好氧发酵听起来时髦,实际上就是堆肥的现代版。
▲ 玉米秸秆堆肥表观和物理化学性质
L1代表第1层(20~50cm),L2代表第2层(50~150cm);EN代表环境温度
一般认为传统堆肥以厌氧发酵为主,现代堆肥则基本上是好氧发酵。目前,农村地区特别是一些种菜农户经常采用的堆沤方法就是一种厌氧发酵技术,可惜由于不添加辅料,也不翻堆,因此发酵温度不高、无害化程度低,其效果还比不上过去农村的沤肥。好氧堆肥自南宋即出现在我国,先期主要用于后茬水稻的追肥,直至近代堆肥工业化兴起才发挥出其作用。据统计,目前国内有近4000 家商品有机肥厂,年产量约4000 万t,处理了1 亿t 左右的有机废弃物;相比之下,我国每年各类有机废弃物产生量高达55 亿t,仅养殖粪便产生量就达38 亿t!事实上,我们正处在传统堆肥全面衰退和现代堆肥起步发展这样一个时期,一方面大量的有机废弃物未得到科学处理,简单施入土壤带来潜在风险,另一方面工业化的处理能力还十分有限,难以适应发展需求。可以预见,未来有机废弃物的处理与利用将面临很大的发展机遇。
农业废弃物资源化是近十年来国家科技计划开始关注的一个领域,“十一五”和“十二五”国家科技支撑计划分别启动了“循环农业重大项目”和“循环农业科技工程”。“十三五”在“农业面源和重金属污染农田综合防治与修复技术研发”重点专项中又启动了农业废弃物方面的重点研发计划项目。
▲ 密闭式好氧堆肥工艺流程图及工程案例
本项目“农业废弃物好氧发酵技术与智能控制设备研发”(2016YFD0800600)(2016 ~2020 年)即为其中一个重点研发计划项目。项目由中国农业大学牵头,包括南京农业大学、农业农村部规划设计研究院、农业农村部环境保护科研监测所、中国农业机械化科学研究院、北京市农林科学院、广东省农业科学院等单位在内的25 家单位的90 名科研人员参与了本项目的研究工作。
项目组针对目前国内农业废弃物好氧发酵存在的发酵时间长、臭味严重、设备不配套、智能化程度低、产品质量差等问题,在农业农村部科技发展中心、国家重点研发计划“农业面源和重金属污染农田综合防治与修复技术研发”重点专项管理专家委员会及各单位的大力支持和协助下,历时五年,形成了一系列研究成果,撰写成《农业废弃物好氧发酵技术与智能控制设备研究》(李季等著 . 北京:科学出版社,2022.11)一书。
本书围绕农业废弃物好氧发酵,重点介绍了碳氮转化、快速发酵、智能一体化设备、有害物质控制、高值功能环保产品等关键技术及产品研究进展,包括好氧发酵过程中碳氮转化和微生物学机制,好氧发酵原料配方及工艺优化,高温和低温堆肥微生物菌系构建,堆肥智能传感器筛选与改进,基于物联网一体化的好氧发酵智能自控技术,好氧发酵过程中有害物质(重金属、抗生素、病原菌等)的动态变化、影响机制及控制技术,好氧发酵一体化在线监测与智能型设备(立式、卧式及槽式堆肥反应器)研制,好氧发酵产物高值化利用技术及农业废弃物好氧发酵技术示范与工程化应用。
该书基本反映了国内目前农业废弃物好氧发酵领域的一些主要进展,可供从事农业废弃物资源化处理与利用的教学、科研人员及企业技术、管理人员阅读。期望对年轻一代相关研究人员起到一些引导作用,同时对各地开展的农业废弃物处理和利用实践提供一定的帮助。
本文摘编自《农业废弃物好氧发酵技术与智能控制设备研究》(李季等著 . 北京:科学出版社,2022.11)一书“前言”,有删减修改,标题为编者所加。
ISBN 978-7-03-068559-9
责任编辑:陈 新 陈 倩
(本文编辑:刘四旦)