生物有机肥产业化项目可行性研究报告

XX县石羊生态农业专业合作社生物有机肥产业化项目可行性研究报告项目承建单位XX县石羊生态农业专业合作社项目负责人XXX联系电话报告编制单位丘比特生物科技有限公司编制日期二O一三年六月目录第一章总论11项目名称12建设性质13建设单位14项目建设内容与规模15项目投资和资金筹措16效益分析1第二章项目的意义和必要性21国内外现状及技术发展趋势211国内外现状212技术发展趋势52项目建设的必要性和意义721有利于水源保护及生态农业的发展722有利于提高生物肥料产业技术研发水平923有利于提高有机肥料生产企业的创新能力和市场竞争力924推动绿色农业产业化进程、实现农业的可持续发展1025通过资源的循环利用实现农业副产物的增值增收1026提升XXX省XX县生物有机肥产业进程113市场分析1131国内外有机肥市场状况1132有机肥市场需求趋势分析1333竞争优势134与国家高技术产业化专项总体思路、原则、目标等关联情况14第三章项目现有技术基础161技术成果来源及知识产权情况162烟草废弃物肥料化的研发和中试163技术特点以及与现有技术比较194该重大关键技术的突破对行业技术进步的重要意义和作用205技术支持单位研究基础及工作条件22第四章项目建设方案241建设规模及产品方案2411建设规模2412产品方案252项目的建设内容2621项目主要建设内容2622工程方案2723生物有机肥工艺技术路线2924技术特点303主要设备选型3131设备选型3132主要技术经济指标344建设地点与期限3641建设地点3642建设期限36第五章项目投资381投资估算依据382项目投资估算3821项目投资金额3822流动资金及铺底流动资金估算3823项目总投资估算393资金使用和管理4131资金的使用计划4132资金的管理414国家财政资金投资方向43第六章环境保护、资源综合利用、节能与原材料供应及外部配套条件落实情况441环境保护442执行标准443主要污染源及防治措施4531项目建设和生产对环境的影响4532项目生产运行期间产生的主要污染物及防治措施4633结论484劳动安全卫生防护措施495消防506节能、节水5061节能措施5062节水措施5263能耗指标分析527原材料供应及外部配套条件落实情况5371主要原材料、燃料年需要量表5372主要原料、辅助材料、燃料来源的可靠性568外部配套条件落实情况56第七章项目承担单位概况591项目单位5911项目单位概况5912项目负责人5913项目组及分工情况5914项目管理与运行机制60第八章效益分析611经济效益612社会效益6121项目的实施对当地居民收入和生活水平的影响6122对区域经济的影响61第九章项目实施风险分析631市场风险632原材料风险633技术风险634资金风险645经营管理风险646政策风险64第十章项目招标内容661招标组织原则662招标范围663招标方式664招标组织形式665招标初步方案66附件68附件1烟草废弃物领域科研项目情况68附件2烟草废弃物领域论文发表情况69附件3烟草废弃物领域获得专利情况71附件4烟草废弃物资源综合利用国家地方联合工程研究中心资质74第一章总论1项目名称生物有机肥产业化项目2建设性质新建3建设单位XX县石羊生态农业专业合作社4项目建设内容与规模项目拟在XXX省XX县，按照生物有机肥生产规范建设占地面积50亩的生物有机肥生产线一条。项目建设完成后，将实现年产生物有机肥10万吨/年，其中一期设计2万吨/年，二期设计5万吨/年，三期达到10万吨/年，以满足不断增长的市场需求。5项目投资和资金筹措项目总投资662704万元，其中，建设投资为591195万元，铺底流动资金为54229万元。项目建设所需资金全部由企业自筹解决。6效益分析项目达产后，将实现年销售收入825000万元，年利润总额181847万元，年上缴税收（含增值税）为27277万元的经济效益。同时，项目实施对促进企业集团稳步发展、提升产业竞争力、带动当地就业以及提升人民健康水平和生活质量都具有重要意义。第二章项目的意义和必要性1国内外现状及技术发展趋势11国内外现状111生物有机肥的生产及应用现状我国是化肥施用大国，常年施用量在4000万吨左右，居世界第一，然而单季化肥利用率仅维持在30左右（发达国家高达5060），如此低的化肥利用率不仅经济损失巨大，同时还带来了严重的环境及农产品安全问题，因此保持我国依靠有机物循环利用、培肥土壤的农业经营本色，开展有机废弃物的农业利用，是解决我国农村资源短缺、能源不足，土地生产力下降，环境污染等问题的有效途径。近几年来，随着农业部实施的“沃土工程”及发展“绿色食品”和推行“无公害农产品”的行动计划，进一步推进了有机肥产业的发展。目前我国有机肥生产企业有2283家，实际生产能力3483万吨，我国的商品有机肥使用量为947万吨，其中精制有机肥使用量318万吨，有机无机复混肥料422万吨，生物有机肥料用量151万吨，其他有机肥料66万吨，蔬菜、果树等经济价值较高的作物以精制有机肥料和生物有机肥料为主，水稻、小麦等作物以有机无机复混肥料为主。我国有机肥料生产企业的规模大致分为4个级别普及型（小于05万吨）占351，小型（052万吨）占393，中型（2万10万吨）占209，大型（大于10万吨）占26，从全国范围来看，企业主要集中于两大区域一是经济发达地区，包括广东、浙江、江苏和福建等地，这些地区环保意识强，有优惠政策和相对成熟的技术作为支撑，二是有机肥资源丰富的地区，包括山东、河南、河北、广西等地区，企业主要分布在大中型畜禽养殖厂附近和有机特殊资源（食品加工、发酵等）地区等。现如今，在欧洲、北美有机农业方兴未艾，日本农林省针对本国农田土壤肥力低下，化肥资源匮乏的实际，为保证农田土壤有机质不断提高和正确施用化肥，提出了有机无机法则，即通过有机、无机肥料的混合施用，达到提升土壤肥力，提高作物产量、品质的目的，荷兰原先土壤并不肥沃，而且人多地少，土地负荷重，但通过施用有机肥料，增肥地力，使农田土壤有机质含量达到了35，而西欧、北美则通过土地休闲、保护性耕作、粮肥轮作等措施，重视土壤培肥、使土壤维持了较高的肥力水平。112生物有机肥的生产工艺和技术现状农业部2004年颁布了“生物有机肥”行业标准NY8842004，以指导生物有机肥生产、销售和质量监管。目前，在发酵生产工艺上,多数企业采用槽式堆置发酵法,其它的发酵方法,如平地堆置发酵法、密封仓式发酵法、塔式发酵法等在生产中也得到了应用。在发酵、腐熟过程中物料的水分、C/N、温度等的调节及腐熟剂的使用是生产工艺的关键,特别是菌剂的应用直接影响着物料发酵的周期及腐熟程度。在发酵物料的后处理方面，大多数企业加入功能菌剂进行复配、定型。微生物菌种是生物肥料产品的核心，在生产过程中，有两个环节涉及到微生物的使用，一是在腐熟过程中加入促进物料分解、腐熟兼具除臭功能的非病原腐熟菌剂，多由复合菌系组成，常见菌种有芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌、放线菌、青霉、木霉、根霉等；二是在物料腐熟后加入的功能菌，以固氮菌、溶磷菌、硅酸盐细菌、乳酸菌、假单胞菌、芽胞杆菌、放线菌、光合细菌等为主,在产品中发挥特定的肥料效应。113生物有机肥的作用效果和机理提高作物产量，改善作物品质。有机肥克服了化肥养分单一，供肥不平衡的缺点，注重有机、无机相结合的养分互动互补作用，施用后既可提高作物产量，也可有效改善作物品质，提高农产品的安全性能。提高土壤肥力，改善土壤理化性质。土壤有机质直接影响着土壤的保肥性、保水性、缓冲性和通气状况等。施用有机肥不仅能补充被消耗的植物养分，还能不断提高土壤有机质含量。有机质经微生物分解,缩合成新的腐殖质，与土壤中的粘土及钙离子结合，形成有机无机复合体，促进土壤中水稳性团粒结构的形成，从而协调土壤中水、肥、气、热的矛盾，改善土壤结构，使土壤疏松，耕性变好。增加土壤向作物提供营养的能力。有机肥料施入土壤后，在土壤微生物的作用下，可分解土壤中某些原次生矿物，并同时将这些矿物所固定的磷、钾等养分释放出来，把非水溶性磷、钾转化成可供作物吸收利用的有效磷、钾，直接被作物吸收利用，提高土壤供肥能力。改善土壤微生态系统，提高土壤生物肥力水平。腐熟后的有机肥含有酵母菌、乳酸菌、纤维素分解菌等多种有益微生物，这些微生物除了具有产生大量活性物质的能力外，有的还具有固氮、溶磷、解钾的能力，有的具有抑制植物根际病原菌的能力，有的则具有改善土壤微生态环境的能力。有机肥施入土壤后能够调节土壤中微生物的区系组成，使土壤中的微生态系统结构发生了改变，是维持和提高土壤肥力的有效手段。减少或降低植物病虫害的发生。由于有机肥中含有多种非病原微生物菌群，在微生物的生长繁殖过程中具有竞争性抑制作用，并能分泌多种抗生素、杀虫物质及植物生长激素，不但能抑制植物病原微生物的活动，起到防治植物病害的作用，还能刺激作物生长，使其根系发达，促进叶绿素、蛋白质和核酸的合成，提高作物的抗逆性。本项目在生产有机肥时，除了添加生物菌剂外，还添加具有解磷、解钾功能的生物菌剂以及具有抗病作用的生防菌剂，使生产出来的生物有机肥在提高作物产量，提升土壤肥力的同时，还可显著增加土壤营养，改善土壤微生态系统，降低病虫害发生，有较高的技术水平及市场竞争能力。12技术发展趋势针对生物有机肥生产过程中快速发酵技术、肥料研制工艺设备清洁化生产等关键技术落后的问题，有机肥的发展趋势是加入高温快速发酵生物制剂，采用生物化学物理综合方法缩短发酵时间、提高除臭效果，研制连续发酵工艺设备和商品有机肥的生产工艺设备，此外，针对我国耕地质量下降、山地土壤流失严重、不同区域土壤肥力差异显著的特点及果、茶、菜、烤烟、油类等经济作物种植面积大量增加的趋势，有机肥要求其配料组成适用于不同的土壤类型、不同的作物种类、不同的气候特征，向产品的规模化、复合化、专用化方向发展，特别是向微生物肥料新品种研发方向迈进，其具体趋势如下由原来野生型菌株向基因工程菌株转化。微生物肥料生产过程中，生产菌株一般都由野生型菌株通过驯化后选育获得。随着生物技术快速发展，通过对生产菌株进行基因工程改造之后，可以大幅提高转化水平，提高肥效。由单一菌种向复合菌种转化。一方面，不仅追求营养元素供应水平的提高，同时还追求抗病、驱虫等多功能，如5406菌种可增强作物的抗病能力，减少化学农药的使用；联合菌群的应用可使菌种性能提高，使复合或联合菌群发挥互惠、协同、共生、加强、同位作用，排除相互抵抗的发生。另一方面，通过延长微生物在土壤中的存活时间，从而使微生物肥的特效期延长。如在生物肥中加入分解土壤中含碳化合物的菌株，以不断供应其它微生物碳源营养，达到延长微生物在土壤中存活时间的目的。由单纯生物菌剂向复合生物肥转化。由过去单纯的硅酸盐菌剂、土壤磷活化剂、根瘤菌剂、固氮菌剂等向生物菌剂与营养元素（氮、磷、钾等元素，微量元素）、有机肥、抗生素等复合生物肥转化。有利于实现生物肥与生物药的结合，增强肥料的多功能作用效果。由单一剂型品种的向多元化转化。为适应不同的条件，微生物肥料的剂型逐渐丰富，包括液体剂型、粉剂，颗粒剂型等。随着生物技术的发展，微生物肥料在农业生产中应用正在由单一功能向多功能、由低效向高效逐步发展。21世纪，微生物肥料开发对我国农业可持续发展具有重要意义，微生物肥料将与化肥一起构成植物营养之源。微生物肥料不仅是化肥数量上的补充，更主要的是性能上的配合与补充。2项目建设的必要性和意义21有利于水源保护及生态农业的发展由于经济的不断发展加之数以百万外来人口及数以万计企业的涌入，使得北京的水资源状况日益严峻，水资源紧缺已成为制约北京经济社会可持续发展的一道瓶颈，2008年10月，国务院第32次常委会和国务院南水北调工程建设委员会第三次会议决定，南水北调中线工程正式启动，丹江口水库2013年开始蓄水，2014年汛期后向北京送水，根据丹江口库区及上游地区经济社会发展规划相关规定，作为水源保护的核心区（包括南水北调中线水源一级、二级保护区），区内禁止开展易造成水污染的生产活动，并且严禁新建、改扩建易造成水污染的项目，加强生态建设和保护，提高水环境安全水平，此外结合XXX省主体功能区规划相关要求，作为水源保护区的陕南秦巴山区，为国家层面限制开发区域（重点生态功能区），该区的主体功能是维护生物多样性、水源涵养、水土保持，提供生态产品。因此针对这一发展要求，必须加大对城镇生活污水垃圾处理和工业点源污染的治理力度，减少农村面源污染，以确保主要河流水质保持在II类以上。XX县物产丰富，主要以烤烟、油桐种植，生猪饲养为主。全县烤烟种植面积达1233万亩，共涉及20个镇，238个村，823个组，共7695户，其中1000亩以上规模连片3处，5001000亩规模连片8处，200500亩规模连片去106处，100200亩规模连片214处。全县现有桐林25万亩，可产桐籽4500吨，可产桐油1260吨，全县新建千头以上生猪养殖场25个，万头场4个，全年生猪出栏1068万头，存栏581万头。随着“532”“461”战略目标的提出，国家局把“卷烟上水平”作为当前和今后一个时期行业工作的基本方针和战略任务，原料保障上水平”是实现“卷烟上水平”的重要基础，由于采收方式的转变，使得田间新增大量废弃鲜烟叶，按每亩可产生120KG废弃鲜烟叶计算，整个XX县可产生废弃鲜烟叶约148万吨，这些废弃鲜烟叶的随意丢弃一方面会造成烟草黑胫病、赤星病、根腐病、根结线虫病等烟草主要病害的流行及传播，另一方面还为造假、售假提供了便利，对烟草市场的正常生产秩序造成影响，而采用传统的焚烧、填埋方式处理废弃鲜烟叶既浪费资源又污染环境，特别是对南水北调中段水源区的水质安全造成了严重影响。以废弃鲜烟叶作为一种制作生物有机肥的重要原料，因其养分含量高，而备受青睐，配合其他物料（畜禽粪便、油枯、秸秆）所生产出的生物有机肥，能够广泛应用于多种作物种植中，同时，结合水源保护区减少农业生产污染，推广增施有机肥、配方施肥的相关政策要求，利用田间废弃鲜烟叶生产生物有机肥一方面能够有效杜绝废弃鲜烟叶流入烟草市场影响正常的生产秩序，实现田间废弃资源的循环再利用，另一方面还能够促进XX县农业生产的健康、可持续发展。22有利于提高生物肥料产业技术研发水平长期以来，针对有机肥的基础研究薄弱，在生产和应用中表现出技术水平不高、生产工艺简单、产品科技含量低、部分产品质量难以保证、产品发酵周期长、腐熟不彻底等问题。本项目针对上述问题，通过对发酵微生物菌种进行选育、改造和配伍，同时注重不同类型和功能产品的合理配置、优化技术工艺、确保施用效果。项目组通过对生产菌株的遗传改良和生产技术集成，大大缩短了物料的发酵、腐熟时间，成功解决了有机肥生产过程中的关键技术问题，对提高有机肥料产业的技术研发水平起到了示范作用。23有利于提高有机肥料生产企业的创新能力和市场竞争力目前，国内对多数现有的有机肥产品缺乏后续研究和不断创新，产品更新换代的频率不能满足绿色农业发展的需求。重点体现在对发酵微生物菌群的选育和改良重视不够，产品功能的单一性突出、专用性不够，部分企业的生产设备简陋、生产工艺落后，无法保证产品的质量。本项目针对上述问题，项目承担单位加大在产品创新方面的投入，在加强优良菌群选育的基础上已针对性地开展基因工程菌群研发和生产；针对不同地区、不同作物、不同病害等特点，研发功能多样的专用型产品。建立了严格的质检程序和设备，从而保证生产出合格的产品。并针对土壤类型、种植模式、不同肥力水平条件，考虑不同作物的需肥水平和规律，开发具有针对性的产品。项目通过技术创新生产的产品与市场需求结合紧密，有利于形成企业的特色品牌和核心竞争力，对增强企业竞争力十分必要。24推动绿色农业产业化进程、实现农业的可持续发展在农作物栽培和城市绿化过程中，由于连年使用化肥，不仅造成土壤板结、肥效日减，而且污染环境，危害人畜健康。目前，化肥已被列为农业的3个污染源之一。生物有机肥是最近几年在微生物技术得到发展及有机肥的商品化使用的基础上研制而成的新型肥料，它既不是传统的有机肥，也不是单纯的菌肥，而是二者的有机结合体。有机肥以自然中的有机物为基质和载体，科学性地加入有利于土壤结构、作物吸收、元素释放等有益微生物加工而成。其有机质载体大多为作物秸秆、草炭、禽畜粪、生活垃圾等有机废弃物。所含微生物大致为分解菌、固氮菌、解磷菌、解钾菌等。施入土壤的生物有机物经微生物的一系列生命活动，可以达到改善土壤、培肥地力、促进植物的生长、抗病防虫等作用，其显著的特点为提高利用率、有效改良土壤，提高土壤肥力、减轻环境污染、改善农产品品质、减轻农作物病害、施用后不会造成作物残留。有机肥的推广将对改善农业环境起到积极作用；对农业的可持续发展、生态农业的实施、解决食品安全问题、绿色食品的开发具有重要意义。25通过资源的循环利用实现农业副产物的增值增收有机肥养具有养分全面、肥效长、改善作物品质等特点，同时还能有效减少环境污染、提高耕地地力。本项目采用烟草废弃物、畜禽粪便为原料生产的机肥系列产品，有机质含量高，肥力强，且兼具解磷、解钾和杀虫、抗病等功效。施用后，能显著改善土壤板结，提高化肥的利用率及土壤的保肥保水能力、有效遏制土壤退化，并能针对性地降低特定土传病虫害的危害、减少化学农药的用量。高效地实现了废弃资源的循环利用，从而促进农业增值增效。26提升XXX省XX县生物有机肥产业进程本项目的开展可推动XXX省XX县的烟草废弃物综合利用和促进新型有机肥特别是多功能生物有机肥的发展。形成烟草废弃物生物有机肥规模化，达到年产十万吨规模的产业。涉烟废弃物生物有机肥系列产品是在有机肥料基础上的又一个生物有机肥产品的延伸，是农业绿色产品的上佳原料，从深层次上来说，发展涉烟废弃物有机肥是农业废物综合利用的典型，是环保型循环经济的典范。从深层次上来说，发展涉烟废弃物有机肥是农业废物综合利用的典型，是环保型循环经济的典范，烟草废弃物生物有机肥是有机肥料产品的新兴品种，其功能完善、齐全，是难得的绿色生物有机肥。同时，我国肥料资源匮乏，磷肥资源、钾肥资源和氮肥资源以及增加肥料产量的潜力十分有限。我国水溶性钾矿资源保有储量仅为25亿吨，可供开采年限非常有限。依靠微生物固氮、溶磷、解钾的生物作用，从大气获得氮素、活化土壤中和磷钾矿物的难溶磷钾，已经成为必然。使用生物肥料能在一定程度上减缓农业生产对化肥需求的巨大压力。项目的实施将优化肥料产业的产品的结构，并促进肥料产业的可持续发展。3市场分析31国内外有机肥市场状况全球多年来由于长期施用化学肥料，有机肥不足，各类养分比例失调，致使农田生态环境、土壤理化性状和土壤微生物区系受到不同程度的破坏，在一定程度上影响了农产品的产量和安全。欧美等地区由于土地有限、健康意识较高等原因，较早地认识到了问题的严重性并提倡使用有机肥料发展有机农业。有机农业欧洲各个成员国的农业生产中所占的比重已经达到9一12。近年来在欧盟农业比较发达的国家，诸如西班牙、意大利、希腊、芬兰和奥地利等国的有机农业的年增长速度都在50以上。中东土地沙化、东南亚等地区的土壤板结、农产品产出率下降对全球有机农业的发展也起到了极大的促进作用。许多国家政府对使用有机肥料的农户给予政策上的优惠和技术上的扶持。总体而言，现阶段国际有机肥料市场有以下特点（1）市场发育相对成熟。农户对有机肥产品的功效及特性有一定的了解，有机肥料的使用量日益增多，市场正逐步发展完善。（2）市场运营及操作流程规范。大多数国家对有机肥料的进口、买卖、使用有明确的程序及手续规定。规范的市场秩序使得商家避免了由于无序竞争带来的成本。市场上的产品大多经过权威机构鉴定，产品品质有保障。（3）是产品利润仍然较高。近年来，随着人们生活品质提高，有机食品市场需求逐年上升，带动了有机肥料需求增加，有机肥料价格一直保持在一个较高的水平，据估算，有机肥料的利润率是化肥的26倍，利润空间较大。（4）我国的农业用有机肥每年稳定在1800万吨左右。据全国土壤普查结果表明，我国的耕地面积为13253万公顷，按每公顷耕地的施肥2吨计，需肥量近26亿吨，减半施也得要13亿吨。另外由于我国人多地少，耕地利用强度大，复种指数高，目前为止，已达到159，按其用肥计算，只达到世界中等水平。然而现在全国有机肥的生产量还不到肥料施用量的2，滞后于国外发达国家。只要本项目坚持产品的高质量和适宜的价格销售，源于农，服务于农的原则，认真做好销售前、销售后的服务工作，就会占领市场，取得良好的社会效益和经济效益。32有机肥市场需求趋势分析有机肥在未来具有较大的发展前景，由于农业生产中长年存在不当的农耕和灌溉方式，导致土地盐碱化、土地沙漠化情况严重。有机肥具有改善土地板结，提高土壤保肥保水能力的功能，提高产量、改善品质、降解农药、调节肥力、提高土壤的持续利用能力。有机肥在肥料行业中的市场份额逐年递增，市场发展潜力巨大。由于本产品主要功效是培肥地力，改善作物品质，减少农药使用，增产增收，因此本项目主要以XXX市烟草及经济作物为主要目标市场，目前公司已与烟草公司达成合作意向，项目所生产的有机肥产品有市场保证。33竞争优势本项目首次筛选获得具有分解烟草废弃物的微生物菌株，并根据发酵工艺的需要将低温、中温、高温菌群，将真菌、细菌、放线菌进行了有机的组合，开发了配套工艺技术。利用该菌群及配套的发酵工艺，可以将目前国内常规发酵周期缩短9天，极大地的节约了成本，增加了产品竞争力。同时完成了产品扩大中试及田间试验。项目合作单位在生物有机肥、解磷解钾微生物菌肥、有机物料腐熟剂领域有较好的技术积累，项目的技术优势是显而易见的。烟草产业是XX县的支柱产业之一，烟草产值在全县GDP中占很大比重。而在每年种植的烟草中，有25烟草、烟末、烟梗、烟杆等下脚料被放弃，不能用于卷烟生产，每年烟草废弃物的数量约3000吨以上。全县现有桐林25万亩，全县产桐籽4500吨，产桐油1260吨，可生产桐枯1800吨。2013年XX全县预计种植油菜136万亩，油菜籽产量135万吨，可榨油5440吨，可产生8160吨油枯。XX县养殖业以生猪养殖为主，其中2012年全县新建千头以上生猪养殖场25个，万头场4个，全年生猪出栏1068万头，存栏581万头。以上是本项目生产有机肥的原材料优势，可大幅度降低项目所需的原材料价格，公司生产基地均位于XX县境内，土地购置成本和劳动力成本相对较低。4与国家高技术产业化专项总体思路、原则、目标等关联情况项目的实施符合国家发展改革委生物产业发展“十一五”规划中的绿色农用生物产品专项“开发并推广应用生物农药、生物肥料大幅度提高我国绿色农业生物制品自主创新能力和国际竞争力，有效缓解农业面源污染”的总体思路；符合国家发展改革委、科技部、商务部联合发布的当前优先发展的高技术产业化重点领域指南（2007年度）中的现代农业领域中新型肥料生产技术“新型化肥生产技术与配方平衡施肥技术，有机、无机专用复混肥料新品种/制剂生产技术与装备，植物根瘤菌肥/制剂生产与施用技术，新型耕作、栽培模式与肥料使用技术，耕地质量监测、检测成套技术与装备，绿色缓释肥生产技术，水肥精量混施专用器具与设备”的主要要求；符合国家发展改革委绿色农用生物产品高技术产业化专项中新型高效生物肥料产业化“针对我国化肥使用超量、低效、耕地质量逐年下降的突出问题，以减少化肥施用量、改善耕地质量为主要目的，开展新型高效生物肥料产业化。包括万吨级固氮生物肥料、溶磷生物肥料、解钾生物肥料、抗病生物肥料、降解化学农药的生物肥料的产业化”的主要内容。第三章项目现有技术基础1技术成果来源及知识产权情况本项目由丘比特生物科技有限公司为技术支撑，知识产权属于丘比特生物科技有限公司所有。2烟草废弃物肥料化的研发和中试2003年以来，丘比特生物科技有限公司围绕利用烟草废弃物生产生物有机肥开展系统研究，测定了烟草废弃物的化学组分为有机质5055，烟碱含量23，含水量814，纤维素915，木质素2530，五氧化二磷05，氧化钾36，氨基酸56，蛋白质812，碳氮比17191。针对烟草废弃物的化学组分进行了发酵前原料的预处理，将原来粉碎成直径约1毫米的锯末状颗粒，然后用废糖蜜和草碳将原料的碳氮比由17191调节到25301，再用NAOH调节PH值至65左右，水分含量调节至约40。以分解转化烟草废弃物为目标，针对烟草发酵过程的温度变化筛选出能够高效发酵分解烟叶废弃物的三大类有效微生物菌群，主要包括低温菌群（常温30）由绿色木霉（TRICHODERMAVIRIDE），康氏木霉（TRICHODERMAKONINGII），枯草芽孢杆菌（BACILLUSSUBTILIS），产酸克雷伯氏菌（KLEBSIELLAOXYTOCA）和胶质芽孢杆菌（BACILLUSMUCILAGINOSUS）组成；中温菌群（3040）由产黄青霉（PENICILLUMCHRYSOGENUM）和米根霉（RHIZOPUSORYZAE）组成；高温菌群（4060）由烟曲霉（ASPERGILLUSFUMIGATUS），嗜热毛壳菌（CHAETOMIUMTHERMOPHILIUM）和褐色高温单孢菌（THERMOBIFIDAFUSCA）组成。并以三类微生物菌群为基础，形成了独具特色的，具有自主知识产权的，高效转化烟草废弃物的生产菌株类群。目前，对这三组适于烟草废弃物发酵分解的微生物菌群的专利申请正在进行之中。在完成原料预处理和微生物菌群研发的中试基础上，通过多次实验，目前已经确定了烟草废弃物发酵生产有机肥的规模化生产技术工艺，包括堆垛，菌种添加时段和添加量，温度控制，堆料翻堆，堆料腐熟度监测等。利用此技术工艺可以在1518天使烟草废弃物充分腐熟，通过对熟料成分的分析，原料的纤维素含量降至35，木质素含量降至051，蛋白质含量降低，有机质含量约60，五氧化二磷，氧化钾和氨基酸含量分别提高至1，810和1015，烟碱含量约15。通过此技术工艺发酵的烟草废弃物达到生物有机肥标准，经过腐熟度和GI值测定，已经达到无害化要求，而且还保留了具有杀虫功效的烟碱成分，大大增加了氨基酸的含量。同时完成了有机肥在云南主要经济作物蔬菜、核桃、苹果上的应用进行了研究，结果表明新型有机肥和有机无机复混肥对农作物生产产量和产值有明显的促进作用其中蔬菜平均的产量增长量为175公斤，平均产量增长率为653，亩产值平均增加6320元，亩产值平均增长率为1131。核桃施用有机肥的处理与施用无机肥的处理比较亩产量增加338公斤，亩产值增加4056元，增产率达到24，施用有机无机复混肥的处理与施用纯无机肥料的处理比较亩产量增加449公斤，亩产值增加5382，增产率达到132。苹果施用新型有机无机复混肥产品后亩产量均有增加，增产率达到111，使用新型有机无机复混肥产品后亩产值增加224元/亩，亩产值增长率达到920，施用新型有机肥产品的亩产值增加140元/亩，亩产值增长率达63。从云南20多个地区的上千份土样中经过初筛，复筛和功能筛选出两株具有较好的解磷、解钾和固氮功能的胶质芽孢杆菌（BACILLUSMUCILAGINOSUS）XDB1和XDB2。对其代谢产物的研究表明，该菌发酵液在低浓度下还具有刺激植物根系生长和抑制烟草灰霉菌（BOTRYTISCINEREA）和立枯丝核菌（RHIZOCTONIASOLANI）生长的作用。此外，还构建了具有明显解磷解钾能力的工程菌NKTS1，其植酸酶活性和解磷能力比原始出发菌株平均提高42。完成了胶质芽孢杆菌XDB1和基因工程菌NKTS1从5L到1000L扩大发酵中试，获得了稳定的技术参数和工艺条件。确定了工程菌肥的剂型为粉剂，最佳吸附载体为草碳，最佳培养基配方为糖蜜3；大豆粉1；玉米粉1；磷酸二氢钾03；硫酸铵15；尿素05；氯化铁0001；碳酸钙001。制定了企业质量标准。完成了胶质芽孢杆菌XDB1的遗传改良和生物学特性研究，同时，完成了基因工程菌肥的安全性试验和安全性评估，以及1100亩的大田试验，其中柠檬600亩、香蕉200亩、白菜300亩，平均增产15以上。通过配方和原材料研究，中试产品每吨直接成本为146188元，其植酸酶活性和解磷能力比普通菌肥增加42。对防治植物病害的木霉菌（TRICHODERMASPP）和粉红粘帚霉（GLIOCLADIUMROSEUM）开展了系统研究，对木霉菌降解纤维素、木质素的分子机理进行了研究，筛选出适合有机废弃物分解的优良菌株。完成了木霉菌对多种土传病原菌拮抗机制的研究，分离和鉴定了对病原菌和植物寄生线虫有较好活性的多种毒素和抗菌肽。分离、鉴定了粉红粘帚霉产生的杀虫、抗菌物质并研发出生防菌剂，此外，在长期从事土传病害生物防治和微生物菌肥研究开发中，发现土传病虫害微生物农药和生物有机肥具有一定的兼容性，特别是，在烟草废弃物发酵后期，通过添加上述生防微生物菌体制成具有抗病、杀虫的双功能微生物肥料。如产品生产过程中添加放线菌FM18，既可抑制烟草黑胫病菌，同时对根结线虫也有较好抑制作用；添加芽孢杆菌G4可以抑制根结线虫和作物根腐病。目前，该产品已经完成了3年的温室试验并在云南的烤烟、蔬菜和三七等作物上推广，效果显著。3技术特点以及与现有技术比较（1）以烟草废弃物为目标，建立了筛选模型，筛选获得了用于生产生物有机肥的微生物菌群，利用该菌群及配套工艺能将常规生产周期从25天缩短到16天，降低了产品成本。（2）拥有一批具有自主知识产权的，防效优良的生防菌株，为研发新型多功能菌肥奠定了良好的基础。同时，本项目组在前期从事的新型植酸酶工程菌肥研制中，建立的基因工程菌研发平台为项目组研发高效工程菌奠定了基础。（3）虽然国内对于具有抑制土传病虫的有机肥有一些研究和报道，但系统开展双功能有机肥研究，特别是能抑制烟草黑胫病菌、根结线虫病、作物根腐病未现报道。综合上述，本项目通过微生物菌群筛选及配套工艺技术，大幅缩短了生物有机肥的生物学周期，同时在双功能生物有要肥的研究开发方面，获得了具有双功能放线菌和细菌，项目创新和技术优势是显而易见的。4该重大关键技术的突破对行业技术进步的重要意义和作用烟草产业是国家的重要经济支柱产业之一，在每年种植的烟叶中，有25烟叶、烟末、烟梗等下脚料被放弃，不能用于卷烟生产，而田间的烟草废弃物是烟草黑胫病、赤星病、根腐病、根结线虫病等烟草主要病害传播流行和侵染循环中的重要组成部分。对烟草废弃物的处理是烟草系统一大难题。经研究烟叶中已鉴定出3000多种化合物，包括生物碱、蛋白质、氨基酸、甙类芸香甙、R谷甾醇、糖类、有机酸L苹果酸、柠檬酸、油酸、肉桂酸等40多种等物质。其中烟碱、茄尼醇、有机酸、氨基酸等都是很有用的物质。烟草中含有多种生物碱，已得到鉴定的就有40多种，其中以烟碱含量最多，约占烟草生物碱的95，烟碱占烟草干重的23。烟碱（又叫尼古丁NICOTINE）其化学名称为I甲基22吡啶基吡咯烷，由于N甲基四氢吡咯在吡咯环上的位置不同，可产生一系列的异构体，即D烟碱、B烟碱。在烟草体内主要为P烟碱，通常所说的烟碱指B烟碱。纯的烟碱在室温下为无色或淡黄色的油状液体，具有左旋光性，密度在20为10071，沸点为247，有强列的辣味，有潮解性。在60以下时能与水生成水合物，易溶于醇、醚、氯仿及石油醚等有机溶剂中，且随水蒸汽一起蒸出。PH58时，主要以单质子状态存在，当PH10时，主要以烟碱分子状态存在。它能与多种酸生成盐，这些盐大多易溶于水和有机溶剂。烤烟中的烟碱主要以烟碱盐的状态存在。烟叶中总共发现了43种氨基酸。氨基酸占烟叶干重的3左右，其中具有人体所需的8种氨基酸，如谷氨酸、乙氨酸、脯氨酸、精氨酸、组氨酸、丙氨酸、天门冬氨酸等。氨基酸是一种重要的化工原料，它是食品和饲料添加剂中的必须成分，可作为肥料中微量元素的螫合剂，制备氨基酸类农药。烟叶中的主要有机酸有苹果酸、柠檬酸、草酸和丙二酸等，这些酸大都以化合态的形式存在，与其化合的有烟碱、氨和钙、钾、镁、钠等无机离子。烟叶中含量最多的有机酸是苹果酸，其含量最多可达到烟叶干重的988，柠檬酸最多可占烟叶干重的08左右，草酸占09左右。可获得苹果酸和柠檬酸，其含量可达到烟叶干重的22左右，利用这些糖发酵可制得乙醇。根据实践，最后剩下的烟渣总氮含量高达10，钾、磷、钙及有机质的含量均在1左右。若把它作为有机复混肥能促进土壤团粒结构的形成，改良土质，对酸性土壤及盐碱地起缓冲作用，提高止壤保水、贮肥能力，还具有一定的防止农作物病虫害和抑制杂草生长的作用。因此，以烟渣作为基础肥料，开发生产价廉质优的有机肥，具有很好的发展前景。项目围绕微生物水解、发酵烟草废弃物生产有机肥系列产品为主题，通过应用自然微生物转化的共性和技术集成，形成高水平的微生物烟叶废弃物发酵、水解技术。充分利用项目技术优势，加强与国内外微生物领域重点企业及相关研究院所的联合，为企业的发展提供技术支持，为企业培养微生物工程方面的高水平技术人才，增强自主创新能力，促进微生物产业的技术进步和产业升级，为有机肥产品的研发提供了强有力的物质基础和科技支撑。项目的实施可有效解决烟草行业所面临的烟草废弃物的处理问题，利用烟叶废弃物生产有机肥系列产品，使废弃物变废为宝。有机肥的施用，能够显著促进区域经济发展，提高农民收入，促进绿色农业发展，为加快地区农业高科技人才的培养，培育新兴农业科技产业和高科技集团提供高起点的平台，对推动行业技术进步具有重要的意义和作用。5技术支持单位研究基础及工作条件丘比特生物科技有限公司为中德合资企业，于2011年5月开始筹建并开始运作，2012年5月正式成立（完成公司注册）。公司由XXX烟草技术（集团）有限公司、德国阿比泰博生物技术有限公司和云南丰禾生态发展有限公司（1996年成立，长期从事微生物肥料和有机肥研发与生产）共同组建。XXX烟草技术（集团）有限公司是从事烟草新技术、新材料研究开发和配套产品提供的专业化技术型企业集团，目前已发展成为中国从事烟草品质提高、减害降焦、环境友好相关技术和材料开发的，专业设置全面、综合研发实力最强的烟草技术公司。集团拥有气质联用仪、气相色谱仪、高效液相色谱仪、离子色谱仪、近红外光谱仪、吸烟机、全自动化学分析仪等大型的科研分析仪器，能够满足烟叶、土壤和烟气成份的分析研究工作的需要。现有科研人员160人，其中高级技术职称10名，博士11名，硕士60名，云南省中青年学术和技术带头人2名，云南省技术创新人才4名，涉及到有精细化工、烟草化学、食品科学、有机合成、分析化学、化学工程、生物技术、卷烟工艺、调香技术、造纸技术、机电设备、土壤、生态、植物保护等多个专业领域。是国家局烟草研究的重点单位，拥有云南省省级重点实验室，承担过国家局，省局以及省科技厅多项研究项目，并多次获得省部级科技进步奖，获得授权专利50余项，在国内外专业期刊发表论文230余篇。在烟草废弃物的利用方面处于全国的前列，有有机肥生产工厂。第四章项目建设方案1建设规模及产品方案11建设规模建设以烟草废弃物、畜禽粪便为原料的有机肥生产线，形成年产生物有机肥10万吨（其中4万吨用于烟草作物种植，6万吨用于非烟草作物种植），的生产能力，其中一期设计2万吨/年，二期设计5万吨/年，三期达到10万吨/年，以满足不断增长的市场需求。其产能规模见图1所示。无机肥及其他原料烟草专用有机肥4万吨原料（烟草废弃物、畜禽粪便）非烟用有机肥6万吨有机肥10万吨非烟用生物有机肥1万吨烟草专用有机无机复混肥1万吨非烟用有机无机复混肥1万吨烟草专用生物有机肥1万吨微生物菌剂无机肥及其他原料非烟用有机肥4万吨烟草专用有机肥2万吨图1主要产品产能规模12产品方案121非烟用生物有机肥质量标准中华人民共和国农业行业标准生物有机肥（NY8842004）技术指标生物有机肥产品的各项技术指标应符合表2的要求。表2生物有机肥产品技术要求项目单位要求解磷、解钾菌有效活菌数（CFU）亿/G020有机质（以干基计）250水分150PH值5585粪大肠菌群数个/G（ML）100蛔虫卵死亡率95有效期月6砷及其化合物（以AS计）MG/KG75镉及其化合物（以CD计）MG/KG10铅及其化合物（以PB计）MG/KG100铬及其化合物（以CR计）MG/KG150汞及其化合物（以HG计）MG/KG5包装生物有机肥的标识、包装、运输和贮藏应符合NY/T7982004中第7章的规定。采用编织袋装，40公斤/袋。122烟草专用生物有机肥质量标准中华人民共和国农业行业标准生物有机肥（NY8842004）技术指标生物有机肥产品的各项技术指标应符合表3的要求。表3生物有机肥产品技术要求项目单位要求解磷、解钾菌有效活菌数（CFU）亿/G020有机质（以干基计）250水分150PH值5585粪大肠菌群数个/G（ML）100蛔虫卵死亡率95有效期月6砷及其化合物（以AS计）MG/KG75镉及其化合物（以CD计）MG/KG10铅及其化合物（以PB计）MG/KG100铬及其化合物（以CR计）MG/KG150汞及其化合物（以HG计）MG/KG5包装生物有机肥的标识、包装、运输和贮藏应符合NY/T7982004中第7章的规定。采用编织袋装，40公斤/袋。2项目的建设内容21项目主要建设内容项目拟在XXX省XX县，按照生物有机肥生产规范建设占地面积亩的生物有机肥生产线。项目建设完成后，将实现年产生物有机肥10万吨/年（6万吨非烟有机肥和4万吨烟草专用生物有机肥），其中一期设计2万吨/年，二期设计5万吨/年，三期达到10万吨/年，以满足不断增长的市场需求。主要包括（1）产业化后续产品开发及系统集成在现有基础上，通过对生产菌株的遗传改良和生产技术集成，显著缩短生产周期，将原每生产周期16天缩短为912天。通过生产缩短周期，减少生产成本，提高产品的竞争力。构建生物有机肥生产基因工程菌，为进一步开发高效生物肥料奠定基础。获得生物有机肥、微生物肥料登记证。（2）相关配套及公用工程包括质检办公室、化验室、办公室等，对生产产品进行检验，保证产品质量。22工程方案工程建筑设计在满足工艺生产的前提下，贯彻“适用、安全、经济、美观”的设计原则。车间建筑装修为普通装修，为钢架彩瓦结构、混合砂浆粉墙后刷白内墙，水泥石屑或水磨石楼地面，外立面为清水砖墙，局部粉面并刷涂料，主要生产车间墙面尽量设置通窗式大窗。建筑设计原则在建筑总体规划上应满足项目选址区域规划的要求，在建筑风格上与周围环境相协调，力求简洁、明快。厂房设计应严格执行国家和地方现行的各项规范、规定、标准及强制性条例的要求。主厂房的建筑设计应能满足产品的功能和空间的使用要求。主体结构应具有抗震、控制温度变形和避免地基不均匀沉降的良好性能，须有足够的刚度和整体性、结构气密性，以避免产生裂隙。结构形式适应生产工艺调整和各种管线的敷设。同时采光、通风、防火、防潮、防腐、保温、隔热、防爆、洁净均按国家现行规范、规定和规程执行。加工厂应有足够的原料、辅料、成品和半成品仓库或场地。主要建构筑物包括菌株发酵车间288M2，1号厂房4608M2，其中包括原料库1536M2，生物有机肥发酵车间3072M2；2号厂房4200M2，其中包括生物有机肥熟化车间2100M2，双功能菌生产车间1000M2，有机无机复混肥生产车间1100M2；成品库2808M2；质检、化验、办公室、门卫等公用工程500M2。建筑等级为二级，耐火等级为二级，详见表4。表4建筑工程一览表序号建构筑物名称结构型式层数建筑面积（M2）1主体工程11菌株发酵车间钢架1288121号厂房钢架14608121原料库钢架11536122生物有机肥发酵车间钢架13072132号厂房钢架14200131生物有机肥熟化车间钢架12100132双功能菌生产车间钢架11000133有机无机肥生产车间钢架1110014成品库128082公用工程21质检办公室框架215022化验室框架120023办公室框架110024门卫砖混25025水池40026污水沉淀池210027场地平整1180028道路320029绿化1100023生物有机肥工艺技术路线利用烟草废弃物生产生物有机肥属于微生物发酵产品，其生产技术特点与其它微生物发酵产品的生产过程相似，但该产品含活体微生物制剂，制造过程需在特有的工艺参数控制下进行。主要包括原料准备、加入菌种等辅料并混合均匀、固体发酵、翻堆等工序后获得产品。原料准备将烟草废弃物粉碎。加入菌种在处理好的原料中按比例加入泥碳等配料后，按1比例加入有机肥发酵菌种，然后混合均匀。固体发酵将混合均匀原材料的堆入生产车间进行固体发酵。翻堆因在有机肥生产中，特别是双功能产品生产中需加入的真菌均属好气性微生物，在发酵过程中需提供充足的空气以满足其生长繁殖的需要。同时，通过翻堆可促进固体发酵中水分蒸发，有利于控制产品的水分。因此，在生产过程中必须采用翻堆机定时翻堆。加入解磷解钾微生物菌肥当翻堆后发酵完成以后需加入5的微生物菌肥，混合均匀后进行散装库。原料腐植酸/其它有机质水生物菌计量原料破碎混料机发酵翻堆破碎计量计量混合均匀具有解磷解钾微生物菌生物有机肥产品图2生物有机肥技术路线图24技术特点（1）以烟草废弃物为目标，建立了筛选模型，筛选获得了用于生产生物有机肥的微生物菌群，利用该菌群及配套工艺能将常规生产周期从25天缩短到16天，降低了产品成本。（2）本产品在主要农作物上有良好的肥效，并对病虫害有一定抑制作用。3主要设备选型为满足生物有机肥生产企业质量管理，本项目将采购一批性能优良、价格适中的国产设备及辅助检测设备，以保证本项目产品生产质量要求。项目主要设备详见表5。31设备选型根据生产工艺技术要求所选择的主要设备如下表所示生物有机肥散装库生物有机肥成品包装表5主要设备选型一览表序号设备名称规格型号单位数量单价（万元）金额万元1主体工程设备20040811菌株发酵车间设备87328111发酵罐10T台22550112发酵罐03T台2510113发酵罐1T台2816114发酵罐3T台21122115螺杆式空压机SA475A台22244116混合液罐20T台11010117供气系统非标产品套14040118锥形双螺旋混合机DSH1P台1684684119系列箱式板框压滤机BMY40M2台28161110振动流化床干燥机TGZL台1218421841111热水槽6T台135351112“双良”蒸汽锅炉LSS110YC台230601113往复真空泵W型台105051114电气柜及控制系统套12862861115变压器300KVA套142421116连续式发酵液计量设备套110101117发酵罐分过滤器个1761021118连消塔台120201119喷淋冷却器个110101120补料罐10M3个38241121配料罐30M3个230601122储罐50M3个240801123发酵罐检测设备套172341124计算机控制系统套150501125固定化流化床台1881126大容量连续流离心机THERMOSCIENTIFICSORVALLSTRATOS台220401127冷库及计算机控制系统套155551128叉车台339121号厂房设备361121原料库设备121211原料仓22套4312122生物有机肥发酵设备3491221烟梗破碎机FFC800台1661222泥炭破碎机FFC800台1661223雷蒙磨4R3216套15555122