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有機廢物腐殖化,農耕文明煥新生

1月9日,2014年度國家科學技術獎勵大會在北京人民大會堂舉行。在318項國家科技獎項中,北京嘉博文生物科技有限公司聯手中國環境科學研究院、清華大學,經過十多年產學研合作發明的“有機廢物生物強化腐殖化及腐植酸高效提取循環利用技術”,榮獲2014年度國家技術發明獎二等獎。下文是來自中國化工報的報道。

技術

項目名稱:有機廢物生物強化腐殖化及腐植酸高效提取循環利用技術

獲獎級別:國家技術發明二等獎

把一切可利用的廢物變成肥料返還給土壤,從而能維持地力長久不衰,這是中華農耕文明的精髓,就像自然生態系統的落葉歸根。但隨著城市化進程加速,有機廢物規模化聚集,原來小循環的農耕文明已經跟不上時代的步伐。如今,這一問題有了解決方案。榮獲2014年度國家技術發明二等獎的有機廢物生物強化腐殖化及腐植酸高效提取循環利用技術,首次提出了有機廢物限制礦化、高效定向腐殖化的新思路,創新了規模聚集下的有機廢物有機質高效利用的模式,破解了傳統有機肥難以進入主流通道的難題,讓古老的農耕文明插上科技的翅膀煥發新生。

該成果由北京嘉博文生物科技有限公司聯手中國環境科學研究院、清華大學共同完成,目前已在國家餐廚廢棄物資源化利用試點城市中建設了14個規模化處理廠。

有機質回歸土壤意義大

該項目主要完成人、嘉博文首席科學家兼執行總經理于家伊在談到項目的立項背景時表示,提升傳統有機肥產業技術水平,建設具有影響和上規模的高科技堆肥生產工程,是國家的戰略需求。一方面,有機廢物量大面廣,污染嚴重,迫切需要治理。目前我國每年約產生秸稈7億噸,利用率不足1/3;畜禽糞便27億噸,利用率不足1/5;餐廚廢物4000萬噸,污染嚴重,利用率非常低。另一方面,我國四成土壤退化、三成貧瘠、兩成存在重金屬污染,土壤有機質嚴重匱乏。近30年來,土壤中碳減少50%,碳氮比例嚴重失衡,土壤污染與食品安全問題加劇,從土壤中出去的有機質急需回歸到土壤,維系碳氮平衡,減少農業面源污染。

她強調,我國土壤惡化問題已經非常嚴峻,主要原因是人多地少,無法通過休耕讓土壤休養生息,化肥用量太大而有機肥施用比例極低,土壤缺碳。目前,西方國家有機肥料用量已占肥料使用總量的50%,而我國有機肥料使用量占比不到10%。以2013年為例,我國肥料制造工業市場規模突破9000億元,而有機肥料市場規模不到800億元。根據前瞻產業研究院發布的《2013~2017年中國有機肥料行業產銷需求與投資預測分析報告》,未來我國有機肥比例將大幅提升,而提升10%就可帶來1000億元的市場。

她還表示,低碳循環農業是中國新常態變革的基本要求,也是國際大趨勢。2015年,聯合國正式啟動國際土壤年,把土壤視為一種難以再生的自然資源,呼吁全球加倍努力保護有機肥料這一重要但卻被忽視的資源。

破解傳統堆肥三大難題

利用有機廢物堆肥,并回饋土壤,是目前國際上特別是發達國家的主流趨勢。但傳統堆肥一直存在三大技術難題:腐殖化效率低、產品質量差和二次污染控制難。在這樣的背景下,嘉博文聯手中國環境科學研究院、清華大學進行產學研合作,發明了有機廢物生物強化腐殖化及腐植酸高效提取循環利用技術。

該成果最大的創新點就是首次提出了有機廢物限制礦化、高效定向腐殖化的新思路,并在這一思路指引下發明了動態返混多階段接種生物強化腐殖化堆肥技術、易酸腐有機廢物高溫抗酸快速腐殖化技術、液相腐植酸高效純化提取與濃縮高值化技術,創新了規模聚集下的有機廢物有機質高效利用的模式。該成果不但在機理上闡明了礦化和腐殖化相互作用機制,在工藝上實現了微生物作用過程和微環境的優化調控,還在工程設備上實現了模塊化、標準化和成套化設備,使腐植酸肥品質大大提升。

有了上述技術,傳統堆肥的三大難題已迎刃而解。其中,堆肥效率低、產品質量差的問題因多階段接種生物強化和動態返混技術得以改善。堆肥過程二次污染難控是限制其發展的重要因素,主要包括惡臭氣體和滲濾液污染,與目前普遍采用的方式是末端無害化處理方式不同,該成果采用源頭限制、過程控制、末端資源化回收的方式,實現了資源與二次污染協同控制。

譬如,在惡臭氣體控制方面,從源頭上可通過多階段接種與動態返混醌基物質,使小分子有機物與醌基物質定向聚集,將碳氮最大程度固定在腐植酸中,避免小分子礦化流失,從源頭上減少惡臭及溫室氣體產生;在過程中可通過微生物作用過程和發酵微環境調控,實現氧分、水分在固液氣三相間的有效傳輸,避免因局部發酵環境不利而產生惡臭;末端產生的臭氣采用多級生物濾池,在物理吸附與微生物分解作用下實現有效處理,濾池填料由腐熟后的堆肥產品與木屑等組成。

此外,有機廢物生物強化腐殖化還可有效鈍化重金屬,部分重金屬進入液相經兩級超濾被去除,經我國及歐盟權威檢驗機構鑒定,該成果產品重金屬指標明顯優于歐盟最嚴格的生態標準。

于家伊告訴中國化工報記者,他們開發的這項成果普適性很強,尤其適用于最典型的木質纖維素類和易酸腐類有機廢物,是對我國傳統堆肥行業的升級,促進了腐植酸產業的發展。

成功推廣生態效益顯著

截至目前,該成果已在國家餐廚廢棄物資源化利用試點城市中建設了14個規模化處理廠。譬如,北京朝陽高安屯餐廚廢棄物資源化處理廠,年處理餐廚廢棄物13.2萬噸,年產生物腐植酸肥8萬噸;成都中心城區餐廚廢棄物資源化處理廠,年處理餐廚廢棄物6.6萬噸,年產生物腐植酸肥4萬噸。嘉博文生物腐植酸肥料通過國際國內雙重有機認證,在昌平有機蘋果、昌平草莓、海淀沃土、安丘沃土等地連續多年應用,取得了顯著的經濟、社會、生態效益。

據介紹,國際上優質土壤的有機質含量至少在5%以上,我國2/3的耕地是中低產田,土壤有機質不足1%。我國土壤要達到國際優質土壤標準需要多少年?對于中國化工報記者的問題,于家伊作了這樣的回答:如果土壤有機質每提升0.1個點,自然休耕需要79年;每畝投入1噸綠肥鮮草需要5年;每畝投入1.5噸普通有機肥需要2年;而每畝投入0.4~0.5噸嘉博文高有機質有機肥料,則僅需1年,且土壤的重金屬含量還符合歐盟有機標準。土生萬物,萬物歸土,沃土固碳讓有機質從土壤中來再回土壤中去。這既是嘉博文發展的理念,也是這一成果的意義所在。

如今,嘉博文還把該成果進行了創新應用,為成都蒲江國家級有機農業縣健康土壤培育提供技術輸出服務;在錢塘江水源地浙江衢州依托循環農業,打造衢州生態高端農業;在南水北調中線水源地十堰鄖陽培育健康土壤,守土護水,確保一渠清水甘甜送京。

文章來源:中國化工報

原文鏈接:http://www.ccin.com.cn/ccin/news/2015/01/15/311929.shtml

圖片來源:北京嘉博文公司官網?http://www.jiabowen.com

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