蔬菜废弃物堆肥化处理概述

李火金 蔡尽忠

(福建省华厦学院环境与公共健康学院 厦门 361024)

蔬菜保质期一般很短，因此在市场流通的过程中其根、茎、叶容易出现腐烂，继而被人们丢弃而造成大量的蔬菜废弃物，若不能得到及时处理不但会造成资源浪费，而且会污染环境。

目前，我国的蔬菜废弃物处理方式主要有4种： 直接还田、生产饲料、生产沼气和生产堆肥[1]。直接还田是最常用的做法，但是这种处理方式容易造成环境污染和病原菌的传播；生产饲料和生产沼气对废弃物种类和设备要求较高；而生产堆肥是蔬菜废弃物无害化处理和资源化利用较为有效的途径。国内关于蔬菜废弃物处理主要的研究方向是堆肥化处理，目前已有大量的研究成果[1]。

1 蔬菜废弃物性质

蔬菜废弃物与其他固体废弃物相比，含水率一般在75.00%～94.80%，具有含水量高、易腐烂、富含氮磷钾等营养物质和有机物等特点[2]。而用于堆肥的原始物料中含水率控制在50%～65%，碳氮比在35∶1左右， pH为8～9。因此，蔬菜用于堆肥时要加入水分调节剂、碳氮调节剂、pH调理剂，以调节含水率、碳氮比、pH等参数。蔬菜废弃物还常携带有害病原菌及残留农药，并且可能会出现重金属富集现象[1]，不同类型的蔬菜需要进行不同的资源化处理，可以充分提高资源利用率，减少环境污染。

2 蔬菜废弃物堆肥化处理

堆肥化是利用自然界中的原核和真核微生物，有控制地促进可生物降解有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程[3]。目前，国内对于蔬菜废弃物资源化利用的方式有4种： 自然堆沤、用作饲料、厌氧发酵和好氧堆肥化[4]。最常用的是厌氧发酵和好氧堆肥化，而国内多采用好氧堆肥。好氧堆肥是将蔬菜废弃物与动物粪便或微生物菌剂混合堆放，在高温下经发酵腐熟及微生物分解而生产有机肥的过程。

堆肥化处理后得到的有机肥，肥效好、无病菌，可为植物提供丰富的营养，能促进植物生长，增加产量，降低土壤污染[5]。由于操作简单、工艺要求低、成本较低，且产品质量较好，因此适用范围较广。其中，堆肥化处理的研究大多集中在畜禽粪便、污泥和城市垃圾等方面，而蔬菜废弃物堆肥的氮素损失研究少见报道，应借鉴畜禽粪便或污泥堆肥的控制措施，进一步提高蔬菜废弃物堆肥产品的质量[6]。

3 蔬菜废弃物堆肥化处理工艺

好氧堆肥工艺研究发现，堆肥的影响因素主要是堆肥时间、含水量、透气性、温度、pH、碳氮比和外源菌剂等。对于不同类型的蔬菜，堆肥化处理前需进行配料处理，改变物料初期含水量和碳氮比。其中，增加初始物料中的水溶性有机碳含量是加速堆肥进程的方法，同时也是指导堆肥物料配比的关键性指标[7]。李剑等通过改变蔬菜废弃物、稻草与猪牛粪三者之间的不同配比进行堆肥化试验，并得出结论： 蔬菜废弃物、秸秆、猪粪的物料初始配比为(10∶40∶50)～(20∶30∶50)时最佳，其中猪粪在氮含量、速效磷这两方面效果更佳，而牛粪在速效钾方面效果更佳。王丽英等[1]总结了堆肥化过程中温度、水分和通风量等参数及其控制，并分析了堆肥过程中有机物、氮含量、碳氮比、pH、电导率的变化，对研究方向提出了展望。

对于堆肥化处理过程中，因为氮素损失，造成堆肥产品质量差、肥效低的问题，翁洵等[8]进行了总结，阐述了通过控制物料初始碳氮比及过程中的pH值、温度、通风与氧气供应等反应条件实现固氮增肥的措施： 通过添加吸附剂或其他可利用形态碳，调节初始碳氮比(25～35∶1)；接种微生物菌剂，促进微生物利用转化NH4+，减少NH3生成；同时，添加化学物质，使pH小于7，使堆体最高温度不超过60℃；通过间歇性通风或减少翻堆频率，控制通风量(0.05～0.2 m3/min·m3)，减少NH3生成和损失。事实上，添加微生物菌剂可以优化堆肥过程的环境条件，提高微生物活性，提高反应速率，缩短反应周期，促进堆肥腐熟，减少氮素损失，保持和调节各营养素含量，提升堆肥产品质量。

当前，国内蔬菜堆肥化研究已基本确定了最佳堆肥工艺条件、主要堆肥研究方式(好氧、厌氧)，以及不同动植物腐尸或排泄物、微生物添加剂对堆肥过程的影响，特别是对氮素损失的影响已经取得许多重要成果。

4 蔬菜废弃物堆肥化处理工艺的参数及其优化

4.1 温度的控制 堆肥化需要经历升温阶段、高温阶段和降温阶段。不同初始条件的蔬菜废弃物堆肥时各阶段持续的时间是有差异的。高温阶段持续时间越长，有机物料分解越彻底[1]。若堆体温度过高，可通过通风和翻堆降低堆体的温度，使其保持适宜的条件。堆肥期间，对于好氧堆肥，应保持堆体温度为60℃左右。而厌氧堆肥堆体温度一般在35℃左右较为适宜[1]。

4.2 水分的控制 堆肥需要适宜的水分，水分含量低于45%或高于75%都不利于堆肥化的进行，还会导致微生物的活性下降，从而使堆肥腐熟困难。堆体的含水量影响堆肥产品的品质，堆肥初始含水量越高，越不利于堆肥氮素的保存。所以在堆肥过程中物料可以通过加水、翻堆和通风等措施实现水分调节，保持微生物适宜的生活条件。

4.3 碳氮比的控制 腐熟度是评价堆肥质量的重要指标，碳氮比可以作为判断堆肥腐熟进程的指标，所以碳氮比也直接影响着堆肥的质量。一般堆肥结束后的碳氮比为15～20∶1，而研究表明堆肥的最佳碳氮比的比值范围是25～35∶1，这时微生物的生长繁殖处于平衡状态，有利于堆肥过程的进行。

当碳氮比过高时，营养物质相对缺乏，微生物生长受到抑制，在这种情况下，微生物对有机物质的分解速率较慢，腐熟时间长。当蔬菜废弃物的碳氮比较低时，可在堆肥前添加碳氮比高的原料进行调节，一般添加木屑、秸秆、米糠等。

4.4 pH值的控制 在整个堆肥过程中，随着时间和温度的变化，大量微生物通过物料的降解和自身物质的分泌，不断调节环境pH值。一般蔬菜废弃物堆肥不需考虑调节pH值。有研究表明，有机固体废弃物堆肥的最佳pH值为6.5～7.5,这是微生物生长繁殖最合适的酸碱值。最佳pH值有利于提高反应速率，能缩短达到高温所需的时间。

5 总结

本文通过对国内蔬菜废弃物堆肥化处理发展状况的概述，发现国内堆肥化处理技术、工艺参数、反应过程控制、堆肥质量的提升及微生物的应用等方面均有较多的研究。

但是，当前蔬菜废弃物堆肥化处理还存在一些缺陷： ①在堆肥化处理中，限速有机物的降解一直被认为是快速堆肥的关键，也是高效复合菌剂开发的理论基础，还有待研究；②传统的堆置技术条件下的有机肥料，由于养分含量低和无害化程度差等缺点，限制了其在现代农业条件下的使用，为了提高堆肥产品的质量，满足大量有机废弃物的快速处理需求以及防止二次污染的产生，必须开发新的高温堆肥技术与堆肥设备；③如何有效地处理堆肥产品中重金属的富集、有害物质及微生物残留农药和问题；④是否有廉价高效且可普遍使用的微生物菌剂，生产工艺能否最简化以及堆肥化的影响因素的控制等问题。

对于蔬菜废弃物处理，需要注重多种方法结合，如厌氧—好氧混合处理，简化生产工艺，降低生产成本，真正将试验成果转化为技术专利，使其在国内普遍推广使用。