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规模化沼气工程沼渣沼液高值利用关键技术及设备研发与应用

文献类型: 获奖成果

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获奖名称: 科研成果奖

获奖等级: 二等奖

第一完成单位: 中国农业大学

获奖时间: 2016

摘要:   本项目结合我国循环农业和环保产业中长期科技发展提出的经济增长与资源环境可持续发展的重大需求,针对我国新型高效规模化沼气工程项目实施过程中,沼渣沼液排放量大、常规土地消纳难、养分资源含量高,而适合解决我国规模化沼气工程沼渣沼液高值化利用与推动良性商业化运营的关键技术工艺相对缺乏的问题,通过多学科产学研协同攻关,创新了沼渣沼液养分回收和高值产品开发的新工艺,创建了大规模工程化应用的一体化设备,开拓了沼肥高值产品在有机农业推广利用新模式,得到了全行业广泛应用和认可。主要创新成果如下:   1. 在沼肥养分特性表征与数据平台搭建方面,首次建立了针对沼液复杂特性的沼肥植物活性成分和抑菌成分的分离提取和定量分析方法,确定了3种典型农业畜禽粪便厌氧发酵沼液(猪粪、鸡粪、牛粪)中吲哚乙酸等三大类植物激素和以喹啉酮类为主的抑菌化合物在沼肥农田施用过程中对农作物的增产提质机理,并进一步表征了不同原理沼肥养分特征及贮存3个月内的变化规律;建立了中国首个大中型沼气工程沼渣沼液基本特性数据库,为指导和规范沼肥农田利用和高值产品的深度开发提供了重要的基础数据。   2. 在沼液制肥关键技术装备革新与突破方面,建立了国内首个大规模工程化应用的沼液浓缩和吹脱养分定向回收工艺和成套化设备,通过创新膜前预处理工艺和三段式低耗膜浓缩组配,有效降低膜污染并提高膜通量30%以上和实现沼液营养物质全生态10倍恒定富集,首次实现了有机沼液浓缩营养液的高效制备、规模化生产和水资源的循环回用。同时,通过构建沼液细菌基因克隆文库和确定优势菌群,自主研发了畜禽粪便厌氧发酵沼液有机浓缩营养液的稳定剂,进一步扩大了沼液有机营养液的贮存时间和输送半径,有机蔬菜应用后增产20%以上,效益显著,拓展了沼液肥在有机农业推广应用的新兴商业模式。   3. 在沼渣制肥关键技术装备革新与突破方面,创新了以沼渣为原料的炭基有机肥高效清洁生产关键技术和设备,解决了沼渣、畜禽粪便和秸秆生产有机肥过程中重金属和臭气等污染物脱除的关键技术问题,实现了Cu、Cd等重金属钝化90%以上和臭气减排50%以上,有效提升了沼渣制备的有机肥品质。自主研发的高效沼渣沼液固液分离机和沼渣有机肥造粒机不仅实现了沼渣的无堵塞连续高效分离,同时解决了沼渣制备颗粒有机肥松散不易成型的问题。通过联合上下游企业,完成了多条关键设备的生产线建设。   本项目获授权国家专利17项(发明专利10项),软件著作权2项,制定国家标准1项(待颁布),企业标准3项,获得黑龙江农业科学技术奖2项,有机肥料登记证2项,水溶肥新产品鉴定证书1项,环保部畜禽污染防治最佳可行技术指南2项,专著4部,发表学术论文21篇。累计沼肥推广应用22个省500个蔬菜基地,推广面积1200万亩,提高产量10-15%,年均效益1.2亿元,累积新增销售额6.5亿元,培育行业内10个新星企业,新增就业岗位2000个,开展社会培15万人次,促进了一批环保设备生产厂商和有机肥企业的发展。   

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