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沼渣沼液有机肥研制开发 一、项目来源 银川市科技计划项目 二、项目背景、意义 发展沼气是我国解决农村能源和污染的重要战略措施。沼气是粪便、秸秆、杂草等有机物质在厌氧中，在一定的温度、湿度、酸碱度的条件下，通过微生物发酵作用，产生的以甲烷(CH4) 为主要成分的混合气体。沼气以外的固体物称为沼渣，液体物称为沼液。 沼渣沼液是一种优质的环保型有机肥源。其特点是：（1）有机质含量高，含有发酵原料分解而成的上百种蛋白质、氨基酸、维生素、生长素、糖类等物质，还有未完全分解的纤维素、半纤维素、木质素等物质，发酵过程中形成的微生物菌团，其有机质含量达到40%以上，腐殖酸含量达到20%左右。（2）植物营养成分全面。发酵原料所含的氮、磷、钾等植物营养元素在发酵过程中损失较小，全部遗留在沼渣沼液中，使得沼渣沼液所含植物营养成分比较全面，沼肥的农作物平均增产20%以上。（3）环保性好。一是能够提高土壤和植物的抗旱能力，有利于节水；二是能够提高土壤保肥能力，有利于减少化学肥料对的污染；三是沼渣中的胡敏酸和富里酸等酸类物质，能够消除引起土壤碱化的主要盐分物质碳酸钠的影响，提高土壤缓冲酸碱变化的能力，改良盐碱地。（4）含有多种活性成分，含有多种水解酶：蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶等；多种维生素B：B1、B2、B5、B6、B11、B12；多种氨基酸：不少于17种；多种植物激素：吲哚乙酸、赤霉素、细胞素；抗生素：多烯类抗生素；腐植酸；微量金属元素：铁、钙、铜、锌、锰、钼等。用于浸种，可使种子发芽率平均提20%以上，产量平均提高10%以上；用于防治病虫害，对农作物蚜虫、红蜘蛛、黄蜘蛛平均防治率达90%以上。实现沼渣沼液的肥料化利用，生产有机肥料可以补充土壤养分，并提高土壤中微量元素的有效性。增加有机肥的比例，一方面可减少或缓解化肥用量，另一方面可提高和保持土壤地力，促进农业的可持续发展。利用沼渣沼液有机肥生产无公害、绿色和有机农产品，有利于保障食品安全。 目前，国内对沼渣沼液肥料特性、使用方法，增产效果等方面进行的研究较多，对沼渣沼液商品肥料的生产工艺、设备的研制的报道很少。 沼渣沼液作为优质肥源，目前主要作为肥料直接于农田。一个10立方米的沼气池，一年提供的沼肥，相当于50公斤硫酸按、40公斤过磷酸钙和15公斤的氯化钾。 试验表明，沼肥几乎能使所有的粮食作物、经济作物和果树增产，其增产幅度一般在 沼渣直接堆肥的氮、磷、钾含量约2%，低于国家有机肥标准，一般不以其作为主要原料生产固态商品有机肥，而是借鉴粪便直接制肥的模式，作为有机肥原料之一，同粪便混在一起生产固态肥。朱端卫（1999）等开展了禽畜粪便沼气发酵液的分离及肥料再利用研究，用硫酸铁和饱和石灰水作为凝聚剂，对禽畜粪便经厌氧发酵制取沼气的物(发酵液)能进行效果较好的固液分离。分离所得残渣(沼渣)，经适度烘干后与化肥配制成有机复混肥。用这一新型复混肥进行的辣椒盆栽试验结果表明，该肥料能增加辣椒苗期植物体对氮、磷、钾的吸收，提高肥料利用率。与化肥相比，等养分量沼渣有机复混肥增产9.5%～11.6%，80%养分量的沼渣有机复混肥增产14.5%～16.4%。目前，我国还没有获得肥料登记的以沼渣沼液为主要原料的商品有机肥。 近年来, 的农村能源建设特别是沼气产业得到中央的大力支持，仅2001-2008年中央投入用于农村能源建设的资金就达3.3亿元。在中央支持下，在沼气建设方面，根据南部山区、引黄灌区、中部干旱带等不同生态类型,因地制宜地推广了三位一体、四位一体、一池三改、五配套等多种能源生态模式。截至2007年年底，全区已在22个市、县(区)及农垦系统建成农村户用沼气池14.2万户，占全区总农户的近15%，小型沼气工程50处,规模养猪场沼气工程4座，使近30万农户受益。目前，随着推广进度加快，建池数量增多，沼气工程中有两个基本的技术问题比较凸显，影响其持续发展。一是沼气开发基本停留在解决农民生活用能的单一利用上，综合利用水平低，沼渣沼液的综合利用已成为循环农业的发展瓶颈。二是技术服务体系薄弱，后期技术服务跟不上，沼气池出料难、管理难的问题始终出现了一批“闲池、废池、找气池”，挫伤了部分农户建池用池的积极性；清理出来的物不能集中处理，随意倾倒，造成水体、空气、景观二次污染。 本项目的意义在于，通过沼渣沼液有机肥的研发生产，使得农业废弃物通过“沼气发酵-沼渣沼液有机肥生产-安全农产品生产”得到循环利用，提高农业资源效率，建立起农业循环经济新模式，并采用商品化沼肥和物业化技术服务模式，为我区渣沼渣沼液综合利用和农村沼气技术服务体系建设提供范例，推动沼气产业的持续发展。 三、项目的目标、研究内容及拟达到的主要技术（性能、性状、工艺参数等）经济（投入产出比、性能价格比、成本、规模等）指标 3.1 主要研究目标 本项目应用厌氧发酵技术无害化处理畜禽粪便，首次以处理后的沼渣沼液为原材料，并通过生态型沼液、沼渣加工利用设备选型与工艺技术的研究，在处理粪便、消除污染的同时，研制开发出适用于瓜果蔬菜的环保型液体精细有机肥和固体有机肥，实现沼气厌氧发酵及沼液、沼渣加工利用产品的商品化和处理技术的商业化，形成生产；研究确定产品的外观设计、标签样式、肥料效应、商标注册等，通过农业部门的肥料登记，进入试销，以提高沼气副产物的经济附加值，培植出一个新的农业经济增长点，推动“鸡粪加工饲料-饲料用于养殖-粪污生成沼气-沼气发电民用或入网-沼液、沼渣加工有机高效肥”生态型产业链的形成，促进无公害生态农业的可持续发展，建立农业循环经济新模式，使农业增效、农民增收。 3.2 主要研究内容 3.2.1沼渣沼液有机肥形态性质及其质量标准的研究 根据沼渣沼液的肥源特性和目前的施肥方法，研究确定项目开发的沼渣沼液有机肥的形态类型及其质量标准，性质研究包括产品类型、主要有效成分、产品剂型、可溶性、稳定性、质量期等，质量标准通过国家质量技术监督部门备案发布。 3.2 根据沼渣沼液有机肥的形态类型和质量标准要求，研究确定液体和固体两套生产工艺技术，包括生产基本设备和生产工艺流程，形成两套生产线，争取形成年生产沼渣沼液有机肥1万吨的生产1处。 3.2 研究产品外观设计，外观设计是指对产品的形状、图案色彩或者其结合所作出的富有美感并适合于工业上应用的新设计。争取申请专利。 研究制定出产品标签即产品包装标识和产品使用说明书。通过研究，在产品标签中明确以下内容： （1）产品名称（以醒目大字表示）：使用表明该产品真实属性的专用名称，并符合下列条件： ①国家标准、行业标准对产品名称有的，采用国家标准、行业标准的名称； ②国家标准、行业标准对产品名称没有的，使用不使消费者或混淆的常用名称或俗名； ③在使用“商标名称”或其他名称时，必须同时使用本条①或②的任意一个名称。 （2）预留肥料登记证号。 （3）产品执行标准号。标明企业所执行的国家标准、行业标准或经备案的企业标准的编号。 （4）有效成分的名称和含量。 （5）净含量。 （6）生产者名称和地址。标明经依法登记注册的、能承担产品质量责任的生产者的名称和地址。 （7）使用说明。按申请登记的适用作物简述安全有效的使用时期、使用量和使用方法及有关注意事项。 （8）生产日期。标注保质期或失效日期，产品的贮藏方法。 （9）必要的警示标志和贮存要求。对于易碎、怕压、需要防潮、不能倒置等特殊要求的产品，以标注警示标志或中文警示说明之，标注贮运注意事项。 （10）限用范围。 （11）与其他物质混用禁忌。 对于销售包装的最大表面积小于10平方厘米的，标签内容可仅为产品名称、生产者名称、生产日期、保质期，其它内容可以标注在产品的其它说明物上。 3.2.4 开展肥料效应田间试验 委托由省级以上农业行政主管部门认定单位完成肥料效应小区试验并出具试验资料；肥料效应试验严格按照国家登记肥料肥效试验技术规程（暂行）执行。通过小区试验明确每一种作物1年2种以上(含)不同的土壤类型地区或2年1种土壤类型地区肥料试验结果。照农业部《肥料登记管理办法》的要求， 根据试验结果，整理相关资料向肥料主管部门农牧厅或者国家农业部申请肥料登记。 肥料效应小区试验要提交的资料包括： (1)田间试验肥料的样品检测报告。 由省级以上经计量认证的肥料检验机构检测出具。 (2)田间试验报告。 报告应是与标签（说明书）标明的产品主要功效相对应的、每一种作物1年2种以上(含)不同的土壤类型地区或2年1种土壤类型地区的试验结果。 (3)作用方式和作用机制研究报告。 在请示肥料主管部门后根据其要求执行。 3.2 委托由农业部认定可承担田间肥效试验单位单位2年内在2个以上（含）不同省完成并出具的示范试验资料。原则上要求每种作物的示范试验面积：经济作物面积5亩以上、大田作物20亩以上，对照1-2亩。具体方案由承担试验的农业部认定单位与生产企业参照登记肥料肥效试验技术规程（暂行）协商制定。 3.3 主要技术经济指标 3.3.1主要技术指标 1 主要经济作物沼液滤清产品浸种、叶面喷施、防病虫害应用参数及施肥技术规程； 2 提出沼渣沼液肥料分级包装技术指标，建立沼渣有机肥生产工艺规程； 3 研制开发适用于主要经济作物瓜菜果树专用肥配方3个，形成1万吨/年以上的生产规模； 4 形成沼液肥产品技术标准1个，研发沼渣沼液系列有机肥、冲施肥新产品3个，沼渣沼液有机肥生产1个，农村沼气技术服务中心1个，发表论文1篇。 3.3.2主要经济指标 项目年可处理养殖园区内粪污1.4万吨，年产沼气11万m3，发电7万千瓦时，年产70℃热水1000吨，年节约标煤72吨，每立方米沼气按1.5元计，实现收入16.5万元；生产有机肥0.1万吨/年，每吨按400元计，实现收入40万元；沼肥1.3万吨/年，每吨按20元计，实现收入26.0万元，年总收益82.5万元，除去年运行费用28.91万元，项目年纯利润53.59万元。动态投资回收期8.2年，财务净现值207.5万元（IC=8%）。可提高单位鸡粪产品附加值200％以上，提高经济效益50％以上，每亩农作物可增加产量15%，增加产值200元以上，减少化肥投入20% 四、项目达到的技术经济指标：包括解决的关键技术及其整体水平、配套性以及实施过程中建成的试验、中试线、项目经过不断试验实践，建立了沼渣沼液有机肥生产工艺流程。沼气池内的沼渣用泵抽出后,在沉淀罐内抽出上清液后,进行脱水加工。经脱水加工后的沼渣,混合一定比例的生物质秸秆粉料配成肥料,采用机械造粒机进行制作,然后在烘干机内用60～100 ℃干空气进行加温和除湿,包装后即成沼渣有机肥 经过不断扩大试验示范规模，目前，项目已基本形成沼渣沼液有机肥1万吨/年以上的生产规模，已建立达洁环保新能源有限公司沼液肥企业标准（Q/DJH002—2008）详情请见附件。可处理养殖园区内粪污1.4万吨，年产沼气11万m3，发电7万千瓦时，年产70℃热水1000吨，年节约标煤72吨，每立方米沼气按1.5元计，实现收入16.5万元；生产有机肥0.1万吨/年，每吨按400元计，实现收入40万元；沼肥1.3万吨/年，每吨按20元计，实现收入26.0万元，年总收益82.5万元，除去年运行费用28.91万元，项目年纯利润53.59万元。动态投资回收期8.2年，财务净现值207.5万元（IC=8%）。 沼渣沼液有机复合肥生产工艺流程图 利用该工艺流程生产的有机肥实现了“五个结合”和“三大目标”，即有机养料与无机养料的结合、大量元素与微量元素的结合、长期效应与即期效应的结合、肥效与药效的结合以及植物体内酶激活与土壤肥力有效性的结合等，从而达到了高效化、多功能化和无害化的目标。 五、项目研究过程中主要关键技术的突破和创新情况：包括取得的重大科技和主要创新点，获得的专利和各种励等情况 沼液、沼渣是一种优良的有机肥料，沼液、沼渣作为肥料，于农田、菜地，有助于土壤理化性质的改善，促进了作物健康生长，增强了作物抗病、抗虫能力并兼有杀虫、杀菌作用，大大减少了作物病害的发生，防止了使用化肥带来的污染，提高了农产品的品质，为发展有机食品奠定了的物质基础。 本项目突破性的在沼渣、沼液中添加生物菌剂和其他微量元素，生产的有机肥养份全面，更加有利于农作物吸收利用，缓慢，大大降低肥料中氨、氮流失，提高肥效，降低土体、水体的富营养化程度。 项目处理沼渣的关键技术是微生物菌剂好氧发酵技术，同时针对不同作物、不同生长期，运用不同的添加剂配方，生产满足作物需要的有机肥料，该技术处理沼渣具有节能，高效的特点。 在脱水的沼渣中喷洒微生物菌剂，利用微生物菌种，对沼渣进行堆肥好氧处理，通过堆肥使微生物发酵产生高温，杀灭沼渣中含有的病菌、虫卵，使动植物残体、胶质体等物质充分分解断裂，为小的有机质，便于农作物、林果、花卉、树木、植物的吸收。 项目开展至此，加上项目单位已有工作，本项目可能形成以下知识产权：沼渣沼液有机肥生产工艺技术发明专利1项；沼渣沼液有机肥外观设计专利1项；沼液肥企业技术标准1个；肥料商标1个；发表论文1篇。 六、应用、及产业化情况以及所取得的直接和间接经济、社会和生态效益 通过该项目的实施，可以开发一些拥有自主知识产权，引进集成优化国内外的新技术，解决农业产业化发展中存在的问题，为项目的后续发展提供自主技术支撑，同时为相关的项目研究提供技术借鉴，从整体上提升多功能生物有机肥生产的技术水平。 6.1 经济效益 项目年可处理养殖园区内粪污1.4万吨，年产沼气11万m3，发电7万千瓦时，年产70℃热水1000吨，年节约标煤72吨，每立方米沼气按1.5元计，实现收入16.5万元；生产有机肥0.1万吨/年，每吨按400元计，实现收入40万元；沼肥1.3万吨/年，每吨按20元计，实现收入26.0万元，年总收益82.5万元，除去年运行费用28.91万元，项目年纯利润53.59万元。动态投资回收期8.2年，财务净现值207.5万元（IC=8%）。该项目的研究与示范，可提高单位鸡粪产品附加值200％以上，提高经济效益50％以上，每亩农作物可增加产量15%，增加产值200元以上，减少化肥投入20% 6.2 社会效益 该项目的实施将促使大量畜禽粪便的无害化处理，改变农作物施肥习惯，促进农业结构的调整，促进项目区生产条件改善，推进农业新技术的研究和应用，加快农业产业化的步伐，并传统产业，延长产业链，成为带动农业产业化发展的源动力，推动资源与经济社会的协调发展。项目产生的沼气，可向养殖园区提供生产或生活用燃料，年节约原标煤72吨，沼渣、沼液用于无公害农产品的生产，可提高产量和质量，带动农民增收。 6.3 生态效益 根据国内外研究结果，鸡粪发酵后，可以有效消除味，杀大部分病虫卵，彻底解决养殖园和周边脏、乱、差的问题；大量鸡粪生物有机肥，可以显著减少化学肥料使用量20%以上，有效减少畜禽粪便对水源、土壤、空气等资源或的污染，提高农作物产量和品质，降低农业生产成本，形成资源的循环利用，对增进城乡人民身体健康，改善农村生产、生活条件，为建设生产发展、生活宽裕、村风文明、村容整洁、管理的社会主义新农村，创造良好的条件。 七、和推广应用的条件及前景 农业近年来集中发展几大战略性主导产业或优势特色产业，包括200万亩设施蔬菜和果树，100万亩葡萄，100万亩枸杞，及100万亩红枣。上述主导产业或优势产业都是高投入、高产出、高效益的三高农业，需要强有力的技术支撑和物质保障。其中，根据当地的土壤资源状况及作物营养需求规律，有针对性地通过大量腐熟的有机肥料，是促进作物高产、优质、高效的最基本技术保障措施。而目前在上述经济作物的大面积种植过程中仍然采用低品质的农家肥及高剂量的化肥维持生产，不仅造成化肥资源的浪费，而且带来潜在的风险和农产品污染。因此，立足当地资源优势，对大型养殖场鸡粪进行高温发酵，并根据主要经济作物的营养需求规律创制新型有机-无机复混肥料，能够有效延长农业企业产业链，提高有机肥的产量和品质，促进农作植结构的调整，培育特色农业产业，实现农业可持续发展和资源高效利用最佳结合，推进农业产业化的发展。通过产、学、研有机结合，形成研究单位＋企业＋的农业产业开发模式，提升农业产业技术水平，实现跨越式发展，增强农产品的市场竞争力，使其成为新的经济增长点。本项目由于紧密结合生产实际，本项技术形成了包括厂房设计、菌种扩繁操作规程、有机肥生产技术规程在内的一系列标准化生产技术体系，具有生产机械程度高，操作简单，投资较小（500万元）、生产成本低等特点，研究的实用性强，因此具有很好的推广应用前景。 八、组织管理做法与经验，侧重总结科技工作面向经济、社会发展、加强及产业化的经验 本项目由达洁环保新能源有限公司联合大学等科研单位共同实施，成立总经理负责的管理领导小组：协调项目建设的各个环节、资金筹措、应用与资金和人员的调配管理。 建立项目技术领导小组：主要负责项目可行性研究方案的编制、相关技术研究支持、负责各价子项目实施监督及其他工作。由主持人和特邀技术专家组成，负责参与本课题总体研究方案的制定及技术咨询工作，并负责对各子专题技术方案审定、进展检查与实施效果考评工作； 建立产学研联合攻关机制：按照社会主义市场经济的基本规律和国家有关农业产业化的各项政策，本着统筹规划、科研单位直接参与和企业负责组织的原则，该项目实行龙头企业与科研单位联合开发，以建设推动产业开发，以产业开发带动种植业结构调整，形成以宏观扶持为引导、以企业开发为主体、以科研单位为技术依托的鸡粪生物有机肥开发体系和贸工农一体化、产供销一条龙的生产经营格局。 （9）存在的主要问题、改进意见及进一步深入研究的设想等 1、垃圾沼渣中N、P、K含量不高，N、P、K混合含量很少达到3%。若不调节N、P、K以及微量营养元素含量，那么它只能作“土壤改良剂”或“土壤调节剂”，不能达到农田需要，目前对肥料制作技术的要求和肥料产品的质量己提出了更高的要求，初级产品直接使用正在减少，利用垃圾肥中的有机质，氮、磷、钾及各种微量元素，与适量的化学肥料搅拌、成型，从而制成一种集有机与无机，速效与缓效、氮磷钾与微量元素为一体的新型高效有机复合肥料效果更好。在生产沼渣沼液有机肥的过程中，根据农作物需肥特点，添加一定数量化学肥料，制成有机一无机复合肥料系列产品，不仅提高肥料质量，减少单位面积使用量，减轻劳动量，还简化施肥工序。 2、禽畜养殖等废弃物也含有很多重金属和病原体，病菌与寄生虫可在发酵过程中被杀灭，但是重金属的控制效果却不能精准，今后应开展沼渣沼液有机肥长期的土壤学效应研究以及其长期后土壤中重金属的积累效应以及可能对食物链和人体健康的影响。 3、本研究对沼渣沼液有机肥的配方采用广普型，今后可研制一些专用型配方，如专用于某种蔬菜、果树等作物，还可以进一步开展生物肥的研究。
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