蔬菜产出的大量废弃物对环境造成了巨大污染，推动蔬菜废弃物资源化利用对农业绿色发展、乡村生态振兴具有重要意义。沼气工程在处理农业有机废弃物方面效果显著，但沼气工程产生“三沼”综合利用问题已成为制约沼气工程正常运行的瓶颈问题。本研究以一大型沼气工程蔬菜废弃物资源化利用典型案例为例进行解析，以资参考。 A large amount of vegetable waste has caused huge pollution to the environment, so it is of great significance to promote the resource utilization of vegetable waste for agricultural green development and rural ecological revitalization. The Biogas project has a remarkable effect on the treatment of agricultural organic waste, but the problem of comprehensive utilization of “three biogas” has become the bottleneck problem that restricts the normal operation of the biogas project. In this study, a typical case of resource utilization of vegetable waste from a large-scale biogas project was analyzed for reference.
蔬菜产出的大量废弃物对环境造成了巨大污染，推动蔬菜废弃物资源化利用对农业绿色发展、乡村生态振兴具有重要意义。沼气工程在处理农业有机废弃物方面效果显著，但沼气工程产生“三沼”综合利用问题已成为制约沼气工程正常运行的瓶颈问题。本研究以一大型沼气工程蔬菜废弃物资源化利用典型案例为例进行解析，以资参考。
蔬菜废弃物，沼气工程，资源化，利用，模式
Zhiyong Guo*, Lifen Xie, Jiguo Wang, Zhongzhou Li, Haiyan Li
Anyang Academy of Agricultural Sciences, Anyang Henan
Received: Jan. 13th, 2023; accepted: Feb. 10th, 2023; published: Feb. 20th, 2023
A large amount of vegetable waste has caused huge pollution to the environment, so it is of great significance to promote the resource utilization of vegetable waste for agricultural green development and rural ecological revitalization. The Biogas project has a remarkable effect on the treatment of agricultural organic waste, but the problem of comprehensive utilization of “three biogas” has become the bottleneck problem that restricts the normal operation of the biogas project. In this study, a typical case of resource utilization of vegetable waste from a large-scale biogas project was analyzed for reference.
Keywords:Vegetable Waste, Biogas Engineering, Resource, Utilization, Patterns
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随着我国蔬菜产业蓬勃发展，产生了大量蔬菜废弃物。据估算2018年我国蔬菜废弃物总量高达2.45亿t [
沼气工程是指以厌氧消化为核心技术，集生物质废弃物处理、沼气生产、沼气和沼肥资源化利用为一体的系统性工程 [
王艳飞等研究了温度、接种物以及发酵料液浓度对蔬菜废弃物厌氧发酵产沼气特性的影响，从而为指导大中型沼气工程规模化处理蔬菜加工废弃物提供理论依据 [
农业废弃物资源化利用是农业绿色发展的重要环节，是沼气产业发展的重要方向。安阳市农作物秸秆资源量为326.6万t农作物秸秆综合利用率接近90% [
河南麦多生态农业科技有限公司位于河南省安阳市汤阴县五陵镇小宋村，主要从事以大型沼气工程为核心的绿色生态循环农业产业开发。公司基地面积33 hm2，种植果菜约6 hm2，农作物约25 hm2，每年产生瓜菜废弃物200 t，农作物秸秆800 t，全部用于沼气生产。该公司建有7000 m3大型沼气设施，主要处理公司蔬菜、农作物生产废弃物及附近养殖场粪污、农村有机废弃物、病死畜禽等。生产的沼气经管道入户作为清洁能源供农户使用、沼气发电转化为清洁电能、园区设施农业加温取暖等途径进行资源化利用；沼液、沼渣加工为有机肥料，除园区绿色有机生产自用外作为商品有机肥出售产生经济效益；利用沼气、沼肥资源优势，建设绿色有机食品生产基地，番茄、西瓜、茄子、白菜等多个品种已通过有机认证和绿色食品认证，年生产绿色、有机农产品2500 t。沼气、有机肥、绿色有机果蔬产品等年收入约420万元，形成了以大型沼气工程为核心的蔬菜废弃物资源化利用高效生态循环农业模式，极大推进了当地乡村环境治理、美丽乡村建设。该公司独特的产业发展模式吸引了省内外多地有关单位前来考察、调研、学习，2021年9月被农业农村部农业生态与资源保护总站确定为我国第一批生态农场监测试点之一。
厌氧发酵过程是各种有机物在厌氧条件下，被各类沼气发酵微生物分解转化，最终产生沼气的过程 [
图1. 蔬菜废弃物等有机废弃物厌氧发酵工艺
生产出的沼气，用于为园区设施农业供暖，通过管道远距离恒压输送到附近村庄，为周边3个村庄800余户农民及用能企业供气，剩余沼气用来发电并网创造经济效益，实现了沼气的充分利用。
沼气工程连续产生的大量沼渣、沼液的处置需要及时进行处置，目前已成为制约沼气工程正常运行的瓶颈问题，沼渣沼液的高附加值处理技术将是未来研究的热点方向 [
沼液深加工工艺：将生产出的沼液加热至60℃，恒温2 h后加入碳菌液菌种，继续恒温3 h后加入微量元素铁、锰、锌、钙、镁、硫、氯、钼、硼，继续恒温螯合2 h后进入冷却环节，将液体冷却至常温，包装后成为液态有机肥。
沼渣生产有机肥工艺：整个生产工艺流程主要分为两部分，第一步是原料的好氧堆肥发酵；第二步成品有机肥的生产加工。堆肥发酵周期12~15天，物料可以升温到55℃~70℃之间，高温可以维持10~15天左右。发酵过程中每2~3天需要进行一次翻堆。好氧发酵完成后进行二次陈化，陈化之后物料水分降低合适，再运至加工车间进行粉碎、筛分、制粒、冷却、筛分、包装等工序。生产的固体有机肥技术指标N + P2O5 = K2O5 ≥ 5%，有机质 ≥ 45%，获得了有机肥料登记证。
以沼气工程发酵产物及生产的有机肥为蔬菜生产所需肥料，进行绿色有机食品生产，产生的蔬菜废弃物重新用于沼气生产，形成了以口感番茄、彩虹西瓜、白菜等绿色食品生产为主的蔬菜高效绿色生态循环生产模式。
提供养分：口感番茄、彩虹西瓜采用槽式无土栽培。通过固液分离后的沼渣，在槽式发酵槽内加入专用发酵菌剂进行14天好氧发酵。发酵后将沼渣与珍珠岩按3:1的比例进行搅拌作为栽培基质，搅拌后的基质放入高15 cm、宽20 cm、长度可根据地块调节的栽培槽中备用。采用的沼渣符合NY/T 2374-2013沼气工程沼液沼渣后处理技术规范中的规定，生长过程全程施用加工过的沼液滴灌追肥。沼肥不但含有作物生长必须的N、P、K等大量元素，还含有Zn、Fe等多种微量元素，养分含量齐全，容易被植物吸收利用，全程不施用化肥。
病虫害防治：沼液中的拮抗微生物使沼液具有抑菌防病的重要作用 [
其他生产管理：按照NY/T 391-2013绿色食品产地环境质量、NY/T 393-2013绿色食品农药使用准则、NY/T 394-2013绿色食品肥料使用准则有关规定实行。
沼渣沼液种植白菜品质：经检测，麦多施用沼渣沼液种植的白菜12个品质指标均超过市场销售的同品种白菜品质指标，见表1。
| 指标 | 天冬氨酸 mg/100g | 苏氨酸 mg/100g | 谷氨酸 mg/100g | 甘氨酸 mg/100g | 蛋氨酸 mg/100g | 亮氨酸 mg/100g | 酪氨酸 mg/100g | 苯丙氨酸 mg/100g | 赖氨酸 mg/100g | 脯氨酸 mg/100g | 蛋白质 % | 维生素C mg/100g |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 市场白菜 | 14.08 | 11.03 | 274.77 | 9.87 | 3.68 | 13.00 | 7.62 | 8.34 | 13.93 | 66.70 | 1.53 | 46.3 |
| 麦多白菜 | 18.40 | 13.30 | 296.93 | 11.29 | 4.38 | 16.39 | 8.92 | 9.75 | 18.37 | 77.59 | 1.63 | 56.1 |
表1. 麦多白菜与市场白菜品质指标对比(品种均为小包23)
经济效益：2022年口感番茄亩产4300 kg，售价16元/kg；彩虹西瓜亩产5000 kg，售价10元/kg；白菜亩产5065 kg，售价8元/kg，经济效益显著。
口感番茄、彩虹西瓜生产结束后作为沼气工程发酵原料生产沼气，完成蔬菜生产废弃物循环利用环节。
我国2030年碳达峰、2060年碳中和的战略目标，为沼气行业的发展带来了新机遇。在乡村振兴的背景下，蔬菜废弃物沼气工程资源化利用模式以循环经济理论为指导思想，以可持续发展观为发展理念，综合沼气产业的发展特点，构建了蔬菜废弃物沼气化处理生态循环农业发展模式，对蔬菜废弃物等农村有机废弃物进行了无害化处理和资源化利用，生产出了新能源沼气和农业生产绿色投入品有机肥料，进行了绿色食品规模化生产，实现了蔬菜废弃物等农村有机废弃物的资源化利用，推进了生态循环农业区域化和全产业链发展，提升了技术装备水平，推动当地出台了一批优惠政策、创新了有地域特色的运管机制。本模式的成效说明了以下问题：
① 包括蔬菜废弃物在内的农村有机废弃物的沼气工程处理资源化利用在技术和模式上是高效可行的，持续良好的运行还需要配套的政策支持和运营管理。
② 农村大中型沼气工程主要的功能是农村人居环境改善、有机废弃物的资源化循环利用。
③ 当地政府的有关扶持政策能够执行到位，保证大中型沼气工程可持续发展。
此模式适合蔬菜废弃物、农作物秸秆、畜禽粪污及农村其他有机废弃物产生量大、相对集中的地区，当地政府有相关支持政策并落实到位。
2018年河南省科技攻关项目，项目编号182102110431。
郭智勇,谢利芬,王基国,李中周,李海燕. 蔬菜废弃物沼气工程资源化利用高效模式解析Analysis on Efficient Mode of Resource Utilization of Vegetable Waste Biogas Project[J]. 农业科学, 2023, 13(02): 113-118. https://doi.org/10.12677/HJAS.2023.132017