园林废弃物堆肥应用及技术进展

郑乐怡，吴佳鸣，刘浩然，柴梦佳，杨 萌，陈 蕊，刘桂林

（河北农业大学园林与旅游学院，河北保定 071001）

1 园林废弃物概念

园林废弃物（Garden Waste）是指在园林绿化过程中产生的枯枝、落叶、草屑及其他绿化修剪物等，是继生活垃圾之后的第二大城市固体废弃物[1]。传统的处理方式如焚烧、填埋等，与资源节约型、环境友好型社会理念相悖，未满足可持续发展的需求。

园林废弃物以丰富的木质素，纤维素等有机基质为主。与其他不可再生资源不同，由于园林废弃物来源植物具有重复利用性。如果将园林废弃物加以科学性、有效性地利用，发挥其可再生性的特点，真正实现“变废为宝”。园林废弃物有多种运用形式，主要为堆肥处理、有机物覆盖、生物质能源等。目前园林废弃物堆肥化运用是一种常见的处理方式，能够有效改善土壤内部结构，提升土壤水分含量，提高土壤肥力，有效促进植物生长发育。

2 园林废弃物国内外政策及现状

2.1 国外政策及现状

园林废弃物被称之为“放错位置的资源”，如果合理利用，将会对人类社会产生巨大贡献。资源再利用是一门综合性课题研究，涉及经济、政治、文化和科技等多方面的因素，需要有完善和严格的规章制度、雄厚的经济基础以及先进的技术作为支撑。美国、英国、日本等发达国家在园林废弃物处理方式和颁布政策等方面值得各国学习。

2.1.1 美国。1994 年，美国环境保护署颁布了EPA530-R-94-003 法则,对园林废弃物和城市固体废弃物如何收集、分类、发酵，如何进行后加工工艺制定了严格法规[2]。在政策与经费的支持下，美国每年的堆肥比例都在稳步上升。在成本方面，将园林废弃物进行堆肥处理，相较于其他处理方式较低廉，如华盛顿西雅图拉里市堆肥化处理园林废弃物每年可以节约41000 美元。

2.1.2 英国。1996 年，英国政府开始对进入填埋场的有机废弃物征税，主要目的是逐渐提高填埋废弃物的成本，增强其他处理方式在财政上的竞争力（如堆肥再利用等处理方式），以此来降低对填埋方式的依赖[3]。

2.1.3 日本。日本的高度机械化生产模式、环保意识、精细化的生产管理模式以及多元化的产品系列值得各国学习。以鹿沼县为例，该县有一处堆肥场，三面环山，占地近6000m2，将废弃物原料收集、粉碎、筛分，用于精细化的生产。然后加入适量的高效菌搅拌，以促进发酵，采用机械化堆肥和翻肥，效率极高，在整个过程中仅需要3 人，分工明确，拌匀后将产品运送到包装处。最后便是产品包装，以及对进出车辆的清洗，防止车辆污染环境。此外，该工厂还特别注意对气味的控制，在内部设置气味脱除装置，在外部设置过滤池[4]。

2.2 国内政策及现状

相较于发达的国外园林废弃物处理技术，我国研究起步的时间较晚。长期以来，园林废弃物一直被当作固体废弃物处理，一般多采取焚烧和掩埋2 种处理方式。随着技术的成熟以及政策的颁布，我国园林废弃物的处理方式也在不断发生变化。中华人民共和国建设部在2007 年颁发《关于建设节约型城市园林绿化的意见》，自此拉开了上海、北京、广州等各大城市研究工作的序章。

2.2.1 北京。根据北京园林绿化局的调查显示，北京园林废弃物每年产量在逐渐递增。由此引起的环境问题越发严重，2012 年北京出台了《北京市园林绿化废弃物资源化发展规划》，北京市园林绿化局、西城、朝阳、丰台等区县在北京市科委的大力推进和支持下，就解决该问题对相关产业政策进行了调整，在朝阳区内，对连续2 年从事园林废弃物消纳工作的企业给予补贴。消纳基地是指容纳粉碎园林废弃物，并将其发酵腐熟的场地，在香山公园、朝阳区绿源公园、翠湖饭店等地已经就近建立；在朝阳、西城、丰台、顺义等区县也同样建立了绿化废弃物集中消纳基地，其他各区县的园林绿化废弃物消纳厂也正在规划建设当中[5]。

2.2.2 上海。2012 年，上海市出台了地方标准《绿化植物废弃物处置技术规范》，并在10 多个区设立了园林废弃物处理场地。如静安区园林部门将园林废弃物收集起来，送往松江区“落叶化土”实验车间进行堆肥化处理。在堆体中加入微生物菌种，经过大约40d 的发酵处理，最终形成富含氮磷钾成分的营养土，用于树木和绿地养护。由此可见，园林废弃物再利用的研究有利于解决上海市枯枝落叶的处理和植物养护等问题。

2.2.3 广州。广州的华南植物园以及园林基质厂利用场地内大量的枯枝落叶，以好氧堆肥高温发酵技术作为辅佐，将废弃物发酵成为土壤改良剂以及高级基质等产品。这一措施不仅解决场地内大量废弃物，同时也促进园林资源的再利用。

2.2.4 河南。河南焦作市选用36 型粉碎机对收集的树叶集中粉碎处理，然后进行高温腐熟，最终生成优良的腐叶土，供园林花木基肥和盆土使用[6]。

3 园林废弃物应用和处理方式

3.1 堆肥处理

现阶段堆肥技术包括好氧堆肥和厌氧堆肥2 种方式。

厌氧堆肥是现阶段学者进行大量研究的堆肥方式之一，是由厌氧微生物在无氧的环境中进行的生命活动，使堆体腐烂发酵的堆肥方式。邱凌的研究表明，厌氧堆肥过程中，有机废弃物被分解为甲烷的转化率极高，自身生命活动仅占用10%的转化率。

叶美锋[6]研究表明，好氧堆肥是在有氧条件下，依靠自然界广泛存在的好氧微生物或者人工添加的外源微生物复合菌剂，在一定的控制下，通过新陈代谢的方式将固体废弃物分解为小分子物质或腐殖质。

堆肥形式主要有传统的条垛式和槽式发酵，以及较新颖的反应器式。麻瑞阳等[7]研究表明，条垛式和槽式发酵工艺相对简单，较为环保。对条垛式工艺来说，定期翻垛能够充分提高堆体含氧量，这是因为园林废弃物木质素含量较高，有机物的分解较为缓慢，对于氧气的需求不高。如今，北京和广州都在应用这2 项技术。杨延梅[8]研究表明，反应器式堆肥开始从静态堆肥向动态堆肥转变，对物料输入的时效性有了较大提升，但受限于处理负荷，这项技术尚不成熟。

3.2 堆肥技术的应用

园林废弃物作为土壤改良剂，对土壤各项指标的提升有相当积极的作用。司莉青[9]将污泥与园林废弃物堆肥作为基质进行实验，发现不同比例的污泥与园林废弃物混合肥料能够起到不同的改良土壤导电性、有机质含量、重金属吸附能力的作用。张洋等[10]应用园林废弃物堆肥对滨海盐渍土进行改良，并发现园林废弃物能有效帮助盐碱地改良，达到降盐效果。于丹丹等[11]研究发现，园林废弃物腐熟物与生物有机肥的混合利用能够促进土壤蓄水能力、植物生理指标，从而有助于提高造林成活率。这一研究对土壤肥力较差的地区具有可推广性。

4 园林废弃物堆肥化处理的关键技术

4.1 关键技术

堆肥过程中，物理、化学、生物各方面的要素对堆肥效果的优劣起到关键作用。

合理的原料粒径大小能够促进微生物分解，缩短堆肥时间并提升产品质量。同时堆肥微生物在分解时会使堆肥体温度升高，需要及时调节过高的堆体温度，以免造成微生物死亡，延长堆肥时间。堆体内含水率与堆体内有机物溶解速率有关，从而影响堆肥时间的长短和堆肥产品的质量。充足的氧气能够加快园林废弃物的堆肥进程，保持氧气水平处于适当含量尤为重要[12]。通气处理的常用方式有自然通风、利用翻堆机、利用风机机械鼓风等。合适的碳氮比能够增加堆体的堆肥进程。处于20∶1～40∶1 之间能够有效促进堆肥进程，最佳碳氮比为25∶1[13]。中性或者偏碱性的环境更适宜堆肥微生物的生长繁殖与新陈代谢。在堆肥过程中，随着温度升高，堆体酸碱度也随之变化，这是由于堆体内部的物质分解导致的，因此需密切关注堆体的酸碱度，并进行调解，使堆肥微生物的生长繁殖处于最佳状态。

4.2 评价指标

堆肥产品的腐熟度评价，是未来能否顺利展开堆肥应用的重要前提，通常用物理、化学、生物等指标进行表现。

物理指标也称表观指标，是对腐熟程度较直接的一种评价方法，包括温度、气味、颜色等。通常堆肥结束后温度接近室温后，堆体在堆肥过程中产生的异常气味消失，堆体颜色呈黑色或黑褐色，表明堆肥过程已经基本完成。

化学指标主要包括C/N、腐殖化指数、有机质含量变化指标等。其中腐殖质（HS）、胡敏酸（HA）、富里酸（FA）、腐殖化指数（HI）等腐殖化参数[14]作为评价腐熟度的重要指标。

生物指标主要包括酶的活性、种子发芽指数等。相对于其他生物指标而言，种子发芽指数最具说服力。

目前，对堆肥腐熟度的评价应该是将物理、化学和生物指标结合起来，对多个指标进行测定，并通过综合评价才能对堆肥腐熟度作出全面的分析。

5 小结与展望

目前，国外发达国家对园废弃物的研究普遍优于国内，出台相关政策，提供技术作为支撑。国内诸多一线城市已开始着手制定相关标准，并进行园林废弃物的堆肥处理，在一部分领域已经初见成效。通过我国学者对于园林废弃物堆肥的研究，进一步发现园林废弃物堆肥的优势与实用性，园林废弃物堆肥目前在我国具有极大的发展潜力。

但我国目前对于园林废弃物堆肥产品的实际利用率低，存在堆肥周期长而无法形成完整产业链、认知不足和缺乏整体性等问题。根据我国实际情况，可以通过政策手段、经济手段、教育手段、科研手段推进废弃物堆肥产品的推广应用。在政策上，处罚填埋焚烧企业并补助激励应用堆肥产品的业主。经济上借助专项资金促进其循环利用。教育上展开全员科普教育，宣传园林废弃物用途，提高公民意识。科研上，鼓励各个科研单位，利用技术指导提高堆肥制作条件、促进堆肥产品迭代。