[01729986]农业废弃物高效快速堆肥关键技术与设备研发及应用

我国是农业生产大国,农业有机废弃物年产生量高达51亿吨。如何高效快速转化利用这些废弃物,既关系到生态文明建设,又影响到有机肥产业的健康发展。自1999年以来,在国家科学技术部、农业农村部和自然科学基金委等项目支持下,针对我国有机肥料产业发展面临的发酵周期长、无害化程度低、养分损失大、臭气严重等重大技术问题,成果围绕外源微生物强化堆肥调控机制、快速堆肥工业化关键技术构建和核心装备研发,开展了系统的理论研究、技术创新和工程应用,取得了一系列重要创新成果,为提高我国有机肥料产业的工业化水平提供了技术和装备保障,推动了我国农业废弃物肥料化利用的产业升级。 1、揭示了农业废弃物快速堆肥的微生物机制,构建了适应复杂底物快速降解的微生物强化技术体系。构建了国内最大的好氧堆肥菌种资源库;建立了“细菌-真菌复合培养”的高密度混合发酵方法,研发出复合程度较高的VT1000复合微生物菌剂,已在全国389家企业得到应用;阐明了堆肥全过程低温启动、促腐殖化、解磷增效和减排温室气体的生物强化基本途径和机制。上述原创性研究为外源微生物菌剂在堆肥中的高效应用提供了理论依据和技术支撑。 2、构建了农业废弃物快速堆肥工业化关键技术体系,为整体提升我国农业废弃物工业化水平提供了坚实的技术支撑。建立了全国农业废弃物基础数据库,首次开发了多元物料堆肥配方软件;建立了水分去除的理论模型,揭示了槽式堆肥不同阶段温度-氧气变化规律,研发了适用于槽式堆肥的好氧发酵分段曝气技术,确保15天完成堆肥的一次发酵,发酵物料水分低于45%;研发了物料搅拌和分层曝气协同模式,建立了密闭式反应器的生物干化关键技术,实现了在连续投入单一高湿物料（含水率≥80%）的情形下,7天可去除75%以上水分;牵头制订了农业农村部首部畜禽粪便堆肥技术规范（NY/T 3442-2019）,为行业规范化发展提供了保障。 3、研发了连续动态槽式和一体化密闭式反应器系统,为农业废弃物肥料化处理利用提供了多元化解决方案。研制出系列链板式翻堆机和双轴桨叶混料机等核心设备,集成开发出国内外首套连续动态槽式堆肥系统（CDB）,与德国BACKHUS系统相比,发酵时间缩短了13天,能耗减少64%;研制出集桨叶搅拌、余热回用、自动曝气、臭气处理和智能控制等为一体的密闭式生物干化反应器系统,可实现气-水联动和物料快速干化,与日本COMPO反应器相比,处理能力提高25%,节省能耗17%;相关设备行业市场占有率名列前三。 该成果共授权发明专利40件,其他类型授权专利28项;出版著作12部,发表论文430篇,其中SCI论文108篇;取得各类标准6项,微生物及肥料登记证7项;取得科技成果评价4项,其中国际领先2项,国际先进2项;技术支撑了广西金穗、云南云叶、河北根力多等国内一流有机肥企业,综合经济效益达382.43亿元。成果已获得“大北农科技奖环境工程奖”、“全国农牧渔业丰收奖农业技术推广成果奖一等奖”等奖项16项。