“三部曲”技术助推畜牧业氨减排

反应后得到的有机肥料成品为无味粉末。王超摄

智能堆肥反应器示意图。中国科学院农业资源研究中心

“像我们家这样一个有4万根羽毛的养鸡场，光是把1000多吨鸡粪送到处理中心就要花6万多元。现在，这种设备不仅让我的养鸡场不再臭气熏天，还能带来5万到6万元的销售有机肥年收入。”住在江苏省盐城市射阳县潘湾镇的王桂花经营着自己的桂花蛋鸡场。

是什么设备和技术给王桂花的鸡场带来了如此巨大的变化？

近日，《中国科学报》在江苏省射阳县召开的国家重点研发计划“农牧业氨排放污染高效控制技术”示范现场会议上获悉，国内首个基于畜禽养殖多环节的固氨减排技术体系示范成功，标志着通过技术手段解决农业大气污染防治难点的可能性。

近90%的氨排放来自农业。

“中国的农业和畜牧业排放大量的氨，高排放区与大气的严重污染区重叠，这是烟雾的重要原因之一。”项目承担者中国科学院遗传发展研究所农业资源研究中心主任兼研究员胡春生告诉《中国科学日报》。

中国每年排放1200-1500万吨氨，排放强度是欧盟和美国的4-5倍。其中，近90%的氨排放来自农业来源，畜牧业占农业来源的一半以上。华北平原和长江中下游是氨排放的热点。

但是，“目前氨挥发的时空分布不清楚，减排困难，技术缺乏，急需研究”。胡春生表示，农业氨减排工作基础差、难度大，急需突破氨减排关键技术。

就种植业而言，这包括迫切需要精确的氮减少、缓释和氨抑制、根施用和氨控制以及酸化和铵固定技术；在畜牧业方面，迫切需要研究和开发畜禽养殖中的氨减排设备和技术。

为进一步落实《大气污染防治行动计划》、《加强大气污染防治科技工作支持计划》等相关安排，解决上述农业生产中的问题，科技部和中国科学院于2018年联合启动了“农牧业氨排放污染高效控制技术”项目。

该项目旨在开发基于优化施肥方法和肥料类型的农田高效控氨减排关键技术，以及基于圈舍、贮肥、综合治理和利用等多环节的固铵减排技术。基于氨排放通量测量技术、同位素源分析技术和数学模型，构建高精度氨排放清单和减排效果评价技术；在大气污染防治重点领域进行综合示范，形成农牧业氨排放控制技术体系。

据报道，自项目启动以来，研究小组已在重点地区开展了空气污染联合防治技术示范。目前，已经形成了一个可重复、可扩展和可评估的污染控制技术方案。

氨减排“三部曲”

酸化和氨抑制，封闭氨控制，回收铵固定。胡春生告诉《中国科学新闻》，这相当于氨减排的“三部曲”。

结果表明，畜禽舍粪便管理技术广泛，氨浓度高，迫切需要快速粪便净化、脲酶氨抑制和强铵固定技术。在粪肥储存环节，现有处理设施简单，氨排放量大，急需酸化储存、封闭固铵和结晶回收技术。然而，在退耕还林的应用过程中，存在着退耕率低、氨流失高的问题，迫切需要机械化注水深度应用技术。

中国科学院遗传与发展研究所农业资源研究中心研究员马林在接受《中国科学日报》采访时表示，该团队采用了“分步工程”的方法，以关键技术和机械产品为重点，吸收传统技术，构建农牧结合的高效氨减排技术模式。

王桂花的蛋鸡场采用“一次一罐，就地处理”的技术模式来减少氨的排放。

在养鸡场，鸡粪通常会产生强烈的氨气。粪便氨尿酸减排技术将乳酸溶解在水中。根据围栏内氨浓度的变化规律，通过自动控制系统，采用微喷技术对粪便表层进行酸化，可显著降低氨浓度，减少排放量45%~60%。“如果围栏内的空气质量更好，蛋鸡的福利会更好，鸡蛋产量也会增加。”胡春生说道。

偶尔，农场会收集和处理鸡粪。马林向《中国科学日报》展示了鸡场安装的智能堆肥反应器。“该反应器由我们团队和江苏中魔芋生态科技有限公司联合开发，可将粪便的储存和处理过程合二为一。”通过调节氧气、控制温度和利用微生物代谢，将畜禽粪便转化为有机肥。同时，该工艺产生的尾气经过多级循环水/酸喷淋气洗涤系统处理，氨气可有效回收形成液氨肥，减少了畜禽粪便处理过程中的氨气排放。

马林介绍，与传统堆肥技术相比，反应器堆肥技术减少了60%~70%的无害化处理时间和70%~80%的氨挥发。"由于采用加热堆肥，畜禽粪便中抗生素和抗性基因的去除率超过90% . "马林说，用这种方法生产的有机肥更绿色、更安全。

除了注意减少外壳中的氨排放外，项目组没有忘记氨逃逸到外壳中。畜禽舍氨回收技术结合了减排和回收工艺。外壳的排气口外设有弱酸水幕。它能吸收排出空气中的粉尘和氨，通过化学铵固定和微生物转化降解，畜禽舍排出的空气能达标，铵盐可回收资源化利用。减少80%的氨排放。

"整个系统可减少农场氨排放60%~70% . "胡春生表示，据估计，该农场每年生产1460吨粪便，粪便处理成本为72.7元/吨，年总运营成本为10.6万元。

目前，潘湾镇鱼峰村9户农户采用了“一锅一次，就地处理”的模式，解决了15-20万只鸡的粪便处理问题。

北京农林科学院研究员刘宝在现场观察后告诉《中国科学日报》，这项技术值得推广，因为它的成本低，只有传统治疗方法的一半左右。此外，该技术的氨减排效率高达60%~70%，这是传统技术无法实现的。

杨拍摄模式

射阳县主要生产生猪和家禽，产量/存量分别达到114万头和2124万头。该县畜禽粪便总产量为183万吨/年。

射阳县兴桥镇有103个农场/家庭，主要是蛋鸡，年产粪肥21000吨。采用“统一收集、集中处理”的技术模式，减少氨的排放。

《中国科学新闻》了解到，该治疗中心由*——公司——农*营。现在已经和80个农民签订了协议，每天处理40~50吨粪便，占全镇粪便总量的65%~80%。有机肥年产量1500吨，实现了该镇氨排放减少45%~56%。

据估计，兴桥处理中心每年收集粪便14016吨，粪便处理成本为56元/吨，有机肥生产成本为150元/吨，氨减排技术成本为6.7元/公斤氨。年总运营成本为78.6万元。

“我们在江苏省射阳县实施的畜禽氨减排示范模式得到了当地社会的充分认可，形成了‘一次一罐，就地处理’和‘县级统一收集集中处理’两种减排模式。”胡春生说道。

《中国科学报》获悉，射阳县在全县范围内推广了畜牧业氨减排技术运行模式，建设了11个乡镇级集中处理中心和35个新建或改建的大型养殖场。全县新增畜禽粪便处理能力约120万吨，年产有机肥约40万吨。

“该项目的实施将进一步提高射阳农村环境的治理效果，对增强农民的环保意识、推动水产养殖业绿色升级和绿色转型、巩固全球生态环境发展成果起到重要的支撑作用。射阳县副县长陈刚说。

“如果这项技术在射阳县推广应用，预计畜牧业的氨排放量将减少近70%。”马林说。

中国科学院大气研究所的项目跟踪专家和研究员王说，“射阳模式”已经找到了一条适合中国国情的减少农业氨排放的技术路线。这不仅符合农村大部分种植业是农民*选择的事实，也为集约化规模农场提供了一个环保的就地解决方案，对支持我国种植业的健康发展具有重要意义。

胡春生表示，该技术体系可减少示范田化肥用量20%~30%，提高氮肥利用率5%~8%，增产5%~10%，经济效益提高20%。通过实施，三年可减少耕地氨挥发等氮氧化物大气排放，减少示范农场粪便污染物排放，实现农田氨减排40%以上，畜牧业氨减排50%以上。具有明显的生态效益，有利于控制大气烟雾，改善空气质量，增强生态服务功能，促进社会和谐发展