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成本低,产出高!详细解析“废弃物”再利用技术

农业废弃物是指在整个农业生产过程中被丢弃的有机类物质,包含农业生产和畜禽养殖业中产生的废弃物,主要指农作物秸秆、蔬菜及瓜果的副产品、藤蔓、畜禽粪便等,含有丰富的氮、磷、钾等营养成分,是优质有机肥料的主要来源,可用于农业循环综合利用。

农业废弃物是指在整个农业生产过程中被丢弃的有机类物质,包含农业生产和畜禽养殖业中产生的废弃物,主要指农作物秸秆、蔬菜及瓜果的副产品、藤蔓、畜禽粪便等,含有丰富的氮、磷、钾等营养成分,是优质有机肥料的主要来源,可用于农业循环综合利用。

在众多资源化利用途径当中,肥料化是主要的利用方式,肥料化技术中目前高分子膜发酵技术是近年来发展起来的新兴技术,因其生产过程无异味、占地面积小、不需采取避雨措施、操作简便、处理量大、发酵周期稳定等特点在国内得到逐步推广应用,以往受制于高分子膜的成本因素,没有得到大量应用,随着高分子膜国产化率的提高,制造成本大大降低,该技术在众多堆肥技术中脱颖而出。

高分子膜发酵技术是“生物”+“高分子膜”材料有机结合的好氧堆肥发酵技术。高分子膜是特殊高分子材料制作而成的高性能膜,具有分子过滤微孔结构,可有效控制异味,彻底清除病原菌,高分子膜堆体内空气分子和水蒸气分子可以正常通过,外界水分子则无法进入,膜内部形成可使生物菌在短时间内将废弃物转化成高品质堆肥所需的发酵条件。

发酵过程中温度通过仪器自动采集,利用小程序反馈控制;根据堆肥中的能量消耗,实现通风系统的氧气供给自动控制。高分子膜发酵技术是一种简便、高效的资源化处理方法,每条高分子膜发酵堆可处理废弃物250 m3,生产有机肥100 t,膜发酵周期按照30天计算,每年可处理农业废弃物3 000 m3,生产有机肥1 200 t,一次投入多年使用,低投入高产出。

该项技术的应用和推广,能使农业废弃物变废为宝,生产出有机肥,应用于农业生产可以提高土壤质量,减少化学肥料使用,加快以“生态优先,绿色发展”为导向的农业高质量发展。

1   范围

本标准适用于集中处理中心的多种农业废弃物高温堆肥。

2   规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。      

GB/T 15063-2020 复合肥料;NY/T 525-2021 有机肥肥料;NY/T 3442-2019 畜禽粪便堆肥技术规范;GB/T 36195-2018 畜禽粪便无害化处理技术规范;GB/T 32951-2016 有机肥料中土霉素、四环素、金霉素与强力霉素的含量测定   高效液相色谱法;NY/T 1978 肥料中砷、镉、铅、铬、汞生态指标;GB/T 19524.1 肥料中粪大肠菌群的测定;GB/T 19524.2 肥料中蛔虫死亡率的测定;HJ 615 土壤有机碳的测定   重铬酸钾氧化   分光光度法;HJ 658 土壤有机碳的测定   燃烧氧化   滴定法;HJ 695 土壤有机碳的测定   燃烧氧化   非分散红外法。

3   术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1   堆肥      

在人工控制条件下(水分、碳氮比和通气等),通过微生物的发酵使有机物被降解,并生产出一种适宜于本地利用的产物的过程。

3.2   辅料      

用于调节堆肥原料含水量、碳氮比、通气性等的物料(常用农作物秸秆、锯末、稻壳和蘑菇渣等)。

3.3   条垛式堆肥      

将混合好的物料堆成条垛进行好氧发酵的堆肥工艺(包括动态条垛式堆肥、静态条垛式堆肥)。

3.4   蔬菜废弃物      

蔬菜在生产、收获、加工、储运和销售过程中,产生和去除的废弃部分,包括根、茎、叶、花、果实和种子等。

3.5   主发酵      

从堆肥物料发酵初期经中温、高温后温度开始下降的整个发酵过程。

3.6   次发酵      

主发酵后的物料经进一步腐熟和稳定,形成富含腐殖质物质的过程。

4   场地要求

堆肥场选址及布局应符合GB/T 36195的规定。原料存放区应防雨防水防火。尾菜、猪粪等原料应尽快预处理并输送至发酵区,存放时间不宜超过1天,水稻、树枝等秸秆含水量小,可长期堆放。

发酵场地应配备防雨和排水设施,堆肥过程中产生的渗滤液应收集储存,防止渗滤液渗漏。堆肥成品存储区应干燥、通风,防晒、防破裂、防雨淋。

5   堆肥工艺

5.1   工艺流程      

农业废弃物堆肥工艺流程包括物料粉碎处理、拌料和高温发酵和远程调控等环节(图1)。

5.2   物料预处理      

①调节含水量   将所需菇渣、猪粪、蔬菜秸秆和水稻秸秆等物料集中放置在物料区,将蔬菜(南瓜、番茄等藤蔓)等湿秸秆去除杂质(铁丝、石块、塑料绳、网袋等),放置3~5天,水分控制在60%左右;水稻、小麦等干秸秆通过喷水方式补充水分,调节含水量在35%~45%。      

②粉碎处理   利用粉碎机粉碎长秸秆,利用铲车将猪粪、菇渣等物料与蔬菜、水稻等秸秆充分混合,使拌料均匀。      

③接种   堆肥过程中添加有机物料腐熟剂,接种量宜为堆肥物料质量的0.1%~0.2%。腐熟剂应获得管理部门产品登记。      

④参数要求   进入堆肥处理发酵单元的物料含水率宜为45%~65%,碳氮比(C/N)为(20~40)∶1,粒径不大于5 cm,pH值5.5~9.0。

5.3   主发酵      

①曝气和监控   通过堆体曝气,使堆体温度保持65℃以上,堆肥维持时间不少于15天。堆体温度高于75℃时,应通过曝气降低温度。堆体温度利用智能温度检测器进行实时收集和统计(图2)。

②过程控制   堆体内部氧气浓度宜不小于5%,曝气风量0.050~0.200 m/min(以每1m3物料为准)。

5.4   次发酵      

①工艺条件   次发酵宜采用静态自然通风处理工艺,室内车间发酵应通风良好,露天发酵应具备防雨措施。      

②过程控制   次发酵周期时间不少于15天,堆体后期温度逐渐下降并稳定在40℃,水分含量下降到40%以下。次发酵结束时,堆体外观为褐色,呈现自然疏松的纤维状团粒结构。发酵产物的种子发芽指数大于60%。

5.5   臭气处理      

堆肥过程中产生的臭气应进行有效收集和处理,经处理后的恶臭气体浓度符合GB 18596的规定。臭气控制可采用如下方法。      

①工艺优化法   通过添加辅料或调理剂,调节碳氮比(C/N)、含水率和堆体孔隙度等,确保堆体处于好氧状态,减少臭气产生。      

②微生物处理法   通过在发酵前期和发酵过程中添加微生物除臭菌剂,控制和减少臭气产生。      

③收集处理法   通过在原料预处理区和发酵区设置臭气收集装置,将堆肥过程中产生的臭气进行有效收集并集中处理。

6   设施设备

6.1   堆肥设备选择原则      

堆肥设备应根据堆肥工艺确定,分为预处理设备、发酵设备和后处理设备。

6.2   预处理设备      

预处理设备主要包括粉碎设备和混料设备,拌料方式选择铲车或专用混料机混料。

6.3   发酵设备     

堆肥设备包括出料设备、发酵设备和自控设备等,本规程发酵设备选择高分子膜静态发酵设备,配套温度传感和监测设备,可实现曝气时间和曝气间隔控制。堆体通风设备应使用风机,应根据风压和风量要求,选择单槽单台风机。

6.4   后处理设备      

后处理设备主要包括筛分机和包装机等。

7   堆肥质量评价

7.1   堆肥产物质量要求      

堆肥产物应符合NY/T 525-2021有机肥肥料要求(表1)。

7.2   成品      

堆肥周期4~6周,发酵完成后,将堆体摊开晾晒至含水量30%以下,经过筛、打包装袋进入成品库待检区,检验合格后出库。过筛出的较大粒成品,进行粉碎后检验合格,再打包装袋。

欢迎投稿《长江蔬菜》,邮箱:1733172762@qq.com。

信息来自《长江蔬菜》2023年9月上

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