高分子膜静态好氧堆肥发酵反应器及发酵工艺

李瀚霆 许志国

高分子膜静态好氧堆肥发酵反应器是在地面浇筑混凝土的基础上覆盖高分子膜形成堆放空间，在所形成的反应器内由地下向上安装相应的通风管道连接到外面的供风装置，高分子膜的底部用密封带密封，在密闭空间里固定有测定氧气含量、发酵温度和空间压力的传感器并由智能远程控制系统控制。通过智能远程控制系统控制堆料内的温度、含氧量和压力，并通过手机物联技术实时监测和遥控；高分子膜材质为膨胀聚四氟乙烯膜，抗紫外线和耐磨效果好、有良好的透水和透气性。发酵装置简单，使用方便，发酵效果好。

1 工艺流程

此项技术介于传统开放式堆肥和封闭式反应器堆肥之间，结合了两种堆肥方式的优势。它的简单与机动性类似于传统开放式堆肥，膜覆盖后形成的密闭空间为发酵提供了与封闭式反应器堆肥相似的控制条件。这种堆肥系统的一系列技术细节有助于减少臭气排放和氨的损失，有助于提高有机肥氮含量，提高有机肥品质。

首先，将鸡粪、秸秆、发酵菌按重量比1000∶180∶1的比例进行混合搅拌（发酵菌只填一次，以后使用回料），然后用铲车把混合物料运送到发酵槽内堆置成高2.5米的堆体，最后在所形成堆体表面加盖高分子膜并进行相应的固定。使用多点温度传感器和压力传感器实时监控堆体中的温度和压强变化并由此调节风机送风量。通常物料经过5周完成一次发酵，一次翻堆；进入二次发酵场，再经稳定2周后便可生产出高品质的有机肥，整个发酵堆肥周期为7周。在此期间可用铲车翻堆2次。由于本系统采用低压通风，整个发酵过程耗电量很低。同时膜覆盖提供了密闭的发酵空间，膜、传感器、控制系统与风机相互配合，对堆体温度、压强进行控制，能够起到很好的调节作用。整个堆体温度一般可以超过65℃，乃至可达到80℃。良好的温度与压强控制为微生物的生长提供了适宜的环境，使得有机物分解与腐熟得以充分进行。

2 技术特性

该技术包含3个部分：三层高分子膜技术，可防水透气、防紫外线、耐酸碱，隔离臭味實现环境友好；生物技术，自主筛选的适合当地环境的菌群，耐低温、耐高温、高效分解处理原料；物联网技术，自主研发采集、传输、控制系统，高效标准化、数字化控制发酵过程；其中高分子材料是核心技术，具有特制微孔、次微孔限制大分子通过，氨气等有害气体溶于膜内面水蒸气并凝聚重新回落到堆体中继续参与分解，最后形成盐类物质保留在有机肥当中；允许小分子（水蒸气、二氧化碳）通过，降低有机肥的水分。

3 基建设施

3.1 土建工程

建设规格为长35米、宽8米的发酵堆体，水泥防渗地面，铺设送风管路和废液回收管路。

3.2 机械设备

包括供风系统、温控系统、热感应系统、压力系统以及高分子膜。

4 技术优点

高分子材料静态好氧堆肥与其他堆肥方法具有如下技术优势。封闭式高分子膜堆肥系统，膜覆盖、微压力通风和氧气控制等技术的应用，可实现多点温度与压力传感器的实时监控；仅需翻堆一次或无需翻堆。模块化，生产灵活；建厂灵活、操作简单。堆肥过程中会产生65℃以上的高温，可杀灭绝大多数病菌和虫卵；减少臭气排放量90%以上。能耗低、运行成本低。平均每处理1吨物料耗电仅5度左右。秸秆利用生态化，大量利用秸秆可减少秸秆燃烧造成的大气污染。

5 推广前景

在多地不同环境条件下，分别在鸡粪、牛粪、猪粪、蘑菇菌棒等领域进行试验研究，均取得了成功，同时积累了大量的试验数据，取得了丰富的实践经验，组建了相应的技术和服务团队，发酵设备和工艺日趋完善，基本上具备了示范推广的条件。下一阶段，将进一步集成熟化该项技术，加强该项技术的示范推广。

从目前的有机肥销售以及使用情况看，很多有机肥加工企业难以实现自负盈亏、举步维艰，运营困难，主要原因是生产有机肥成本比较高。因此，通过推广应用该项技术，有效降低了生产有机肥的成本，提高有机肥生产加工企业经济效益和积极性，为种植业提供优质价廉有机肥料，实现养殖、加工、种植3个领域共赢局面，切实解决好有机肥还田“最后一公里”难题，从而进一步促进畜禽粪便资源化利用工作，推动畜牧业实现种养结合目标。