一、有机肥料工艺的起源与定义有机肥料起源于古代农耕文明时期,人们发现通过混合农村植物废弃物(如枯枝落叶、农作物秸秆、杂草等)和人畜粪便,经过一段时间的堆沤发酵,这些物质会发生显著变化,体积减小、颜色变深并转变为蓬松状,.终施入土壤能显著提高农作物的产量和品质。这一经过自然堆肥过程转变而成的有利于植物生长的物质被称为堆肥或农家肥。随着认识的深入,发现多种原料都可以作为有机肥料的基础来源,主要包括禽畜粪便、动物性废弃物、植物性废弃物以及都市有机垃圾等多种有机物质。
表一、有机肥原料分类
分类 |
原料 |
禽畜粪 |
各类禽畜,如猪、鸡、牛、鸭、羊及鹅等粪便。 |
动物性 |
屠宰场下脚料、屠宰场废弃物(羽毛、皮毛、废弃内脏等)、动物食品加工厂污泥、肉类及水产市场废弃物等。 |
植物性 |
农业废弃物(稻秆、杂草、树叶、树皮、木屑、蔗渣、食用菌废料及花生壳等)、植物食品加工厂副产物(豆饼渣、食品污泥及中药渣等)、果菜市场废弃物(果皮、蔬菜叶、腐烂水果及蔬菜等)。 |
都市有机垃圾 |
家庭、餐厅、学校、监狱、医院及军队等所产生之餐厨垃圾。 |
翻抛机工艺
• 初期的堆肥生产依靠人力完成,后来逐步发展出替代人力的机械设备和发酵剂。翻抛机的诞生显著提升了堆肥处理的效率和质量,其中德国巴克斯公司在上世纪中叶率先研制出了翻抛机,随后这种设备在全球范围内得到广泛应用。我国在上世纪末引进了..台翻抛机,用于猪粪堆肥处理,进入本世纪后,翻抛机在国内有机肥产业中扮演了核心角色。常见的翻抛机类型包括槽式翻抛机、链板式翻抛机和轮盘式翻抛机,它们分别适应不同的堆肥场景,但在解决堆肥过程中的臭味问题、缩短制程时间、提高产能和经济效益等方面仍有局限性。
• 有机肥(立式)发酵罐
• 有机肥发酵罐起源于19世纪70年代德国微生物学家Schulze的实验室工作,20世纪60年代开始应用于有机肥工业生产。相比于自然环境下翻抛机的堆肥方式,发酵罐能够在人为控制的密闭环境中,通过供应氧气、持续搅拌、添加发酵剂等方式创造更为理想的发酵条件。虽然发酵罐能在一定程度上缩短制程时间、减少环境污染,但由于高昂的成本、较小的处理能力和质量问题,其在实际应用中并未取得预期的经济效益和社会认可。
• 纳米膜发酵技术
• 纳米膜发酵技术源自20世纪80年代德国的Baden-Baden,我国于本世纪初引入该技术。该技术采用透气防水的纳米膜覆盖堆肥物料,结合曝气装置提供氧气,具有较低的投资和运行成本,同时也解决了传统工艺占地大、耗时长的问题。但是,由于批次生产、混料不均匀等因素,该技术在产品质量上仍存在一定挑战。
三、有机肥产业的“新质生产力”当前我国有机肥产业急需符合国家环保政策和市场需求的新型高效有机肥技术,要求具备制程时间短、无臭味、环境友好、经济效益高等特点。解决上述问题的关键在于提升技术研发者的学理基础知识,特别是基础微生物学、应用微生物学、生物化学及酵素学等领域。只有深入理解有机肥发酵过程中微生物的生长代谢机制及其对氧气的需求规律,才能从根本上解决发酵过程中产生的臭味问题,从而推动我国有机肥产业实现真正意义上的“新质生产力”。
表二、我国有机肥主要工艺比较
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翻抛机工艺 |
发酵罐工艺 |
纳米膜发酵技术 |
高效有机肥技术 |
制程时间注 |
2~4月 |
25~40天 |
30~45天 |
~8小时注 |
臭气 |
浓郁 |
降低 |
低 |
无 |
香气 |
无 |
无 |
无 |
淡淡发酵香气 |
原创发明人 |
德国人 |
德国人 |
德国人 |
中国人(的民族品牌) |
新质生产力 |
未符合 |
未符合 |
未符合 |
符合 |
注:制程时间以达到有机肥行业标准NY/T 525-2021的腐熟度技术指标为标准。~8小时制程意味着当日产生的有机废弃物可在当天内转化为达标的产品。