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中国农业大学崔宗均:大型沼气工程沼液沼渣的农用关键技术

北极星电力会展网 来源:北极星电力网 2019-05-10 09:50:07

2019年5月9日-10日,由中国产业发展促进会生物质能产业分会主办的2019全国规模化生物天然气技术创新交流大会在河北石家庄召开。

“沼气工程出现大量的固体废弃物,从秸秆原料角度,到现在的分解利用技术,大概能够把秸秆的一半利用掉,是相当优秀的沼气工程。一半以沼渣的形式排出来,把这部分跟农业结合起来,这是必经之路。”中国农业大学崔宗均教授在2019全国规模化生物天然气技术创新交流大会上发表了重要讲话。北极星电力网、电力头条APP对大会进行全程直播。

专题:2019全国规模化生物天然气技术创新交流大会

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以下为发言实录

崔宗均:废料化是老话题,但始终是离不开的话题。生物天然气现在已经开始启动大规模的工程,紧接着后处理,刚才孙研究员说早期工程的60%以上是要看后端,这样就更有信心。从早期工程的角度一直在谈沼渣沼液的利用,但是换个角度从农业的角度来谈的话,会有不一样的方面。我今天要讲四个方面,必要性、安全性、有效性、经济性。必要性就不用我讲了,大家都很清楚;主要是后端沼渣沼液用到农业时,安全性必须要注意哪些方面,怎样把废料、机制改良做成有效供给,并且形成一个产业,企业接纳没有经济性,就没有实用性。沼气工程出现大量的固体废弃物,从秸秆原料角度,到现在的分解利用技术,大概能够把秸秆的一半利用掉,是相当优秀的沼气工程。所以说一半以沼渣的形式排出来,把这部分跟农业结合起来,这是必经之路。

作为农业利用的时候,它的形式可以是土壤改良剂,可以是废料,也可以是作为栽培的人工土壤。液体也一样,也可以作为废料等等利用。不管怎么样,这些都要经过土壤能够接受的状态。

有机质,可以说是腐殖质经过处理做一个合格的有机质之后,或者说合格的土壤改良以后,对土壤的作用,可以直接的提供一个全套养分,间接作用,物理作用、化学作用、生物作用,三个作用。这个大家也都清楚。有了这三个作用,典型的东北黑土,在解放初期是有机质含量大概4%左右,现在2%以上很难找。明显的有机质不足、退化。

从安全性的角度,不管是沼渣还是新鲜的秸秆、粪便,它都是经过一个分解的过程,做有机肥怎么做,使能够分解的成份全部分解掉,达到稳定的状态。

具体首先是大分子有机质分解,变成矿化的养分和腐殖质。同时放出大量的热能,以及有害的气体。不安全因素在右边,包括热量、二氧化碳、有害气体、有毒物质、生长抑制物质,这都是安全隐患,对植物不安全。

有机质分解经过二次聚合成为腐殖质,它才是土壤缓解的核心,其中大部分的氮,都要跑到大气成份中去,有一部分的氮进入到微生物体,如果要完全的腐殖的话,不会超过2%,所以腐殖中的氮是很低的,那么待有机肥发热比较强的漫长的发热过程中,后期的发热,主要靠的是纤维素、半纤维素的分解产热,这部分必须分解掉,木质素是基本留在土壤中,这是我们看到腐殖质和木质素转变而来的。

木质纤维素当中的木质素部分,矿化之后提到的三个作用,物理作用,化学作用和生物作用矿化之后全部消失。

正在运行的沼渣处理过程当中,大家肯定有体会,含水量我们一般说标准起供点是60%,如果多显得在某一段水分是越来越多,少呢,干得太快,没有分解完水分就干没了。所以比较理想的状态是60%起供,大概经过一个月之后,剩下30%左右,这是理想的水分。

那么温度,这是迅速上升维持高温下来,腐熟每一次温度是上升的。酸碱度刚刚分解的时候产生少量的酸,随着蛋白的分解放出氨,所以PH在分解过程当中一直是比较高,当蛋白质分解完氮,铵态氮转化过程中是逐渐的下降,所以腐熟这个起点是略低一些。微生物现在做肥,大家也经常有引进,大家要注意做堆肥过程当中,细菌是占主体,所以在高温期真正分解的作用,大部分都是细菌。

有一个分子生态学的试验也证明,横向的每个条带,这么一来,在整个堆肥过程当中,一个月的发酵过程当中,菌种的更替并不很频繁,也就是说主要微生物沉淀之后一直维持。

堆肥化过程主要的影响因素,酸碱度、水分、空气、营养,这个也很清楚C/N30,C/P60,

如果少的话,只能用少的氮,延长它的发酵时间。酸碱度刚才说了,水分刚才也提过,空气到目前为止堆肥化过程理想的空气是这样描述,有通气的时候,每立方的发酵体每小时是4立方,是一个标准组。大概如果用空气通气的话,维持这个情况是比较好的。温度,在翻堆之后不再上升,这个就是比较理想的状态。

有机肥生产工艺的比较,有条形露天堆制,还有槽式的,根据分解的搅拌的机器不一样,它的形式很多。那么这种方式大概国际上尤其是亚洲地区60%以上是这种工艺,因为这种工艺往后的位移比较大,进入槽之后,每一次的翻堆也是一次唯一过程,所以它是一个比较理想的翻堆设施。

除此之外堆肥设备反应器,各种各样的反应器,都在移动反应器里面能够处理的都是特殊的废弃物,这是在日本横滨建设的一个大型的物理处理堆,目前比较小型的处理机,也是各种各样。但是这种处理机处理之后的结果基本上不能成为腐熟的有机肥,都要经过二次发酵才能腐熟。

到底腐熟需要多长时间,一方面要关系到原料性质,另一方面是要关系到工艺条件,一般的规律是这样的。不含纤维素的原料比含纤维素的原料快,粪便比新鲜的植物原料包括沼渣、菌糠快,一年生植物比多年生的植物快,少含化我感物质,因为在对植物安全性,化感物质是重要的物质,所以在原料当中,化感物质少的发酵快一些,好氧发酵比厌氧发酵比较快一些。

这个根据实验数据和资料总结出有各种的原料,能够最快达到腐熟的时间。腐熟度的判定指标有很多,大家用的最多的是种子发芽,但是种子发芽有一个问题,是养分严重影响种子发芽率,所以靠种子发芽率的话不完整,所以我个人的建议,是种子发芽必须结合另外的一两个指标,比如说一个新鲜的秸秆泡水,把化感物质去除之后没有分解种子发芽就可以达到90%以上,所以种子发芽必须要跟其他的因素结合起来,有经验之后我们通过外观就可以判断出很多,酸碱度是腐熟好的酸碱度必须比原料略低一些,二氧化碳的产生也要少,还有阳离子交换量也是在逐渐的增加的,7、8、9是生物测验法比较准的,蚯蚓能够做到的话,如果空气洁净的话不往地下钻,可以看到下雨天蚯蚓跑到地上主要是因为窒息没有空气,还有蚯蚓也不可能在地下,在堆肥样品堆在容器里,把蚯蚓放里面,使蚯蚓钻到底下是绝对腐熟了,蚯蚓钻不进去那是绝对有问题。

第九个植物育苗实验室,是最完整准确的试验,大概需要一周到两周的时间,但是大家用的相对比较少,种子发芽从看到的种子发芽用的最多,可能是容易掌握的。但是我建议种子发芽的话,必须跟木质纤维素的成份结合起来,那么木质纤维素,纤维素和半纤维素都分解了,他们原来都是90%左右,这个是一个比较理想的状态。

通过这些介绍,对于有机肥提出几个要点,一个是有机物无论经过何种途径厌氧也好和好氧交替也好,最终留下的有机肥的量和品质基本接近。

因为该分解的都分解,该留下的全留下,所以它最终的量是几乎一样的。那么植物需要所需的碳素来自于大气,就是通过植物的光合作用吸收,不从根部吸收是极少的情况下,可吸收状态的蔗糖、葡萄糖的情况下,大部分的碳都是靠大气吸收,所以不要在有机肥当中留下碳,这也是一种误解。

有关有机农业,提到有机农业的话,始终害怕氮磷钾,这三种,但是对于植物来讲的话,化肥来的元素和有机肥来的元素是一样的,比如说氮肥,像铵态氮,在现在的农业当中,如果完全离开无机肥,几乎是回到原始农业。

最后一点是有机质对耕地质量的作用,这是不可代替的,如果土壤改良,如果要提高土壤肥力这是必须要靠有机质。有了有机质之后,才能带来更多的生物。

那么在有效性和经济性方面主要的产品化,可以把它做成土壤改良剂、废料和基质,为了这个工作我们也一直在努力,希望在从新鲜秸秆到彻底分解的每一个过程,都有用处。从作为一个废料和基质的角度里讲,完全是分解的。

那么有机废料,普通有机废料,配制有机废料,普通有机废料生产量最大的一部分,这是肥料企业,也积累了很多的经验。配制有机肥,是比较有效的一种东西,在配制有机肥当中,我个人比较提倡的叫缓释有机肥,尽可能的把氮磷钾的成份要高到有机肥里面,形成比较坚硬的外壳,不仅要补充有机质,也可以把废料起到一个缓释的作用。

除此之外基质,近几年做的工作,做栽培基质,刚才提到过,一吨最终的产品达到多少,包括作机制,如果做水稻栽培基质的话,至少要达到3000,除了水稻之外,花卉也做了一些尝试,做了水稻的栽培基质,这个是水稻基质栽培厂,确实是提高经济价值,也是很有前景的,我的报告到这!

(发言为电力头条APP根据速记整理,未经本人审核)

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