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農業廢棄物生物高效處理及資源化利用配套技術

發表時間:2024-03-09 10:31

農業廢棄物生物高效處理及資源化利用配套技術

來源:農業廳科教處

一、技術概述


(一)技術基本情況


2023年是全面貫徹黨的二十大精神開局之年,《中共中央國務院關于做好2023年全面推進鄉村振興重點工作的意見》(2023年中央1號文件)強調推進農業綠色發展:加快農業投入品減量增效技術推廣應用,推進水肥一體化,建立健全秸稈、農膜、農藥包裝廢棄物、畜禽糞污等農業廢棄物收集利用處理體系。


目前,我國近 8 億噸的農作物秸稈、約 20 億噸的畜禽排泄物,60%以上未被有效利用,隨處堆放或就地焚燒,對自然環境及農村人居環境都產生了不利影響甚至是嚴重的破壞。農業廢棄物資源化利用,既是生態文明建設的迫切要求,也有廣闊的空間和前景。


全面推進畜禽養殖廢棄物及農作物秸稈資源化綜合利用,是改善農村人居環境、建設秀美鄉村的重要內容。針對農村秸稈焚燒和動物糞便等農業面源污染、土壤有機質流失、地力下降、農產品品質下降等諸多現實問題,以處理秸稈和養殖糞污為基礎,綜合解決農業面源污染資源化利用難題,將農業廢棄物進行循環利用,全面提升畜禽養殖廢棄物資源化利用水平,既解決因秸稈焚燒和動物糞便排放等造成的農業面源污染,又能提高有機肥用量、改善土壤結構、提高土壤有機質等肥力、降低生產成本、提高農產品品質。


九江禮淶生物科技有限公司依托院士(專家)工作站技術力量,聯合中國科學院院士鄧子新團隊成功研發專業發酵劑和智能發酵設備,就地建立畜禽糞污智能發酵堆,將畜禽糞污制成有機肥。以畜禽養殖廢棄物(畜禽糞便)為主要原料(占70%),農作物秸稈(占30%,干物料,粉碎)為輔料,添加特定發酵菌劑,充分拌勻,并以高分子納米膜覆蓋堆垛發酵,通過智能設備自動通風供氧,借助傳感器感知溫度變化,將動物糞便和農作物秸稈制成有機肥。通過對養殖場開展養殖廢水和固廢綜合治理與資源化工程建設,實行“糞污-有機肥/沼液-農作物”循環經濟發展模式。


堆肥發酵處理器用于動物糞便發酵,可以將各種動物糞便發酵成完全合格的高品質有機肥。一臺堆肥發酵處理器一次可發酵100m3養殖糞便,一年可發酵6次,可處理600m3養殖糞便,相當于100頭自繁自養母豬場(或2萬羽蛋雞場)只需一臺堆肥發酵處理器即可完全處理整廠的養殖糞便。


開展農業廢棄物資源化利用,創建“循環農業禮淶模式”,將農業廢棄物進行無害化處理和資源化利用,解決“養殖場造肥”和“種植戶用肥”的兩大難題。


(二)技術示范推廣情況


1.柴桑區推廣循環農業模式:為有效破解農業面源污染難題,九江市農業科學院等技術推廣機構和柴桑區農業農村局積極推廣循環農業“禮淶模式”。該模式為農戶和養殖場提供全套動物保健方案、成套專利發酵設備、發酵劑等,將養殖場畜禽糞便與農作物秸稈就地混合智能發酵制成有機肥,將養殖廢液進行生物發酵處理制成液態肥后,由專業企業進行回收,再將回收肥料循環投入到農作物種植業中。截至目前,柴桑區循環農業“禮淶模式”,已處理約50萬頭生豬糞污,約500萬羽蛋雞糞污,已直接或間接消納有機肥超20萬噸,農田面源治理及有機肥施用覆蓋種植面積超200萬畝,從根本上破解了農業面源污染難題,同時改善了土壤結構、提升了土地肥力,提高了農產品品質,提升了農產品價值。


2.農業面源污染治理領域:現已承擔了九江市柴桑區、湖口縣、吉安市青原區等多個農業面源污染治理項目;正積極推進九江市武寧縣、共青城市等多個地區的農業面源污染治理項目。


3.畜禽糞污資源化利用領域:現已承擔、參與了九江市修水縣和贛州市南康區等地畜禽糞污資源化利用整縣推進項目實施工作。


4.綠色種養循環農業領域:現已承擔了九江市武寧縣、都昌縣、修水縣和撫州市南城縣、上饒市鄱陽縣和湖北省黃岡市武穴市等地綠色種養循環農業示范項目實施工作。


5.地力提升有機肥應用領域:現已承擔了九江市柴桑區、濂溪區、修水縣,吉安市遂川縣、新干縣,宜春市豐城市、萬載縣、銅鼓縣,撫州市崇仁縣、金溪縣,贛州市興國縣,景德鎮市浮梁縣和湖北黃梅縣等多地地力提升有機肥應用項目。


截至目前,循環農業“禮淶模式”已累計在江西省九江市柴桑區等19個縣(市、區)和湖北黃梅縣、武穴市2個縣(市)依托畜禽糞污資源化利用、農業面源污染治理、綠色種養循環、有機肥地力提升等項目開展技術示范推廣,累計處理約540萬頭豬當量糞污(500萬頭生豬糞污、1200萬羽蛋雞糞污),糞肥和商品有機肥消納超20萬噸/年,農田面源治理及有機肥施用覆蓋種植面積超500萬畝,為落實習近平總書記共抓長江大保護作出積極貢獻。


(三)提質增效情況


農業廢棄物資源化利用,應用于畜禽養殖和種植大戶,引領企業和地方種養大戶在生產中踐行生態農業,提高農業資源的利用效率,控制農業面源污染,實現經濟效益、社會效益與生態效益的有機統一。


1.經濟效益


利用專業發酵劑和智能發酵設備,將養殖場畜禽糞便與農作物秸稈就地混合通過條垛式覆膜堆肥發酵設施制成有機肥,一臺堆肥發酵處理器一次可發酵100m3養殖糞便,一年可發酵6次,可處理600m3養殖糞便,相當于100頭自繁自養母豬場(或2萬羽蛋雞場)只需一臺堆肥發酵處理器即可完全處理整廠的養殖糞便,實現“畜禽糞污+農作物秸稈-有機肥-農作物”循環經濟發展模式。


堆肥發酵處理器用于動物糞便發酵,一臺設備一次發酵可產有機肥80噸,一年可產有機肥480噸,且動物糞便發酵有機肥成本較低,平均每噸有機肥利潤在200元左右,一臺設備一年可創造96000元的利潤,這樣不但解決了養殖場的糞便污染問題,也給養殖場帶來了一筆不小的收入,稍微有規模的養殖場投入了一定的設備,那么就相當于一家小型的有機肥廠,在有利潤的情況下自然而然地帶動了當地人的部分就業問題。


循環農業“禮淶模式”串聯種養兩端,一方面幫助解決養殖戶畜禽糞污和種植戶秸稈處理難題,降低養殖戶和種植戶生產經營成本,提高農民收益;另一方面通過增施有機肥(含沼液肥)和綠色防控,提升農產品產量和品質,提高農產品價格,增加農民收入,同時提升土壤有機質含量,能長期提升土地產出,增加農民潛在收益。


2.生態效益


有機肥作為傳統化肥的替代品,能夠在滿足農作物生長所需要的養分同時,有效改善土壤有機質含量對于生態改善及食品安全有著長效的改善效果。既減少了化肥使用對土壤的破壞,又減少了畜禽糞污排放對環境的污染,同時還起到改善土壤有機質含量的作用。


該技術應用實施過程以處理畜禽養殖糞便為目標,不產生廢渣,是典型的“廢棄物至資源”多級循環利用技術方案,其可持續發展效應明顯。推進畜禽養殖廢棄物及農作物秸稈資源化綜合利用,加快構建種養結合、農牧循環的可持續發展新格局,全面提升畜禽養殖廢棄物資源化利用水平,改善農村人居環境。


農業生產環境提升是農業綠色發展的重要環節。循環農業“禮淶模式”以綜合處理農業廢棄物為核心,大大減少了畜禽糞污、農作物秸稈等農業污染問題,減少了60%~70%畜禽糞污和農作物秸稈等廢棄物的轉運量,并通過增施有機肥和綠色防控,減少了化肥和農藥使用,農業生產環境得到了較大改善;通過生產環境的改善,提升了農產品品質,促進農業綠色健康發展。


3.社會效益


畜禽糞污資源化利用,既屬于環保項目,又屬于循環農業項目,符合國家所倡導大力發展綠色優質農產品,資源循環利用,加強社會主義生態文明建設的政策導向。在實現禽畜糞污集中化處理、資源化利用的同時,生產的優質有機肥將對土壤修復、促進綠色有機農業產業的可持續發展、保障市民食品安全等方面,產生積極而深刻的意義。


堆肥發酵處理器,可合理化持續性地處理秸稈及動物糞便,為秸稈處理和養殖糞污處理提供了可參考的模式,具有很強的示范推廣作用。


美麗鄉村建設以提升農民生活品質為核心?!碍h境秀美”是美麗鄉村建設的重點工作,黨和政府高度重視鄉村環境整治,推動實施養殖污染治理、水環境治理和戶廁改革等工作。循環農業“禮淶模式”深入實施農業面源污染治理,減少了畜禽糞污、農作物秸稈、農藥和化肥等對土壤、水體和空氣的污染影響,實現鄉村水美、土肥和天藍,促進美麗鄉村建設。


(四)技術獲獎情況


該技術榮獲第五屆“綻放杯”5G 應用征集大賽江西區域賽——“農業類”行業賽三等獎和第六屆“綻放杯”5G 應用征集大賽江西區域賽5G+智慧農業行業賽三等獎。


二、技術要點


針對畜禽糞污產生量大,富含氮源、有機質等不同作物營養,同時也含有病菌、臭味分子等多種有害物質,有一定處理難度,常規處理成本較高;秸稈富含有機質成分,經過腐熟后秸稈是優質的有機肥料,但秸稈木質化程度高,腐熟時間長,同時含有病蟲害,生施秸稈對種植有較大影響等問題。本技術從發酵關鍵點考慮,即協調發酵微生物的效果及成本、氧氣的供給及便利、碳氮比合理化、水分的把握,研發兩大類核心產品,一是微生物發酵劑,根據秸稈木質化程度差異、不同畜禽糞便理化特性,細分為多種不同的發酵劑產品;二是發酵設備,重點解決自動供氧、溫度和水分監測,高分子納米覆蓋膜等關鍵技術。解決目前畜禽糞污+秸稈綜合利用中量大而分散、處理成本較高、處理技術不成熟等關鍵問題,將農業廢棄物轉化為有機肥從而實現資源化利用。


(一)技術模式


本技術利用專業發酵劑和智能發酵設備,以畜禽糞污為主要原料,農作物秸稈為輔料,添加特定發酵菌劑,就地建立畜禽糞污智能發酵堆,以高分子納米膜覆蓋堆垛發酵,通過智能設備自動通風供氧,借助傳感器感知溫度變化,將動物糞便和農作物秸稈制成有機肥,從而實現農業廢棄物資源化利用。九江禮淶生物科技有限公司研發的動物糞便智能堆肥發酵處理器,獲得國家專利證書(專利號:ZL 201920158817.X)。


(二)工藝技術原理


畜禽糞污+秸稈就地覆膜有氧智能發酵制成固態有機肥工藝技術原理:


1.智能控制箱標準:配備一針多點式溫度傳感器,同一探針上能夠探測不少于 3個點的溫度數據,探測深度≥75cm。工作環境溫度-50 ~ 200 ℃,探測誤差范圍±0.5℃。


2.遠程后臺管理系統:管理者能夠通過該系統對其所有處理點肥堆的發酵進程進行統一監控管理,實時查看肥堆位置和溫度信息。


3.移動端實時監管系統:該系統能夠在遠程終端(數據中心、電腦、手機等)上對肥堆發酵溫度進行遠程監測;能夠遠程對發酵過程的曝氣量進行調整,優化發酵效果。


在智能發酵生產過程中,通過斯普云大數據平臺,每臺設備附專一二維碼,借助數字物聯技術,隨時掌握物料發酵時間,內層、中層和外層溫度變化,并根據溫度變化情況,調節通風供氧速率,達到高效智能處理農業廢棄物,同時,將生產過程全部情況及時傳導到數據管理中心及展示界面,從而實現數字技術在企業發展中的應用,助推農業健康發展。


(三)循環農業“禮淶模式”核心要素


1.核心技術產品


(1)針對不同畜禽糞污、不同秸稈的系列發酵劑,并獲得國家專利證書。(畜禽糞便高效發酵劑及其發酵方法 ZL201210266547.7)


(2)農業廢棄物智能堆肥發酵處理器,并獲得國家專利證書。(動物糞便堆肥發酵處理器 ZL 201920158817.X)


2.基于核心技術的核心工藝


(1)針對固體糞便和秸稈處理:納米覆膜自動供氧發酵工藝。




(2)針對污水處理:




3.核心處理原則和模式


(1)針對污水:就地處理,就近資源化利用,并由禮淶提供第三方轉運服務。


(2)針對糞便、秸稈:就地處理,統籌消納,并由禮淶成立運營中心,進行回收、加工和銷售運營。


三、適宜區域


本技術以就地消納、能量循環、綜合利用為主線。適宜全省各地及我國南方地方推廣應用。


四、注意事項


發酵床墊料運行與維護作為異位發酵床技術的核心部分,其主要是通過翻拋機進行墊料的翻拋處理,對溫度和溫度進行調節,糞污添加量也是影響發酵效果的一個重要因素,實際生產中易出現過量添加等問題,導致發酵床變成過濾床,其發酵功能無法得到充分發揮。因此,操作人員要嚴格按照異位發酵床技術規程的進行操作,并做好各項記錄,發現問題及時查找原因并加以改正,以獲得良好的效果。


文章分類: 集團新聞
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