讓錯位資源“變身”綠色肥料

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圖為領先公司功能膜好氧發(fā)酵堆肥機。資料圖

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世上沒有絕對的垃圾，只有放錯位置的資源。作為一個農業(yè)大國，我國每年制造出了大量的農業(yè)“垃圾”：畜禽糞污年產生量約38億噸，農作物秸稈年產生量約9億噸，且資源化利用率較低。目前有機肥資源總養(yǎng)分約7000萬噸，實際利用不足50%，其中禽畜糞污綜合利用率僅為60%左右。禽畜糞污的肥料化利用是一個重要途徑，我國目前大約有3000家有機固體廢棄物堆肥工廠。但現階段堆肥生產應用過程尚存在發(fā)酵調控難、除臭難、施肥難等重大技術難題，且堆肥周期長，占用土地、人力、物力資源較多，堆肥成本高、品質參差不齊，缺乏有效的自動化監(jiān)測和原位除臭技術等等，制約了堆肥產業(yè)的綠色和智能化發(fā)展步伐。

那么，該如何將這些“垃圾”通過經濟、環(huán)保、有效處理，放在正確的位置呢？

中國農業(yè)大學工學院黃光群教授及其科研團隊，長期致力于農業(yè)廢棄物的資源化利用技術和智能型裝備研發(fā)。最近，他告訴記者，利用其形成的完全具有自主知識產權的功能型膜覆蓋好氧發(fā)酵綠色堆肥裝備技術，可以實現禽畜糞污高效、環(huán)保、安全、經濟的無害化處理及肥料化利用，已在全國20余省50余地市推廣應用，綜合效益顯著。

近年來，好氧堆肥已成為我國有機固體廢棄物處置和資源化利用的重要途徑。在黃光群看來，現有的工廠化好氧堆肥過程一般通過強制通風或者機械翻堆的方式對堆體進行氧氣供應。通過強制通風的方式供氧，通入的空氣流因堆體內存在的大孔道“短路”大量逸散，導致供氧效率低的同時還會造成堆體氧氣分布產生巨大梯度差異，極大地增加了經濟成本，并使得發(fā)酵不均勻，發(fā)酵產物品質難以保證。

難題亦是機遇。針對上述問題，黃光群團隊研發(fā)的功能型膜覆蓋好氧發(fā)酵綠色堆肥系統(tǒng)，可有效解決堆肥過程氧氣供應不足、分布不均及其帶來的因厭氧發(fā)酵產生大量有害臭氣、溫室氣體和周期較長的問題。該系統(tǒng)可實現對堆肥過程中溫度、氧濃度和壓力的實時在線監(jiān)測和數據獲取，自動調節(jié)通風次數與通風時長，使間隙空間氧氣能有效向堆體顆粒內部滲透，使堆料始終處于最佳的發(fā)酵狀態(tài)，有效減少能耗、降低堆肥成本、縮短堆肥周期并提高堆肥品質。

把準時代脈搏對癥下藥

2018年6月，中共中央國務院發(fā)布的《關于全面加強生態(tài)環(huán)境保護堅決打好污染防治攻堅戰(zhàn)的意見》（以下簡稱《意見》）明確指出：到2020年，畜禽糞污綜合利用率達75%以上，畜禽糞污資源化利用設備配套率95%以上。該《意見》還明確指出：制定并嚴格執(zhí)行化肥農藥等農業(yè)投入品質量標準，推進有機肥替代化肥。

“養(yǎng)殖糞污等農業(yè)廢棄物資源化利用的先進適用技術裝備研發(fā)和推廣應用，始終是為了解決當前農業(yè)綠色發(fā)展存在的現實問題。我們利用現代農業(yè)工程的手段來提高畜禽糞污資源化利用率，這也是解決我國農業(yè)面源污染的重要舉措?！秉S光群說。據悉，傳統(tǒng)的好氧發(fā)酵工程技術模式一般采用槽式或條垛式，發(fā)酵過程溫室氣體、臭氣等產排量較大，易造成環(huán)境的二次污染。黃光群團隊針對這一問題，創(chuàng)新選用微米級功能膜覆蓋材料，不僅僅是簡單地阻止未完全降解的大分子物質和有害氣體排放，而是在膜下形成微正壓環(huán)境，大幅提升氧氣利用效率、減少通風耗能，原位減少堆體有害、溫室氣體產生，并據其特有的選擇透過性，使得水蒸汽等小分子可以透過膜層，而大分子有害物質則被阻止逸出。同時，由于膜內外層溫差的原因，會在膜下表面形成水膜，逸散的氨氣會快速溶于其中，并流回堆體，可有效減少氮素損失。

當前，要想破解農業(yè)“用工難、用工貴”“誰來種地、怎么種地”的難題，推進農業(yè)機械化和智能化，實現“機器換人”無疑是題中之義。

“我們還想要繼續(xù)提高設備的自動化、智能化程度，用自動化的手段，結合生物化學的傳統(tǒng)工藝，去解決目前畜禽糞污資源化利用面臨的一系列問題，并盡量減少人為參與。比如我們研發(fā)的自動化控制系統(tǒng)，內嵌了多元控制方案，可以在發(fā)酵過程中基于實時獲取的關鍵參數自動啟動關鍵點控制方案，整個過程不需要人工干預，還可將實時信息推送至手機等終端?！秉S光群總結道。

優(yōu)勢互補產學研協同攻關

這套新型堆肥系統(tǒng)已經在北京市順義區(qū)北郎中有機肥料廠進行了試驗示范研究，節(jié)能減排效果顯著。應用該裝備技術可比傳統(tǒng)技術模式降低能耗33%、綜合溫室潛勢減少28.71%、噸處理（生產）成本降低100元。2018年通過授權實施許可和戰(zhàn)略合作與河北省秦皇島市領先生物農業(yè)股份有限公司（以下簡稱領先公司）強強聯合，進行成果轉化和技術轉移，提升了領先生物納米膜好氧堆肥技術基礎，并在全國推廣。同時和江蘇思威博生物科技有限公司簽定了戰(zhàn)略合作協議，促進該項技術的推廣應用。

該技術落地后全面開花。以領先公司為例，截至目前，已在我國天津市、河北省、內蒙古自治區(qū)、黑龍江省、吉林省、遼寧省、浙江省等7?。ㄊ?、區(qū)）10余地市推廣應用上述裝備近50套，年處理豬糞、牛糞和雞糞等畜禽養(yǎng)殖糞污以及農作物秸稈等近千萬噸。功能型膜覆蓋好氧發(fā)酵綠色堆肥成套裝備技術生產能耗、氣體排放均可減少40%以上，裝備自動化程度大大提升，產出有機肥品質好，綜合效益顯著，得到多地政府部門和用戶的一致認可。

“該領域企業(yè)主要缺的是原創(chuàng)性技術，但是并不缺生產、銷售、推廣的能力。所以我們走的是產學研協同創(chuàng)新，通過促進產業(yè)振興服務三農的路子。”黃光群說。他的博士研究生馬雙雙經?！榜v扎”在領先公司堆肥場做生產性試驗，說起校企合作，她深有體會：“自己做的科研成果能落地，解決產業(yè)亟需的現實問題，能對社會有一定的貢獻，有一種別樣的成就感?！弊叱鰧嶒炇液?，她覺得自己更“接地氣”了：“以前我們在實驗室做試驗研究，局限于從理論和技術上理解什么是臭氣減排，什么是溫室氣體減排。但實際上環(huán)評要求到底是什么樣，居民對臭氣排放到底會有什么樣的反應？如果我們不走出去的話，根本不知道?！庇浾邌柤案髽I(yè)一起做事情，怎樣才能協調各方？她回答道：“我覺得大家有共同的目標，也都有各自的需求，我們能給企業(yè)提供他們想要的技術，所以合作協同度很高?！?/p>

領先公司副總經理杜迎輝說：“我們希望技術一落地，能夠盡快產生效益。它相比傳統(tǒng)的裝備技術模式，能夠節(jié)約三分之一到一半的成本。當前環(huán)保督查十分嚴格，這套設備十分環(huán)保，而且節(jié)省人工?！?/p>

產學研協同創(chuàng)新的模式要想持久，離不開政策層面的支持。對于這一點，黃光群有著自己的看法：“希望國家今后在進行資源配置的時候，能夠調動一切力量統(tǒng)籌考慮。比如科技項目立項時，資源的配置不應簡單在形式上進行產學研協同。任何一個項目的解決肯定不是說哪一家高校，或者是哪一個企業(yè)，哪一個院所就能獨立解決的，其實三方或多方是一個共同體：企業(yè)需要產生利潤，高校需要技術創(chuàng)新和成果轉移，政府希望看到產業(yè)發(fā)展從而帶動農民增收。希望今后更多的是面向國家需求和以解決產業(yè)問題為導向，科學設置任務。明確各自分工后，優(yōu)化體制、機制和政策體系，形成真正的合力去解決實際問題?！?/p>

農民得實惠企業(yè)收效益

金杯銀杯不如百姓口碑，金獎銀獎不如百姓夸獎。政策的紅利、先進的科技，最后能讓老百姓真正得到實惠，這才是最高的評價標準。

記者來到河北省秦皇島市盧龍縣李各莊村李建明的養(yǎng)雞場，一臺功能膜好氧發(fā)酵堆肥機正在緊張地工作。在養(yǎng)雞場院子一角，堆放著堆肥機以前生產出來的有機肥。走近肥料堆，絲毫聞不見臭味，李建明隨手抓起一把，細聞起來只有淡淡的生物發(fā)酵氣味，干爽清潔，大家直呼神奇。

2018年李建明與領先公司合作，采用了功能膜好氧發(fā)酵堆肥技術。隨著對技術的不斷熟悉，現在他操作起來已經得心應手。建明養(yǎng)殖場共養(yǎng)了2萬只雞，以前的雞糞處理就是露天晾曬，臭味熏人，附近百姓怨聲不斷。這套裝置投用后，每次可以處理80噸雞糞，通過與廢蘑菇菌棒、碎秸稈和生物菌劑的拌和、高溫發(fā)酵，最后生產出生物有機肥。

“這套裝置特別好，以前雞糞味臭不可聞，別說是老百姓罵了，連我自己也受不了。現在好了，臭味基本上沒有了，還能生產有機肥，這可真是一舉兩得的好事。”李建明贊不絕口。他還種了80畝蘋果樹，去年秋后就是用的這種肥，土壤板結情況有了很大改善。有機肥的效果初步顯現，讓李建明非常滿意。今年，除了蘋果樹以外，他還準備給自己家的玉米地使用。李建明還給記者算了一筆賬：功能膜好氧發(fā)酵堆肥每一個生產周期需要25天，每次可以生產將近百噸，每噸售價400元左右，效益非常可觀。經過一年的運行，李建明目前已經回本。