区布置五、槽式堆肥工艺原料（混料）车间：主要用于原料预处理，储存部分原料和辅料。一次发酵车间：包括进料区、发酵区、出料区。发酵车间总面积一般为发酵区总面积的1.4~1.7倍。二次发酵车间：陈化车间面积一般为发酵车间面积的0.5~0.7倍，陈化物料约为发酵物料的0.5~0.7倍。加工车间：根据生产需求设计，年产5万吨以下粉状有机肥生产线的车间面积约300-500m2，需配料造粒的有机肥生产线的车间面积约1500-2000m2。在筛分、烘干、冷却等粉尘产生单元处应设置相应的除尘设施。成品库房：库房大小根据有机肥产品的产量和存放周期确定。设计时一般按照堆积容量2吨/m2，容积率0.6-0.7计算库房面积。19设备选择五、槽式堆肥工艺工艺单元工艺参数5吨/d50吨/d100吨/d原辅料车间混料方式铲车铲车或混料机铲车或混料机发酵车间进料方式铲车铲车或自动进料自动布料出料方式铲车铲车或自动出料自动出料供氧方式鼓风机鼓风机鼓风机陈化车间陈化模式陈化仓陈化仓或陈化槽陈化仓或陈化槽供氧方式铲车翻倒鼓风机鼓风机加工车间产品模式粉状肥料粉状肥料粉/粒状肥料主体设备翻堆机、鼓风机、铲车翻堆机、鼓风机、混料设备*、自动进出料设备*、曝气中控设备*、铲车翻堆机、鼓风机、混料设备*、自动进出料设备*、曝气中控设备*、铲车注：“*”表示对自动化程度要求更高的项目可选。20设备配置五、槽式堆肥工艺预处理及自动进出料设备1.利用铲车在车间硬化地面上通过3-5次对原辅料翻倒完成混料，并在发酵完成后用将物料从槽中运出。2.通过投料仓、混料机和皮带输送机等机械设备的组合，完成原辅料的配比和混合搅拌。采用全自动化进料设备和出料设备，由不同皮带输送机及移动架组合完成进出料工作。翻堆设备翻堆机的主要功能是将发酵物料上下混合、破碎并横向移动，使得发酵槽内堆体结构均匀，疏松透气。根据物料的运动形式可将翻堆机分为链板式翻堆机、蛟龙式翻堆机、滚筒式翻堆机、桨叶式翻堆机等。供氧设备根据风压和风量要求，风机的配置可选择单槽单台或多槽分段多台，通常配置电动蝶阀或电磁阀及相应电控箱，控制模式可选择现场控制和中控室PLC连远程操控。目前应用最多的供氧设备包括罗茨风机、高压涡轮风机、中低压风机等。21槽式堆肥过程工艺参数五、槽式堆肥工艺项目参数项目参数发酵周期15~20天发酵温度55℃以上高温期≥7天翻堆1~2次/天供氧氧气