畜禽糞便是農業生產中理想的有機高效肥，適量施用可以改良土壤，培養地力，防止土質下降。然而直接施用可能會造成環境汙染、農產品品質下降。對於人口稠密的城鎮、工廠、學校等周邊地區，集約化的規模養殖場畜禽排出大量糞尿若不經處理不僅會造成環境嚴重汙染，還容易引起疾病傳播。下面為大家介紹糞便堆漚處理生產有機肥的技術。
意義
隨著畜牧養殖業的不斷髮展，規模化養殖場、養殖小區不斷出現，大量的畜禽糞便隨之產生。由於得不到及時、有效地處理，許多養殖場周邊糞湯四溢，蚊蠅亂飛，惡臭撲鼻，嚴重汙染環境，危及到廣大農民的身體健康。另一方面，畜禽糞便是我國傳統的有機肥料，養分齊全，有機質含量高，適量施用不僅可改良土壤，還可提高農產品品質與產量。由於農業生產長期大量使用化肥，使土壤有機質含量日益減少，土壤板結，養分流失，保水保肥性能下降，對土壤的汙染也日趨嚴重，農業害蟲的抗藥性不斷增強，已成為制約我國“三高”農業發展的重要因素之一。
近年來，許多科研院所和企業開展了大量的技術研發和推廣工作，在引進、消化、吸收國外同類技術的基礎上，已經初步形成能源環保、能源生態等模式的畜禽糞便綜合利用技術，相應的配套設備、設施、產品技術也基本完善。高效、低耗的畜禽糞便處理技術也進一步得到完善和提高。可以預料，畜禽糞便的無害化、資源化處理和資源綜合利用是今後我國畜禽糞便處理技術的發展方向，這也必將有利於我國農業可持續發展和農業汙染的治理。
原理
根據堆肥過程中微生物對氧氣的需求情況，可以把堆肥方法分為好氧堆肥和厭氧堆肥兩種。通常好氧堆肥堆溫高，一般在55～60℃左右，極限可達80～90℃，所以好氧堆肥也稱為高溫堆肥;厭氧堆肥則是在無氧條件下藉助厭氧微生物發酵堆肥。
按照好氧發酵和厭氧發酵的原理不同，好氧堆肥原理是在有氧條件下，利用好氧微生物的作用來進行的。在堆肥過程中，畜禽糞便中的可溶性物質通過微生物的細胞膜被微生物直接吸收;而不溶的膠體物質，先被吸附在微生物體外，依靠微生物分泌的胞外酶分解為可溶性物質，再滲入細胞。
堆肥的方法
所謂的堆肥就是在人工控制下，在一定的溫度、溼度、碳氮比以及通風的條件下，利用自然界廣泛分佈的細菌、放線菌、真菌等微生物的發酵作用，人為地促進可生物降解的有機物向穩定的腐殖質生化轉化的微生物學過程，即人們常說的有機肥腐熟過程。
堆肥方法通常有三種。一種按是否需要氧氣劃分，有好氧堆肥(有氧狀態)和厭氧堆肥(無氧狀態)兩種;另一種是按堆肥溫度劃分，有高溫堆肥和中溫堆肥;第三種是按機械化水平來劃分，有露天自然堆肥和機械化堆肥。習慣上人們都按好氧堆肥和厭氧堆肥區分。現代化堆肥工藝基本都是好氧堆肥，這是因為好氧堆肥具有溫度高、基質分解比較徹底、堆制週期短、異味小、可以大規模採用機械處理。厭氧堆肥是利用厭氧微生物完成分解反應，空氣與堆肥相隔絕，溫度比較低，工藝比較簡單，產品中氮保存量比較多，但堆制週期太長、而且比較濃烈的臭味、產品中含有分解不是特別充分的雜質。
好氧堆肥的過程，一般分為三個階段。
首先是中溫階段。中溫階段也稱產熱階段，是指堆肥過程的初期，堆層基本呈15～45℃的中溫，嗜溫性微生物較為活躍而且利用堆肥中可溶性有機物進行旺盛的生命活動。這些嗜溫性微生物包括真菌、細菌和放線菌，主要以糖類和澱粉類為基質。
經過中溫堆肥階段後進入第二階段，也就是高溫階段。當堆溫升45℃以上時即進入高溫階段，在這一階段，嗜溫微生物受到抑制甚至死亡，取而代之的是嗜熱微生物。堆肥中殘留的和新形成的可溶性有機物質繼續被氧化分解，堆肥中複雜的有機物如半纖維素、纖維素和蛋白質也開始被強烈分解。
然後進入堆肥的第三個階段：降溫階段。在發酵後期，只剩下部分較難分解的有機物和新形成的腐殖質。此時微生物的活性下降，發熱量減少，溫度下降，嗜溫性微生物又佔優勢，對殘餘較難分解的有機物做進一步分解，腐殖質不斷增多且穩定化，堆肥進入腐熟階段，需氧量也大大減少，含水率降低，堆肥孔隙度增大，氧擴散能力增強，此時只需自然通風。
厭氧堆肥原理。厭氧堆肥是在缺氧條件下利用厭氧微生物進行的腐敗發酵分解，其最終產物除了二氧化碳和水以外，還有氨、硫化氫、甲烷和其他有機酸等物質，其中氨、硫化氫等物質有異臭氣味，而且厭氧堆肥需要的時間也很長，完全腐熟往往需要幾個月的時間。傳統的農家肥就是厭氧堆肥。
厭氧堆肥過程主要分為兩個階段：
第一階段是產酸階段。產酸菌將大分子有機物降解為小分子的有機酸和乙酸、丙醇等物質。
第二階段為產甲烷階段。甲烷菌把有機酸繼續分解為甲烷氣體。
厭氧過程沒有氧參加，酸化過程產生的能量較少，許多能量保留在有機酸分子中，在甲烷細菌作用下以甲烷氣體的形式釋放出來。厭氧堆肥的特點是反應步驟多，速度慢，時間長。
影響堆肥過程的因素
影響堆肥過程的因素主要有以下七個方面：
1、碳氮比。在微生物分解所需的各種元素中，碳和氮是最重要的。碳氮比與堆肥溫度有關，原料碳氮比高，碳素多，氮素養料相對缺乏，細菌和其它微生物的生長就受到限制，有機物的分解速度就慢，發酵過程就長。如果碳氮比例高，容易導致成品堆肥的碳氮比過高，這種堆肥施入土壤後，將奪取土壤中的氮素，使土壤陷入“氮飢餓”狀態，影響作物生長。但是碳氮比過低，特別是低於20:1，可供消耗的碳素少，氮素養料相對過剩，則原料中的氮將變成氨態氮而揮發，導致大量的氮素損失而降低肥效。
為了使參與有機物分解的微生物營養處於平衡狀態，堆肥碳氮比應滿足微生物所需的最佳值25～35:1，糞便的碳氮比含量較低，應通過補加含碳量高的物料(如秸稈)來調節碳氮比。以含水率75% 的雞糞為例，按重量比，添加秸稈的比例大約為雞糞：秸稈=5:1。
2、含水率。堆肥原料的最佳含水率通常是在50%～60%左右。當含水率太低(<30%)時將影響微生物的生命活動，太高也會降低堆肥速度，導致厭氧菌分解併產生臭氣以及營養物質的瀝出。不同養殖工藝畜禽糞便的含水率相差很大，通常採用幹清糞工藝糞便的含水率為75%～80%。堆肥物料的含水率還與設備的通風能力及堆肥物料的結構強度密切相關，若含水率超過60%，水分就會擠走空氣，堆肥物料便呈緻密狀態，堆肥就會朝厭氧方向發展，此時應加強通風。反之，堆肥物料中的含水率低於20%，微生物將停止活動。
3、溫度。對堆肥而言，溫度是堆肥得以順利進行的重要因素，溫度會影響微生物的生長，一般認為高溫菌對有機物的降解效率高於中溫菌。堆肥初期，堆體溫度一般與環境溫度相一致，經過中溫菌1～2天的作用，堆肥溫度便能達到高溫菌的理想溫度50～65℃，在這樣的高溫下，一般堆肥只要5～6天即可達到無害化要求。過低的溫度將大大延長堆肥達到腐熟的時間，而過高的堆溫(≥70℃)將對堆肥微生物產生不利影響。
4、通風供氧。通風供氧是堆肥成功的關鍵因素之一。堆肥需氧的多少與堆肥物料中有機物含量有關，堆肥物料中的有機碳越多，其耗氧率越大。堆肥過程中合適的氧濃度為18%，一旦低於18%，好養堆肥中微生物生命活動將受到限制，容易使堆肥進入厭氧狀態而產生惡臭。
5、pH值。pH值對微生物的生長也是重要影響因素之一，一般微生物最適宜的PH值是中性或弱鹼性，pH值太高或太低都會使堆肥處理遇到困難。此外，pH值也會影響氮的損失，因此，PH值在7.0以上時，氮以氨的形式揮發。但在一般情況下，畜禽糞便的pH能滿足發酵要求。
6、接種劑。向畜禽糞便中加入接種劑(微生物菌劑)可以加快堆腐物料的發酵速度。向堆肥中加入分解較好的廄肥或加入佔原始物料10%～20%的腐熟堆肥，能加快發酵速度。在堆制過程中，按自然方式形成了參與有機廢棄物發酵以及從分解產物中形成腐殖質化合物的微生物群落。通過有效的菌系選擇，可以從中分離出具有很大活性的微生物培養物，建立人工種群與堆肥發酵要素母液。
7、堆肥原料尺寸。因為微生物通過在有機顆粒的表面活動，所以降低顆粒物尺寸，增加表面積，將促進微生物的活動並加快堆肥速度;另一方面，如果原料太細，又會阻礙堆層空氣的流動，將減少堆層中可利用的氧氣量，反過來又會減緩微生物活動速度。因此，為了加快發酵過程，應在保證空氣通透的前提下儘量減小堆肥原料的尺寸。畜禽糞便本身呈稠漿狀，一般需添加大尺寸物料增加孔隙度。
堆肥腐熟度
堆肥腐熟度是指有機廢棄物經過發酵處理後達到無害化指標的程度，是評價堆肥能否安全用於農業生產的指標。
堆肥是否腐熟可採用眼觀、鼻聞、手摸的簡便方法來判斷。腐熟的堆肥具有以下幾個特點：
(1)堆肥溫度下降並趨於環境溫度;
(2)基本沒有臭味;
(3)外觀呈褐色，團粒結構疏鬆，堆內物料帶有白色菌絲。
有機廢棄物生產有機肥的方法
隨著我國農業生產的發展，農業有機廢棄物數量急劇增長，使得有機廢棄物大量堆積，養分流失，汙染環境。有機肥是最有效的消納有機廢棄物資源的手段。目前，有機廢棄物好養髮酵方式應用較普遍的通常有四種：即平地堆置法、發酵槽發酵法、塔式發酵法與滾筒發酵法。
1、平地堆置發酵法。在發酵棚中將調配好的原料堆成2米寬、1.5米高的長壟，每天翻1～2次，35～60天腐熟。此種形式的特點是投資較少，操作簡單。
2、發酵槽發酵法。發酵槽為磚混結構，槽長度30～40米、寬6～8米、深2米左右，可以若干個槽並列組合，置於封閉或半封閉的發酵房中。發酵房頂棚採用透光材料，以充分利用太陽能。發酵槽底部埋設通氣管，物料填入後採用高壓送風裝置定時強制通風，以保持槽內通氣良好，促進微生物迅速繁殖。採用剷車或專用發酵翻堆設備定期翻動，一般每天翻動1～2次。經過30天左右發酵，溫度由最高時的70～80℃逐步下降趨於穩定，物料就腐熟了。
3、塔式發酵法。發酵塔為矩形塔，內部為分層結構，層數可根據需要設定，上下通風透氣、體積可大可小，可多個塔組合。有機廢棄物被提升到塔的頂層，通過自動翻板定時翻動，物料隨之落到下層。按照設定的發酵時間發酵物料逐層落到底層，發酵過程結束。塔式發酵採用鋼質翻板，長期浸泡在含有腐蝕性物質的有機廢物中，易腐蝕生鏽，發酵塔的壽命會受到影響。
4、滾筒式發酵法。發酵滾筒為鋼結構，並設有驅動裝置，安裝成與地面傾斜1.5～3°的角度，採用皮帶輸送機將畜禽糞便送入滾筒，滾筒定時旋轉，一方面使物料在翻動中補充氧氣，另一方面，因為滾筒是傾斜的，在滾筒轉動過程中，物料由進料端緩慢向出料端移動。當物料移出滾筒時，物料已經腐熟。
由於好氧發酵有一些條件的限制：如含水率：45%～60%;環境溫度：15℃以上;碳氮比：25/1～35/1。因此無論採用哪種堆肥方法，都必須掌握以下幾個步驟：
1、水分調節
水分為微生物生長所必需，在堆肥過程中，按重量計算50～60%的含水率最有利於微生物分解。畜禽糞便的含水率一般在75～80%，一般採用含水率比較低的秸稈進行調節。
2、控制發酵溫度
有機物料正常發酵的重要條件之一是適宜的溫度。在氣候寒冷的地區，為了保證發酵過程正常進行，需採用加溫保溫措施。目前比較經濟可行的辦法是利用太陽能對物料加溫與保溫，可利用溫室大棚的原理設計發酵設施。發酵設施應採用透光性能好、結實耐用的PVC或玻璃鋼等屋面材料與牆體材料。發酵設施冬天應封閉良好，具有良好的保溫性能;同時應通風方便，以提供物料發酵所需要的氧氣。
3、調節碳氮比
通常畜禽糞便的碳氮比是低於20:1的，而秸稈的碳氮比高於50:1，那麼發酵物料的碳氮比調整到25～35:1的話，可以在畜禽糞便中添加一部分秸稈，一方面調節碳氮比，另一方面由於秸稈含水率低還可起到調節物料含水率的作用。
4、翻堆
通氣性是影響堆肥溫度和發酵效果的重要因素。翻堆的目的是改善堆內通氣條件，散發水分，促進高溫有益微生物的繁殖，使堆溫達到60～70℃，加速發酵物料的轉化，從而達到混合均勻、受熱一致、腐熟一致。可採用人工翻堆，也可採用輪式翻堆機、裝載機、深槽好氧翻堆機等機械來翻動物料。在發酵過程中，每天翻動1～2次比較適宜
5、篩分
為了提高有機肥料產品的商品價值，便於包裝貯存，一般採取篩分工藝分選出大塊物料。篩分設備有圓筒篩、振動篩等不同類型，如果為了減少投資，也可採用人工篩分的辦法，篩上物集中填埋或作為發酵輔料回用，篩下物可作為有機肥料產品。
堆肥技術的設備
堆肥設備包括原料處理、翻堆、混合等設備。
1、破碎設備。破碎的目的是把秸稈、蘑菇棒等大塊物料粉碎到處理工藝所要求的大致均勻的形狀和尺寸。在堆肥過程中，大尺寸物料經粉碎得到顆粒均勻的物料，使其中有機物的表面積增加可以有效促進有機物的好氧分解，縮短堆肥發酵週期，同時也保證堆肥產品的顆粒要求。破碎設備主要有錘片式粉碎機、鏈條式粉碎機、切割機等。
2、翻堆設備。翻堆設備主要有輪式行走翻堆機、螺旋式翻堆機(深槽好氧發酵攪拌設備)、鏈板式翻堆機、銑盤式翻堆機等類型。目前，在許多畜禽養殖場運用比較多的有深槽好氧發酵攪拌翻堆機。
3、混合設備。混合設備主要有鬥式裝載機、轉鼓混合機、攪拌機等。混合設備的性能直接影響發酵原料的混合均勻度，這關係到堆肥過程能否順利進行。在小規模堆肥廠，鬥式裝載機由於其功能比較多、價格比較低等優點被廣泛採用。
4、輸送設備。堆肥廠的輸送設備主要是用於堆肥廠內物料的提升與搬運。它用來完成新鮮糞便、堆成品和廢渣的運輸。堆肥廠內的運輸傳動形式有很多種，關鍵在於合理選擇，這是確保工藝流程的實施、提高畜禽糞便處理效率、實現堆肥廠機械化、自動化的有效保障。同時它也是降低工程造價和工廠運行成本的重要環節。
堆肥廠常用的運輸設備有板式輸送機、皮帶輸送機、鬥式提升機、螺旋輸送機等。
5、篩分設備。篩選設備是用來將發酵產品中各組分進行分類的機械裝置，如畜禽糞便中的石頭、沒有發酵完全的秸稈等物料，以提高有機肥的商品品質。常用的篩選設備有滾筒篩、振動篩等。