關于我校項目“堆肥過程污染氣體減控與肥料品質提升關鍵技術及應用”申請“2019年四川省科技進步獎”的公示

項目提名者

四川省教育廳

提名意見：

該項目為四川省科技進步獎。

項目簡介：

我國有機固廢年產生量高達50億噸以上，資源化率不足50%。好氧堆肥是有機固廢資源化的主要途徑，但該過程會產生大量含碳氮硫的污染氣體，不僅對環境造成嚴重污染，還會導致有機肥料品質降低，阻礙有機肥行業的健康發展。破解好氧堆肥過程污染氣體產排機制，研發減控關鍵技術，創新循環利用的工藝、產品和裝備，對于實現農業農村綠色發展和改善人居環境具有重大意義。

本項目針對多物料堆肥過程中污染氣體產生機理不明、減控技術水平不高等瓶頸，在國家自然基金、科技支撐等課題支持下，從堆肥過程中污染氣體的“產排機理—減控關鍵技術—技術集成與推廣”全過程進行了15年的持續攻關，取得了重大的理論與技術創新。

1.        闡明了堆肥過程污染氣體的產排特征及關鍵污染氣體產生的微生物學機理，為污染氣體減排提供了理論基礎。揭示N₂O占堆肥溫室氣體產生總量的70%以上，反硝化作用和硝化作用分別是升溫期和腐熟期N₂O產生的主要途徑，關鍵菌群分別為卡斯特羅尼氏菌（Castellaniella defragrans）和亞硝化單胞菌（Nitrosomonas eutropha、Nitrosomonas stercoris），反硝化功能基因nirK和硝化功能基因amoA與N₂O排放顯著相關；堆肥惡臭氣體產排期為升溫期和高溫期，70%以“固相→液相→氣相”途徑排放，其余以“固相→氣相”途徑排放，關鍵致臭因子包括氨氣、硫化氫、甲硫醚和二甲二硫醚，關鍵致臭微生物菌群為梭菌（Clostridium）及優桿菌（Eubacterium）。

2.        破解了堆肥過程污染氣體減控技術難點，建立了“原位-異位聯合減排”技術體系，實現了污染氣體高效減排與達標排放。研發了“鳥糞石”結晶與硝化抑制聯合、硝酸鹽還原菌激活劑等污染氣體減控與品質提升關鍵技術，實現堆肥原位溫室氣體減排60%~80%、臭氣減排80%~90%，同比產品養分增加50%、產量提高20%；構建了兼具除臭和快速腐熟的多功能復合菌群，研制了高效異位生物濾池技術，實現污染氣體達標排放。

3.        創立了基于污染氣體減控、連續動態和智能控制的堆肥工藝與裝備，研發了碳氮硫同步固定的高養分、多功能系列有機肥產品，推動了我國堆肥產業技術進步。創新集成了精準配料、生物接種、臭氣減排和自動控制等單元技術，首創了連續動態槽式堆肥系統和一體化智能筒倉式好氧堆肥反應器；以原位減控和肥料養分提升為核心，研發了養分緩釋、抗病促生和新型高濃度有機復混等系列產品。

項目共獲授權專利31件，肥料產品登記證11個。出版專著3部，發表論文37篇，制定行業標準1項。系列技術成果在四川、北京、河北、湖南、湖北、廣西等全國10余個省市、20余家企業推廣應用。近三年累計銷售設備153臺（套），處理糞污439萬噸，生產有機肥145萬噸，減排污染氣體24.6萬噸，綜合經濟效益38.5億元，取得了顯著的環境、社會和經濟效益。

形成的政策建議被《國務院辦公廳關于加快推進畜禽養殖廢棄物資源化利用的意見》（國辦發〔2017〕48號）和《全國畜禽糞污資源化利用整縣推進項目工作方案（2018－2020年）》（發改辦農經〔2017〕1352號）等采納。相關成果獲大北農科技獎一等獎和教育部技術發明獎二等獎各1項，科技評價成果1項，整體達到國際先進水平，其中碳氮硫等污染氣體原位控制關鍵技術達到國際領先水平。

客觀評價：

1. 第三方成果評價機構評價報告

2019年5月17日，四川省技術市場協會組織北京大學、四川大學、四川農業大學、農業部沼氣科學研究所、中國環境科學研究院等院校同行專家，對本項目進行了成果評價。

專家一致認為：該成果闡明了堆肥過程污染氣體的產排規律、主要致臭因子及關鍵污染氣體產生的微生物學機理，為污染氣體減排提供了理論基礎；建立了“原位-異位聯合減排”技術體系，研發了“鳥糞石”結晶與硝化抑制聯合、硝酸鹽還原菌激活劑、復合菌劑和高效生物濾池等污染氣體減控與品質提升關鍵技術，實現了污染氣體高效減排與達標排放；創立了基于污染氣體減控、連續動態和智能控制的堆肥工藝與裝備，研發了碳氮硫同步固定的高養分、多功能系列有機肥產品，協同實現污染氣體原位減控和肥料養分提升，推動了我國堆肥產業技術進步。

該成果創新性突出，應用范圍廣，行業推動作用大，整體達到國際先進水平，其中碳氮硫等污染氣體原位控制關鍵技術達到國際領先水平。

2. 政府部門采用與評價

（1）農業農村部畜牧獸醫局證明：在落實《國務院辦公廳關于加快推進畜禽養殖廢棄物資源化利用的意見》（國辦發〔2017〕48號）過程中，中國農業大學和樂山師范學院等充分利用“堆肥過程污染氣體減控與肥料品質提升關鍵技術與應用”相關研究成果，著力降低畜禽糞污利用過程中的二次污染，提升畜禽糞污利用效果，為推進畜禽糞污資源化利用工作提供了有力支撐。

（2）堆肥裝置與臭氣控制關鍵技術納入了國家農業行業標準《畜禽糞便堆肥技術規范》（NY/T 3442—2019）5.2條、5.3條、5.5條、6.3條。

（3）污染氣體同步減控與有機肥料品質提升的技術體系被納入全國畜牧總站組編的畜禽糞污資源化利用技術叢書-《畜禽糞便堆肥技術指南》。

3. 科技查新報告

經教育部科技查新工作站（N01）查新顯示，項目在有機固體廢棄物好氧堆肥過程中N₂O（1）、CH₄（2）、NH₃（3）及其它致臭因子（4）的產排規律、影響因素及減控技術措施、“細菌-真菌復配”法研制快速腐解糞便秸稈和殺蟲功能的復合菌劑（5）、研制以腐熟堆肥為主的生物濾池填料配方（6）、研制防治根蛆的藥用有機肥（7）、實現快速高溫生物干化的一體化智能筒倉堆肥反應器的研制（8）等8個方面具有明顯創新性。除本項目科研團隊成員所發表文章之外，未見與上述8個方面相類似的文獻報道，或者類似報道發表的時間均晚于本項目課題組成員發表的時間。

4、項目組在國內外的影響力

（1）項目團隊在堆肥領域的發文、引文和作者影響力國際領先：

李國學教授發文總量和熱點論文發文量均位于全球第1位；創新性得分為30.9分，遠超過其他作者位于全球第1位。

關于堆肥技術的研究成果累計他引次數已經超過2142次，其中堆肥過程中氮素損失、惡臭氣體、溫室氣體等污染氣體控制相關的研究成果累計他引次數已經超過1964次，位于全球第1位。

（2）目前國際上唯一以堆肥為主題的期刊《Composting   Science & Utilization》主編俄亥俄州立大學Frederick C.   Michel教授對項目研發的堆肥裝置設備先進性與推廣應用給予了高度評價，并多次前往設備應用堆肥廠考察。

推廣應用情況：

成果在四川、北京、河北、湖南、湖北、廣西、遼寧等全國10余個省市的20余家企業推廣應用，年處理439萬噸有機固廢，生產145萬噸有機肥料，培訓3000余人，復合菌劑占市場份額大于20%。

主要應用單位情況表

單位名稱

應用的技術

應用對象

及規模

應用起止時間

單位聯系人/電話

北京沃土天地生物科技股份有限公司

槽式鏈板翻堆機、立式反應器

銷售槽式鏈板翻堆機76套，立式反應器77臺，直接經濟效益1.99億元，間接經濟效益18.4億元。

2008-01至2018-12

宋媛媛18518984035

北京沃土天地生物科技股份有限公司

系列微生物菌劑

近兩年，銷售系列微生物菌劑2400噸，直接經濟效益4800萬元，間接經濟效益10.5億元。

2008-01至2018-12

宋媛媛18518984035

峨眉山綠地生態農業開發有限公司

有機肥生產

近三年，銷售有機肥1.81萬噸，直接經濟效益1618萬元，新增利潤167萬元。

2016-01至2018-12

徐曉13890267867

峨眉山綠地生態農業開發有限公司

系列微生物菌劑

近三年，銷售菌劑550噸，直接經濟效益286萬元，新增利潤125萬元。

2016-01至2018-12

徐曉13890267867

四川華智生物工程有限公司

系列微生物菌劑、新有機肥、功能性有機肥生產技術

近三年，共處理農業廢棄物36萬噸，生產有機肥產品20萬噸，新增銷售額17846萬元，新增利潤3672萬元。

2016-01至2018-12

王俊028-61394968

四川百歐農業科技開發有限責任公司

一體化快速好氧發酵設備、系列微生物菌劑

近三年，利用畜禽糞便與農業廢棄物生產有機肥、微生物有機肥等，處理有機廢棄物8萬噸，生產有機肥產品2.8萬噸。

2016-01至2018-12

容亞文13398162468

眉山奧甘霖生物科技有限公司

一體化快速好氧發酵設備、系列微生物菌劑

近三年，累積處理有機固體廢棄物30萬噸，生產有機肥5萬噸，新增銷售額751.14萬元，新增利潤36.22萬元。

2016-01至2018-12

陳思錦13678027230

四川國康源生物科技有限責任公司

一體化快速好氧發酵設備、系列微生物菌劑

近三年，累積處理有機固體廢棄物15萬噸，生產有機肥5萬噸，新增銷售額585.12萬元，新增利潤25.13萬元。

2016-01至2018-12

王新銳15982028268

都江堰市大發實業有限責任公司

系列微生物菌劑、新有機肥、功能性有機肥生產技術

近三年，累積處理有機固體廢棄物22萬噸，生產有機肥6萬噸，新增銷售額8714萬元，新增利潤3900萬元。

2016-01至2018-12

李珍發

028-87282060

四川國科中農生物科技有限公司

一體化快速好氧發酵設備

近三年，累積處理有機固體廢棄物25萬噸，生產有機肥6萬噸，新增銷售額1062.42萬元，新增利潤35.29萬元。

2016-01至2018-12

曾雪1354796879

主要知識產權證明目錄：