有機廢棄物肥料化中的碳轉化技術
 

現在全社會普遍形成共識:要保住綠水青山,保證農業可持續發展,一定要實行農業物質循環。農業物質循環的本質是碳循環,核心技術是碳轉化,即把大分子有機碳分解為水溶小分子有機碳,供作物直接吸收利用,以形成和維持農業物質循環。

、怎樣評判有機肥的質量

1、水溶小分子有機碳能被植物根系和土壤微生物直接吸收利用,是有機肥料中的有機養分(碳養分)。水溶小分子有機碳的標示性指標是可同化有機碳(AOC),AOC含量越高,有機肥料的有機肥力就越高。

2、水溶小分子有機碳在水溶液中呈云團狀,分子粒徑平均為幾百納米。這種溶液呈淺黃色至淺棕色至琥珀色:含量越高,色澤越深,但有一個共同特點就是通透。不通透表明分子粒徑大,不通透而混濁即為有害(大分子水溶物)。

3、AOC值的檢測:采用企業標準Q/ZALH014-2015。

4、有機肥質量的礦泉水瓶鑒別法(圖1):上清液清而淺,有機肥力差;上清液濃而通透,有機肥力強;上清液混濁,則發酵不透,可能危害農作物。

1 有機肥質量的礦泉水瓶鑒別法

二、怎樣制作高AOC的有機肥

1、使用BFA(生物腐植酸粉)發酵劑

該發酵劑由復合菌群加小分子有機碳兩部分構成(B+AOC)適合發酵初期富氧環境,升溫快;由于AOC作能源,在微氧環境微生物也能生存繁殖,使物料免翻堆78天內完成腐熟。這種發酵技術既達到有機物料的充分腐熟,又盡可能多地保存小分子有機碳,減少有機廢氣、氨氮和硫化氫的排放,使發酵過程無臭和高肥效。

2、使物料在發酵周期內溫度控制在曲線

物料在發酵周期內的溫度曲線(圖2)顯示,曲線①為偏低溫度線,此時物料發酵不充分,產出的肥料有臭味;曲線③為過度高溫線,容易降低有機肥肥效;曲線②為合理溫度線,使物料在7天發酵時間內溫度控制在曲線②,最高溫度60-70℃,大概四天就可以腐熟。

2發酵周期內溫度曲線

3、利用生物能和自然風,造成不經烘干設備而能達到干燥要求。表1為集中主要的有機肥生產工藝對比,F1:主流的“槽式發酵—翻堆—烘干”工藝F2:塔式(罐式)發酵工藝F3:轉筒式電加熱發酵工藝F4:大堆料長時間自然堆漚F5:BFA發酵免翻堆高堆燜干工藝。(△符號多為優,少為劣

1 有機肥主要工藝的對比表

怎樣合理處理和利用沼液

1、對沼液(及垃圾滲濾液)的誤讀和不當處理

誤讀一:沼液是有機物經厭氧分解的水溶物,可以做肥料。上世紀七、八十年代成都平原大力發展農村沼氣池,但幾年后就銷聲匿跡。原因是沼液多次灌溉,積累成有機污染,致使農田被毀。而許多新興的沼氣公司,也面臨大量沼液無處排放的窘境。

誤讀二:沼液COD太高,把COD降下來,達標就可以排放。目前沼液處理主要采用“處理—達標—排放”模式,該模式占地面積大,設備投入大,耗能嚴重,且向大氣中排放大量CO2。所謂“達標”僅是表面現象,實際上是在轉移污染。

2、沼液的成份及其對農作物的危害

有機物質和水經長時間恒溫厭氧發酵生產沼氣,而沼液中剩下的是水不溶物(沼渣)和水溶有機大分子(沼液內含物)。將沼液直接施入農田后,無氧沼液擠占土壤氧氣的空間,使土壤缺氧;微生物分解大量的水溶有機大分子,耗氧量大,加重土壤缺氧;水溶有機大分子堵塞植物根毛吸收孔,使農作物更缺氧。最終導致土壤嚴重缺氧,微生物群系惡化,農作物衰竭。

3、沼液的出路——轉化為有機碳水肥

利用分解劑(有機碳菌液)把沼液中水溶大分子有機物(DOC)分解成水溶小分子有機碳(AOC),分解原理見圖3。其關鍵技術是菌液帶碳養分(B+AOC),能夠保持適度溶解氧。分解實例如圖4、圖5。

3 利用分解劑分解沼液原理

4 豬場糞污沼液

5 定州秸稈沼液

4、沼液分解液經濟效益核算

沼液分解液是寶貴的植物營養液,無臭無害,可連續澆灌農作物。一般沼液分解液中固含物為2%左右,其中約0.15%是AOC,約0.5%是(N+P2O5+K2O)。可見其單位重量的肥效約等于普通市售有機肥的10%。如果普通市售有機肥的價值是800元/噸,那么沼液分解液的肥料價值則是80元/噸。以下是每噸沼液分解液的經濟核算:

 價值:80元

 物料成本(主要是分解劑):15元

 加工成本:5元

 輸送成本(以罐車核算):30元

 業務費用:10元

 利潤:80元-(15+5+30+10)=80元-60元=20元

以存欄1萬頭養豬場為例,每天出分解液約150噸,每年約54700噸,總產值為430萬元,年利潤為107萬元。

5、沼液(或垃圾填埋場滲濾液)的商品化模式

1)由于含水率98%左右,該液肥(可稱為“有機碳水肥”)不適宜長途運輸銷售,但在半徑50公里范圍內就很有競爭力。

2)由于運輸半徑短,不建議使用固定包裝,而可以利用罐車運到用戶貯液池,或對附近固定大戶進行管道供肥,或在各農業集中區建大儲液罐進行分裝,以減少農民花在包裝上的冤枉錢。

四、高碳有機肥和有機碳水肥(沼液分解液)應用效果

7 左圖為使用高碳有機肥,右圖為使用化肥

8 使用有機碳水肥營養液與化肥營養液對比圖

9 使用與不使用有機碳水肥對比圖


 
 
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