农业废弃物生物高效处理及资源化利用配套技术

来源：农业厅科教处

一、技术概述

（一）技术基本情况

2023年是全面贯彻党的二十大精神开局之年，《中共中央国务院关于做好2023年全面推进乡村振兴重点工作的意见》（2023年中央1号文件）强调推进农业绿色发展：加快农业投入品减量增效技术推广应用，推进水肥一体化，建立健全秸秆、农膜、农药包装废弃物、畜禽粪污等农业废弃物收集利用处理体系。

目前，我国近 8 亿吨的农作物秸秆、约 20 亿吨的畜禽排泄物，60%以上未被有效利用，随处堆放或就地焚烧，对自然环境及农村人居环境都产生了不利影响甚至是严重的破坏。农业废弃物资源化利用，既是生态文明建设的迫切要求，也有广阔的空间和前景。

全面推进畜禽养殖废弃物及农作物秸秆资源化综合利用，是改善农村人居环境、建设秀美乡村的重要内容。针对农村秸秆焚烧和动物粪便等农业面源污染、土壤有机质流失、地力下降、农产品品质下降等诸多现实问题，以处理秸秆和养殖粪污为基础，综合解决农业面源污染资源化利用难题，将农业废弃物进行循环利用，全面提升畜禽养殖废弃物资源化利用水平，既解决因秸秆焚烧和动物粪便排放等造成的农业面源污染，又能提高有机肥用量、改善土壤结构、提高土壤有机质等肥力、降低生产成本、提高农产品品质。

九江礼涞生物科技有限公司依托院士（专家）工作站技术力量，联合中国科学院院士邓子新团队成功研发专业发酵剂和智能发酵设备，就地建立畜禽粪污智能发酵堆，将畜禽粪污制成有机肥。以畜禽养殖废弃物（畜禽粪便）为主要原料（占70%），农作物秸秆（占30%，干物料，粉碎）为辅料，添加特定发酵菌剂，充分拌匀，并以高分子纳米膜覆盖堆垛发酵，通过智能设备自动通风供氧，借助传感器感知温度变化，将动物粪便和农作物秸秆制成有机肥。通过对养殖场开展养殖废水和固废综合治理与资源化工程建设，实行“粪污－有机肥/沼液－农作物”循环经济发展模式。

堆肥发酵处理器用于动物粪便发酵，可以将各种动物粪便发酵成完全合格的高品质有机肥。一台堆肥发酵处理器一次可发酵100m³养殖粪便，一年可发酵6次，可处理600m³养殖粪便，相当于100头自繁自养母猪场（或2万羽蛋鸡场）只需一台堆肥发酵处理器即可完全处理整厂的养殖粪便。

开展农业废弃物资源化利用，创建“循环农业礼涞模式”，将农业废弃物进行无害化处理和资源化利用，解决“养殖场造肥”和“种植户用肥”的两大难题。

（二）技术示范推广情况

1.柴桑区推广循环农业模式：为有效破解农业面源污染难题，九江市农业科学院等技术推广机构和柴桑区农业农村局积极推广循环农业“礼涞模式”。该模式为农户和养殖场提供全套动物保健方案、成套专利发酵设备、发酵剂等，将养殖场畜禽粪便与农作物秸秆就地混合智能发酵制成有机肥，将养殖废液进行生物发酵处理制成液态肥后，由专业企业进行回收，再将回收肥料循环投入到农作物种植业中。截至目前，柴桑区循环农业“礼涞模式”，已处理约50万头生猪粪污，约500万羽蛋鸡粪污，已直接或间接消纳有机肥超20万吨，农田面源治理及有机肥施用覆盖种植面积超200万亩，从根本上破解了农业面源污染难题，同时改善了土壤结构、提升了土地肥力，提高了农产品品质，提升了农产品价值。

2.农业面源污染治理领域：现已承担了九江市柴桑区、湖口县、吉安市青原区等多个农业面源污染治理项目；正积极推进九江市武宁县、共青城市等多个地区的农业面源污染治理项目。

3.畜禽粪污资源化利用领域：现已承担、参与了九江市修水县和赣州市南康区等地畜禽粪污资源化利用整县推进项目实施工作。

4.绿色种养循环农业领域：现已承担了九江市武宁县、都昌县、修水县和抚州市南城县、上饶市鄱阳县和湖北省黄冈市武穴市等地绿色种养循环农业示范项目实施工作。

5.地力提升有机肥应用领域：现已承担了九江市柴桑区、濂溪区、修水县，吉安市遂川县、新干县，宜春市丰城市、万载县、铜鼓县，抚州市崇仁县、金溪县，赣州市兴国县，景德镇市浮梁县和湖北黄梅县等多地地力提升有机肥应用项目。

截至目前，循环农业“礼涞模式”已累计在江西省九江市柴桑区等19个县（市、区）和湖北黄梅县、武穴市2个县（市）依托畜禽粪污资源化利用、农业面源污染治理、绿色种养循环、有机肥地力提升等项目开展技术示范推广，累计处理约540万头猪当量粪污（500万头生猪粪污、1200万羽蛋鸡粪污），粪肥和商品有机肥消纳超20万吨/年，农田面源治理及有机肥施用覆盖种植面积超500万亩，为落实习近平总书记共抓长江大保护作出积极贡献。

（三）提质增效情况

农业废弃物资源化利用，应用于畜禽养殖和种植大户，引领企业和地方种养大户在生产中践行生态农业，提高农业资源的利用效率，控制农业面源污染，实现经济效益、社会效益与生态效益的有机统一。

1.经济效益

利用专业发酵剂和智能发酵设备，将养殖场畜禽粪便与农作物秸秆就地混合通过条垛式覆膜堆肥发酵设施制成有机肥，一台堆肥发酵处理器一次可发酵100m³养殖粪便，一年可发酵6次，可处理600m³养殖粪便，相当于100头自繁自养母猪场（或2万羽蛋鸡场）只需一台堆肥发酵处理器即可完全处理整厂的养殖粪便，实现“畜禽粪污+农作物秸秆－有机肥－农作物”循环经济发展模式。

堆肥发酵处理器用于动物粪便发酵，一台设备一次发酵可产有机肥80吨，一年可产有机肥480吨，且动物粪便发酵有机肥成本较低，平均每吨有机肥利润在200元左右，一台设备一年可创造96000元的利润，这样不但解决了养殖场的粪便污染问题，也给养殖场带来了一笔不小的收入，稍微有规模的养殖场投入了一定的设备，那么就相当于一家小型的有机肥厂，在有利润的情况下自然而然地带动了当地人的部分就业问题。

循环农业“礼涞模式”串联种养两端，一方面帮助解决养殖户畜禽粪污和种植户秸秆处理难题，降低养殖户和种植户生产经营成本，提高农民收益；另一方面通过增施有机肥（含沼液肥）和绿色防控，提升农产品产量和品质，提高农产品价格，增加农民收入，同时提升土壤有机质含量，能长期提升土地产出，增加农民潜在收益。

2.生态效益

有机肥作为传统化肥的替代品，能够在满足农作物生长所需要的养分同时，有效改善土壤有机质含量对于生态改善及食品安全有着长效的改善效果。既减少了化肥使用对土壤的破坏，又减少了畜禽粪污排放对环境的污染，同时还起到改善土壤有机质含量的作用。

该技术应用实施过程以处理畜禽养殖粪便为目标，不产生废渣，是典型的“废弃物至资源”多级循环利用技术方案，其可持续发展效应明显。推进畜禽养殖废弃物及农作物秸秆资源化综合利用，加快构建种养结合、农牧循环的可持续发展新格局，全面提升畜禽养殖废弃物资源化利用水平，改善农村人居环境。

农业生产环境提升是农业绿色发展的重要环节。循环农业“礼涞模式”以综合处理农业废弃物为核心，大大减少了畜禽粪污、农作物秸秆等农业污染问题，减少了60%～70%畜禽粪污和农作物秸秆等废弃物的转运量，并通过增施有机肥和绿色防控，减少了化肥和农药使用，农业生产环境得到了较大改善；通过生产环境的改善，提升了农产品品质，促进农业绿色健康发展。

3.社会效益

畜禽粪污资源化利用，既属于环保项目，又属于循环农业项目，符合国家所倡导大力发展绿色优质农产品，资源循环利用，加强社会主义生态文明建设的政策导向。在实现禽畜粪污集中化处理、资源化利用的同时，生产的优质有机肥将对土壤修复、促进绿色有机农业产业的可持续发展、保障市民食品安全等方面，产生积极而深刻的意义。

堆肥发酵处理器，可合理化持续性地处理秸秆及动物粪便，为秸秆处理和养殖粪污处理提供了可参考的模式，具有很强的示范推广作用。

美丽乡村建设以提升农民生活品质为核心。“环境秀美”是美丽乡村建设的重点工作，党和政府高度重视乡村环境整治，推动实施养殖污染治理、水环境治理和户厕改革等工作。循环农业“礼涞模式”深入实施农业面源污染治理，减少了畜禽粪污、农作物秸秆、农药和化肥等对土壤、水体和空气的污染影响，实现乡村水美、土肥和天蓝，促进美丽乡村建设。

（四）技术获奖情况

该技术荣获第五届“绽放杯”5G 应用征集大赛江西区域赛——“农业类”行业赛三等奖和第六届“绽放杯”5G 应用征集大赛江西区域赛5G+智慧农业行业赛三等奖。

二、技术要点

针对畜禽粪污产生量大，富含氮源、有机质等不同作物营养，同时也含有病菌、臭味分子等多种有害物质，有一定处理难度，常规处理成本较高；秸秆富含有机质成分，经过腐熟后秸秆是优质的有机肥料，但秸秆木质化程度高，腐熟时间长，同时含有病虫害，生施秸秆对种植有较大影响等问题。本技术从发酵关键点考虑，即协调发酵微生物的效果及成本、氧气的供给及便利、碳氮比合理化、水分的把握，研发两大类核心产品，一是微生物发酵剂，根据秸秆木质化程度差异、不同畜禽粪便理化特性，细分为多种不同的发酵剂产品；二是发酵设备，重点解决自动供氧、温度和水分监测，高分子纳米覆盖膜等关键技术。解决目前畜禽粪污+秸秆综合利用中量大而分散、处理成本较高、处理技术不成熟等关键问题，将农业废弃物转化为有机肥从而实现资源化利用。

（一）技术模式

本技术利用专业发酵剂和智能发酵设备，以畜禽粪污为主要原料，农作物秸秆为辅料，添加特定发酵菌剂，就地建立畜禽粪污智能发酵堆，以高分子纳米膜覆盖堆垛发酵，通过智能设备自动通风供氧，借助传感器感知温度变化，将动物粪便和农作物秸秆制成有机肥，从而实现农业废弃物资源化利用。九江礼涞生物科技有限公司研发的动物粪便智能堆肥发酵处理器，获得国家专利证书（专利号：ZL 201920158817.X）。

（二）工艺技术原理

畜禽粪污+秸秆就地覆膜有氧智能发酵制成固态有机肥工艺技术原理：

1.智能控制箱标准：配备一针多点式温度传感器，同一探针上能够探测不少于 3个点的温度数据，探测深度≥75cm。工作环境温度-50 ～ 200 ℃，探测误差范围±0.5℃。

2.远程后台管理系统：管理者能够通过该系统对其所有处理点肥堆的发酵进程进行统一监控管理，实时查看肥堆位置和温度信息。

3.移动端实时监管系统：该系统能够在远程终端（数据中心、电脑、手机等）上对肥堆发酵温度进行远程监测；能够远程对发酵过程的曝气量进行调整，优化发酵效果。

在智能发酵生产过程中，通过斯普云大数据平台，每台设备附专一二维码，借助数字物联技术，随时掌握物料发酵时间，内层、中层和外层温度变化，并根据温度变化情况，调节通风供氧速率，达到高效智能处理农业废弃物，同时，将生产过程全部情况及时传导到数据管理中心及展示界面，从而实现数字技术在企业发展中的应用，助推农业健康发展。

（三）循环农业“礼涞模式”核心要素

1.核心技术产品

（1）针对不同畜禽粪污、不同秸秆的系列发酵剂，并获得国家专利证书。（畜禽粪便高效发酵剂及其发酵方法 ZL201210266547.7）

（2）农业废弃物智能堆肥发酵处理器，并获得国家专利证书。（动物粪便堆肥发酵处理器 ZL 201920158817.X）

2.基于核心技术的核心工艺

（1）针对固体粪便和秸秆处理：纳米覆膜自动供氧发酵工艺。

（2）针对污水处理：

3.核心处理原则和模式

（1）针对污水：就地处理，就近资源化利用，并由礼涞提供第三方转运服务。

（2）针对粪便、秸秆：就地处理，统筹消纳，并由礼涞成立运营中心，进行回收、加工和销售运营。

三、适宜区域

本技术以就地消纳、能量循环、综合利用为主线。适宜全省各地及我国南方地方推广应用。

四、注意事项

发酵床垫料运行与维护作为异位发酵床技术的核心部分，其主要是通过翻抛机进行垫料的翻抛处理，对温度和温度进行调节，粪污添加量也是影响发酵效果的一个重要因素，实际生产中易出现过量添加等问题，导致发酵床变成过滤床，其发酵功能无法得到充分发挥。因此，操作人员要严格按照异位发酵床技术规程的进行操作，并做好各项记录，发现问题及时查找原因并加以改正，以获得良好的效果。