堆肥设计

以江苏某地养殖600头肉牛的养殖场产生的畜禽粪便为原料进行静态通气型堆肥处理。原料含水量为81％，以锯末为水分调节材料，水分含量为25％。目标调节水分为72％。

二工艺说明

1．前处理

由于新鲜牛粪运来的时候水分含量很大，如果不进行水分调节就会因通气不良而出现堆肥温度上升满、臭气产生量大，并且搬运搅拌也不方便等。因此在堆肥之前，要进行前处理，可以将一定质量(之前已算得)的锯末与之混合搅拌，在调节水分含量的同时，也调节了通气性和C/N比。

2．堆肥发酵

一次发酵是在通气型堆肥池中进行，靠强制通风来供给氧气，即首先利用通风机将空气压入管道，然后通过管道进入堆肥池的通气床，最后由通气床的支管分布到堆肥的各部分。在发酵场地上，由于混合物料中存在的好氧微生物作用而开始发酵，首先是易分解物质分解，产生二氧化碳和水，同时产生热量使温度上升。这时微生物吸取有机物中的碳、氮等营养成分，在合成细胞质自身繁殖的同时，将细胞中吸收的物质分解而产生热量。发酵初期物质的分解作用是靠嗜温菌（生长繁殖最适宜温度为30～40℃）进行的；随着温度的升高，最适宜温度45～65℃的嗜热菌取代了嗜温菌，能进行高效率的分解，此温度下，各种病原菌、寄生虫卵、杂草种子均可被杀灭。最后当材料中的有机物质被分解的差不多，温度开始下降，一次发酵完成。将其转移至二次发酵池进行腐熟。

3．造粒制肥

经过好氧发酵后的物料，体积会减少，水分也会降低，可以直接施用于农业、菜园、果园或作为土壤改良剂。但作为商品销售还应根据客户的需要进行加工。其一可以进行搅拌造粒、筛分并烘干后包装，作为生物有机肥销售；其二添加氮、磷、钾等无机养分或者加入某种特定功能的微生物，生产有机—无机复混肥料和具有特殊功能。

4．尾气除臭

在好氧堆肥发酵中有臭气产生，主要有氨、硫化氢、甲基硫醇、胺类等，废气必须进行除臭后才能排放。去除臭气的方法采用土壤除臭法。

5．工艺流程

1．建设规模

①粪便处理量为20㎏/（头.日）×300头＝6000㎏/日

②干物质量为6000㎏×（100％－81％）＝1140㎏

③锯末添加量为6000㎏×（81％－72％）/（72％－25％）＝1149㎏

④锯末干物质量1149㎏×（100％－25％）＝861㎏

（1）一次处理期间

⑤干物质分解量

牛粪：1140㎏×27％＝307㎏

锯末：861㎏×9％＝77㎏

⑥水分蒸发量：［（307㎏×4500kcal/kg）＋（77kg×3000kcal/kg）］÷900kcal/kg＝1791kg （2）二次处理期间

⑦干物质分解量

牛粪：1140㎏×（35％－27％）＝91㎏

锯末：861㎏×（11％－9％）＝17㎏

⑧水分蒸发量：［（91㎏×4500kcal/kg）＋（17kg×3000kcal/kg）］÷900kcal/kg＝511kg （3）堆肥生产量

⑨堆肥生产量

日生产量：7149㎏－（307㎏＋77㎏＋1791kg）－（91kg＋17 kg＋511 kg）＝4355 kg

年生产量：4355 kg×365日＝1590t

（4）堆肥设施必要的规模

⑩一次处理设施必要的容积：（7149㎏÷800㎏/ m3）×25日＝224 m3

一次堆肥设施必要的面积

南方：224 m3÷堆积高2.3m×1.1＝107㎡

中部：224 m3÷堆积高2.3m×1.2＝117㎡

北部：224 m3÷堆积高2.3m×1.3＝127㎡

二次处理设施必要的容积：（4974㎏÷800㎏/ m3）×（115－25）日＝466 m3

二次堆肥设施必要的面积

南方：467m3÷堆积高2.0m×1.1＝257㎡

中部：467 m3÷堆积高2.0m×1.2＝280㎡

北部：467 m3÷堆积高2.0m×1.3＝304㎡

表1 堆肥原料（通气型堆肥舍，以锯末作为水分调节材料）

表2 堆肥处理条件（通气型堆肥舍，以锯末为水分调节材料）

表3 物质收支平衡表（通气型堆肥舍，以锯末为水分调节材料）

2．建设面积

（1）必要面积（表3）：一次处理舍117㎡，后熟处理舍280㎡，合计397㎡。

（2）堆肥设施建设面积：

①发酵槽面积：3×8×5＝120㎡

②混合投入区面积：8×8＝64㎡

③作业道路面积：8×35＝280㎡

④堆肥贮存面积；8×12＝96㎡

⑤原料放置面积：8×8＝96㎡

⑥合计：24×33＝792㎡见图1

3．厂址选择

鉴于原料的运输将其安排在距离肉牛养殖厂附近区域较为合适。另外，该厂要临近公路，交通便

利，供电、供水系统利用要基本满足生产需要。厂址选择时还应注意其应在城市或者居民聚集点等的下风向和河流水源的下游以减轻污染。

图1 通气型堆肥设施建设布置示意图

4．厂房设计

首先，厂房的地基高出地面约10㎝左右，门前有5％左右的坡度，屋后设有排水沟。厂内地面采用水泥混凝土地面并且地面从内到外有2％的坡度。厂区呈长方形，总占地面积792㎡，南北长33m，东西宽为24m，主出入口位于南侧。厂房内设有原料混合区、发酵区、原料放置区，堆肥贮存区和器械放置和维修区等。厂房采用钢结构屋架，在发酵区的屋顶用阳光板代替钢结构屋架以利于充分使用太阳能。跨度12m连柱，柱距4m，柱顶标高4m。厂房内安装的主要设备有混合搅拌机、工程车、圆盘造粒机、烘干机、震动筛、包装秤等等。

另外，还设有鼓风机房和除臭大棚。鼓风机房为砖混结构，建筑尺寸：L×B＝8m×4m。数量：一座。鼓风机房内安装的设备有鼓风机、引风机等。鼓风机向发酵槽提供空气，引风机从发酵间向外抽废气。

5．除臭工艺设计

在堆肥过程中有臭气产生，废气必须进行除臭处理后才能排放。处理方法为土壤除臭法，处理过程为用引风机将发酵间中产生的臭气收集，用管道输送土壤槽下部的主通风道，然后由支通风道分散道土壤槽底部的各部分，由支通风道出来的臭气通过较大石块的空隙依次进入砂石层和土壤层，并逐步扩散开来被土壤颗粒吸附，最终被土壤微生物分解转化。

除臭槽形状为矩形，主通风道用耐腐塑料管砌成圆形形状，支通风道也用多孔塑料管。在主通风道和支通风道周围都要覆盖卵石。在铺设完主通风道和支通风道和碎石层（约45㎝）后，在上面盖一层石棉网以防止细砂或土壤落入石缝造成通气堵塞，在石棉网上还应铺设5㎝的细砂，然后在上面覆盖约50㎝的质地疏松、富含有机质的土壤层。