有機(jī)廢物腐殖化：農(nóng)耕文明煥新生

文/龐利萍

把一切可利用的廢物變成肥料返還給土壤，從而能維持地力長(zhǎng)久不衰，這是中華農(nóng)耕文明的精髓，就像自然生態(tài)系統(tǒng)的落葉歸根。但隨著城市化進(jìn)程加速，有機(jī)廢物規(guī)?；奂?，原來小循環(huán)的農(nóng)耕文明已經(jīng)跟不上時(shí)代的步伐。如今，這一問題有了解決方案。榮獲2014年度國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)的有機(jī)廢物生物強(qiáng)化腐殖化及腐植酸高效提取循環(huán)利用技術(shù)，首次提出了有機(jī)廢物限制礦化、高效定向腐殖化的新思路，創(chuàng)新了規(guī)模聚集下的有機(jī)廢物有機(jī)質(zhì)高效利用的模式，破解了傳統(tǒng)有機(jī)肥難以進(jìn)入主流通道的難題，讓古老的農(nóng)耕文明插上科技的翅膀煥發(fā)新生。

該成果由北京嘉博文生物科技有限公司聯(lián)手中國環(huán)境科學(xué)研究院、清華大學(xué)共同完成，目前已在國家餐廚廢棄物資源化利用試點(diǎn)城市中建設(shè)了14個(gè)規(guī)模化處理廠。

有機(jī)質(zhì)回歸土壤意義大

該項(xiàng)目主要完成人、嘉博文首席科學(xué)家兼執(zhí)行總經(jīng)理于家伊在談到項(xiàng)目的立項(xiàng)背景時(shí)表示，提升傳統(tǒng)有機(jī)肥產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平，建設(shè)具有影響和上規(guī)模的高科技堆肥生產(chǎn)工程，是國家的戰(zhàn)略需求。一方面，有機(jī)廢物量大面廣，污染嚴(yán)重，迫切需要治理。目前我國每年約產(chǎn)生秸稈7億噸，利用率不足1/3；畜禽糞便27億噸，利用率不足1/5；餐廚廢物4000萬噸，污染嚴(yán)重，利用率非常低。另一方面，我國四成土壤退化、三成貧瘠、兩成存在重金屬污染，土壤有機(jī)質(zhì)嚴(yán)重匱乏。近30年來，土壤中碳減少50%，碳氮比例嚴(yán)重失衡，土壤污染與食品安全問題加劇，從土壤中出去的有機(jī)質(zhì)急需回歸到土壤，維系碳氮平衡，減少農(nóng)業(yè)面源污染。

她強(qiáng)調(diào)，我國土壤惡化問題已經(jīng)非常嚴(yán)峻，主要原因是人多地少，無法通過休耕讓土壤休養(yǎng)生息，化肥用量太大而有機(jī)肥施用比例極低，土壤缺碳。目前，西方國家有機(jī)肥料用量已占肥料使用總量的50%，而我國有機(jī)肥料使用量占比不到10%。以2013年為例，我國肥料制造工業(yè)市場(chǎng)規(guī)模突破9000億元，而有機(jī)肥料市場(chǎng)規(guī)模不到800億元。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2013～2017年中國有機(jī)肥料行業(yè)產(chǎn)銷需求與投資預(yù)測(cè)分析報(bào)告》，未來我國有機(jī)肥比例將大幅提升，而提升10%就可帶來1000億元的市場(chǎng)。

她還表示，低碳循環(huán)農(nóng)業(yè)是中國新常態(tài)變革的基本要求，也是國際大趨勢(shì)。2015年，聯(lián)合國正式啟動(dòng)國際土壤年，把土壤視為一種難以再生的自然資源，呼吁全球加倍努力保護(hù)有機(jī)肥料這一重要但卻被忽視的資源。

破解傳統(tǒng)堆肥三大難題

利用有機(jī)廢物堆肥，并回饋土壤，是目前國際上特別是發(fā)達(dá)國家的主流趨勢(shì)。但傳統(tǒng)堆肥一直存在三大技術(shù)難題：腐殖化效率低、產(chǎn)品質(zhì)量差和二次污染控制難。在這樣的背景下，嘉博文聯(lián)手中國環(huán)境科學(xué)研究院、清華大學(xué)進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研合作，發(fā)明了有機(jī)廢物生物強(qiáng)化腐殖化及腐植酸高效提取循環(huán)利用技術(shù)。

該成果最大的創(chuàng)新點(diǎn)就是首次提出了有機(jī)廢物限制礦化、高效定向腐殖化的新思路，并在這一思路指引下發(fā)明了動(dòng)態(tài)返混多階段接種生物強(qiáng)化腐殖化堆肥技術(shù)、易酸腐有機(jī)廢物高溫抗酸快速腐殖化技術(shù)、液相腐植酸高效純化提取與濃縮高值化技術(shù)，創(chuàng)新了規(guī)模聚集下的有機(jī)廢物有機(jī)質(zhì)高效利用的模式。該成果不但在機(jī)理上闡明了礦化和腐殖化相互作用機(jī)制，在工藝上實(shí)現(xiàn)了微生物作用過程和微環(huán)境的優(yōu)化調(diào)控，還在工程設(shè)備上實(shí)現(xiàn)了模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和成套化設(shè)備，使腐植酸肥品質(zhì)大大提升。

有了上述技術(shù)，傳統(tǒng)堆肥的三大難題已迎刃而解。其中，堆肥效率低、產(chǎn)品質(zhì)量差的問題因多階段接種生物強(qiáng)化和動(dòng)態(tài)返混技術(shù)得以改善。堆肥過程二次污染難控是限制其發(fā)展的重要因素，主要包括惡臭氣體和滲濾液污染，與目前普遍采用的方式是末端無害化處理方式不同，該成果采用源頭限制、過程控制、末端資源化回收的方式，實(shí)現(xiàn)了資源與二次污染協(xié)同控制。

譬如，在惡臭氣體控制方面，從源頭上可通過多階段接種與動(dòng)態(tài)返混醌基物質(zhì)，使小分子有機(jī)物與醌基物質(zhì)定向聚集，將碳氮最大程度固定在腐植酸中，避免小分子礦化流失，從源頭上減少惡臭及溫室氣體產(chǎn)生；在過程中可通過微生物作用過程和發(fā)酵微環(huán)境調(diào)控，實(shí)現(xiàn)氧分、水分在固液氣三相間的有效傳輸，避免因局部發(fā)酵環(huán)境不利而產(chǎn)生惡臭；末端產(chǎn)生的臭氣采用多級(jí)生物濾池，在物理吸附與微生物分解作用下實(shí)現(xiàn)有效處理，濾池填料由腐熟后的堆肥產(chǎn)品與木屑等組成。

此外，有機(jī)廢物生物強(qiáng)化腐殖化還可有效鈍化重金屬，部分重金屬進(jìn)入液相經(jīng)兩級(jí)超濾被去除，經(jīng)我國及歐盟權(quán)威檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)鑒定，該成果產(chǎn)品重金屬指標(biāo)明顯優(yōu)于歐盟最嚴(yán)格的生態(tài)標(biāo)準(zhǔn)。

于家伊告訴筆者，他們開發(fā)的這項(xiàng)成果普適性很強(qiáng)，尤其適用于最典型的木質(zhì)纖維素類和易酸腐類有機(jī)廢物，是對(duì)我國傳統(tǒng)堆肥行業(yè)的升級(jí)，促進(jìn)了腐植酸產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

成功推廣生態(tài)效益顯著

截至目前，該成果已在國家餐廚廢棄物資源化利用試點(diǎn)城市中建設(shè)了14個(gè)規(guī)?；幚韽S。譬如，北京朝陽高安屯餐廚廢棄物資源化處理廠，年處理餐廚廢棄物13.2萬噸，年產(chǎn)生物腐植酸肥8萬噸；成都中心城區(qū)餐廚廢棄物資源化處理廠，年處理餐廚廢棄物6.6萬噸，年產(chǎn)生物腐植酸肥4萬噸。嘉博文生物腐植酸肥料通過國際國內(nèi)雙重有機(jī)認(rèn)證，在昌平有機(jī)蘋果、昌平草莓、海淀沃土、安丘沃土等地連續(xù)多年應(yīng)用，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)效益。

據(jù)介紹，國際上優(yōu)質(zhì)土壤的有機(jī)質(zhì)含量至少在5%以上，我國2/3的耕地是中低產(chǎn)田，土壤有機(jī)質(zhì)不足1%。我國土壤要達(dá)到國際優(yōu)質(zhì)土壤標(biāo)準(zhǔn)需要多少年？對(duì)于筆者的問題，于家伊作了這樣的回答：如果土壤有機(jī)質(zhì)每提升0.1個(gè)點(diǎn)，自然休耕需要79年；每畝投入1噸綠肥鮮草需要5年；每畝投入1.5噸普通有機(jī)肥需要2年；而每畝投入0.4～0.5噸嘉博文高有機(jī)質(zhì)有機(jī)肥料，則僅需1年，且土壤的重金屬含量還符合歐盟有機(jī)標(biāo)準(zhǔn)。土生萬物，萬物歸土，沃土固碳讓有機(jī)質(zhì)從土壤中來再回土壤中去。這既是嘉博文發(fā)展的理念，也是這一成果的意義所在。

如今，嘉博文還把該成果進(jìn)行了創(chuàng)新應(yīng)用，為成都蒲江國家級(jí)有機(jī)農(nóng)業(yè)縣健康土壤培育提供技術(shù)輸出服務(wù)；在錢塘江水源地浙江衢州依托循環(huán)農(nóng)業(yè)，打造衢州生態(tài)高端農(nóng)業(yè)；在南水北調(diào)中線水源地十堰鄖陽培育健康土壤，守土護(hù)水，確保一渠清水甘甜送京。