圖為領(lǐng)先公司功能膜好氧發(fā)酵堆肥機。資料圖
世上沒有絕對的垃圾，只有放錯位置的資源。作為一個農(nóng)業(yè)大國，我國每年制造出了大量的農(nóng)業(yè)“垃圾”：畜禽糞污年產(chǎn)生量約38億噸，農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)生量約9億噸，且資源化利用率較低。目前有機肥資源總養(yǎng)分約7000萬噸，實際利用不足50%，其中禽畜糞污綜合利用率僅為60%左右。禽畜糞污的肥料化利用是一個重要途徑，我國目前大約有3000家有機固體廢棄物堆肥工廠。但現(xiàn)階段堆肥生產(chǎn)應(yīng)用過程尚存在發(fā)酵調(diào)控難、除臭難、施肥難等重大技術(shù)難題，且堆肥周期長，占用土地、人力、物力資源較多，堆肥成本高、品質(zhì)參差不齊，缺乏有效的自動化監(jiān)測和原位除臭技術(shù)等等，制約了堆肥產(chǎn)業(yè)的綠色和智能化發(fā)展步伐。
那么，該如何將這些“垃圾”通過經(jīng)濟、環(huán)保、有效處理，放在正確的位置呢?
中國農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院黃光群教授及其科研團隊，長期致力于農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用技術(shù)和智能型裝備研發(fā)。最近，他告訴記者，利用其形成的完全具有自主知識產(chǎn)權(quán)的功能型膜覆蓋好氧發(fā)酵綠色堆肥裝備技術(shù)，可以實現(xiàn)禽畜糞污高效、環(huán)保、安全、經(jīng)濟的無害化處理及肥料化利用，已在全國20余省50余地市推廣應(yīng)用，綜合效益顯著。
近年來，好氧堆肥已成為我國有機固體廢棄物處置和資源化利用的重要途徑。在黃光群看來，現(xiàn)有的工廠化好氧堆肥過程一般通過強制通風(fēng)或者機械翻堆的方式對堆體進行氧氣供應(yīng)。通過強制通風(fēng)的方式供氧，通入的空氣流因堆體內(nèi)存在的大孔道“短路”大量逸散，導(dǎo)致供氧效率低的同時還會造成堆體氧氣分布產(chǎn)生巨大梯度差異，極大地增加了經(jīng)濟成本，并使得發(fā)酵不均勻，發(fā)酵產(chǎn)物品質(zhì)難以保證。
難題亦是機遇。針對上述問題，黃光群團隊研發(fā)的功能型膜覆蓋好氧發(fā)酵綠色堆肥系統(tǒng)，可有效解決堆肥過程氧氣供應(yīng)不足、分布不均及其帶來的因厭氧發(fā)酵產(chǎn)生大量有害臭氣、溫室氣體和周期較長的問題。該系統(tǒng)可實現(xiàn)對堆肥過程中溫度、氧濃度和壓力的實時在線監(jiān)測和數(shù)據(jù)獲取，自動調(diào)節(jié)通風(fēng)次數(shù)與通風(fēng)時長，使間隙空間氧氣能有效向堆體顆粒內(nèi)部滲透，使堆料始終處于最佳的發(fā)酵狀態(tài)，有效減少能耗、降低堆肥成本、縮短堆肥周期并提高堆肥品質(zhì)。
把準時代脈搏 對癥下藥
2018年6月，中共中央國務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于全面加強生態(tài)環(huán)境保護堅決打好污染防治攻堅戰(zhàn)的意見》(以下簡稱《意見》)明確指出：到2020年，畜禽糞污綜合利用率達75%以上，畜禽糞污資源化利用設(shè)備配套率95%以上。該《意見》還明確指出：制定并嚴格執(zhí)行化肥農(nóng)藥等農(nóng)業(yè)投入品質(zhì)量標(biāo)準，推進有機肥替代化肥。
“養(yǎng)殖糞污等農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用的先進適用技術(shù)裝備研發(fā)和推廣應(yīng)用，始終是為了解決當(dāng)前農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展存在的現(xiàn)實問題。我們利用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程的手段來提高畜禽糞污資源化利用率，這也是解決我國農(nóng)業(yè)面源污染的重要舉措。”黃光群說。據(jù)悉，傳統(tǒng)的好氧發(fā)酵工程技術(shù)模式一般采用槽式或條垛式，發(fā)酵過程溫室氣體、臭氣等產(chǎn)排量較大，易造成環(huán)境的二次污染。黃光群團隊針對這一問題，創(chuàng)新選用微米級功能膜覆蓋材料，不僅僅是簡單地阻止未完全降解的大分子物質(zhì)和有害氣體排放，而是在膜下形成微正壓環(huán)境，大幅提升氧氣利用效率、減少通風(fēng)耗能，原位減少堆體有害、溫室氣體產(chǎn)生，并據(jù)其特有的選擇透過性，使得水蒸汽等小分子可以透過膜層，而大分子有害物質(zhì)則被阻止逸出。同時，由于膜內(nèi)外層溫差的原因，會在膜下表面形成水膜，逸散的氨氣會快速溶于其中，并流回堆體，可有效減少氮素損失。
當(dāng)前，要想破解農(nóng)業(yè)“用工難、用工貴”“誰來種地、怎么種地”的難題，推進農(nóng)業(yè)機械化和智能化，實現(xiàn)“機器換人”無疑是題中之義。
“我們還想要繼續(xù)提高設(shè)備的自動化、智能化程度，用自動化的手段，結(jié)合生物化學(xué)的傳統(tǒng)工藝，去解決目前畜禽糞污資源化利用面臨的一系列問題，并盡量減少人為參與。比如我們研發(fā)的自動化控制系統(tǒng)，內(nèi)嵌了多元控制方案，可以在發(fā)酵過程中基于實時獲取的關(guān)鍵參數(shù)自動啟動關(guān)鍵點控制方案，整個過程不需要人工干預(yù)，還可將實時信息推送至手機等終端。”黃光群總結(jié)道。
優(yōu)勢互補 產(chǎn)學(xué)研協(xié)同攻關(guān)
這套新型堆肥系統(tǒng)已經(jīng)在北京市順義區(qū)北郎中有機肥料廠進行了試驗示范研究，節(jié)能減排效果顯著。應(yīng)用該裝備技術(shù)可比傳統(tǒng)技術(shù)模式降低能耗33%、綜合溫室潛勢減少28.71%、噸處理(生產(chǎn))成本降低100元。2018年通過授權(quán)實施許可和戰(zhàn)略合作與河北省秦皇島市領(lǐng)先生物農(nóng)業(yè)股份有限公司(以下簡稱領(lǐng)先公司)強強聯(lián)合，進行成果轉(zhuǎn)化和技術(shù)轉(zhuǎn)移，提升了領(lǐng)先生物納米膜好氧堆肥技術(shù)基礎(chǔ)，并在全國推廣。同時和江蘇思威博生物科技有限公司簽定了戰(zhàn)略合作協(xié)議，促進該項技術(shù)的推廣應(yīng)用。
該技術(shù)落地后全面開花。以領(lǐng)先公司為例，截至目前，已在我國天津市、河北省、內(nèi)蒙古自治區(qū)、黑龍江省、吉林省、遼寧省、浙江省等7省(市、區(qū))10余地市推廣應(yīng)用上述裝備近50套，年處理豬糞、牛糞和雞糞等畜禽養(yǎng)殖糞污以及農(nóng)作物秸稈等近千萬噸。功能型膜覆蓋好氧發(fā)酵綠色堆肥成套裝備技術(shù)生產(chǎn)能耗、氣體排放均可減少40%以上，裝備自動化程度大大提升，產(chǎn)出有機肥品質(zhì)好，綜合效益顯著，得到多地政府部門和用戶的一致認可。
“該領(lǐng)域企業(yè)主要缺的是原創(chuàng)性技術(shù)，但是并不缺生產(chǎn)、銷售、推廣的能力。所以我們走的是產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新，通過促進產(chǎn)業(yè)振興服務(wù)三農(nóng)的路子。”黃光群說。他的博士研究生馬雙雙經(jīng)常“駐扎”在領(lǐng)先公司堆肥場做生產(chǎn)性試驗，說起校企合作，她深有體會：“自己做的科研成果能落地，解決產(chǎn)業(yè)亟需的現(xiàn)實問題，能對社會有一定的貢獻，有一種別樣的成就感。”走出實驗室后，她覺得自己更“接地氣”了：“以前我們在實驗室做試驗研究，局限于從理論和技術(shù)上理解什么是臭氣減排，什么是溫室氣體減排。但實際上環(huán)評要求到底是什么樣，居民對臭氣排放到底會有什么樣的反應(yīng)?如果我們不走出去的話，根本不知道。”記者問及跟企業(yè)一起做事情，怎樣才能協(xié)調(diào)各方?她回答道：“我覺得大家有共同的目標(biāo)，也都有各自的需求，我們能給企業(yè)提供他們想要的技術(shù)，所以合作協(xié)同度很高。”
領(lǐng)先公司副總經(jīng)理杜迎輝說：“我們希望技術(shù)一落地，能夠盡快產(chǎn)生效益。它相比傳統(tǒng)的裝備技術(shù)模式，能夠節(jié)約三分之一到一半的成本。當(dāng)前環(huán)保督查十分嚴格，這套設(shè)備十分環(huán)保，而且節(jié)省人工。”
產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新的模式要想持久，離不開政策層面的支持。對于這一點，黃光群有著自己的看法：“希望國家今后在進行資源配置的時候，能夠調(diào)動一切力量統(tǒng)籌考慮。比如科技項目立項時，資源的配置不應(yīng)簡單在形式上進行產(chǎn)學(xué)研協(xié)同。任何一個項目的解決肯定不是說哪一家高校，或者是哪一個企業(yè)，哪一個院所就能獨立解決的，其實三方或多方是一個共同體：企業(yè)需要產(chǎn)生利潤，高校需要技術(shù)創(chuàng)新和成果轉(zhuǎn)移，政府希望看到產(chǎn)業(yè)發(fā)展從而帶動農(nóng)民增收。希望今后更多的是面向國家需求和以解決產(chǎn)業(yè)問題為導(dǎo)向，科學(xué)設(shè)置任務(wù)。明確各自分工后，優(yōu)化體制、機制和政策體系，形成真正的合力去解決實際問題。”
農(nóng)民得實惠 企業(yè)收效益
金杯銀杯不如百姓口碑，金獎銀獎不如百姓夸獎。政策的紅利、先進的科技，最后能讓老百姓真正得到實惠，這才是最高的評價標(biāo)準。
記者來到河北省秦皇島市盧龍縣李各莊村李建明的養(yǎng)雞場，一臺功能膜好氧發(fā)酵堆肥機正在緊張地工作。在養(yǎng)雞場院子一角，堆放著堆肥機以前生產(chǎn)出來的有機肥。走近肥料堆，絲毫聞不見臭味，李建明隨手抓起一把，細聞起來只有淡淡的生物發(fā)酵氣味，干爽清潔，大家直呼神奇。
2018年李建明與領(lǐng)先公司合作，采用了功能膜好氧發(fā)酵堆肥技術(shù)。隨著對技術(shù)的不斷熟悉，現(xiàn)在他操作起來已經(jīng)得心應(yīng)手。建明養(yǎng)殖場共養(yǎng)了2萬只雞，以前的雞糞處理就是露天晾曬，臭味熏人，附近百姓怨聲不斷。這套裝置投用后，每次可以處理80噸雞糞，通過與廢蘑菇菌棒、碎秸稈和生物菌劑的拌和、高溫發(fā)酵，最后生產(chǎn)出生物有機肥。
“這套裝置特別好，以前雞糞味臭不可聞，別說是老百姓罵了，連我自己也受不了。現(xiàn)在好了，臭味基本上沒有了，還能生產(chǎn)有機肥，這可真是一舉兩得的好事。”李建明贊不絕口。他還種了80畝蘋果樹，去年秋后就是用的這種肥，土壤板結(jié)情況有了很大改善。有機肥的效果初步顯現(xiàn)，讓李建明非常滿意。今年，除了蘋果樹以外，他還準備給自己家的玉米地使用。李建明還給記者算了一筆賬：功能膜好氧發(fā)酵堆肥每一個生產(chǎn)周期需要25天，每次可以生產(chǎn)將近百噸，每噸售價400元左右，效益非?？捎^。經(jīng)過一年的運行，李建明目前已經(jīng)回本。
