牛粪加工成碳

导读：　牛粪加工成碳(共7篇)牛粪生产烧烤炭好赚钱项目概述牛粪生产烧烤炭项目是一项投资很少、获利丰厚、变废为宝、利国利民的冷门投资项目。国家大力支持。牛粪烧烤炭的成功上市，已引起木炭行业的投资者和奶牛场场主的极大关注和好评。同时也对传统烧烤炭是一大挑战。产品特点1 工艺简单。一头奶牛平均每天的产粪量在50公斤左右，而新鲜牛粪的含...

篇一 牛粪加工成碳
牛粪生产烧烤炭好赚钱

　　项目概述

　　牛粪生产烧烤炭项目是一项投资很少、获利丰厚、变废为宝、利国利民的冷门投资项目。国家大力支持。牛粪烧烤炭的成功上市，已引起木炭行业的投资者和奶牛场场主的极大关注和好评。同时也对传统烧烤炭是一大挑战。

　　产品特点

　　1.工艺简单。一头奶牛平均每天的产粪量在50公斤左右，而新鲜牛粪的含水量在85%以上。经过专用脱水机脱水后的牛粪不仅除去了臭味而且把牛粪中水分脱到40%左右，达到用手挤不出水的效果。

　　2.环保。整个生产过程中没有任何污染，达到国家环保要求，不用担心环评报告。

　　3.原材料易得。由于脱水后的牛粪含有大量的植物纤维，所以要添加辅料（各地均有）才能生产出优质的牛粪烧烤炭。

　　4.经过干熘后的牛粪炭热值很高，燃烧充分效果更好，而且可以降低硫的排放量。

　　5.应用范围广。内蒙、青海、西藏的牧民自古以来都有利用干牛粪烧火取暖烤肉的习惯，如果再深加工做成质地优良的牛粪烧烤炭，不仅更好的利用了牛粪而且解决了环境污染问题。

　　6.干熘温度高。可达到500℃左右，几乎没有任何杂质，非常干净环保。整体质量优于机制木炭，有些指标还超过机制炭标准。

　　市场分析

　　由于机制木炭设备投资大，操作工艺复杂而且利润很低，让一些生产者进退两难，有的被迫转产。而这种新型牛粪炭的成功上市，可以基本改变目前木炭行业的市场现状。目前牛粪生产烧烤炭项目在江苏河北等地应用颇受当地市场欢迎。

　　投资条件及效益估算

　　目前加工一吨牛粪炭的综合成本大约1200-1500元左右，市场售价在2900-3500元左右。对比机制炭每吨节约成本1000元左右。若投资者按中型机生产每天10吨产量计算，一个月生产25天，每月可获利最低在25万元左右。由于规模化生产成本很低，对比传统机制炭有绝对优势。多功能设备每小时产1-2吨，可以调节形状、密度和速度。

　　设备售价：小型：58000元。中型：78000元。大型：98000元。均含技术转让费。以上数据仅供参考。

　　成功案例

　　河南焦作的张先生，接产3个月，用3头机出棒每天产炭量都在8吨左右，每天获利都在8000多元。他计划春节后去河北唐山承包一家大型奶牛厂的牛粪生产牛粪烧烤炭，争取年利润翻番。

　　投资风险

　　本创业项目属新型项目，比较少见，其风险还是挺大的，考察的时候一定要注意风险，控制投入，以免上当受骗。

　　文/彭工

篇二 牛粪加工成碳
朱睿：90后大学生牛粪加工有机肥“淘金记”

  　　姓名：朱睿 

　　专业：广告 

　　坐标：新疆昌吉市 

　　圆口，布面，千层底，这是一双北京老布鞋。25岁的朱睿，一米八的大高个，他穿着这鞋，跷起二郎腿，不抖，不晃悠，就这么坐着。忽然，弯腰揩起地上的黄泥，在鞋面侧身打了个勾，对了，就是某运动品牌的那个logo。 

　　“因此，我觉得自己是全村最时髦的人。”朱睿所在的村位于新疆昌吉市，叫阿什里乡努尔加村，偏远广袤，没有网络，有点荒凉。对村里的其他人来说，拿黄泥现画logo的朱睿可不正应了那句流行语，“你们城里人真会玩”！ 

　　事实上，这话只对了一半，朱睿确实能玩；但他已经和城里渐行渐远了———有谁见过一个城里人整天拿着铁锹铲牛粪？有时候，他还会这样形容自己的工作场面：屎山屎海———

　　25岁、一米八身高、模样帅气、厦门大学毕业生……照着想象中的模样和他提供的地址去找，却找到了一个穿着沾满泥土的衬衫、迷彩裤和一双已经变形的帆布鞋，灰头土脸的小伙。说出来人都不信，成天拿着铁锹铲牛粪的朱睿，是个创业者。可就是在这一堆堆的牛粪里，朱睿还真“淘到了金子”。 

　　新疆昌吉回族自治州昌吉市阿什里乡努尔加村一处约13亩地的厂房内，一半是用来生产有机肥的车间，车间后面就是近半个篮球场大的菜地，里面种着辣椒、玉米、西红柿等蔬菜，这是朱睿的一块试验田。 

　　“使用有机肥能改善土质，形成良性循环。”朱睿弯下腰，用食指和拇指在地里抠出一块土，搓捻着。新疆土质普遍碱性大，土壤会结块，因为使用了有机肥，这块地里的土质正慢慢从黄土变成肥沃的黑土。 

　　两年前从“厦大”嘉庚学院毕业后，朱睿放弃所学广告专业，没有去平台更大的广告公司就职，他希望能用几年时间闯出一番事业。但他怎么也不会想到现在，自己会和有机肥关系这么密切。

　　上道：一天装四吨有机肥

　　2014年春天，朱睿还弄不清楚“氮磷钾”的时候，就在父亲的帮助下成立了公司，从此他便开始每天和牛粪、鸡、羊、种菜打交道，因为这是父亲的“旨意”。

　　与肥料打交道，与专业告别，的确让他有点措手不及，但对年轻人来讲，什么事都比不上“新鲜”这两个字。

　　在工厂里，朱睿既是老板，又是工人，虽然没有任何职务，但是从捡粪到制作化肥，从包装到销售跑市场，都是朱睿一一把关。

　　朱睿的父亲朱江勇原来是公务员，与庄稼关系不大，接近退休年龄时不愿意让自己闲下来，就开始琢磨做些什么。一次偶然的机会在广州旅游时，结识了个做有机肥的台湾朋友，一切就这么开始了。

　　几经考虑后，朱江勇决定试着开公司，于是他把儿子拉进来一起开始创业。

　　从选厂址、进设备、学技术、雇人员到亲自试验制作有机化肥，父子俩一心扑在了这些肥料上。

　　化肥就是在化肥厂里用化学方法制造或者开采矿石经过加工制成的肥料，不含有机质，称无机肥料。和传统化肥不同的是，有机肥含有大量生物物质、动植物排泄物、生物废物等物质，施用有机肥料不仅能为农作物提供全面营养，而且肥效长，可增加和更新土壤有机质，促进微生物繁殖，改善土壤的理化性质和生物活性，是绿色食品生产的主要养分来源。

　　朱睿认为，现在人们越来越注重绿色、环保、健康，都希望能够吃得更安全、更放心，使用有机肥就能做到这点。所以，做有机肥料是很有前景的绿色产业。

　　在厂房中放着三台三米多高的大机器，朱睿介绍，这些都是用于生产化肥的机器。首先，得将从村子里收购来的牛粪堆在院子中稍加晾晒，将部分水分蒸发。然后，就需要朱睿和工人一起一铲一铲将牛粪中的垃圾挑拣出来。

　　“天气热的时候，那种味道不用说都能想象到，苍蝇蚊子满天飞。”开始，整天闻着臭味害得他连饭都吃不下去，而现在他习惯了。

　　晾晒牛粪只是第一步，随后，工人会开着铲车，将牛粪铲进一个机器中，在机器中再次将牛粪粉碎、搅拌，然后再进入制作有机肥的设备中，按照比例撒入相应的生物菌，让其在设备中发酵。

　　等待8个小时后，肥料腐熟了。将肥料从机器中取出，堆放在厂房中自然晾干。

　　最后就是将化肥装袋，包装好就可以出售了。因为创业初期，生产设备不健全，只能靠人工一铲一铲装。而朱睿和雇佣的一名工人，两个人一天就能装200袋，近8吨化肥。平均一人一天能装4吨。

　　能有这么高的效率，还要感谢朱睿的舅舅想了一个好办法。找来几节钢筋，用电焊制作成一个半圆形的架子，能够支撑住袋子，省去一个人撑袋，这才有了这么高的效率。

　　厂房中有三台3米多高的大机器，这些都是用于生产肥料的。朱睿和工人将村子里收购来的牛粪堆在院子中稍加晾晒，然后将牛粪中的垃圾挑拣出来。随后，工人开着铲车，将牛粪铲进机器粉碎、搅拌，然后放进制作有机肥的设备中，按照比例撒入相应的生物菌，让其在设备中发酵。8个小时后，肥料就腐熟了，自然晾干包装好就可以出售了。 

　　“天气热的时候，苍蝇蚊子满天飞。”开始，整天闻着臭味，朱睿连饭都吃不下去。现在早已习惯了。

篇三 牛粪加工成碳
牛粪的处理方法

国内外牛粪生物质资源利用的现状与趋势

袁立，王占哲，刘春龙

近年来，随着奶牛养殖业规模化、集约化的迅速发展，奶牛场粪便集中排放造成的环境污染问题日益凸显。2007年全国奶牛存栏量1 218.9万头，牛粪日排泄量高达20~30万t，尤其是规模化奶牛场，若缺乏有效处理手段，大量牛粪堆积容易造成严重的污染。牛粪在造成对土壤、水源、大气污染的同时，大量堆放占用奶牛场自身有限的生产场区，影响了奶牛场正常的生产秩序。随着对奶牛养殖小区及规模化新建奶牛场环保要求的提高，牛粪的出路及综合利用的研究迫在眉睫。

一、牛粪养分情况

牛粪本身是一种很好的生物质资源。同其他禽畜粪便一样，牛粪中也含有大量的矿物质元素（表1）和丰富的营养物质（表2）。牛粪质地细密，含水较多，分解慢，发热量低，属迟效性肥料。从养分含量来看，牛粪中的矿质元素和营养物质大部分含量均较其他畜禽粪便低，有机质含量与鸡粪相近，只有粗纤维、粗灰分以及无氮浸出物含量相对较高。但其产量高，总量大，因此矿物质元素和营养物质总量也相对较多。通过不同的处理技术和工艺，可生产出多种无害化、资源化、高效性的增值产品，在防治环境污染的同时也能获得良好的经济效益和社会效益。

二、牛粪生物质资源利用的现状

牛粪作为生物质资源处理的目的是将其无害化、减量化与资源化，最大限度地满足环境的可接受性及经济上的可行性。随着经济的发展和对环保要求的提高，目前，

国内外处理畜

禽粪便的方法很多，在生产中受到普遍欢迎的是那些投资少、运行成本低并能生产出高附加值产品的技术方法。

1、牛粪生物质资源饲料化利用

牛粪作饲料是将其综合利用的途径之一。由于牛粪各种养分含量丰富，经过适当处理后，可提高蛋白质的消化率和代谢能，同时还可杀死病原菌和改善适口性，可作为饲料来利用。目前将牛粪饲料化的处理方法主要有干燥法、分解法和发酵法等。

①发酵法

发酵法是在牛粪中加入某些微生物菌剂或酶制剂以及其他辅料，然后在适宜的温度下发酵，将所得产品用来喂猪、鸡、鱼等动物。例如将牛粪进行青贮发酵，只要有足够的水分和可溶性碳水化合物，牛粪即可同其他禽畜粪便与作物秸秆、饲草或其他粗饲料一起青贮。青贮时，粪便与饲草或其他饲料搭配比例最好是1:1。此法不仅可提高适口性和吸收率，防止蛋白质的过多损失，而且可将部分非蛋白氮转化成蛋白质，并杀灭几乎所有的有害微生物。

另外，牛粪混合淀粉渣、米糠和一些酶类物质等经发酵后制作的猪饲料通过饲喂试验结果表明，一般能够节省30%～40%的常规饲料，而且猪喜欢食用，猪肉的质量也很好。脱水预处理后的牛粪分别在高低温两个温度下进行两次发酵，所得饲料中的粗蛋白含量较现有技术获得的提高23.9%，具有良好的营养价值。而且控制发酵温度的热源是采用发酵牛粪后剩余的牛粪经沼气池发酵获得的。实验证明，生物发酵牛粪饲料安全性。指出以15%的生物发酵牛粪饲料添加量效果最好，小鼠体重提高9.25%。试验也证明了生物发酵牛粪饲料无异味，适口性好，消化率高。

②分解法

分解法，又称昆虫法，是利用蝇、蚯蚓和蜗牛等低等动物分解粪便，达到既提供动物蛋白质又能处理粪便的目的。例如用牛粪养蚯蚓，据测算，每平方米培养基可收获鲜蚯蚓1.5~2万条，约30~40kg。生产的蚯蚓是优质的动物蛋白，用于钓鱼饵料，还可用于医药等行业；蚯蚓粪是高效的有机肥，可作为种植蔬菜、花卉、果树、烟草等的优质有机肥料，且对环境不产生二次污染。牛粪简单化处理后用来育蛆，然后再用蛆喂鸡，这既可提高鸡的增重，也可满足产蛋鸡所需的动物饲料蛋白。据统计，100只鸡每天可增加产蛋1kg，全年可增加产蛋量100kg，增加收入3 000元，育蛆后的牛粪仍可作肥料施用，其肥效也不减。分解法比较经济，生态效益显著。但由于前期粪便灭菌、脱水处理和后期收蝇蛆、饲喂蚯蚓、蜗牛的技术难度较大，加上所需温度较苛刻，而且难以全年生产，故尚未得到大范围的推广。

③干燥法

干燥法分为自然干燥法和机械干燥法。自然干燥法是将新鲜牛粪单独或掺入一定比例的糠麸拌匀后，摊在水泥地面或塑料布上，随时翻动，让其自然风干、晒干，然后粉碎，掺到其他饲料中饲喂。此法成本较低，操作简便，但受天气影响大，且易造成环境污染。机械干燥法是采用相关设备进行干燥，可达到去臭、灭菌等目的，也是目前应用较广泛的干燥法。此外，新型微波处理动物粪便也是较有效的饲料化处理技术。

2、牛粪生物质资源能源化利用

①热解化利用

在草原地区，牧民们收集晾干的牛粪作燃料直接燃烧，用来取暖或者烧饭，这是粪便直接作能源的最简单方法，但是利用不够充分，且易造成二次空气污染。对于集约化养殖场产生的大量粪便，由于含水量高，干燥比较困难，必须对其进行转化，才能用作燃料。

当牛粪和煤混合比小于4:6时可压缩成蜂窝煤，其含硫量明显低于原煤。这既解决了燃煤的能源短缺问题，又减轻了燃烧化石能源对环境的污染问题，而且对牛粪的生物质利用也是一种新的尝试，在实际推广应用过程中有着很重要的现实意义。牛粪经过处理后产生一种

可燃气体，这种可燃气体既可直接燃烧，也可用于发电。此工艺用于处理牛粪，不仅可以将牛粪进行有效的处理，而且充分利用了能源，牛粪经过此工艺处理后每吨干牛粪可产生1000m3可燃气体，废弃物极少，且均为固体物，体积小，是一种环保处理工艺。此外，还有利用牛粪添加少量木屑，烧制出活性炭，成为生产电池芯、火药的优质原料。此方法只需极少的木材，比传统方法生产活性炭节约木材97.5%，既经济又环保。

②乙醇化利用

牛粪含有丰富的纤维素资源，Liao等的研究表明，牛粪中纤维素含量为22%、半纤维素为12.5%。将畜禽粪便中的木质纤维素进行预处理，然后转化为糖，进一步发酵成酒精，可作为乙醇化的原料。李静等研究指出，在碱预处理条件下，牛粪的还原糖率达到17.65%，而超声波与KOH联合预处理能使牛粪的还原糖率达到21.47%，比KOH单独预处理时高3.82%。牛粪的乙醇化利用可替代粮食生产酒精，进而创造巨大的经济效益，但是目前还未见投入工业化生产的相关报道。

③氢气化利用

Fan等首次报道了通过牛粪堆肥将麦秸废弃物有效转化为生物氢气的方法。他们利用未经处理的麦秸和经过盐酸预处理后的麦秸两个不同处理生产氢气。结果表明，预处理后的麦秸在牛粪堆肥转化为氢气的过程中起到了关键作用。处理126.5h后氢气的收益率是未经处理麦秸产氢量的136倍。Fan等还进行了初底物浓度和pH值对牛粪堆肥中产氢厌氧菌孢子萌发的最优化研究。试验结果表明，堆肥产生氢气的最佳底物浓度和pH值分别为4.0±0.5g蔗糖/L和5.4±0.2。在产氢厌氧堆肥中芽孢杆菌属起主导作用。牛粪氢气化利用的方法在国内还未见报道。

④沼气化利用

厌氧消化工艺获得沼气是目前研究最多、最具发展前途的牛粪处理方式之一。牛是草食类反刍动物，其瘤胃中存在较多的沼气微生物，食物在牛体内经过反刍消化，使沼气细菌大量繁殖，在排出的粪便中菌种丰富，再经过一段时间的堆沤，产沼气细菌会更加富积。另外，由于牛粪中含纤维素较多，入池后很容易被沼气生物吸收利用，加之牛粪碳氮比为25:1，也正符合沼气发酵碳氮比的要求。所以利用牛粪能使新建沼气池快速启动使用。这种工艺已经成熟，很多地方都已建立了沼气池。如美国一热能工厂，每天以500t牛粪作原料生产沼气44800m3，输入煤气管道，源源不断地供给城市居民使用。为优化发酵条件和提高沼气产量，国内外进行了多方面相关牛粪沼气发酵的研究。

汪婷等进行了牛粪沼气发酵过程中物质转化、微生物生理群变化及产甲烷菌多样性研究。指出在发酵启动初期，好氧细菌是引起有机质转化的主要类群，这个阶段的主要产甲烷菌类群为甲烷短杆菌属、甲烷螺菌属、甲烷微菌属、甲烷粒菌属以及未可培养的瘤胃甲烷菌属。在盛产期，产沼气的基质主要来自易分解的有机质，此阶段的主要产甲烷菌类群为甲烷杆菌属、甲烷八叠球菌菌属以及甲烷粒菌属。在发酵后期，产甲烷的基质一部分来自易分解的有机质，一部分来自于纤维素分解，产甲烷的主要类群为甲烷杆菌属、甲烷粒菌属、甲烷袋状菌属和鬃毛杆菌属。

傅建辉指出根据牛粪的特点采用中温二步发酵工艺——将酸化和甲烷化阶段分别在两个不同的装置中进行。并采用折流或塞流式等污泥滞留型的地面消化池，缩短水力滞留期，延长污泥滞留时间，提高池容负荷，牛粪的产气率可明显提高。中温条件下(35℃)年平均产气率达l.53m3/m3牛粪·d，甲烷含量达到60%以上。产气率比一步发酵提高2～3倍，甲烷

含量提高16%左右。

Rico等研究指出，在20℃下处理25d，沼气发酵过程中牛粪的水解和酸化阶段以连续的方式有节制地进行，但并没有观察到甲烷化现象。样品浓度为60gVS/L的上清液中的化学需氧量和挥发性脂肪酸浓度分别增加了30%和107%。而牛粪在35℃下处理后上清液的化学需氧量增加值与20℃的相近，但挥发性脂肪酸的增加量却相对比较高，为154%。在35℃的处理过程中，对于较低浓度（40和60gVS/L）的样品产甲烷菌在20～25d开始启动。

王真真等研究指出，牛粪厌氧消化反应中添加7.5%的活性炭纤维载体，可显著提高反应器中的沼气产量和化学需氧量（COD）的去除率。周岭等[19]研究指出，用2.5%的NaOH溶液处理牛粪，反应效果相对较好，与水处理组相比，NaOH处理组产气量增加34%。

厌氧发酵和鸟粪石沉降是牛粪处理回收沼气和磷素的两种有效途径。牛粪的厌氧发酵一般受纤维素的低降解率所限制，而鸟粪石沉降受磷酸盐的有效性所制约。Jin等利用微波加热的热化学预处理牛粪物料的方法，可同时提高厌氧发酵率（通过纤维素降解）和鸟粪石沉降率（通过增加磷的溶解）。并指出牛粪厌氧消化产沼气的最佳温度和加热时间分别为147℃和 25.3min，磷酸盐释放的最佳温度和加热时间分别为135℃和26min。

厌氧发酵工艺对畜禽粪便尤其是牛粪进行处理，不仅能提供清洁能源——沼气，解决我国广大农村燃料短缺和大量焚烧秸杆的矛盾，也解决了部分畜牧养殖场的粪便污染问题。沼气不仅是一种清洁能源，而且热能高，1m3的沼气相当于1.2kg的煤、0.5kg的液化气，其价格与液化气相比低30%。沼气产生的副产品沼渣、沼液可以通过科学手段进行综合利用，发酵原料或产物可以生产优质饲料，沼气发酵液可以用作农作物生长所需的营养添加剂。从而将牛粪与种植业、养殖业有机结合起来，形成一个多次利用、多层增值的生态系统。

⑤发电利用

除作为燃料之外，很多地方还利用牛粪厌氧发酵产生的沼气进行发电。如美国、以色列等国家就利用牛粪进行发电。他们先将牛粪作为厌氧菌肥料，经过处理产生甲烷气体，该气体被收集来燃烧并驱动发电机而产生电力。余下的液体废料浇灌到农田里，而固体废料仍将制成堆肥再次利用。日本岩手县2003年建起了一座牛粪发电厂，既解决了牛粪污染环境问题，又开发了新能源。据悉，1 500头奶牛的粪便所发的电，足可供应330个家庭的日常用电。我国近几年也建设了牛粪发电厂，如2007年南京川田奶牛养殖场大型沼气发电工程正式投入使用，它每天处理牛粪100t，约发电1 500kWh。同年，江苏省首个牛粪发电项目——总投资1.3亿元的维维集团万头良种乳牛场沼气发电工程建成投产，其日处理牛粪，产沼气1万m3/d，产电能2.2万kWh/d，每年可新增国税收入2 100万元。

3、牛粪生物质资源肥料化利用

牛粪中有机质丰富，含有较高的N、P、K及微量元素，是很好的有机肥原料。牛粪直接还田或经过堆肥发酵过程制成肥料还田后，能起到化肥不可替代的作用，有利于提高土壤的有机质和肥力，改良土壤结构，改善土壤理化环境和微生物环境。

①直接施用

牛的粪尿是一种很好的有机肥料，可直接喷洒于田间，既可以为作物提供营养元素，又可以消除一些土壤中的病害。刘会强提出茄子巧施牛粪可治根腐病。李梓臣曾提出在苹果树花蕾显红时喷洒牛粪浸泡水能防治苹果花腐病。夏立忠等[23]研究表明，牧草生态系统土壤长期施用牛粪量大于100m3/ha.a时，0~10cm表层土壤活性铝含量降低，磷的储量增加，土壤易溶态磷含量增高；土壤对磷的吸附缓冲容量及吸附亲和力降低，对磷的吸附点位数量也

明显低于施用化肥，尤其是高量施用牛粪（200m3/ha.a）的土壤，地表土壤磷容易随地表径流迁移。10~30cm土层也有同样趋势，30cm以下土层没有明显差异。

这些直接施用的方法不需要很大的投资，操作简便，易于被农民接受和利用。但由于水分含量高, 大量施用时不方便，易造成环境的二次污染等原因而限制了它的使用。

②高温好氧堆肥法

高温好氧堆肥法是目前研究最多、应用最广泛且最有前景的另一种牛粪处理方法之一，是一种集处理和资源循环再生利用于一体的生物方法。其基本过程是将牛粪、高效发酵微生物如有效微生物群和调理剂(如秸秆、木屑等)按一定质量比例混合，控制适当的水分、温度、pH值、C/N和氧气等条件进行好氧发酵处理，使堆肥中有益微生物大量繁殖，利用微生物的新陈代谢将动植物难以吸收和利用的纤维素、木质素等大分子物质分解转化为易于被吸收利用的小分子有机物。在这个过程中微生物通过新陈代谢产生的大量热量可使堆肥温度达到60℃左右，甚至更高，并能维持5~7d。从而能有效杀死牛粪中的病原菌和杂草种子，并使有机物达到稳定化，制成无害化的有机肥料。牛粪堆肥后的产物可以根据需要进一步加工成粉状有机肥和颗粒状有机肥产品，或者掺入化肥制成各种有机无机复混肥产品，实现商品化生产。

陈志宇等研究指出，堆肥过程中的主要影响因素包括：通风、温度、填充料的选择、堆料含水率、适宜的C/N和pH值。Sundberg等研究指出，当pH值低于6时，会严重降低微生物的呼吸作用，抑制堆肥反应的进行。Huang等研究指出，采用强制通风与机械翻堆相结合的通风方式有利于水溶性碳的分解和固相C/N的降低，加快堆肥腐熟。Yamada等研究指出，在牛粪堆肥处理中添加极端嗜热菌对细菌群落连续性有积极的影响，而且更有助于从堆料后处理堆肥的起初阶段到最终阶段建立一个好氧生态系统。

Gong等研究表明，病原细菌如大肠杆菌和沙门氏菌起初浓度都达到106cfu/g，而当牛粪温度上升到50℃时这些细菌就会迅速死亡，在54～68℃热处理6～24h后就全部被杀死。而且也不会对具有发酵能力的堆肥微生物和分解有机物的细菌产生影响。在热处理过程嗜中温性细菌迅速减少，而嗜热性细菌保持稳定或增加。试验也证明芽孢杆菌是堆肥过程中起主要作用的堆肥微生物。

刘伟等]利用牛粪生产颗粒化有机肥，解决了新鲜牛粪堆肥和沼渣含水量高、体积大，贮藏、运输和使用都不方便的问题。孙长征等根据牛粪物料特性和工程实践经验提出适合我国国情的牛粪商品有机肥加工工艺系统，其中主要包括槽式好氧堆肥工艺系统和商品有机肥制肥工艺系统。提出牛粪商品有机肥将是我国牛粪变废为宝，实现环保与效益并举的一种有效的资源化利用途径。

高温好氧堆肥集有机物和无机物、微生物及微量元素于一体，处理时间短，营养丰富，肥效持久，并且处理设备占地面积小，管理方便，生产成本低，生产过程不会对环境造成二次污染，有利于改良土壤等优点。但需要更进一步优化堆肥过程中的各种影响因素，因地制宜，因时调控，使堆肥效果达到最佳，进而提高堆肥的生产效率和产品质量。

③蠕虫堆肥法

目前，利用蚯蚓等蠕虫堆腐畜禽粪便的研究较多。蠕虫堆肥法主要是将蚯蚓养殖与堆肥相结合，生产蚯蚓复合饲料，利用堆肥进行无公害蔬菜栽培等。虽然蚯蚓的品种繁多，但应用于有机废弃物堆肥处理的主要集中在正蚓科和巨蚓科的几个属种。其中赤子爱胜蚯蚓（Eiseniafoetida）是应用最广的一种蚯蚓。

Tripathi等用表居型Eiseniafoetida和深居型Lampito mauritii分别通过堆肥处理牛粪和厨房垃圾混合物，Eisenia foetida的性成熟周期短、产茧率高，无论在降低C/N还是矿化作用

篇四 牛粪加工成碳
碳氮比对牛粪好氧堆肥过程的影响

第３９卷第８期２００８年８月

文章编号１００５－９３６９（，２００８）０８－－００７７－０５

东北农业大学学报。

ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｅａｓｔ

３９（８）－７７－８１

Ａｕｇ．２００８

Ａ画ａｄｌ删Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ

碳氮比对牛粪好氧堆肥过程的影响

栾冬梅・，关静姝，，徐瑁１，孙黎１，李文哲２。

（１．东北农业大学动物科技学院，哈尔滨１５００３０；２．东北农业大学工程学院，哈尔滨１５００３０）

摘要：文章利用牛粪和玉米秸秆进行堆肥试验，研究碳氮比（Ｃ／Ｎ）对堆肥过程中温度、水分、ｐＨ、粪大肠茵值、蛔虫卵死亡率、ＧＩ值和堆制周期的影响。结果表明，Ｃ／Ｎ比的适当降低并不影响牛粪和玉米秸秆的堆肥，而且Ｃ／Ｎ比的下降（由２７：１降到２４：１）。可使牛粪的处理量增加近一倍。但Ｃ／Ｎ比过低，堆抖中牛粪所占比例增大。会使堆料的客重增大而不利于堆体的通风，导致堆体温度过高且高温持续时间过长，造成有机质的过度分解，从而影响堆肥的质量。

关键词：好氧堆肥；牛粪；碳氮比中图分类号：￥１４１．４

文献标识码：Ａ

好氧堆肥技术是目前处理固体有机废弃物最根本、最经济和最有效的方法。目前，有关牛粪堆肥方面的研究资料很有限。李秀金等对牛粪与稻草混合堆肥的主要影响因素进行了研究【Ｉ】。荆国芳以奶牛粪和木渣为原料，对堆肥的腐熟指标进行了研究【２】。李玉红等对翻堆次数对牛粪高温堆肥的影响进行了研究【３１。这些资料多是关于牛粪好氧堆肥的影响因素和腐熟指标方面的研究，关于碳氮比对堆肥过程影响的研究很少。黄国锋等提出堆肥起始的碳氮比在２５—３０为堆肥的最佳条件问，杨毓峰提出牛粪堆料的碳氮比在２５巧０：１四。

由于牛粪本身纤维含量高、水分较多，并且牛

１

材料与方法

堆肥试验装置由发酵箱和控制系统组成。发

Ｉ．Ｉ堆肥试验装置

酵箱由聚丙烯板做成，箱体尺寸为０．５

０．７

ｍｘ０．５ｍ×

ｍ。控制系统用于通风和温度的自动控制，发

酵箱的通风采用Ｃ，ｕｔｇｅｒｓ的“时间一温度反馈”方式

进行，即当堆料的温度小于６０℃时，由时间控制器控制鼓风机的开关；当堆料的温度大于６０℃时，由温度控制器控制鼓风机的开关。

１．２材料的选择与设计方案

。

利用揉碎机将玉米秸秆揉碎，牛粪与玉米秸秆的特性见表ｌ（均为实测值）。

粪的碳氮比并不在较适宜的范围，因此用牛粪

堆肥时都通过加入调理剂调节堆料的Ｃ／Ｎ，使牛

粪在堆肥时能够快速升温并达到腐熟。但Ｃ／Ｎ较高时，牛粪的处理量较少．，而且需要大量的

秸秆。

Ｔａｂｌｅ１

表Ｉ堆肥原料特性【牛粪加工成碳】

Ｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆ

ｃｏｍｐｏｓｅｎｇｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓ

因此，本试验利用揉碎的玉米秸秆与牛粪配制成不同碳氮比的底料，探讨较低的碳氮比对牛粪好氧堆肥过程的影响，．以期提高牛粪的处理效率。

收稿日期：２００８－０３—１０

基金项目：国家自然科学基金项目（５０３７６００９）；黑龙江省科技攻

关项目（２００３０ｌｏｌｏｏｌ枷）

本试验所用的碳氮比分别为２７：１、２４：ｌ和

２１：１。根据原料的初始碳氮比，确定出牛粪与玉米川工ｏ１ｎ帽帅１Ⅲ川¨Ｈ帆贿ｗ’帅厄Ｌｕ。硝７上，。’秸秆的重量比。各处理组物料配比见表２。

旁富篓雾苎慧：栾冬梅‘１９限’，女，黑龙江人，硕士，研究方向为家葺环境管理。

・通讯作者Ｂ哪ｉｌ：ｌｉｗｅｎｚｈｅ９＠１６３．咖

万方数据　

・７８・

东北农业大学学报第３９卷

表２牛粪堆肥试验设计

Ｔａｂｌｅ２

Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｄｅｓｉｇｎｏｆｄａｉｒｙ

ｉｎａｌｌｕｒｅ

ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ

１．３堆制过程

首先在筛板上铺厚１０ｅｍ的垫料（未粉碎的玉

米秸秆），然后按表２中的物料配比将牛粪与粉碎的玉米秸秆充分混合均匀后分别装入３个发酵箱

内。堆料经过’１０—１２ｈ的自然发酵后，开始通风供氧。当处理２堆体温度上升至６０℃时，调整每个

发酵箱的通风量，使这一温度保持３ｄ以上。当堆体温度接近室温时，结束发酵。

１．４检测项目与检测方法１．４．１采样时间及方法

分别于堆制的第０、３、７、１４、２ｌ、２８、３５天采集堆肥样品。采样时将发酵箱中的堆料取出，在箱外充分混匀后采用５点法进行取样。每个处

理组各采集６个混合样品，其中３个混合样品测

定水分后制成风干样，用于全碳、全氮的测定，另外３个混合样品作为鲜样带回实验室立即进行

ｐＨ、粪大肠菌值、蛔虫卵死亡率和种子发芽指数

的测定。

１．４．２测定指标及方法

每天９：００和１６：００，将水银温度计插入堆体

的中部，测定堆肥过程中堆体的温度。

鲜样测定的指标及方法：含水率利用减重法测定；ｐＨ利用ＰＨＳ一３型ｐＨ计测定鲜样１：１０的水提取液；粪大肠菌值按《粪便无害化标准》附录中的方法进行测定；蛔虫卵采用麦克马斯特氏法测定；种子发芽指数采用Ｃｒｅｓｓ发芽试验测定。

干样测定的指标及方法：全氮采用凯氏定氮法（ＦＯＳＳ一２３００型凯氏定氮仪）测定；挥发性固体采用灼烧法进行测定。全碳采用以下公式估算：

Ｍ＝０．４７ＶＳ

其中，肛全碳含量（ｇ・ｇ－）；ＶＳ一挥发性固体的

万　

方数据含量。

１．５数据处理

数据处理及图表制作均利用Ｅｘｃｅｌ完成。

２结果与分析

２．１堆料物理性状的变化【牛粪加工成碳】

堆肥开始时，３个处理的堆料均呈黄褐色，且

具有很浓的臭味，招引了大量的苍蝇。堆制第３天时，处理１已经无臭味，不吸引苍蝇，并且表层出

现大量灰白色菌丝网；处理２臭味减轻，不太吸引

苍蝇，表层出现大量白色菌斑；处理３仍有浓重臭

味，吸引苍蝇，表层也出现少量白色菌斑。堆制第７天时，处理ｌ和处理２的表层为深褐色，处理３的表层为黑褐色，但是３个处理内部仍为黄褐色，

且均没有臭味，也不再吸引苍蝇。堆制第１４天时，

只有处理ｌ出现真菌菌落。堆制第２１天时，处理

２和处理３也出现真菌菌落。堆制第３５天时，处理１的颜色变成黑褐色，处理２和处理３都变成黑

色，３个处理均有潮湿泥土的气味，同时与堆料的

原始体积相比，３个处理的堆体体积分别减少了

５０．０％、４６．７％和４０．０％。这与Ｇａｒｃｉａ等发现的堆

肥过程中堆体体积减少１／３～１／２的结果相一致［６１。

２２堆肥过程中堆体温度的变化

结果见图ｌ。

＋处理ｌ

Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｌ

西２：２３

弱一ｐ－毯赠

譬毒

钙弱

０５ｌＯ１５２０２５３０３５

堆制天数（ｄ）

Ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇｄａｙｓ

图１各试验组堆体中部温度随时问的变化

ｒｉｇ．１

ＣｈＲｎｇｅｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｔｈｅｍｉｄｄｌｅｐｉｌｅｉｎ

ｄｉｆ托ｒｅｎｔ

ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ

温度是好氧堆肥过程中最重要的指标之一。大

量研究表明，堆体温度应控制在４５—６５℃之间，但

第８期栾冬梅等：碳氮比对牛粪好氧堆肥过程的影响

在５５，－，６０℃时比较好。温度超过６０℃，就会对微

生物的生长活动产生抑制作用，温度过高还会过度

消耗有机质，降低堆肥产品质量。根据美国环保局的规定，对于反应器系统，深度减除病原菌工艺标

准是堆体内部温度大于５５℃的时间必须达到３

ｄ。

从图ｌ可以看出，Ｃ／Ｎ比不同的３个处理堆体中部的温度维持５５℃以上的时间均超过３ｄ，达到了

粪便无害化卫生标准ｒ７ｌ。同时Ｃ，Ｎ比不同的３个处

理温度变化趋势大体相同，均表现为升温期、高温期和降温期的阶段变化规律。但堆料Ｃ／Ｎ不同时，堆体的升温速度、高温持续时间和降温速度还是有

—定差异的（贼３）。

表３不同堆体的温度特性

Ｔａｂｌｅ３

Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎ

ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ

ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ

（ｄ）

蓑竺苎嘿器堆体５５。ｃ温度ＮＮ高于＇Ｎ嘲絮需温所１删‰ｔ０５５℃‰ａｂｏ、ｒｅ５５℃‰ｔｏＲＴ

由表３和图１可知，Ｃ／Ｎ比为２７：１时堆体温度最先达到５５℃，但也最先开始降温；Ｃ／Ｎ比为２４：ｌ

时堆温达到５５℃所需的时间最长；Ｃ／Ｎ比为２１：１时堆体温度高于５５℃的时间最长；但在２８ｄ时，３个处理的堆温都降至室温。王岩报道，相同水分含量

下，容重越小堆肥过程中温度上升就越快，因此Ｃ／Ｎ比２７：１组升温速率最快。但因其有机质含量少，因此其降温速度也较快１８１。徐智等研究发现，随着牛

’粪加入比例的增加，大于５０℃持续的天数增加阴。

本次试验也发现，添加牛粪量最多的Ｃ，Ｎ比２１：ｌ组，５５℃以上温度持续的时间最长。此外，处理３

的牛粪含量高、有机质多、水分产生的多，不利于通风，也导致了堆体降温缓慢。

由于每次采样时都将堆料全部倒出，因此，使

堆体的温度出现“锯齿”形变化。但每次采样后堆体

的温度又出现一次峰值，这可能是采样时的搅拌又

促进了堆料的分解。

万　

方数据２．３堆肥过程中堆料含水率的变化

结果见图２。

一

冰

姗＊加

图２各试验组水分随时间的变化

晦２

ａ嵋ｎ辨０ｆ

ｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ

含水量是控制堆肥过程的一个重要参数。水分在堆肥过程中的作用有：①水分是微生物生长繁殖的必需物质；②水分使堆肥原料软化并使其易被分解；③水分在堆肥中移动时，可使菌体和养分向各处移动，有利于腐熟均匀；④水分有调节堆内通气和堆温的作用。一般认为含水量控制在４５％～６５％。从图２可知，Ｃ／Ｎ不同时堆料含水率的升降幅度有一定差异，其中处理ｌ和处理２的含水

率变化趋势相似，均呈现先上升、到第７天达最高（７５％左右）、而后逐渐下降的趋势，而处理３的含水率从堆肥开始一直上升、到２１ｄ才达最高（高达

８０％）、而后缓慢下降。这可能是由于处理３中牛

粪占的比例高、堆料容重大、堆体透气性差，因而导致堆料水分蒸发较慢。有资料表明，堆肥开始时

堆料的容重控制在６００ｋｇ・ｍ‘３较为合适，但处理３的容重已达８２５ｋｇ・ｍ－－３。

２．４堆肥过程中堆料碳氮比的变化

结果见图３。

碳是微生物利用的能源，氮是微生物的营养物质。因此，碳氮的变化是堆肥的基本特征之一。从图３可知，随着堆肥的进行，３个处理的Ｃ／Ｎ均呈下降的趋势。这是由于随着堆制进行，微生物消耗

大量碳水化合物，总碳量呈下降趋势，全氮相对增

加．，使堆体Ｃ／Ｎ逐渐减少，堆肥逐渐达到腐熟。由

于堆肥原料的性质有很大差异，Ｍｏｒｅｌ等建议采用

东北农业大学学报第３９卷

船（终点Ｃ／Ｎ），（初始Ｃ／Ｎ）来评价腐熟度，认为当ｒ值小于０．６时堆肥达到腐熟１１０ｔ。Ｖｕｏｒｉｎｅｎ等也认为，

猪粪与稻草混合堆肥腐熟时的ｒ值应在０．４９～０．５９

之间ｆｌｌｌ。堆制第２１天时，３个处理的ｒ值已经分别

为０．５３、０．４５和０．４９，表明３个处理２１ｄ都达到

腐熟。但是Ｃ／Ｎ比２１：１的处理在试验结束时碳氮比最低，为７．１，这可能是因为在堆制过程中处理

３的温度过高，过度消耗有机质，这将有可能降低堆肥的质量。

彗鞴器蚤凹拍∞∞＂Ｍ

ｎ

０，

０

５

１０

ｌ，ｓ

２０

２５

３０

３５

４０

堆制天数（ｄ）

Ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇｄａｙｓ

图３各试验组碳氮比随时间的变化

Ｆｉｇ．３

ＣｈａｎｇｅｏｆＣ／Ｎｒａｔｉｏｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔ

ｔｒｅａｔｎｍｅｔｓ

２．５堆肥过程中堆料ｐＨ的变化

结果见图４。

堆制天数（ｄ）

Ｃｏｍｐｏａｔｉｎｇ【牛粪加工成碳】

ｄａｙｓ

图４各试验组ｐＨ随时问的变化

Ｆｉｇ．４

ＣｈａｎｇｅｏｆｏＨ

ｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ

堆肥过程中最适宜微生物生长的ｐＨ为６．５－８．５，腐熟堆肥的ｐＨ在８－９。Ｎａｋａｓａｋｉ等研究表

明，在ｐＨ为７－８时微生物增长速率和蛋白质分解

万　

方数据速率最佳【１２１。从图４可以看出，３个处理的初始ｐＨ均在适宜微生物生长的范围内。堆肥初期ｐＨ随着堆肥的进行而逐渐升高，处理１和处理３在第２ｌ

天时ｐＨ达最高，分别为８．９３和８．７６，处理２在第１４天达最高，为８．７７。在降温期各组ｐＨ则逐渐下降，３５ｄ时３个处理的ｐＨ分别下降到８．５３、８．５２

和８．５２，表明３个处理堆肥均达到腐熟。２．６堆肥过程中堆料卫生学指标的变化

粪便里面含有许多病原菌、虫卵及杂草种子，

因此目前各国均将蛔虫卵和大肠杆菌的灭活作为畜

禽粪便堆肥的卫生学指标。我国《粪便无害化卫生标准》（ＧＢ７９５９—８７）中规定，粪便中蛔虫卵的死亡

率达到９５％～１００％、粪大肠菌值达０．０１—０．１时，即

可认为堆肥已经达到无害化标准。本次试验中，处

理３在第７天，而处理１和处理２在第１４天时均

达到无害化标准。

２．７堆肥过程中堆料种子发芽指数的变化

结果见图５。

誉

籁

絮５

越似＊

堆制天数（ｄ）

Ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ

ｄａｙｓ

图５各试验组种子发芽指数随时间的变化Ｆｉｇ．Ｓ

ＣｌｉｍｅｏｆＧＩｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ

Ｍａｔｈｕｒ研究表明，植物种子发芽指数的变化体

现了堆肥毒性的发展趋势，因此，用种子发芽指数

测定堆肥的毒性，是检验堆肥腐熟度的一种非常直

接和有效的方法【１３１。Ｚｕｃｃｏｎｉ还认为，当种子发芽

指数达到８０％以上时，可认为堆肥已没有毒性或者说堆肥已经腐熟【１４１。由图５可以看出，第３天

时，３个处理的Ｇ，值均略有下降，而后Ｇ，值逐渐

上升，在第７天时，处理２的种子发芽指数首先达

到８０％以上，为８０．６％。处理ｌ在第１４天时Ｇ，也达到８０％以上，而处理３在第２８天时Ｃ，才达到

第８期栾冬梅等：碳氮比对牛粪好氧堆肥过程的影响

・８ｌ・

８０％以上。这可能是堆肥初期，细菌和真菌消化有【５】杨毓峰，薛澄泽，唐新保．畜禽废弃物的堆肥化处理和利用叽

机物而产生小分子的有机酸或ＮＨ，的释放，抑制

西ｊ睇｝业大学学抿１９９９，８（２）：１１９－ｌ狐

了种子发芽，随着堆肥的进行，有机酸的分解或

【６】Ｇ＿ｍｉａｃ＇ｃ０６ＩａＨＦ．ＡｙｍｏＭ．ＥｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍａｔｕｒｉｔｙｏｆｍＵｌｌｉ—

ＮＨ，的排放，种子发芽指数又逐渐升高。

ｃｉｐａｌＷａＳｔｅ

ｃｏｍｐｏｓｔ嘣ｌｌｇｓｉｍｐｌｅｃｈｅｍｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓ叨．Ｃ呲一

咖Ｓｏｉｌ３结论

Ｓｃｉ．Ｐｌａｎｔ姒１９９２，２３（１３－１４）：１５０１－１５１２．

【７】ＧＢ７９５９－８７，中华人民共和国标准粪便无害化卫生标掏风２００５．

通过本次试验发现，Ｃ／Ｎ比的适当降低并不影

【８】王岩．养殖业固体废弃物快速堆肥化处理【＾Ｉ】．北京：化学工业

响牛粪和玉米秸秆的堆肥，而且由于Ｃ／Ｎ比的下出版枕２００５．

降（由２７：１降到２４：１），可使牛粪的处理量增加近

【９】徐智，汤利毛昆明，等．牛粪对西番莲果渣高温堆肥腐熟进程

一倍。但Ｃ／Ｎ比过低，堆料中牛粪所占比例增大，

的影响叨．农业环境科学学报，２００６＇２５（２）：５０７－５１１．

会使堆料的容重增大而不利于堆体的通风，导致堆

【１０】ＭｏｒｅｌＴＬ．Ｃｏｌｉｎ

Ｆ＇Ｇ即姗ＪＣ

ｅｔ

ａＬＭｅｔｈｏｄｓｆｏｒｔｈｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎ

体温度过高且高温持续时间过长，造成有机质的过ｏｆｔｈｅｍａｔｕｒｉｔｙｏｆｍｕｎｉｃｉｐａｌ妇∞叫删丸【＾ｊ呻Ｂ哪盯Ｔ

ＫＩＬ

度分解，从而影响堆肥的质量。

Ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇｏｆ

ａ—ａｄｍ地ａｎｄｏｔｈｅｒｗ∞ｔｅｓ．Ｌｍ如ｎ＆ＮｅｗＹｏｒｋ：

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Ｅｆｆｅｃｔｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｎｉｔｉａｌｃａｒｂｏｎｔｏｎｉｔｒｏｇｅｎｒａｔｉｏ

ｏｎ

ｄａｉｒｙｍａｎｕｒｅｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ

ＬＵＡＮＤｏｎｇｍｅｉｌ，ＧＵＡＮＪｉｎｇｓｈｕｌ，ＸＵＪｉｎｌ，ＳＵＮＬｉｌ，ＬＩ

Ｗｅｎｚｈｅ２

（１．ｃｏｎｉｃｏｆＡｎｉｍａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ

ＡＳ，４ｃＩＩｌｔｍｌ

ＵｎｉＶｅｒｓｉｔｙ．Ｈａｒｂｉｎ１５００３０．Ｃｈｉｎａ

２．ＥＩＩｇｊ耻痂ｇ

Ｃｏｌｌｅｇｅ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔＡｇＩｉｃｌ】ｄｔ哪丑ＩＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５００３０，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｉｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｒｂｏｎｔｏｎｉｔｒｏｇｅｎｒａｔｉｏｓ

ｏｎ

ｔｈｅｄａｉｒｙ

ｎｌａｌｎｌｔｅ

ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇｗｉｔｈ

ｃｏｒｎ

ｓｔｒａｗ．Ｔｈｅ

ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔ

ａ

ｓｌｉｇｈｔｄｅｃｒｅａｓｅｏｆｃａｒｂｏｎｔｏｎｉｔｒｏｇｅｎｒａｔｉｏｄｉｄｎｏｔ

ａｆｆｅｃｔｔｈｅｄａｉｒｙｍａｎｕｒｅｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ，ａｎｄｍｏｒｅｑｕａｎｔｉｔｙｏｆｄａｉｒｙｎｌａｎｕｌ屯ｗａｇｃｏｍｐｏｓｔｅｄ．Ｂｕｔｗｈｅｎｔｈｅｃａｒｂｏｎｔｏｎｉｔｒｏｇｅｎｒａｔｉｏｗａｓｌｏｗｅｒｅｄｔｏ２１：１，ｔｈｅｈｉｇｈｅｒｒａｔｉｏｏｆｄａｉｒｙｍａｎｕｒｅｉｎｔｈｅｍｉｘｔｕｒｅｒｅｓｕｌｔｅｄｉｎａ

ｈｉｇｈｅｒｂｕｌｋ

ｄｅｎｓｉｔｙ，ｗｈｉｃｈｗｏｕｌｄｂｅｕｎｆａｖｏｒａｂｌｅｆｏｒｔｈｅｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｏｆｐｉｌｅａｎｄｌｅａｄｅｄｔｏａ

ｅｘｃｅｓｓｉｖｅ

ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ

ｄｕｒｉｎｇ

ｔｈｅｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｉｃｓｔａｇｅａｎｄ

ａ

ｌｏｎｇｅｒｄｕｒａｔｉｏｎｏｆ

ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ａ

ｒａｐｉｄｌｏｓｓｏｆ

ｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒ，ａｌｏｗｅｒａｇｒｉｃｕｌ－

ｔｕｒａｌｖａｌｕｅｏｆｃｏｍｐｏｓｔ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｅｓｔｉｎｇ；ｄａｉｒｙ

ｍａｎｕｒｅ；Ｃ／Ｎ

ｒａｔｉｏ

万　

方数据

篇五 牛粪加工成碳
常见物质的碳氮比

常用培养料碳氮比例表（干）成分比 培养料　碳%氮%碳比氮豆饼45.4

花生饼49

啤酒槽47.7

菜籽饼45.2

鸡粪30

猪粪25

米糠41.2

麦麸44.7

豆秸49.8

马粪12.2

黄牛粪38.6

奶牛粪31.8

棉籽壳56

野草46.7

栎木屑50.4

稻草42.3

甘蔗渣53.1

玉米芯42.3

麦秸46.5

玉米粒46.7

杂木屑49.186.716.766.327.76684.69.8310212.62.0819.82.220.32.4420.40.5821.11.7821.71.33242.0327.61.5530.11.145.80.7258.70.6384.20.4888.10.4896.90.4897.30.1491.8

篇六 牛粪加工成碳
国内外牛粪生物质资源利用的现状与趋势

发展

DEVELOPMENT FORUM论坛

2011·5

国内外牛粪生物质资源利用的现状与趋势

袁立1，王占哲2，刘春龙2

(1.东北农业大学资源与环境学院，哈尔滨 150030；

2.中国科学院东北地理与农业生态研究所黑土生态重点实验室，哈尔滨 150081）

中图分类号：S823 文献标识码：A 文章编号：1004-4264（2011）05-0003-07

摘 要：随着奶牛养殖业的快速发展，与之伴行的牛粪产量日益增加。不仅严重污染周边环境，而且对人畜健康产生极大影响。如何有效合理地利用牛粪资源，即开展相应资源化研究日益受到国内外学者的重视。本文阐述了目前国内外牛粪的主要利用方式，包括饲料化、能源化和肥料化等，提出适合我国国情的牛粪综合循环利用模式，旨在为牛粪的综合利用提供参考。关键词：牛粪；饲料化；能源化；肥料化；模式

近年来，随着奶牛养殖业规模化、集约化的迅速发展，奶牛场粪便集中排放造成的环境污染问题日益凸显。2007年全国奶牛存栏量1…218.9万头，牛粪日排泄量高达20~30万t，尤其是规模化奶牛场，若缺乏有效处理手段，大量牛粪堆积容易造成严重的污染。牛粪在造成对土壤、水源、大气污染的同时，大量堆放占用奶牛场自身有限的生产场区，影响了奶牛场正常的生产秩序。随着对奶牛养殖小区及规模化新建奶牛场环保要求的提高，牛粪的出路及综合利用的研究迫在眉睫。

[1]

可生产出多种无害化、资源化、高效性的增值产品，在防治环境污染的同时也能获得良好的经济效益和社会效益。

表1 几种畜禽粪便中矿物质元素含量比较 单位：%

注：各元素含量均以干物质计

表2 几种畜禽粪便中营养物质含量          单位：%

1 牛粪养分情况

牛粪本身是一种很好的生物质资源。同其他禽畜粪便一样，牛粪中也含有大量的矿物质元素（表1）和丰富的营养物质（表2）。牛粪质地细密，含水较多，分解慢，发热量低，属迟效性肥料。从养分含量来看，牛粪中的矿质元素和营养物质大部分含量均较其他畜禽粪便低，有机质含量与鸡粪相近，只有粗纤维、粗灰分以及无氮浸出物含量相对较高。但其产量高，总量大，因此矿物质元素和营养物质总量也相对较多。通过不同的处理技术和工艺，

基金项目：中科院农办项目（KSCX2-YW-N-46-10）；国家科技部星

火计划项目（2008GA671001TC09B34）。

作者简介：袁立（1984-），男，硕士研究生。通讯作者：刘春龙，副研究员。

注：各物质含量均以干物质计

2 牛粪生物质资源利用的现状

牛粪作为生物质资源处理的目的是将其无害化、减量化与资源化，最大限度地满足环境的可接受性及经济上的可行性。随着经济的发展和对环保要求的提高，目前，国内外处理畜禽粪便的方法很多，在生产中受到普遍欢迎的

是那些投资少、运行成本低并能生产出高附加值产品的技

3

综合

发展2011·5

论坛DEVELOPMENT FORUM

术方法。

生物。

郭献岭等[5]提出牛粪混合淀粉渣、米糠和一些酶类物质等经发酵后制作的猪饲料通过饲喂试验结果表明，一般能够节省30%～40%的常规饲料，而且猪喜欢食用，猪肉的质量也很好。肖兵南等[6]将脱水预处理后的牛粪分别在高低温两个温度下进行两次发酵，所得饲料中的粗蛋白含量较现有技术获得的提高23.9%，具有良好的营养价值。而且控制发酵温度的热源是采用发酵牛粪后剩余的牛粪经沼气池发酵获得的。邹德松等[7]评价了生物发酵牛粪饲料安全性。指出以15%的生物发酵牛粪饲料添加量效果最好，小鼠体重提高9.25%。试验也证明了生物发酵牛粪饲料无异味，适口性好，消化率高。

2.1 牛粪生物质资源饲料化利用

牛粪作饲料是将其综合利用的途径之一。由于牛粪各种养分含量丰富，经过适当处理后，可提高蛋白质的消化率和代谢能，同时还可杀死病原菌和改善适口性，可作为饲料来利用。目前将牛粪饲料化的处理方法主要有干燥法、分解法和发酵法等。　2.1.1…干燥法

干燥法分为自然干燥法和机械干燥法。自然干燥法是将新鲜牛粪单独或掺入一定比例的糠麸拌匀后，摊在水泥地面或塑料布上，随时翻动，让其自然风干、晒干，然后粉碎，掺到其他饲料中饲喂。此法成本较低，操作简便，但受天气影响大，且易造成环境污染。机械干燥法是采用相关设备进行干燥，可达到去臭、灭菌等目的[2]，也是目前应用较广泛的干燥法。此外，新型微波处理动物粪便也是较有效的饲料化处理技术[3]。2.1.2…分解法

分解法，又称昆虫法，是利用蝇、蚯蚓和蜗牛等低等动物分解粪便，达到既提供动物蛋白质又能处理粪便的目的。例如用牛粪养蚯蚓，据测算，每平方米培养基可收获鲜蚯蚓1.5~2万条，约30~40kg。生产的蚯蚓是优质的动物蛋白，用于钓鱼饵料，还可用于医药等行业；蚯蚓粪是高效的有机肥，可作为种植蔬菜、花卉、果树、烟草等的优质有机肥料，且对环境不产生二次污染。牛粪简单化处理后用来育蛆，然后再用蛆喂鸡，这既可提高鸡的增重，也可满足产蛋鸡所需的动物饲料蛋白。据统计，100只鸡每天可增加产蛋1kg，全年可增加产蛋量100kg，增加收入3…000元，育蛆后的牛粪仍可作肥料施用，其肥效也不减。分解法比较经济，生态效益显著。但由于前期粪便灭菌、脱水处理和后期收蝇蛆、饲喂蚯蚓、蜗牛的技术难度较大，加上所需温度较苛刻，而且难以全年生产，故尚未得到大范围的推广。2.1.3…发酵法

发酵法是在牛粪中加入某些微生物菌剂或酶制剂以及其他辅料，然后在适宜的温度下发酵，将所得产品用来喂猪、鸡、鱼等动物。例如将牛粪进行青贮发酵，只要有足够的水分和可溶性碳水化合物，牛粪即可同其他禽畜粪便与作物秸秆、饲草或其他粗饲料一起青贮[4]。青贮时，粪便与饲草或其他饲料搭配比例最好是1:1。此法不仅可提高适口性和吸收率，防止蛋白质的过多损失，而且可将部分非蛋白氮转化成蛋白质，并杀灭几乎所有的有害微

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2.2 牛粪生物质资源能源化利用

2.2.1…热解化利用

在草原地区，牧民们收集晾干的牛粪作燃料直接燃烧，用来取暖或者烧饭，这是粪便直接作能源的最简单方法，但是利用不够充分，且易造成二次空气污染。对于集约化养殖场产生的大量粪便，由于含水量高，干燥比较困难，必须对其进行转化，才能用作燃料。

韩磊等[8]证明当牛粪和煤混合比小于4:6时可压缩成蜂窝煤，其含硫量明显低于原煤。这既解决了燃煤的能源短缺问题，又减轻了燃烧化石能源对环境的污染问题，而且对牛粪的生物质利用也是一种新的尝试，在实际推广应用过程中有着很重要的现实意义。崔益华等[9]对牛粪经过处理后产生一种可燃气体，这种可燃气体既可直接燃烧，也可用于发电。此工艺用于处理牛粪，不仅可以将牛粪进行有效的处理，而且充分利用了能源，牛粪经过此工艺处理后每吨干牛粪可产生1…000m3可燃气体，废弃物极少，且均为固体物，体积小，是一种环保处理工艺。此外，还有利用牛粪添加少量木屑，烧制出活性炭，成为生产电池芯、火药的优质原料。此方法只需极少的木材，比传统方法生产活性炭节约木材97.5%，既经济又环保。2.2.2…乙醇化利用

牛粪含有丰富的纤维素资源，Liao等[10]的研究表明，牛粪中纤维素含量为22%、半纤维素为12.5%。将畜禽粪便中的木质纤维素进行预处理，然后转化为糖，进一步发酵成酒精，可作为乙醇化的原料[11]。李静等[12]研究指出，在碱预处理条件下，牛粪的还原糖率达到17.65%，而超声波与KOH联合预处理能使牛粪的还原糖率达到21.47%，比KOH单独预处理时高3.82%。牛粪的乙醇化利用可替代粮食生产酒精，进而创造巨大的经济效益，但是目前还未见

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投入工业化生产的相关报道。…2.2.3…氢气化利用

Fan等[13]首次报道了通过牛粪堆肥将麦秸废弃物有效转化为生物氢气的方法。他们利用未经处理的麦秸和经过盐酸预处理后的麦秸两个不同处理生产氢气。结果表明，预处理后的麦秸在牛粪堆肥转化为氢气的过程中起到了关键作用。处理126.5h后氢气的收益率是未经处理麦秸产氢量的136倍。Fan等[14]还进行了初底物浓度和pH值对牛粪堆肥中产氢厌氧菌孢子萌发的最优化研究。试验结果表明，堆肥产生氢气的最佳底物浓度和pH值分别为4.0±0.5g蔗糖/L和5.4±0.2。在产氢厌氧堆肥中芽孢杆菌属起主导作用。牛粪氢气化利用的方法在国内还未见报道。2.2.4…沼气化利用

厌氧消化工艺获得沼气是目前研究最多、最具发展前途的牛粪处理方式之一。牛是草食类反刍动物，其瘤胃中存在较多的沼气微生物，食物在牛体内经过反刍消化，使沼气细菌大量繁殖，在排出的粪便中菌种丰富，再经过一段时间的堆沤，产沼气细菌会更加富积。另外，由于牛粪中含纤维素较多，入池后很容易被沼气生物吸收利用，加之牛粪碳氮比为25:1，也正符合沼气发酵碳氮比的要求。所以利用牛粪能使新建沼气池快速启动使用。这种工艺已经成熟，很多地方都已建立了沼气池。如美国一热能工厂，每天以500t牛粪作原料生产沼气44…800m3，输入煤气管道，源源不断地供给城市居民使用。为优化发酵条件和提高沼气产量，国内外进行了多方面相关牛粪沼气发酵的研究。

汪婷等[15]进行了牛粪沼气发酵过程中物质转化、微生物生理群变化及产甲烷菌多样性研究。指出在发酵启动初期，好氧细菌是引起有机质转化的主要类群，这个阶段的主要产甲烷菌类群为甲烷短杆菌属、甲烷螺菌属、甲烷微菌属、甲烷粒菌属以及未可培养的瘤胃甲烷菌属。在盛产期，产沼气的基质主要来自易分解的有机质，此阶段的主要产甲烷菌类群为甲烷杆菌属、甲烷八叠球菌菌属以及甲烷粒菌属。在发酵后期，产甲烷的基质一部分来自易分解的有机质，一部分来自于纤维素分解，产甲烷的主要类群为甲烷杆菌属、甲烷粒菌属、甲烷袋状菌属和鬃毛杆菌属。

…傅建辉

[16]

步发酵提高2～3倍，甲烷含量提高16%左右。

Rico等[17]研究指出，在20℃下处理25d，沼气发酵过程中牛粪的水解和酸化阶段以连续的方式有节制地进行，但并没有观察到甲烷化现象。样品浓度为60gVS/L的上清液中的化学需氧量和挥发性脂肪酸浓度分别增加了30%和107%。而牛粪在35℃下处理后上清液的化学需氧量增加值与20℃的相近，但挥发性脂肪酸的增加量却相对比较高，为154%。在35℃的处理过程中，对于较低浓度（40…和60gVS/L）的样品产甲烷菌在20～25d开始启动。

王真真等[18]研究指出，牛粪厌氧消化反应中添加7.5%的活性炭纤维载体，可显著提高反应器中的沼气产量和化学需氧量（COD）的去除率。周岭等[19]研究指出，用2.5%的NaOH溶液处理牛粪，反应效果相对较好，与水处理组相比，NaOH处理组产气量增加34%。

厌氧发酵和鸟粪石沉降是牛粪处理回收沼气和磷素的两种有效途径。牛粪的厌氧发酵一般受纤维素的低降解率所限制，而鸟粪石沉降受磷酸盐的有效性所制约。Jin等[20]利用微波加热的热化学预处理牛粪物料的方法，可同时提高厌氧发酵率（通过纤维素降解）和鸟粪石沉降率（通过增加磷的溶解）。并指出牛粪厌氧消化产沼气的最佳温度和加热时间分别为147℃和…25.3min，磷酸盐释放的最佳温度和加热时间分别为135℃和26min。

厌氧发酵工艺对畜禽粪便尤其是牛粪进行处理，不仅能提供清洁能源——沼气，解决我国广大农村燃料短缺和大量焚烧秸杆的矛盾，也解决了部分畜牧养殖场的粪便污染问题。沼气不仅是一种清洁能源，而且热能高，1m3的沼气相当于1.2kg的煤、0.5kg的液化气，其价格与液化气相比低30%[21]。沼气产生的副产品沼渣、沼液可以通过科学手段进行综合利用，发酵原料或产物可以生产优质饲料，沼气发酵液可以用作农作物生长所需的营养添加剂。从而将牛粪与种植业、养殖业有机结合起来，形成一个多次利用、多层增值的生态系统(图1)。

指出根据牛粪的特点采用中温二步发酵工

艺——将酸化和甲烷化阶段分别在两个不同的装置中进行。并采用折流或塞流式等污泥滞留型的地面消化池，缩短水力滞留期，延长污泥滞留时间，提高池容负荷，牛粪的产气率可明显提高。中温条件下(35℃)年平均产气率达l.53m3/m3牛粪·d，甲烷含量达到60%以上。产气率比一

2.2.5…发电利用

除作为燃料之外，很多地方还利用牛粪厌氧发酵产生

 图1　牛场粪便厌氧发酵处理示意图[21]

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的沼气进行发电。如美国、以色列等国家就利用牛粪进行发电。他们先将牛粪作为厌氧菌肥料，经过处理产生甲烷气体，该气体被收集来燃烧并驱动发电机而产生电力。余下的液体废料浇灌到农田里，而固体废料仍将制成堆肥再次利用。日本岩手县2003年建起了一座牛粪发电厂，既解决了牛粪污染环境问题，又开发了新能源。据悉，1…500头奶牛的粪便所发的电，足可供应330个家庭的日常用电。我国近几年也建设了牛粪发电厂，如2007年南京川田奶牛养殖场大型沼气发电工程正式投入使用，它每天处理牛粪100t，约发电1…500kWh。同年，江苏省首个牛粪发电项目——总投资1.3亿元的维维集团万头良种乳牛场沼气发电工程建成投产，其日处理牛粪，产沼气1万m3/d，产电能2.2万kWh/d，每年可新增国税收入2…100万元。

值、C/N和氧气等条件进行好氧发酵处理，使堆肥中有益微生物大量繁殖，利用微生物的新陈代谢将动植物难以吸收和利用的纤维素、木质素等大分子物质分解转化为易于被吸收利用的小分子有机物。在这个过程中微生物通过新陈代谢产生的大量热量可使堆肥温度达到60℃左右，甚至更高，并能维持5~7d。从而能有效杀死牛粪中的病原菌和杂草种子，并使有机物达到稳定化，制成无害化的有机肥料。牛粪堆肥后的产物可以根据需要进一步加工成粉状有机肥和颗粒状有机肥产品，或者掺入化肥制成各种有机无机复混肥产品，实现商品化生产[25]。

陈志宇等[26]研究指出，堆肥过程中的主要影响因素包括：通风、温度、填充料的选择、堆料含水率、适宜的C/N和pH值。Sundberg等[27]研究指出，当pH值低于6时，会严重降低微生物的呼吸作用，抑制堆肥反应的进行。Huang等[28]研究指出，采用强制通风与机械翻堆相结合的通风方式有利于水溶性碳的分解和固相C/N的降低，加快堆肥腐熟。Yamada等[29]研究指出，在牛粪堆肥处理中添加极端嗜热菌对细菌群落连续性有积极的影响，而且更有助于从堆料后处理堆肥的起初阶段到最终阶段建立一个好氧生态系统。

Gong等[30]研究表明，病原细菌如大肠杆菌和沙门氏菌起初浓度都达到106cfu/g，而当牛粪温度上升到50℃时这些细菌就会迅速死亡，在54～68℃热处理6～24h后就全部被杀死。而且也不会对具有发酵能力的堆肥微生物和分解有机物的细菌产生影响。在热处理过程嗜中温性细菌迅速减少，而嗜热性细菌保持稳定或增加。试验也证明芽孢杆菌是堆肥过程中起主要作用的堆肥微生物。

刘伟等[31]利用牛粪生产颗粒化有机肥，解决了新鲜牛粪堆肥和沼渣含水量高、体积大，贮藏、运输和使用都不方便的问题。孙长征等[25]根据牛粪物料特性和工程实践经验提出适合我国国情的牛粪商品有机肥加工工艺系统，其中主要包括槽式好氧堆肥工艺系统和商品有机肥制肥工艺系统。提出牛粪商品有机肥将是我国牛粪变废为宝，实现环保与效益并举的一种有效的资源化利用途径。

高温好氧堆肥集有机物和无机物、微生物及微量元素于一体，处理时间短，营养丰富，肥效持久，并且处理设备占地面积小，管理方便，生产成本低，生产过程不会对环境造成二次污染，有利于改良土壤等优点。但需要更进一步优化堆肥过程中的各种影响因素，因地制宜，因时调控，使堆肥效果达到最佳，进而提高堆肥的生产效率和产品质量。

2.3 牛粪生物质资源肥料化利用

牛粪中有机质丰富，含有较高的N、P、K及微量元素，是很好的有机肥原料。牛粪直接还田或经过堆肥发酵过程制成肥料还田后，能起到化肥不可替代的作用，有利于提高土壤的有机质和肥力，改良土壤结构，改善土壤理化环境和微生物环境。2.3.1…直接施用

牛的粪尿是一种很好的有机肥料，可直接喷洒于田间，既可以为作物提供营养元素，又可以消除一些土壤中的病害。刘会强[22]提出茄子巧施牛粪可治根腐病。李梓臣曾提出在苹果树花蕾显红时喷洒牛粪浸泡水能防治苹果花腐病。夏立忠等[23]研究表明，牧草生态系统土壤长期施用牛粪量大于100m3/ha.a时，0~10cm表层土壤活性铝含量降低，磷的储量增加，土壤易溶态磷含量增高；土壤对磷的吸附缓冲容量及吸附亲和力降低，对磷的吸附点位数量也明显低于施用化肥，尤其是高量施用牛粪（200m3/ha.a）的土壤，地表土壤磷容易随地表径流迁移。10~30cm土层也有同样趋势，30cm以下土层没有明显差异。

这些直接施用的方法不需要很大的投资，操作简便，易于被农民接受和利用。但由于水分含量高,…大量施用时不方便，易造成环境的二次污染等原因而限制了它的使用。2.3.2…高温好氧堆肥法

高温好氧堆肥法是目前研究最多、应用最广泛且最有前景的另一种牛粪处理方法之一，是一种集处理和资源循环再生利用于一体的生物方法[24]。其基本过程是将牛粪、高效发酵微生物如有效微生物群和调理剂(如秸秆、木屑等)按一定质量比例混合，控制适当的水分、温度、pH

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2.3.3…蠕虫堆肥法

目前，利用蚯蚓等蠕虫堆腐畜禽粪便的研究较多。蠕虫堆肥法主要是将蚯蚓养殖与堆肥相结合，生产蚯蚓复合饲料，利用堆肥进行无公害蔬菜栽培等。虽然蚯蚓的品种繁多，但应用于有机废弃物堆肥处理的主要集中在正蚓科和巨蚓科的几个属种。其中赤子爱胜蚯蚓（Eisenia…foetida）是应用最广的一种蚯蚓[32，33…]。

Tripathi等[34]用表居型Eisenia…foetida和深居型Lampito…mauritii分别通过堆肥处理牛粪和厨房垃圾混合物，Eisenia…foetida的性成熟周期短、产茧率高，无论在降低C/N还是矿化作用上都表现出一定的优越性。Kaushik等[35]研究表明，如果添加适量的牛粪，蠕虫堆肥法将成为纺织厂污泥处理的一项替代技术。蚯蚓最理想的生长率和繁殖力配方为80%牛粪+20%纺织厂污泥或70%牛粪+30%纺织厂污泥。

Sangwan等[36]报道了利用爱胜蚯蚓通过蠕虫堆肥技术将制糖工业废弃物滤泥（PM）与牛粪(CD)的混合物转变为蚯蚓堆肥的可行性研究。结果显示，在100%的牛粪中蚯蚓的生长率最大，但是有利于爱胜蚯蚓生长和繁殖的堆肥为PM:CD=1:1。然而在不同反应器中较大量的PM对蚯蚓的生长和繁殖力有很大的影响。蚯蚓堆肥导致堆肥中C含量的降低和N、P、Ca的含量升高。研究表明如果最多混合50%的牛粪，蚯蚓堆肥可以作为一种将滤泥转变为土壤肥料的处理技术。

王志凤等[37]研究指出，施用蚯蚓堆肥处理与不施用对照比较，土壤中速效N、P、K分别增加15.68mg/kg、10.71mg/kg、24.30mg/kg。李辉信等[38]研究指出，接种蚯蚓处理未腐熟牛粪比不接种蚯蚓的未腐熟牛粪或自然堆制的腐熟牛粪，显著增加了未腐熟牛粪中矿质N和速效P的含量，提高了碱性磷酸酶的活性，降低了微生物中C、N的含量和脲酶的活性。试验表明，畜禽粪便经蚯蚓、蝇蛆处理后再施用，能提高粪便的肥效，改良土壤结构，增加土壤透水性，防止土壤表面板结，提高土壤的保肥性。

蚯蚓堆肥技术被认为是一种“生态环境友好”型技术。它不仅能处理大量的有机废弃物，减少对周围环境的影响，而且可获得高效、稳定的有机肥料；同时蚯蚓富含蛋白质、氨基酸、脂肪酸等营养物质，可用于动物饲养；另外，蚯蚓具有积累重金属的作用，通过蚯蚓活动改变重金属形态、减少堆肥产物对环境的影响。但新鲜的有机废弃物来源广泛，成分复杂，常含有对蚯蚓生长不利的因素。因此，一般加入蚯蚓前必须对其进行预堆肥，以杀死

大量病原菌和其他有害的微生物。同时堆肥过程中如果发生厌氧发酵时产生甲烷、CO等气体，对蚯蚓的存活率造成极大的威胁。如Deepanjan…Majumdar等[39]用蚯蚓堆肥处理制药厂污泥和菌渣，蚯蚓只能存活几十分钟，最长也只有200min左右。

2.4 牛粪生物质资源利用的其他方法

2.4.1…栽培食用菌

牛粪含有丰富的有机质和N、P、K等元素，加入一定的辅料堆制发酵后，可以栽培食用菌。在牛粪中加入含碳量较高的稻草或者秸秆调节C/N，再添加适当的无机肥料、石膏等，堆制后可作培养基栽培食用菌。食用菌不仅味道鲜美，而且富含麦角甾醇、维生素、甾体、多糖体等有机化合物，其中有些可以制成保健品、抗肿瘤药物[40]。利用牛粪和秸秆栽培食用菌不仅使牛粪、玉米秸秆等废弃物无害化和资源化，还生产出具有较高营养价值和经济价值的食用菌，栽培后的培养料还可还田或者作饲料，从而使资源得到了多层次循环利用。

目前应用最广泛的是利用牛粪和农作物秸秆发酵料栽培双孢蘑菇。孙海清[41]利用牛粪稻草按1:1混合进行堆肥发酵后生产双孢菇，每平方米可产菇12.5～15.0kg，纯利在100元/m2以上。梁枝荣等[42]利用牛粪和玉米秸秆混合发酵栽培双孢蘑菇，堆肥发酵效果好，蘑菇产量高。李延彬等[43]利用干牛粪和麦秸栽培双孢蘑菇，实践证明，栽培1m2的双孢蘑菇，可收入75元/m2左右。一亩双孢蘑菇大棚的收入是大田收入的10倍以上。且栽培方法比较简单，群众容易掌握。凌霞芬等[44]利用经增温剂发酵熟化的牛粪与土的混合物作为双孢蘑菇的覆土材料，结果显示，熟化牛粪中的粪草粉部分与土以1:1.5的比例混合，能比对照细泥垄糠土增产5%左右。…

除了双孢蘑菇之外，牛粪还应用在平菇[45]，草菇[46]等其他食用菌的栽培上，且均获得了良好效果。2.4.2…制作纸浆

刘永钊等[47]发明了一种以牛粪为原料制纸浆的方法。主要是以牛粪或牛粪与废纸混合为原料，充分利用牛粪中含有的大量纤维素，在不添加任何化学制剂的条件下就能够得到符合一定技术要求的纸浆，而且基本上不产生环境污染，水还可以循环利用，同时解决了牛粪的处理问题。2.4.3…制作去污剂

Singh等[48]研究指出在生物反应器中可以利用牛粪微生物对苯进行生物降解。在牛粪微生物的作用下起初浓度为100mg/L和250mg/L的苯分别处理72h和168h后，苯的

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篇七 牛粪加工成碳
利用牛粪制作有机肥技术

发酵牛粪可行性方案

优势

干牛粪中含有粗蛋白10%--20%，粗脂肪1%--3%，无氮浸出物20%--30%，粗纤维15%--30%，因此具有很高的养分。绿色生态有机肥是以牛粪和农作物秸秆为主原料，应用多维复合酶菌进行发酵生产而成。多维复合酶菌是由能产生多种酶的耐热性芽孢杆菌群、乳酸菌群、双岐杆菌群、酵母菌群等上百种种有益微生物组成的微生态发酵制剂，对人畜无毒、无污染、使用安全，能固氮、解磷、解钾，同时能分解化学农药及化肥的残留物质，对种植业和养殖业有增产、优质、抗病的作用。

发展趋势

由于我国的对于三农政策的不断向前推进，肥料工业在全国各地得到了迅速发展和推广应用，有机肥料设备也得到了高速发展。随着市场细分的加剧，2013年，我国肥料设备制品会向轻量化、大型化、高端化、一体化方向发展。我国肥料加工机械行业整合会进一步加剧。放眼2013年，我们预测有机肥设备行业整合会进一步加剧，有机肥料设备制品也会向轻量化、大型化、高端化、一体化方向发展。

堆肥后的牛粪实现了无害化和稳定化处理，达到了作为有机肥资源化利用的基本条件，但还没有达到进入市场商品化销售的程度，其应用效果和使用范围尚有一定的局限，因此有必要将堆肥物料通过后续的制肥工艺进一步加工成为具有商品性质的粉状或颗粒状的有机肥和有机无机复混肥等产品。

由于堆肥产品总体养分偏低，只能作一部分底肥使用，与现有的农艺种植习惯和作物需肥特性存在差异。所以有必要在有机肥中加入一部分氮磷钾化肥制成商品有机无机复混肥。有机无机复混肥具有双重特性，即具有有机肥肥效长、改良土壤、活化土壤中无机养分的特 点，又具有无机肥养分高、 肥效快的特点，优势互补，弥补了各自缺陷，达到肥料速效与长效合一。因此，有机肥厂的规划设计通常将有机无机复混肥作为主导产品，兼顾生产有机肥产品。

工艺流程

商品有机肥制肥工艺主要包括粉碎、配料、混合、制粒、烘干、冷却、筛分和打包等环节。单条生产线设备生产能力以1～10t/h为宜，过小则达不到经济规模，过大则增加原料和成品运储难度。

第一步：发酵

把牛粪牛尿收集起来，掺上干草和腐烂的青贮等做成堆肥，让其发酵。在发酵过种用使用翻堆机让牛粪充分发酵，只有及时、均匀的翻堆才能做到这一点。现在有些地方非常干，有些地方非常湿，这会影响发酵质量，建议采用翻堆机。

发酵方法：

（1）加辅料

在新鲜猪粪中添加占发酵牛粪总量10％-15％秸秆、米糠等辅料，以起到调节水分、通气和碳氮比作用碳氮比在30-40之间，使猪粪的含水量控制在60％左右，以手指间有水印但不滴下为准。

（2）接种发酵剂

添加0.04%如金益生菌发酵剂（先用10倍麸皮将发酵剂混匀再添加到猪粪中混匀），混匀后转入发酵槽内以梯形状堆放上宽2m,下宽3m,高1.2m,长度根据场地长度而定，压实密封，用塑料布或防雨布覆盖进行厌氧发酵。发酵时间为15-40天（视季节而定）。

（3）翻料（机械或人工翻料）

冬春季每10天在中午时分翻料1次，夏秋季每5天翻料1次，使物料发酵温度控制在55-70℃之间。发酵温度可用棒式数显温度计测控。翻堆三次后即可发酵成功。

该工艺特点：机械翻堆作业机动性强，采用条垛料堆利于堆肥后期的水分散失；对土建要求低，不需配套发酵槽，可在室外堆制，节省建筑投资；堆肥场地面积需要相对大一些；北方地区室外堆肥冬季保温性差，堆肥周期需要有所延长或季节性停止堆肥；露天堆肥时雨季料堆易受影响，建议有条件的加盖遮雨棚。 第二步：配料粉碎混合

使用配料仓将堆肥后的物料和N、P、K等无机肥料及其他添加物等原料，按一定比例通过物料粉碎机和卧式混合机，进行粉碎、配比和混合。本系统作用是将堆肥后的物料和氮磷钾无机肥料及其他添加物等各种原料按一定比例进行粉

碎、配比和混合。根据多年经验，设备配套建议如下：采用立式粉碎机粉碎牛粪堆肥物不易粘壁，不易堵塞，多层紊流链锤结构改善粉碎性能；采用连续式自动配料系统适合有机肥原料的动态计量及配料控制；混合作业配置双轴连续式混合机，密封性好，粘湿物料不易在搅拌轴根部粘附。

第三步：制粒

采用新型有机肥造粒机对物料进行制粒。本系统的作用是将粉碎配料混合完备后的物料制成颗粒。制粒适宜采用平模制粒机，其优点是：原料适应性广，尤其适合有机物料，对原料密度、原料水分要求宽泛，原料不需要烘干；压辊直径大，模板可正反双面使用，物料均布于压缩室内，造粒稳定，颗粒成型率高，成品颗粒外观均匀不易破碎；整个制粒成型过程不加水，节省后续颗粒烘干的成本；原料粉碎细度要求不高，制粒原料（堆肥后）一般不需细粉碎，细小石子能直接碾碎，不易堵塞压盘模孔

第四步：筛分及回料系统

从制粒成型系统输出的颗粒料，粒径有一定差异， 需要筛分分级。选用的回转式筛分机要求振动小， 噪音低，换筛方便，且装有筛面清理装置。建议配备自动回料系统，筛分不合格的大、小颗粒物料，经过皮带提升机输送出来，重新粉碎后送至制粒机继续造粒，有助于提高生产线的连续作业能力。 第五步：烘干

使用有机肥烘干机，将筛分后的颗粒，进一步去除水分，达到有机肥含水率的标准要求。

第六步：冷却

用冷却机将颗粒物料进行冷却，有助于颗粒储存保质烘干机输出的热颗粒物料从上方进入到逆流冷却器内，干燥空气在冷却风机的作用下，由冷却器的下部进入，与由上部落下的湿热颗粒进行充分的冷热交换。经过冷却后，颗粒温度与环境温度之差小于5℃。

第七步：包装

冷却后的颗粒物料，经过斗式提升机输送进入到成品仓内。颗粒物料通过自动打包称实现定量称量和包装。

控制系统

整个生产线设备众多，为保证连续化生产的正常有序，控制系统推荐采用中央控制室集中显示、集中控制和现场控制相结合的方式，在控制室里设置控制柜、带有模拟屏的操纵台和计算机系统。通过模拟屏可对设备实现启停操作，对于相距较远的制粒机等设备配备有现场控制柜，便于现场操作。通过计算机按配方实时控制配料混合系统，可动态监测设备运行状态，具有配方和批次的设置、修改、存储功能，具有各种不同物料和总产量的班、日、月报表生成和打印功能，方便生产管理。

生产工艺流程图

成本计算

原料牛粪、甘草等成本低，可不计算，主要生产设备预算如下：

生产设备预算表

上述生产流程需要在室内进行，建议搭建建议轻钢构厂房，厂房面积大约500平米，成本大约20-30万。

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