规模化养殖场堆肥工艺及应用.ppt

规模化养殖场堆肥工艺及应用,北京沃土 彭生平 2009年05月,目 录,堆肥系统构成及工艺流程 堆肥场布局与物料流动 原料选择及储存 原料预处理 堆肥发酵系统 堆肥熟化与储存 堆肥生产复混肥 堆肥常见问题及处理,堆肥系统构成及工艺流程 堆肥系统构成,商品化堆肥生产是在复杂的原料来源和不稳 定的生产环境中，寻求相对合理的生产工艺， 平衡质量、成本和环境影响的过程。,堆肥系统构成及工艺流程 堆肥工艺流程,堆肥系统构成及工艺流程 堆肥厂建设模式,模式一 一体化模式 适应对象： 原材料依赖外购的肥料企业,模式二 分散就地发酵 集中加工模式 适应对象： 规模化养殖企业及其关联企业,堆肥场布局与物料流动,厂址选择 主要原料集中、量大，取运方便； 交通、通讯便利； 水、电及其它能源有保障； 尽可能远离居民区； 规模化特色农业种植区。,堆肥场布局,堆肥场布局与物料流动,布局原则：秩序 效率 秩序原则遵循堆肥系统顺序和工艺顺序，保证工艺的顺畅。 效率原则应能满足最大限度的提高劳动生产效率，保证生产的便捷，能以较低的能耗、较少的用工、适宜的劳动强度获得较高的产能和最佳产品质量。 区域布局：生产区、办公区、生活区功能划分 办公和生活区应安排在整个项目的常年上风向 系统布局：系统特性对生产环境的影响 原料储存及预处理系统应置下风向 一次发酵系统最好不要置于项目高处,堆肥场布局与物料流动,鸡粪储存 预处理 发酵车间 陈化 厂 原料库 道 路 道 路 道 路 N 外 加工车间 配 道路 电 道 成 品 库 办公室及化验室 道 路 路 绿 化 绿 化 厂 外 道 路,年产1万吨有机无机复混肥厂区布置图,系统规模 要素 项目规模 原料来源及性质 发酵方式产品类型 步骤 系统连接 工艺连接 设备连接 建筑物连接 工艺连接优选 设备连接为主 建筑物连接为辅,系统设计,堆肥场布局与物料流动,原料选择及储存,原料类型,按使用量：主料 辅料 主料比例30-80%,如畜禽粪便、市政污泥、甘蔗滤泥、草炭等。 辅料用于调节物料水分、C/N、C/P、pH、通透性、养分等，比例 不超过40%，单一物料比例不超过20%。常有秸杆粉、稻壳粉、稻 糠、麦麸、饼粕、草炭、蘑菇渣、粉煤灰、过磷酸钙、磷矿粉等。 按原料性质：碳素原料、氮素原料、调理剂 碳素原料高碳原料，多作辅料，如秸杆粉、稻壳粉、稻糠、草 炭、蘑菇渣、粉煤灰等。 氮素原料C/N30以下，多作主料，如畜禽粪便、市政污泥、甘蔗 滤泥等，也可作辅料用来调节C/N的高氮原料，如饼粕、鱼粉、肉 骨粉、尿素等。 调理剂主要指调节pH值的原料，如生石灰、石膏以及稀酸等， 有时也将调节C/P的原料归为调理剂。,原料选择及储存,常见堆肥原料类型及评价,原料选择及储存,续表,原料选择,原料选择及储存,堆肥生产应该根据当地的资源状况以及堆肥化的目的首先确定主料，然后根据主料的性质选取辅料。当主料为高碳素原料时，应选择合适的高氮素原料进行调节；当主料为高氮素原料时，选择合适的高碳素原料进行调节。无论何种原料，其选用的一般原则为： 1原料来源广泛、供应稳定； 2原料水分尽量偏低； 3氮磷钾及有机质养分适宜； 4易腐熟； 5成本或价格低。,堆肥原料,原料选择及储存,原料选择及储存,畜禽粪便种类及比例,原料选择及储存,畜禽粪尿年排泄量,每只（头）畜禽每年排泄粪便中N和P含量 kg/（只a）,原料选择及储存,堆肥常用有机废物估算量,生猪 湿粪4000吨/万头年 干粪1500吨/万头年 肉鸡 湿粪8000吨/100万只年 干粪3000吨/100万只年 蛋鸡 湿粪28000吨/100万只年 干粪7000吨/100万只年 牛 湿粪10000吨/千头年 干粪3000吨/千头年 污泥 湿泥50吨/10万方污水日 干泥15吨/10万方污水日,原料选择及储存,原料来源,原料选择及储存,原材料收储面临问题,原料,原料选择及储存,畜禽粪便堆肥面临问题,原材料,来源不稳定,养分变化大,水分变幅大,配方不稳定,工艺不稳定,质量不稳定,原料选择及储存,原料选择及储存,原料储存,系统设计和建设基本要求： 1、最大限度的减少或消除原料造成二次污染。 2、最大限度的减少原料在储存过程中养分损失。 3、尽可能的在储存过程中降低原料水分。 解决途经：养殖场就地完成一次发酵 优点： 1、大幅度减少运输及储存造成的二次污染 2、大幅度降低运输成本 3、大幅度减少养分损失 4、有效规避养殖风险,原料选择及储存,Wo +Wm R 每天的发酵产量 W = - （5.1） T W R 1T1（1-V1） 湿原料储存面积 S1 = - （5.2） D1 H 1K1 V1 W R 2T2 干原料储存面积 S 2= - （5.3） D2H 2K2 W 每天发酵产量；Wo 有机肥设计规模； W m有机无机设计规模；R有机发酵料在有机无机复混肥中所占比例；T年生产日数；S1湿原料储存面积；S 2干原料储存面； R 1湿原料在发酵料中所占比例；R 2干原料在发酵料中所占比例； T1湿原料周转日数；T2干原料周转日数；H 1湿原料储存高度；H 2湿原料储存高度；V1湿原料含水率；D1湿原料比重；D2干原料比重；K1湿原料储存系数（原料堆放面积占库房面积的比值）；K2干原料储存系数。,原料储存系统面积计算,原料选择及储存,如一年产1万吨肥料的堆肥厂，年生产200天，生产有机肥5000吨，有机无机复混肥5000吨，主要有机原料为鸡粪和秸杆粉，鸡粪比重为2、含水率70%、堆积高度40cm、添加比例70%、周转时间一周，秸杆粉比重为0.4、堆积高度2m、添加比例20%、周转时间二周，有机无机复混肥中有机物料比例为40%，则其鸡粪储存面积需要接近150 m2左右；秸杆粉储存面积需160 m2左右。,原料储存系统面积估算,预处理环节,预处理,粒度调节,水分调节,C/N、C/P、pH等调节,养分调节,过程控制参数,发酵进程,养分损失,环境控制,原料预处理,重要性与复杂性,重要性： 1、对生产周期特别是发酵进程的极端重要性 主要因子：水分、C/N、粒度 2、对产品质量的极端重要性 主要因子：水分、C/N、粒度、养分 3、对环境影响的极端重要性 主要因子：水分、C/N、粒度 4、对成本控制的极端重要性 主要因子：综合 复杂性： 各因子相互关联,原料预处理,预处理顺序,原料预处理,原料预处理,养分调节,原则:有机养分调节为主、无机养分调节为辅 方法： N调节:立足于有机N调节 P调节:有机P与无机P并举 K调节:无机K为主,堆肥及其加工产品养分来源参考表,C/N调节与堆肥配方软件,C/N调节 根据目标产品或产品用途进行调节 有机肥适当调低 有机无机复混肥适当调高 根据C素原料存储状况或C素有机物的形态进行调节 鲜料（生料）适当调低 陈料（半腐熟料）适当调高,原料预处理,堆肥配方软件物料配比计算软件.exe,堆肥发酵系统,发酵方式,条垛,堆肥发酵系统,发酵方式,槽式,塔式,堆肥发酵系统,发酵方式选择,按地域选择： 潮湿多雨地区适宜采用条垛式堆肥；干燥地区适宜采用槽式堆肥 按项目规模选择： 小规模适合采用条垛式堆肥，大规模槽式适合采用槽式堆肥。 按原料类型选择： 高水分粘稠物料适合条垛式堆肥，低水分松散物料适合选择槽式堆肥 按产品结构划分：条垛式适合于以育苗肥、拌种肥以及底肥为主的有机肥的生产，槽式适合于以有机无机复混肥为主的生产。,建议：潮湿多雨的南方地区、以高水分物料为原料的项目、中小规模堆肥厂、规模化养殖场内堆肥厂，在场地条件允许的情况下，应优先选择条垛式堆肥方式，有利于节约投资成本，提高生产效率。,不同发酵方式堆体标准,条垛式 底部宽控制在120200cm，以150cm左右为最适宜，堆高控制在5080cm，以60cm左右为最适宜，长度不限。 槽式 槽宽400600cm，槽深100120cm，堆体高度以80cm左右为宜 ，长度在50cm以上。,堆肥发酵系统,系统规模,不同发酵方式系统规模经验值 条垛式堆肥 发酵场年产量大约为4吨/m2左右，年产万吨有机肥所需发酵场面积不得少于2500 m2。 槽式堆肥 发酵场年产量大约为12吨/m2左右，年产万吨有机肥所需发酵场面积不得少于1000m2左右，折合需要60m6m1.2m的发酵槽约3个。 不同项目规模发酵系统大小类推 注：1、上述经验值依平均发酵周期10天，年生产日数200天估算 2、上述经验值成立的前提是需要有配套的陈化和加工系统,堆肥发酵系统,堆肥发酵系统,快速堆肥,温度,通 透性,水分,水分挥发,臭味控制,养分损失,产品质量,堆肥过程控制,堆肥发酵系统,堆肥过程控制系统 -PLC电脑控制仪,PLC可编程计算机控制仪配合水分、温度、氧气等高性能传感器。对堆肥过程中的温度、水分、含氧量进行自动采集、动态分析以及智能控制。实现微机联网及远程监控，保证堆肥过程控制参数的稳定一致。,堆肥发酵系统,翻堆与温度调节,翻堆原则： 温到不等时 时到不等温,陈化的基本作用,陈化对产品质量的影响 促使堆肥有机物进一步趋向完全稳定状态。 促进有机养分进一步腐殖质化和矿质化，减少养分流失，提高养分利用率； 促进堆肥水分进一步挥发，降低干燥成本，增强产品的耐储存性； 进一步有效积累微生物代谢产物，提高产品的内在品质。 陈化对生产组织的影响 陈化-堆肥生产的分配器和调节器 协调生产的连续性和产品销售季节性的矛盾 缓解连续性堆肥加工产生的资金需求压力 满足不同堆肥产品对陈化的特异性需求,堆肥陈化与储存,自然堆置法 仿条垛式堆肥方式堆积 堆宽3-5m、堆高2m左右,陈化方法,堆肥陈化与储存,陈化槽法 仿槽式堆肥，下设曝气 管，视需要间歇翻堆， 槽宽6m、料高2m,陈化仓法 仿仓式堆肥，设曝气管， 视需要辅助机械翻堆， 仓体积200m3左右,陈化时间及系统规模,堆肥陈化时间主要由原料性质、肥料品种类型决定 原料中高分子有机物如纤维素、半纤维素含量较高时，陈化时间要长； 有机肥陈化时间要长，有机无机复混肥（中的发酵料）陈化时间可相应缩短； 用作育苗或配制苗床营养土的有机肥陈化时间要尽可能的长 通常陈化大约为15-30天。 系统规模 通常按一次堆肥发酵面积的1/4-1/3设计和建设。,堆肥熟化与储存,堆肥储存,堆肥熟化与储存,堆肥经过一段时间的熟化并趋完全稳定，水分下降到20%以下后，便可进入储存阶段。进入储存前须先经过筛分和包装，堆肥的储存时间与水分关系密切，如储存时间不超过3个月，则水分含量可在18%左右，如果储存时间在3个月甚至更长时间，则水分含量要相应降低，但一般达到1415%即可。同时堆肥应采用防潮包装。堆肥储存过程中，应注意码放高度，一般以不超过1m为宜。,加工类型,有机肥加工 养分调配：N、P、K、中微量元素 功能微生物调配：生物有机肥、复合微生物肥料 商品外观加工：粉状-粒度和均匀度，颗粒-圆粒或柱状 有机无机复混肥加工 特点：以堆肥为有机原料，以无机氮、磷、钾产品为主要 养分来源，借鉴复混肥生产模式，结合作物的需肥特点，生产 的一种有机、无机相结合，肥效缓急相济，速效与长效合一， 能有效改良土壤的肥料。 品种：有机无机复混肥 高养分复合微生物肥料,堆肥加工,配方设计要点,堆肥加工产品的配方设计是养分含量、有机质含量或（和）有效活菌数各要素综合协调、彼此妥协的过程 产品中外源无机养分利用率的提高是以一定的有机质含量为基础，不同的产品应维持一定的基础有机质含量 各配方要素在不同的肥料类型中侧重点表现不同 有机肥 有机质 低养分生物有机肥 有效活菌数、有机质 中养分生物有机肥 有机质、有效活菌、养分并重 有机无机复混肥 养分主导、有机质居次 养分含量要依肥料用途来确定，在综合成本、施肥习惯等农业生产要素的前提下，通常应就低不就高 配方设计应综合堆肥对不同养分元素利用率的影响 推荐 配方,堆肥加工,加 工,加工过程关键要素：造粒 干燥 影响加工系统产能 影响产品质量 左右加工成本 影响市场销售,堆肥加工,堆肥加工,有机-无机加工生产线,堆肥加工,典型产品,选用原则,要考虑生态安全性，未经农业部登记的菌种不能选用； 要根据堆肥有机物和堆肥产品的特点选用合适的菌种； 不具备规范工业化生产条件的菌种不得选用； 实验室菌种慎重选用。,发酵接种剂,传统：二次接种模式 第一次：有机物料腐熟剂 第二次：功能微生物菌剂,有机物料腐熟剂 + 功能微生物,菌剂的研制和产业化达到国际先进水平,发酵接种剂,几种菌剂综合评价,发酵接种剂,发酵接种剂本地化生产,试剂包+反应器 模 式,包装、储存、运输等环境因素导致产品活菌数下降 成本因素 知识产权保护,试剂包=菌种+培养基,臭味和异味,原料 地部垫料；表面加覆盖物或吸附剂；喷洒生物除臭剂。 发酵过程 调整水分、粒度、pH；选用合适发酵接种剂；完善尾气收集设施。,堆肥常见问题及处理,温度上升缓慢 原因：水分过高或过低；C/N偏低 温度上升后迅速下降 原因：C/N过高 高温阶段温度偏低 原因：C/N偏低 高温阶段温度偏高 原因：C/N偏高 高温维持时间过长 原因：C/N偏高,温度变化异常,堆肥常见问题及处理,隐性成本控制,原材料选择不合理导致的处理费用增加 原材料周转时间过长导致在储存过程中损失过大 系统连接不合理导致物料逆向或往返流动，加大了人工费用 加工系统设备不匹配导致产能下降,堆肥常见问题及处理,堆肥产品应用,原材料供给不稳定导致产品质量不稳定 过程控制不稳定导致产品质量不稳定 配方