关于我校项目“堆肥过程污染气体减控与肥料品质提升关键技术及应用”申请“2019年四川省科技进步奖”的公示

项目提名者

四川省教育厅

提名意见：

该项目为四川省科技进步奖。

项目简介：

我国有机固废年产生量高达50亿吨以上，资源化率不足50%。好氧堆肥是有机固废资源化的主要途径，但该过程会产生大量含碳氮硫的污染气体，不仅对环境造成严重污染，还会导致有机肥料品质降低，阻碍有机肥行业的健康发展。破解好氧堆肥过程污染气体产排机制，研发减控关键技术，创新循环利用的工艺、产品和装备，对于实现农业农村绿色发展和改善人居环境具有重大意义。

本项目针对多物料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，在国家自然基金、科技支撑等课题支持下，从堆肥过程中污染气体的“产排机理—减控关键技术—技术集成与推广”全过程进行了15年的持续攻关，取得了重大的理论与技术创新。

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。揭示N₂O占堆肥温室气体产生总量的70%以上，反硝化作用和硝化作用分别是升温期和腐熟期N₂O产生的主要途径，关键菌群分别为卡斯特罗尼氏菌（Castellaniella defragrans）和亚硝化单胞菌（Nitrosomonas eutropha、Nitrosomonas stercoris），反硝化功能基因nirK和硝化功能基因amoA与N₂O排放显著相关；堆肥恶臭气体产排期为升温期和高温期，70%以“固相→液相→气相”途径排放，其余以“固相→气相”途径排放，关键致臭因子包括氨气、硫化氢、甲硫醚和二甲二硫醚，关键致臭微生物菌群为梭菌（Clostridium）及优杆菌（Eubacterium）。

2.        破解了堆肥过程污染气体减控技术难点，建立了“原位-异位联合减排”技术体系，实现了污染气体高效减排与达标排放。研发了“鸟粪石”结晶与硝化抑制联合、硝酸盐还原菌激活剂等污染气体减控与品质提升关键技术，实现堆肥原位温室气体减排60%~80%、臭气减排80%~90%，同比产品养分增加50%、产量提高20%；构建了兼具除臭和快速腐熟的多功能复合菌群，研制了高效异位生物滤池技术，实现污染气体达标排放。

3.        创立了基于污染气体减控、连续动态和智能控制的堆肥工艺与装备，研发了碳氮硫同步固定的高养分、多功能系列有机肥产品，推动了我国堆肥产业技术进步。创新集成了精准配料、生物接种、臭气减排和自动控制等单元技术，首创了连续动态槽式堆肥系统和一体化智能筒仓式好氧堆肥反应器；以原位减控和肥料养分提升为核心，研发了养分缓释、抗病促生和新型高浓度有机复混等系列产品。

项目共获授权专利31件，肥料产品登记证11个。出版专著3部，发表论文37篇，制定行业标准1项。系列技术成果在四川、北京、河北、湖南、湖北、广西等全国10余个省市、20余家企业推广应用。近三年累计销售设备153台（套），处理粪污439万吨，生产有机肥145万吨，减排污染气体24.6万吨，综合经济效益38.5亿元，取得了显著的环境、社会和经济效益。

形成的政策建议被《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）和《全国畜禽粪污资源化利用整县推进项目工作方案（2018－2020年）》（发改办农经〔2017〕1352号）等采纳。相关成果获大北农科技奖一等奖和教育部技术发明奖二等奖各1项，科技评价成果1项，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达到国际领先水平。

客观评价：

1. 第三方成果评价机构评价报告

2019年5月17日，四川省技术市场协会组织北京大学、四川大学、四川农业大学、农业部沼气科学研究所、中国环境科学研究院等院校同行专家，对本项目进行了成果评价。

专家一致认为：该成果阐明了堆肥过程污染气体的产排规律、主要致臭因子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；建立了“原位-异位联合减排”技术体系，研发了“鸟粪石”结晶与硝化抑制联合、硝酸盐还原菌激活剂、复合菌剂和高效生物滤池等污染气体减控与品质提升关键技术，实现了污染气体高效减排与达标排放；创立了基于污染气体减控、连续动态和智能控制的堆肥工艺与装备，研发了碳氮硫同步固定的高养分、多功能系列有机肥产品，协同实现污染气体原位减控和肥料养分提升，推动了我国堆肥产业技术进步。

该成果创新性突出，应用范围广，行业推动作用大，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达到国际领先水平。

2. 政府部门采用与评价

（1）农业农村部畜牧兽医局证明：在落实《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）过程中，中国农业大学和乐山师范学院等充分利用“堆肥过程污染气体减控与肥料品质提升关键技术与应用”相关研究成果，着力降低畜禽粪污利用过程中的二次污染，提升畜禽粪污利用效果，为推进畜禽粪污资源化利用工作提供了有力支撑。

（2）堆肥装置与臭气控制关键技术纳入了国家农业行业标准《畜禽粪便堆肥技术规范》（NY/T 3442—2019）5.2条、5.3条、5.5条、6.3条。

（3）污染气体同步减控与有机肥料品质提升的技术体系被纳入全国畜牧总站组编的畜禽粪污资源化利用技术丛书-《畜禽粪便堆肥技术指南》。

3. 科技查新报告

经教育部科技查新工作站（N01）查新显示，项目在有机固体废弃物好氧堆肥过程中N₂O（1）、CH₄（2）、NH₃（3）及其它致臭因子（4）的产排规律、影响因素及减控技术措施、“细菌-真菌复配”法研制快速腐解粪便秸秆和杀虫功能的复合菌剂（5）、研制以腐熟堆肥为主的生物滤池填料配方（6）、研制防治根蛆的药用有机肥（7）、实现快速高温生物干化的一体化智能筒仓堆肥反应器的研制（8）等8个方面具有明显创新性。除本项目科研团队成员所发表文章之外，未见与上述8个方面相类似的文献报道，或者类似报道发表的时间均晚于本项目课题组成员发表的时间。

4、项目组在国内外的影响力

（1）项目团队在堆肥领域的发文、引文和作者影响力国际领先：

李国学教授发文总量和热点论文发文量均位于全球第1位；创新性得分为30.9分，远超过其他作者位于全球第1位。

关于堆肥技术的研究成果累计他引次数已经超过2142次，其中堆肥过程中氮素损失、恶臭气体、温室气体等污染气体控制相关的研究成果累计他引次数已经超过1964次，位于全球第1位。

（2）目前国际上唯一以堆肥为主题的期刊《Composting   Science & Utilization》主编俄亥俄州立大学Frederick C.   Michel教授对项目研发的堆肥装置设备先进性与推广应用给予了高度评价，并多次前往设备应用堆肥厂考察。

推广应用情况：

成果在四川、北京、河北、湖南、湖北、广西、辽宁等全国10余个省市的20余家企业推广应用，年处理439万吨有机固废，生产145万吨有机肥料，培训3000余人，复合菌剂占市场份额大于20%。

主要应用单位情况表

单位名称

应用的技术

应用对象

及规模

应用起止时间

单位联系人/电话

北京沃土天地生物科技股份有限公司

槽式链板翻堆机、立式反应器

销售槽式链板翻堆机76套，立式反应器77台，直接经济效益1.99亿元，间接经济效益18.4亿元。

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

系列微生物菌剂

近两年，销售系列微生物菌剂2400吨，直接经济效益4800万元，间接经济效益10.5亿元。

2008-01至2018-12

宋媛媛18518984035

峨眉山绿地生态农业开发有限公司

有机肥生产

近三年，销售有机肥1.81万吨，直接经济效益1618万元，新增利润167万元。

2016-01至2018-12

徐晓13890267867

峨眉山绿地生态农业开发有限公司

系列微生物菌剂

近三年，销售菌剂550吨，直接经济效益286万元，新增利润125万元。

2016-01至2018-12

徐晓13890267867

四川华智生物工程有限公司

系列微生物菌剂、新有机肥、功能性有机肥生产技术

近三年，共处理农业废弃物36万吨，生产有机肥产品20万吨，新增销售额17846万元，新增利润3672万元。

2016-01至2018-12

王俊028-61394968

四川百欧农业科技开发有限责任公司

一体化快速好氧发酵设备、系列微生物菌剂

近三年，利用畜禽粪便与农业废弃物生产有机肥、微生物有机肥等，处理有机废弃物8万吨，生产有机肥产品2.8万吨。

2016-01至2018-12

容亚文13398162468

眉山奥甘霖生物科技有限公司

一体化快速好氧发酵设备、系列微生物菌剂

近三年，累积处理有机固体废弃物30万吨，生产有机肥5万吨，新增销售额751.14万元，新增利润36.22万元。

2016-01至2018-12

陈思锦13678027230

四川国康源生物科技有限责任公司

一体化快速好氧发酵设备、系列微生物菌剂

近三年，累积处理有机固体废弃物15万吨，生产有机肥5万吨，新增销售额585.12万元，新增利润25.13万元。

2016-01至2018-12

王新锐15982028268

都江堰市大发实业有限责任公司

系列微生物菌剂、新有机肥、功能性有机肥生产技术

近三年，累积处理有机固体废弃物22万吨，生产有机肥6万吨，新增销售额8714万元，新增利润3900万元。

2016-01至2018-12

李珍发

028-87282060

四川国科中农生物科技有限公司

一体化快速好氧发酵设备

近三年，累积处理有机固体废弃物25万吨，生产有机肥6万吨，新增销售额1062.42万元，新增利润35.29万元。

2016-01至2018-12

曾雪1354796879

主要知识产权证明目录：