[00942440]堆肥过程污染气体减控与肥料品质提升关键技术及应用

好氧堆肥是有机固废资源化的主要途径，但该过程会产生N₂O、CH₄等温室气体和NH₃、H₂S等臭气，NH₃还可转化为铵盐，成为Pm2.5的重要来源。这不仅造成严重环境污染，还导致有机肥料品质降低，阻碍有机肥行业的健康发展。该项目针对堆肥过程中污染气体产生机理不明、减控技术水平不高等瓶颈问题，在国家自然基金、科技支撑等课题支持下，从污染气体的“产排机理—减控关键技术—技术集成与推广”全链条进行了15年持续攻关，取得了系列理论与技术创新，对于提升空气质量、改善人居环境、建设生态文明具有重要意义。 1.阐明了堆肥过程污染气体的产排特征及关键污染气体产生的微生物学机理，为污染气体减排提供了理论基础。研究发现N₂O占堆肥过程温室气体总量的70%以上，升温期的反硝化作用和腐熟期硝化作用是其产生的主要途径，关键菌群分别为解芳烃卡斯特罗尼氏菌和亚硝化单胞菌，硝化功能基因amoA和反硝化功能基因nirK与N₂O排放显著相关；臭气主要产生于升温期和高温期，堆体和渗滤液均是产生源，其中堆体贡献率占2/3，渗滤液占1/3；二甲二硫、甲硫醚、甲硫醇在各种堆肥中均与臭气浓度值显著相关。 2.破解了堆肥过程固、液源污染气体减控技术难点，建立了“原位-异位”强化减排技术体系，实现了渗滤液零排和污染气体达标排放。在堆肥主辅料复配实现渗滤液零排的基础上，研发了物料风干预处理、熟料回用、“鸟粪石”结晶、硝化抑制、菌群竞争等系列污染气体减控与品质提升关键技术，可实现堆肥原位温室气体减排70~97%、臭气减排50~92%；构建了除臭、快速腐熟和兼具功能作用的多目标复合菌群，研制了高效异位生物滤池技术，实现污染气体达标排放。 3.创立基于污染气体减控、连续动态和智能控制的堆肥工艺与装备体系，开发碳氮硫同步固定的高养分、多功能系列有机肥产品，推动了中国堆肥产业技术进步。创新集成了精准配料、生物接种、臭气控制和自动控制等单元技术，研制一体化智能筒仓式好氧堆肥反应器，与国际上成熟的日本COMPO反应器相比，在相同运行时间内处理能力提高了25%，节省能耗17%，温室气体减排60%以上。以原位减控和肥料养分提升为核心，研发了高养分、抗病促生的微生物肥料和新型有机复混肥等系列产品。成果在四川等10余个省市，100余家企业推广应用，复合菌剂市场份额约20%。 项目获授权专利33项，整体知识产权自主可控；获肥料产品登记证11个，出版专著3部，发表论文40篇。相关成果在《国务院办公厅关于加快推进畜禽养殖废弃物资源化利用的意见》（国办发〔2017〕48号）中被采纳。项目整体达到国际先进水平，其中碳氮硫等污染气体原位控制关键技术居于国际领先水平。近3年累计处理有机固废938.3万吨，生产有机肥286.2万吨；推广面积160万亩，替代化肥近100万吨；新增销售额9.1亿元，新增利润2.0亿元，间接经济效益约27.6亿元；减排氨气25.6万吨、温室气体140.8万吨、含硫臭气0.9万吨；取得了显著的经济、社会和环境效益。