有机固体废弃物蚯蚓堆制处理

钟贤文

摘 要:蚯蚓能疏松土壤,增加土壤有机质并改善结构,分泌出一种能分解蛋白质、脂肪和木质纤维的特殊酚,生活垃圾、活性污泥、造纸、食品工业下脚料是其食料,因此,蚯蚓能在一定程度内清除环境污染。

叙述了有机固体废弃物的污染状况以及对环境造成的压力,并从堆置处理技术、影响因素等几方面概述了蚯蚓处理有机固体废弃物的相关研究和成果进展。

关键词:有机固体废弃物;蚯蚓处理;影响因素

中图分类号:X705 文献标识码:A 文章编号:1005-569X(2009)10-0018-02

1 引 言

随着人类文明的进步、社会经济发展以及人口增长,各种生态系统分解功能的减弱,废弃物的产生量剧增,大量的废弃物释放到环境当中,其所带来的污染也就越来越严重。据统计,2003年上海生活垃圾总量达645万吨,北京年产400万吨,广州年产248万吨,全国663座城市生活垃圾年产量己超过1.4×104万吨,并且正以每年8%~10%的速度增长[1]。2003年我国总有机废物排放量为(41.3~43.3)×108t,其中蕴含粗有机质为12.27×108t,氮、磷、钾总贮量约为8.734×107t。在这些有机固体废弃物中,从氮、磷、钾养分资源来看,占主要地位的是畜禽粪便,其氮、磷、钾总贮量约为6.33×108t,相当于4.93×108t尿素、1.194×109t的过磷酸钙和3.38×108t的氯化钾;占第二位的是城市生活垃圾;其次是农业秸秆,其氮、磷、钾总贮量约为9.14×107t。这种现象不仅造成巨大的资源浪费,而且带来一系列的生态破坏和环境污染问题。因此,如何有效地处理日益增多的废弃物己经成为普遍关注的问题。

2 蚯蚓的作用

蚯蚓能疏松土壤,增加土壤有机质并改善结构,还能促进酸性或碱性土壤变为中性土壤,增加磷等速效成分,使土壤适于农作物的生长。由于蚯蚓含有丰富的蛋白质,用作畜、禽和水产养殖业的饲料都能够取得增产的效果。蚯蚓体内可分泌出一种能分解蛋白质、脂肪和木质纤维的特殊酶,树叶、稻草、畜禽粪便、生活垃圾、活性污泥和造纸、食品工业的下脚料等都可以是它的食料。蚯蚓能够在一定程度内消除环境污染。因此,近年来,许多国家都成立了蚯蚓养殖工厂,并把蚯蚓养殖工厂称为“环境净化装置”。蚯蚓能够吸收土壤[LL]中的汞、铅和镉等微量金属,是陆地生态系统中最重要的大型土壤动物之一,在土壤生态系统中占有重要的地位。它们具有参与有机物的分解、有效养分的矿化与释放、土壤稳定性的加强等作用。

3 有机固体废弃物蚯蚓堆制处理进展

大量生活垃圾由最初的裸露堆放转变为焚烧、填埋、自然堆制和高温堆制。常规的填埋和焚烧技术不仅无法有效地对其进行处理和处置,而且浪费了其中可利用的资源。

蚯蚓是一种杂食性的环节动物,它在自然生态系统中具有促进物质分解转化的功能。大量的实验研究表明,蚯蚓在其新陈代谢过程中能吞食大量有机物质,并将其与土壤混合,通过砂囊的机械研磨作用和肠道内的生物化学作用进行分解转化[2],通过蚯蚓在有机物料中的运动还可以改进物料中的水汽循环,使得物料和其中的微生物得以运动、相互混合,从而加强蚯蚓和微生物对物料处理的协同作用。

蚯蚓的吞食量很大,1亿条蚯蚓1天可吞食4050 t垃圾,排出20 t蚯蚓粪。由于蚯蚓具有以上特性,有机废弃物的蚯蚓堆制处理就应运而生了,它是一项主要针对城市有机混合垃圾和农业有机垃圾的生物处理技术。

蚯蚓的堆制处理固定投资、运行、维护费用相对较低,不需要复杂的装备以及处理过程,广大农村和城市郊区尤其适用。并且堆制处理产物有较好的生物活性,有利于提高堆制后物料的品质。

在堆制处理过程中,蚯蚓不仅能促进微生物的活性,而且以其独特的生态学功能,与环境中的微生物的协同作用加速了垃圾中有机物质的分解转化,达到垃圾的资源化、无害化和减量化,同时能有效除去或抑制堆制过程中产生的臭味。

4蚯蚓处理有机固体废弃物的影响因素

4.1 温度条件

蚯蚓是变温动物,体温随着外界环境温度的变化而变化。因此,蚯蚓对环境的依赖一般比恒温动物更为显著,环境温度不仅影响蚯蚓的体温和活动,还影响蚯蚓的新陈代谢、生长发育及繁殖等,而且温度也对其他生活条件产生较大的影响,间接影响蚯蚓。

4.2 湿度条件

因为蚯蚓属于湿生动物,具有特殊的呼吸机制,蚯蚓的呼吸是通过体表吸收溶解在体表含水层的氧气,氧气是通过扩散作用而不是主动运输过程进入蚯蚓体内的。蚯蚓的呼吸和其他生命活动跟环境湿度密切相关。湿度过小, 蚯蚓会降低新陈代谢速率, 降低水分消耗, 出现逃逸、脱水而极度萎缩而呈半休眠状态;湿度过高则溶解氧不足, 出现逃逸或窒息死亡。爱胜蚓在处理马粪时最适宜的环境湿度为60%~70%[3,4]。经研究发现,赤子爱胜蚓处理未腐熟牛粪、未腐熟猪粪及未腐熟鸡粪和药渣混合物的最佳湿度分别为70%、75%、65%[5]。

4.3 蚯蚓的密度

在有机废弃物蚯蚓处理过程中,蚯蚓的接种密度决定着处理效率,在一定范围内,处理效率与蚯蚓密度成正比。但是当密度过大时,蚯蚓个体之间会产生抑制作用,并且容易发生疾病,从而影响处理效率,因此,控制一个适当的密度条件非常重要。

4.4 pH条件

蚯蚓对酸碱都很敏感,因为蚯蚓体表各部散布着对酸、碱等有感受能力的化学感受器官,蚯蚓在强酸、强碱的环境里不能生存,但对弱酸、强碱环境条件有一定的适应能力。大平2号蚯蚓生长最适pH值7.0~7.4。1993年,孙振钧教授利用发酵的牛粪+木屑为饵料,得出pH值在6~9时,蚯蚓繁殖适宜、pH值在8~9时生长最快。

4.5 碳氮(C/N)比

有机废弃物中的有机质是蚯蚓生存的主要条件, 但有机质的营养搭配是限制蚯蚓生长和繁殖的关键。过去认为主要决定于蛋白质和脂肪的含量, 实际上食料C/N 才是反映蚯蚓堆肥适宜性的综合指标。C/N 过低,氮就会被细菌转化为氨而损失掉, C/N 过高就会影响堆肥质量。

5 结语

建立蚯蚓养殖场作为城市垃圾处理的补充系统,以解决城郊环境污染问题,同时实现垃圾处理的减量化、无害化、资源化和产业化,具有显著的环境效益和经济效益。因此用蚯蚓的堆置处理来解决有机固体废弃物将是一个重要发展方向。

参考文献:

[1] [ZK(#]李静玲,张锦玫,魏鸿榕.城市生活垃圾生产有机复合肥可行性研究[J].福建工程学院学报,2005,3(1):51~56.

[2] 肖亿群,陆雅君,邱江平.白颈环毛蚓皮肤的超微结构[J].上海师范大学学报(自然科学版),2002,31(2):79~85.