有机生活垃圾蚯蚓堆肥处理技术探讨

摘要 农村有机生活垃圾多采用直接农用、堆肥、填埋、厌氧发酵和焚烧等处理技术，但都存在各自的局限性而妨碍了这些技术的推广与应用。蚯蚓堆肥处理技术是在传统堆肥的基础上结合生物处理而发展起来的技术，具有环保、经济等优点，有良好的发展前景。该文介绍蚯蚓处理农村有机生活垃圾的影响因素、蚯蚓堆肥技术的研究现状及存在的问题，并提出相关建议，以为农村生活垃圾处理的可持续发展提供技术支持。

关键词 蚯蚓堆肥；农村；有机生活垃圾

中图分类号 X705 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2014）06-0242-01

我国经济快速发展和人口激增的同时，也产生大量的生活垃圾。据统计，我国仅农村生活垃圾年产量就接近3亿t，畜禽粪便年排放量（湿重）达27亿t，农作物秸秆年产生量超过6.5亿t[1]。这些废弃物的利用率很低，只有10%～20%，大量秸秆被焚烧，污染了大气环境；规模化畜禽养殖场的粪便未经处理即大量排入河流湖泊，成为面源污染的重要来源之一。如何有效利用这些废弃物，使其变废为宝，实现农村经济社会的持续发展已成为政府及科技界的重要使命。

1 当前生活垃圾处理技术及存在的问题

目前，农村生活垃圾、农业废弃物和农业加工废弃物等有机废物的处理方法主要有直接农用、堆肥、填埋、厌氧发酵和焚烧等，但由于各种原因限制了这些方法的应用及推广[2-3]。①传统上，人们将农业有机废弃物制作成农家肥或直接农用还田，但由于农村缺乏劳动力、机械和受化肥及其速效性的冲击，仅依靠自然的力量，不能合理彻底地处理和利用这些有机废弃物，导致大量农业废弃物资源浪费，并产生严重的面源污染；②采用常规的堆肥工艺费工、耗时（一般3～6个月），产品质量不稳定，而采用先进的堆肥工艺和利用新型的机械设备处理垃圾，也面临着生产的堆肥商品价格高、销售困难等问题；③填埋是处理生活垃圾的最常用方法，在我国占垃圾处理量的80%以上，但这未能合理地利用资源，且占用大量的土地，还容易产生渗滤液、恶臭气体等二次污染，抑制生态系统的正常物质循环；④大量集约化养殖场的废弃物未经过科学合理的处理，仅采用简单的堆置或直接农用，造成地下水污染、大量臭气的散逸和疾病传播；⑤利用有机废弃物厌氧发酵产生沼气是一项较好的技术，产生的沼液通常作为有机肥施用，但沼液直接使用会产生异味滋生蚊蝇，易造成二次污染，且沼液的土地消纳施用量还需详细研究，妨碍其进一步的应用和推广；⑥焚烧处理垃圾应该有针对性（一般垃圾热值≥5 000 kJ/kg、含水率≤54%、可燃物含量≥22%），而我国农村生活垃圾中可燃成分主要为生活厨余垃圾、塑料或废纸等，热值较低，且由于技术难度、前期投入、运作管理、热能的收集和二次污染等原因，在我国资源匮乏的情况下采用焚烧技术处理垃圾难度大，不符合我国的国情。如何能将废弃物有效资源化、变成优质的肥料成为专家们面临的难题。

因此，人们在总结有机废弃物处理经验的基础上，考虑处理技术的环保性及经济性，将自然生态系统中的分解者――蚯蚓引入到固体废弃物处理中，逐渐发展形成一种新型固体废弃物处理技术――蚯蚓堆肥处理技术[4]。蚯蚓堆肥处理技术是在普通堆肥处理的基础上结合生物处理技术发展起来的。其基本原理是利用蚯蚓食腐、食性广、食量大及其消化道可分泌出蛋白酶、脂肪分解酶、纤维分解酶、甲壳酶、淀粉酶等酶类的特性，将经过发酵预处理后的有机固体废物作为饵料喂食给蚯蚓，经过蚯蚓的消化、代谢以及消化道的挤压作用转化为物理、化学以及生物学特性都很好的蚓粪，从而达到无害化、减量化、资源化的目的[5]。但蚯蚓处理垃圾也受许多因素制约，影响其繁殖和处理垃圾的效率。

2 蚯蚓堆肥处理技术的现状及存在的问题

蚯蚓堆肥处理技术，充分利用了传统堆肥与蚯蚓处理的优点而避免了各自的缺陷，是一种较好的有机废弃物处理技术。该技术不需要复杂的装备以及处理过程，且固定投资、运行、维护费用相对较低，适用广大农村和城市郊区，已得到国际研究者认可。

早在1973年，日本学者成功地培育了繁殖率高、易于人工养殖的蚯蚓品种“太平2号”（Eisenia foetida），使这项生物技术得到革命性发展[6]。之后，这项技术的研究相继在英国、法国、德国、意大利、西班牙、中国、印度、南非和其他一些国家展开。在英国洛桑实验站，应用蚯蚓处理固体废弃物如污泥、生活垃圾及农业有机废弃物已形成工业化和商业化的规模[7]。但长期以来，所用的原料大部分是新鲜的，基本上没有对其进行预处理，处理效率偏低。

我国研究蚯蚓堆肥处理垃圾技术相对较晚，20世纪90年代初刚刚起步，到21世纪初才开始逐渐深入研究。2000年，邱江平提出利用蚯蚓和微生物协同处理处理有机废弃物[8]。之后，刘庄泉等提出利用好氧堆肥与蚯蚓处理相结合的生态处理方法处理城市郊区垃圾[9]，从而使我国对蚯蚓处理垃圾积极展开研究，然而处理效率也相对较低，在生产和应用方面相对滞后。原因主要在于：①堆肥环境复杂，不利于蚯蚓繁殖生长。蚯蚓需要无毒、酸碱度适宜、盐度不高的生活环境；②堆肥生产工艺参数调控很复杂，无法保障蚯蚓良好生长。利用新鲜或未腐熟的原料作为蚯蚓的饵料，分解速度慢，且可能随时间的延长，原料自身发酵，产生高温、放出氨气、甲烷等有害气体，使蚯蚓中毒身亡，因而必须对堆肥调控参数合理配置，优化蚯蚓生长环境；③快速高温堆肥腐熟技术仍需详细研究。堆肥腐熟程度直接影响蚯蚓对其的食性，蚯蚓所喜欢的饵料并不是完全腐熟、没有能量活性的堆肥，而是指仅在堆肥制作中易分解的有机质被降解，适合蚯蚓的消化，具有相当能量的堆肥。因此，对高温快速堆肥技术应进一步研究，以将堆肥原料适于蚯蚓降解；④农村有机废弃物处理的主要发展方向是资源利用最大化、污染负荷最小化的综合处理模式，目前缺乏总体技术集成。利用蚯蚓处理有机废弃物多为传统堆肥养殖法，处理效率低，占地面积大，对堆肥与蚯蚓处理一体化设备研究较少。因此，提高蚯蚓堆肥处理效率需综合考虑生活垃圾预处理技术和蚯蚓的生态条件。

3 展望

利用蚯蚓处理农村有机垃圾是固体垃圾资源化的有效途径之一，该技术既适用于垃圾集中处理，也适用于分散处理，具有良好的发展前景。结合国内外研究成果及存在的问题，应该进一步研究：①堆肥生产工艺的参数研究。优化堆肥参数，为蚯蚓营造良好的生长环境，提高蚯蚓处理固体垃圾的效率；②加强微生物与蚯蚓相互作用关系研究。通过引入有益菌种能够使堆肥快速升温，杀灭病原菌，降低堆肥发酵周期，同时能与蚯蚓协同处理有机垃圾，提高垃圾资源化效率；③研发堆肥处理与蚯蚓养殖的一体化技术。将堆肥预处理与蚯蚓养殖技术相结合，研究蚯蚓高效处理垃圾的调控模式，实现蚯蚓处理垃圾技术集成。因此，蚯蚓处理农村有机垃圾既能减轻环境污染，又能生产优质有机肥，使农村生活垃圾处理得到可持续发展。

4 参考文献

[1] 李清飞，赵承美，余国忠.微生物在农村有机生活垃圾堆肥中的作用[J].信阳师范学院学报：自然科学版，2011，24（2）：278-280.

[2] 卢洪秀，程杰，江立方.畜禽粪便污染治理现状及发展趋势[J].上海农业科技，2010（3）：27-29.

[3] 孙振钧.蚯蚓反应器与肥料化技术[M].北京：化学工业出版社，2004.

[4] 管冬兴，楚英豪.蚯蚓堆肥用于我国农村生活垃圾处理探讨[J].中国资源综合利用，2008，26（9）：28-30.

[5] 邱江平.蚯蚓及其在环境保护上的应用[J].I.蚯蚓及其在自然生态系统中的作用[J].上海农学院学报，1999，17（3）：227-232.

[6] 杨文霞.城市有机混合垃圾和农业有机废弃物的蚯蚓堆制处理[D].南京：南京农业大学，2006.

[7] 张宝贵，李贵桐，孙钊，等.两种生态类型蚯蚓几种消化酶活性比较研究[J].生态学报，2001，21（6）：978-981.

[8] 邱江平.蚯蚓及其在环境保护上的应用：III.蚯蚓在处理有机废弃物和生活污水上的应用[J].上海农学院学报，2000，18（1）：53-58.

[9] 刘庄泉，杨健.蚯蚓在城市垃圾处理中的综合应用[J].贵州环保科技，2003，9（1）：39-48.