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有机废物腐殖化,农耕文明焕新生

1月9日,2014年度国家科学技术奖励大会在北京人民大会堂举行。在318项国家科技奖项中,北京嘉博文生物科技有限公司联手中国环境科学研究院、清华大学,经过十多年产学研合作发明的“有机废物生物强化腐殖化及腐植酸高效提取循环利用技术”,荣获2014年度国家技术发明奖二等奖。下文是来自中国化工报的报道。

技术

项目名称:有机废物生物强化腐殖化及腐植酸高效提取循环利用技术

获奖级别:国家技术发明二等奖

把一切可利用的废物变成肥料返还给土壤,从而能维持地力长久不衰,这是中华农耕文明的精髓,就像自然生态系统的落叶归根。但随着城市化进程加速,有机废物规模化聚集,原来小循环的农耕文明已经跟不上时代的步伐。如今,这一问题有了解决方案。荣获2014年度国家技术发明二等奖的有机废物生物强化腐殖化及腐植酸高效提取循环利用技术,首次提出了有机废物限制矿化、高效定向腐殖化的新思路,创新了规模聚集下的有机废物有机质高效利用的模式,破解了传统有机肥难以进入主流通道的难题,让古老的农耕文明插上科技的翅膀焕发新生。

该成果由北京嘉博文生物科技有限公司联手中国环境科学研究院、清华大学共同完成,目前已在国家餐厨废弃物资源化利用试点城市中建设了14个规模化处理厂。

有机质回归土壤意义大

该项目主要完成人、嘉博文首席科学家兼执行总经理于家伊在谈到项目的立项背景时表示,提升传统有机肥产业技术水平,建设具有影响和上规模的高科技堆肥生产工程,是国家的战略需求。一方面,有机废物量大面广,污染严重,迫切需要治理。目前我国每年约产生秸秆7亿吨,利用率不足1/3;畜禽粪便27亿吨,利用率不足1/5;餐厨废物4000万吨,污染严重,利用率非常低。另一方面,我国四成土壤退化、三成贫瘠、两成存在重金属污染,土壤有机质严重匮乏。近30年来,土壤中碳减少50%,碳氮比例严重失衡,土壤污染与食品安全问题加剧,从土壤中出去的有机质急需回归到土壤,维系碳氮平衡,减少农业面源污染。

她强调,我国土壤恶化问题已经非常严峻,主要原因是人多地少,无法通过休耕让土壤休养生息,化肥用量太大而有机肥施用比例极低,土壤缺碳。目前,西方国家有机肥料用量已占肥料使用总量的50%,而我国有机肥料使用量占比不到10%。以2013年为例,我国肥料制造工业市场规模突破9000亿元,而有机肥料市场规模不到800亿元。根据前瞻产业研究院发布的《2013~2017年中国有机肥料行业产销需求与投资预测分析报告》,未来我国有机肥比例将大幅提升,而提升10%就可带来1000亿元的市场。

她还表示,低碳循环农业是中国新常态变革的基本要求,也是国际大趋势。2015年,联合国正式启动国际土壤年,把土壤视为一种难以再生的自然资源,呼吁全球加倍努力保护有机肥料这一重要但却被忽视的资源。

破解传统堆肥三大难题

利用有机废物堆肥,并回馈土壤,是目前国际上特别是发达国家的主流趋势。但传统堆肥一直存在三大技术难题:腐殖化效率低、产品质量差和二次污染控制难。在这样的背景下,嘉博文联手中国环境科学研究院、清华大学进行产学研合作,发明了有机废物生物强化腐殖化及腐植酸高效提取循环利用技术。

该成果最大的创新点就是首次提出了有机废物限制矿化、高效定向腐殖化的新思路,并在这一思路指引下发明了动态返混多阶段接种生物强化腐殖化堆肥技术、易酸腐有机废物高温抗酸快速腐殖化技术、液相腐植酸高效纯化提取与浓缩高值化技术,创新了规模聚集下的有机废物有机质高效利用的模式。该成果不但在机理上阐明了矿化和腐殖化相互作用机制,在工艺上实现了微生物作用过程和微环境的优化调控,还在工程设备上实现了模块化、标准化和成套化设备,使腐植酸肥品质大大提升。

有了上述技术,传统堆肥的三大难题已迎刃而解。其中,堆肥效率低、产品质量差的问题因多阶段接种生物强化和动态返混技术得以改善。堆肥过程二次污染难控是限制其发展的重要因素,主要包括恶臭气体和渗滤液污染,与目前普遍采用的方式是末端无害化处理方式不同,该成果采用源头限制、过程控制、末端资源化回收的方式,实现了资源与二次污染协同控制。

譬如,在恶臭气体控制方面,从源头上可通过多阶段接种与动态返混醌基物质,使小分子有机物与醌基物质定向聚集,将碳氮最大程度固定在腐植酸中,避免小分子矿化流失,从源头上减少恶臭及温室气体产生;在过程中可通过微生物作用过程和发酵微环境调控,实现氧分、水分在固液气三相间的有效传输,避免因局部发酵环境不利而产生恶臭;末端产生的臭气采用多级生物滤池,在物理吸附与微生物分解作用下实现有效处理,滤池填料由腐熟后的堆肥产品与木屑等组成。

此外,有机废物生物强化腐殖化还可有效钝化重金属,部分重金属进入液相经两级超滤被去除,经我国及欧盟权威检验机构鉴定,该成果产品重金属指标明显优于欧盟最严格的生态标准。

于家伊告诉中国化工报记者,他们开发的这项成果普适性很强,尤其适用于最典型的木质纤维素类和易酸腐类有机废物,是对我国传统堆肥行业的升级,促进了腐植酸产业的发展。

成功推广生态效益显著

截至目前,该成果已在国家餐厨废弃物资源化利用试点城市中建设了14个规模化处理厂。譬如,北京朝阳高安屯餐厨废弃物资源化处理厂,年处理餐厨废弃物13.2万吨,年产生物腐植酸肥8万吨;成都中心城区餐厨废弃物资源化处理厂,年处理餐厨废弃物6.6万吨,年产生物腐植酸肥4万吨。嘉博文生物腐植酸肥料通过国际国内双重有机认证,在昌平有机苹果、昌平草莓、海淀沃土、安丘沃土等地连续多年应用,取得了显著的经济、社会、生态效益。

据介绍,国际上优质土壤的有机质含量至少在5%以上,我国2/3的耕地是中低产田,土壤有机质不足1%。我国土壤要达到国际优质土壤标准需要多少年?对于中国化工报记者的问题,于家伊作了这样的回答:如果土壤有机质每提升0.1个点,自然休耕需要79年;每亩投入1吨绿肥鲜草需要5年;每亩投入1.5吨普通有机肥需要2年;而每亩投入0.4~0.5吨嘉博文高有机质有机肥料,则仅需1年,且土壤的重金属含量还符合欧盟有机标准。土生万物,万物归土,沃土固碳让有机质从土壤中来再回土壤中去。这既是嘉博文发展的理念,也是这一成果的意义所在。

如今,嘉博文还把该成果进行了创新应用,为成都蒲江国家级有机农业县健康土壤培育提供技术输出服务;在钱塘江水源地浙江衢州依托循环农业,打造衢州生态高端农业;在南水北调中线水源地十堰郧阳培育健康土壤,守土护水,确保一渠清水甘甜送京。

文章来源:中国化工报

原文链接:http://www.ccin.com.cn/ccin/news/2015/01/15/311929.shtml

图片来源:北京嘉博文公司官网 http://www.jiabowen.com

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