設施農(nóng)業(yè)生物質(zhì)廢棄物發(fā)酵技術規(guī)程

設施農(nóng)業(yè)生物質(zhì)廢棄物發(fā)酵技術規(guī)程本文件為設施農(nóng)業(yè)生物質(zhì)廢棄物發(fā)酵提供了技術規(guī)程，包括術語和定義，采用好氧堆肥工藝時的原料預處理、堆肥菌劑添加、一次發(fā)酵、陳化、質(zhì)量檢驗、堆肥環(huán)境；采用厭氧發(fā)酵工藝時的原料篩選、原料預處理、發(fā)酵助劑、發(fā)酵菌劑添加、發(fā)酵過程控制、質(zhì)量檢驗等內(nèi)容。本文件適用于設施農(nóng)業(yè)生物質(zhì)廢棄物發(fā)酵。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB5084農(nóng)田灌溉水質(zhì)GB5009.157食品中有機酸的測定GB18596GB20287NY/T525畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準農(nóng)用微生物菌劑有機肥料NY/T1973水溶肥料水不溶物含量和pH的測定NY/T1976水溶肥料有機質(zhì)含量的測定3術語和定義3.1設施農(nóng)業(yè)生物質(zhì)廢棄物設施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的尾菜和秸稈等生物質(zhì)類副產(chǎn)品，主要包括新鮮蔬菜、瓜果采收過程中必須要去掉的殘葉以及爛果、落果等，拉秧植株采收后所剩的殘余植株。3.2堆肥菌劑能加速固體有機廢物堆肥進程的微生物活體制劑。3.3發(fā)酵菌劑提升生物質(zhì)有機廢棄物發(fā)酵效率，實現(xiàn)定向發(fā)酵產(chǎn)物產(chǎn)生的微生物活體制劑。3.4發(fā)酵助劑促進原料分解，提高原料利用率，促進發(fā)酵菌劑代謝，優(yōu)化發(fā)酵指標的制劑。4發(fā)酵工藝按設施農(nóng)業(yè)生物質(zhì)廢物的處理預期及應用方向，可分別采用好氧堆肥工藝和厭氧發(fā)酵工藝。4.1好氧堆肥工藝4.1.1生產(chǎn)技術環(huán)節(jié)設施農(nóng)業(yè)生物質(zhì)廢棄物堆肥生產(chǎn)技術環(huán)節(jié)主要包括：原料貯存及預處理、堆肥菌劑添加、一次發(fā)酵、陳化、堆肥質(zhì)量檢驗、后處理，各環(huán)節(jié)間關系見附錄A。4.1.2原料貯存及預處理為了滿足堆肥化生產(chǎn)的需要，部分堆肥原料要進行貯存，對原料貯存的要求如下：——在原料貯存區(qū)，含水率較低（小于40%）的干物料應避雨存放，保持低含水率；——含水率高（大于60%）的濕物料不宜長期存放，要及時處理，盡可能減少臭氣和滲濾液的產(chǎn)生，防止環(huán)境二次污染，對含水率高的物料，可采用機械脫水、晾曬和混合調(diào)理劑等方式實現(xiàn)水分的脫離與降低；——原料貯存的環(huán)境管理參照GB18596中畜禽養(yǎng)殖業(yè)廢渣無害化處理的標準執(zhí)行；——原料貯存應有專門的原料貯存區(qū)域，最好設置原料貯存車間，貯存車間內(nèi)根據(jù)不同的原料特性分類進行存放；——供應便捷、使用量大的物料盡量不貯存或者少量貯存，保證盡可能短的貯存期；——預處理環(huán)節(jié)應對固體有機廢物的水分、粒度、C/N、pH值做出調(diào)整，主要的預處理工藝控制參數(shù)4.1.3堆肥菌劑添加4.1.3.1選用原則：——根據(jù)固體有機廢物類型及特點選用合適菌種制品，選用菌種的技術指標需達到農(nóng)用微生物菌標準GB20287中的要求；——不得使用未經(jīng)菌種安全評價或中華人民共和國農(nóng)業(yè)部登記的制劑。4.1.3.2一般要求:——堆肥接種劑應在原料混合時均勻加入；——堆肥菌劑添加比例不得少于千分之一（干基，以重量計）。4.1.4一次發(fā)酵一次發(fā)酵是實現(xiàn)有機物料無害化的過程，常用的工藝有條垛式和槽式兩種類型。4.1.4.1條垛式發(fā)酵條垛式發(fā)酵是將原料混合后堆成長條形的堆或條垛，在好氧條件下進行分解的好氧發(fā)酵系統(tǒng)?！洋w形狀。堆體底部寬控制在120～300cm之間，以200cm左右為適宜，堆高控制在80～200cm之間，以120cm左右為最適宜；長度不限。各條垛間距大約為80～100cm；——堆肥設備。主要是條垛式翻堆機，根據(jù)條垛的大小、形狀以及位置決定設備選型。主要設備的技術參數(shù)為最大允許堆高200cm、堆寬300cm，前進/后退速度可達到5～15m/min，生產(chǎn)能力不小于600m3/h。4.1.4.2槽式發(fā)酵槽式發(fā)酵工藝是在長而窄的通道（被稱為“槽”）內(nèi)進行堆肥發(fā)酵，實現(xiàn)可控通風和定期翻堆相結合的好氧堆肥發(fā)酵工藝。——發(fā)酵槽尺寸通常為L×W×H=（30～80）m×（3～8）m×（1.5～2）m，槽的壁上部鋪設導軌，便于翻堆機行走；槽底部鋪設曝氣系統(tǒng)，主要由高壓風機和通風管道組成，用于向槽內(nèi)發(fā)酵物料通風充氧；通風管的口徑75mm，6m寬的槽每間隔2m至少鋪設一條通風管道，管道上均勻鉆孔，為避免孔洞被發(fā)酵物質(zhì)堵塞，可將孔設置于斜下方，通過高壓風機向槽底送風充氧，風壓應大于32000mmHg、風量大于6.3m3/min；——翻堆機（攪拌機）是通過機械攪動將物料攪拌均勻，促進熱量和水分揮發(fā)并將物料在槽內(nèi)緩慢位移；常見的設備包括鏈板式和駁齒式翻堆機，主要由行走底盤部分、鏈板（攪拌齒）、液壓升降部分、傳動部分及電控部分組成。行走速度0～6m/min，工作幅寬3～6m，翻堆高度1～2m。4.1.4.3過程控制——溫度控制。堆體發(fā)酵溫度應控制在50～60℃,當堆體溫度超過60℃時，應進行翻堆操作或強制通風；一次發(fā)酵應保持堆體溫度50℃以上并維持5～10天；——水分控制。隨著堆肥發(fā)酵含水率的逐漸下降，到一次發(fā)酵結束時含水率應在36%～45%；——堆體氧氣濃度。通過翻堆操作或強制通風使堆體內(nèi)氧氣濃度保持在3%以上。4.1.5陳化陳化是有機物質(zhì)穩(wěn)定化的過程，常用的堆肥陳化方法有：4.1.5.1自然堆置法可將完成高溫發(fā)酵的物料按照條垛式堆肥的方式，堆積在專門的車間或陳化棚內(nèi)，堆寬5～6m、堆高1.4～1.6m限制在2m以下，靜置堆積方式下堆體不宜過高過寬，否則不利于熱量和水分的散發(fā)，最好能定期用棍棒插出排氣孔，有利于提高熟化效率。4.1.5.2熟化（陳化）倉法熟化倉的類型較多，如板式熟化倉、皮帶式熟化倉。還有一種類似發(fā)酵槽的熟化倉，即在底部鋪設通氣管道，能通過間歇式低強度的鼓風，促進熱量和水分揮發(fā)，通常熟化倉的料堆高度可達到3m。4.1.5.3槽式陳化法與一次發(fā)酵槽式法類似，陳化物料放置在槽內(nèi)，通過可控通風和定期翻堆進行堆肥發(fā)酵，但槽式陳化法一般采用9m以上的寬槽。4.1.5.4過程控制——堆體物料含水率在陳化完成后應降到28%～35%；——陳化過程中堆體溫度應穩(wěn)定在40℃左右，發(fā)酵完成時堆體溫度應接近環(huán)境溫度；——陳化過程可通過強制通風維持堆體氧氣濃度；——陳化周期不得少于15天，可根據(jù)實際生產(chǎn)需要適當調(diào)整發(fā)酵周期。4.1.6堆肥質(zhì)量檢驗——腐熟的堆肥呈現(xiàn)疏松的團粒結構，不再吸引蚊蠅，不會有令人討厭的臭味，不會出現(xiàn)由于真菌生長而成的白色或灰白色；——養(yǎng)分含量參考NY/T525相關要求；——pH值應在5.5～8.5,測定方法參考附錄B；——可溶性鹽濃度＜2.5ms/cm，測定方法參考附錄B；——發(fā)芽率指數(shù)（GI）＞80%，測定方法參考附錄C。4.1.7堆肥生產(chǎn)環(huán)境要求——生產(chǎn)區(qū)域應選在主要原料集中、取運方便、交通便利、水電及其它資源有保障的地點，并應利于園區(qū)內(nèi)物質(zhì)循環(huán)；——堆肥生產(chǎn)環(huán)境要求中生產(chǎn)區(qū)域與居民區(qū)的直線距離不得小于300m，并應參考養(yǎng)殖場選址要求確定與居民區(qū)的直線距離，符合環(huán)評選址要求；——生產(chǎn)區(qū)域生產(chǎn)區(qū)與管理區(qū)之間，均應設置綠化隔離帶。4.1.8堆肥主體設施堆肥廠主體設施主要包括：原料儲存及預處理設施、發(fā)酵設施、后處理設施、成品儲存設施和除臭設施?！蟽Υ婕邦A處理設施主要包括：地衡、受料、給料、破碎、篩分、混合、輸送等機械設備及相關鍵（構）筑物；——發(fā)酵設施主要包括：與高溫好氧發(fā)酵工藝相匹配的設備及相（構）筑物；——后處理加工設施主要包括：對發(fā)酵穩(wěn)定后的堆肥物料進行進一步處理所需要的輸送、破碎、篩分、混合、造粒、烘干、冷卻、包裝等機械設備及相（構）筑物；——除臭設施：主要適用于堆肥廠中具有集中收集臭氣裝置的密閉的車間或廠房，可采用生物濾池、土壤過濾等設施除臭。——各設施占用空間要求：原料儲存及預處理設施要求滿足7～15天的原料存放量，一次發(fā)酵面積不小于1500m2/萬噸，陳化面積不小于1100m2/萬噸，成品存儲面積要求滿足60～90天的存放周期。4.2厭氧發(fā)酵工藝4.2.1生產(chǎn)技術環(huán)節(jié)設施農(nóng)業(yè)生物質(zhì)廢棄物厭氧發(fā)酵技術環(huán)節(jié)主要包括：器具滅菌、原料分選、粉碎、預處理、接種、主發(fā)酵、質(zhì)量檢測，各環(huán)節(jié)間關系見附錄D。4.2.1原料分選設施農(nóng)業(yè)生物質(zhì)廢棄物在從棚室移出時需盡量移出鐵絲、掛繩、塑料等不可生物轉化的雜物，雜物留存率不高于1%；同時盡量選取沒有細菌性病害的原料進行發(fā)酵，避免爛果、腐葉、泥土等混入。4.2.2粉碎進行厭氧發(fā)酵的設施農(nóng)業(yè)生物質(zhì)廢棄物應確保發(fā)酵粒徑小于1cm，受粉碎物料性狀限制，不宜采用高速捶片式粉碎機，可采用撕碎式、鍘切式等形式粉碎機實現(xiàn)粉碎。4.2.3容器滅菌設施農(nóng)業(yè)生物質(zhì)廢棄物厭氧發(fā)酵是通過特定一種或多種微生物組合，利用厭氧微生物的代謝作用生成有益代謝產(chǎn)物的過程，為避免發(fā)酵過程出現(xiàn)雜菌摻雜影響發(fā)酵質(zhì)量的問題，需要在發(fā)酵開始前對所用容器進行滅菌，可以通過高溫、藥劑噴施等方式實現(xiàn)發(fā)酵容器的滅菌，并避免藥劑殘留影響后續(xù)發(fā)酵進程。4.2.4預處理對粉碎后的設施農(nóng)業(yè)生物質(zhì)廢棄物，需添加纖維素酶類進行酶催化預處理；預處理前要測試反應物料的含水率，并折算出參與反應的干物質(zhì)量；酶催化劑的加量不少于參與反應干物質(zhì)量的3%，催化反應階段處理時間不少于6小時，酶催化反應階段應按相關產(chǎn)品要求保持適宜酶催化反應條件。4.2.5接種預處理后的反應物需添加反應物濕重2.5～3倍質(zhì)量的水，所用灌溉水質(zhì)需滿足GB5084的要求，攪拌均勻，并盡量使反應物處于懸浮狀態(tài)；添加葡萄糖、紅糖、糖蜜等作為速效碳源，添加量為換算后干物質(zhì)質(zhì)量的3倍，攪拌均勻；以乳酸菌為基礎菌種，單獨或混合接入丁酸梭菌、醋酸菌，各菌種加入量為發(fā)酵反應物總量的0.5～1%。4.2.6主發(fā)酵接種后的反應物進入主發(fā)酵階段，發(fā)酵應在厭氧條件下進行，可分別采用機械封閉、水封等方式實現(xiàn)發(fā)酵容器的密封，發(fā)酵容器需具備泄壓裝置；發(fā)酵階段保持發(fā)酵反應溫度為30～38℃,發(fā)酵時間應控制在48～72小時，發(fā)酵取樣測試樣品pH小于4即可終止發(fā)酵進程，pH測定參照NY/T1973。4.2.7質(zhì)量檢測主發(fā)酵結束后，需進行質(zhì)量檢測，產(chǎn)物為產(chǎn)品紅褐色或淡黃色，允許有少許沉淀，pH需24小時后穩(wěn)定在3.5～4.0之間，有機酸含量（以乳酸計）需大于0.6%，測試方法參照GB5009.157，總有機質(zhì)含量需大于等于2.5%，測試方法參照NY/T1976。4.2.8厭氧發(fā)酵廢棄物處理設施農(nóng)業(yè)生物質(zhì)廢棄物經(jīng)過酶處理和厭氧發(fā)酵過程，殘留的固體成分以未經(jīng)反應的纖維素、木質(zhì)素為主，可直接進行還田應用。（資料性）<·設施農(nóng)業(yè)生物質(zhì)廢棄物堆肥的生產(chǎn)技術環(huán)節(jié)<·（資料性）堆肥原料預處理工藝與質(zhì)量控制參數(shù)免采用烘干設備干燥；采用恒溫干燥法測定鮮樣2～3g精確至0.001g，含水率=(m和樣品的質(zhì)量，m—烘干后鋁盒和樣品的質(zhì)以生石灰、草木灰、工業(yè)硫酸等進行pH值調(diào)整；采用pH電導儀法測定，具體為：取20g風干樣，按風干樣品:蒸餾14