有机废弃物肥料化中的碳转化技术
 

现在全社会普遍形成共识:要保住绿水青山,保证农业可持续发展,一定要实行农业物质循环。农业物质循环的本质是碳循环,核心技术是碳转化,即把大分子有机碳分解为水溶小分子有机碳,供作物直接吸收利用,以形成和维持农业物质循环。

、怎样评判有机肥的质量

1、水溶小分子有机碳能被植物根系和土壤微生物直接吸收利用,是有机肥料中的有机养分(碳养分)。水溶小分子有机碳的标示性指标是可同化有机碳(AOC),AOC含量越高,有机肥料的有机肥力就越高。

2、水溶小分子有机碳在水溶液中呈云团状,分子粒径平均为几百纳米。这种溶液呈浅黄色至浅棕色至琥珀色:含量越高,色泽越深,但有一个共同特点就是通透。不通透表明分子粒径大,不通透而混浊即为有害(大分子水溶物)。

3、AOC值的检测:采用企业标准Q/ZALH014-2015。

4、有机肥质量的矿泉水瓶鉴别法(图1):上清液清而浅,有机肥力差;上清液浓而通透,有机肥力强;上清液混浊,则发酵不透,可能危害农作物。

1 有机肥质量的矿泉水瓶鉴别法

二、怎样制作高AOC的有机肥

1、使用BFA(生物腐植酸粉)发酵剂

该发酵剂由复合菌群加小分子有机碳两部分构成(B+AOC)适合发酵初期富氧环境,升温快;由于AOC作能源,在微氧环境微生物也能生存繁殖,使物料免翻堆78天内完成腐熟。这种发酵技术既达到有机物料的充分腐熟,又尽可能多地保存小分子有机碳,减少有机废气、氨氮和硫化氢的排放,使发酵过程无臭和高肥效。

2、使物料在发酵周期内温度控制在曲线

物料在发酵周期内的温度曲线(图2)显示,曲线①为偏低温度线,此时物料发酵不充分,产出的肥料有臭味;曲线③为过度高温线,容易降低有机肥肥效;曲线②为合理温度线,使物料在7天发酵时间内温度控制在曲线②,最高温度60-70℃,大概四天就可以腐熟。

2发酵周期内温度曲线

3、利用生物能和自然风,造成不经烘干设备而能达到干燥要求。表1为集中主要的有机肥生产工艺对比,F1:主流的“槽式发酵—翻堆—烘干”工艺F2:塔式(罐式)发酵工艺F3:转筒式电加热发酵工艺F4:大堆料长时间自然堆沤F5:BFA发酵免翻堆高堆焖干工艺。(△符号多为优,少为劣

1 有机肥主要工艺的对比表

怎样合理处理和利用沼液

1、对沼液(及垃圾渗滤液)的误读和不当处理

误读一:沼液是有机物经厌氧分解的水溶物,可以做肥料。上世纪七、八十年代成都平原大力发展农村沼气池,但几年后就销声匿迹。原因是沼液多次灌溉,积累成有机污染,致使农田被毁。而许多新兴的沼气公司,也面临大量沼液无处排放的窘境。

误读二:沼液COD太高,把COD降下来,达标就可以排放。目前沼液处理主要采用“处理—达标—排放”模式,该模式占地面积大,设备投入大,耗能严重,且向大气中排放大量CO2。所谓“达标”仅是表面现象,实际上是在转移污染。

2、沼液的成份及其对农作物的危害

有机物质和水经长时间恒温厌氧发酵生产沼气,而沼液中剩下的是水不溶物(沼渣)和水溶有机大分子(沼液内含物)。将沼液直接施入农田后,无氧沼液挤占土壤氧气的空间,使土壤缺氧;微生物分解大量的水溶有机大分子,耗氧量大,加重土壤缺氧;水溶有机大分子堵塞植物根毛吸收孔,使农作物更缺氧。最终导致土壤严重缺氧,微生物群系恶化,农作物衰竭。

3、沼液的出路——转化为有机碳水肥

利用分解剂(有机碳菌液)把沼液中水溶大分子有机物(DOC)分解成水溶小分子有机碳(AOC),分解原理见图3。其关键技术是菌液带碳养分(B+AOC),能够保持适度溶解氧。分解实例如图4、图5。

3 利用分解剂分解沼液原理

4 猪场粪污沼液

5 定州秸秆沼液

4、沼液分解液经济效益核算

沼液分解液是宝贵的植物营养液,无臭无害,可连续浇灌农作物。一般沼液分解液中固含物为2%左右,其中约0.15%是AOC,约0.5%是(N+P2O5+K2O)。可见其单位重量的肥效约等于普通市售有机肥的10%。如果普通市售有机肥的价值是800元/吨,那么沼液分解液的肥料价值则是80元/吨。以下是每吨沼液分解液的经济核算:

 价值:80元

 物料成本(主要是分解剂):15元

 加工成本:5元

 输送成本(以罐车核算):30元

 业务费用:10元

 利润:80元-(15+5+30+10)=80元-60元=20元

以存栏1万头养猪场为例,每天出分解液约150吨,每年约54700吨,总产值为430万元,年利润为107万元。

5、沼液(或垃圾填埋场渗滤液)的商品化模式

1)由于含水率98%左右,该液肥(可称为“有机碳水肥”)不适宜长途运输销售,但在半径50公里范围内就很有竞争力。

2)由于运输半径短,不建议使用固定包装,而可以利用罐车运到用户贮液池,或对附近固定大户进行管道供肥,或在各农业集中区建大储液罐进行分装,以减少农民花在包装上的冤枉钱。

四、高碳有机肥和有机碳水肥(沼液分解液)应用效果

7 左图为使用高碳有机肥,右图为使用化肥

8 使用有机碳水肥营养液与化肥营养液对比图

9 使用与不使用有机碳水肥对比图


 
 
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