城市有机垃圾蚯蚓堆肥处理的实验研究

摘要：采用蚯蚓堆肥处理4种不同有机废物，通过分析样品的温度、有机分含量、pH值以及实验前后样品的质量等参数的变化，比较蚯蚓堆肥处理不同有机垃圾的效果。实验结果表明：1.在合理条件下，蚯蚓堆肥可以直接处理生活有机垃圾和污泥(包括其堆肥后产物)；2.在同样的实验条件下，蚯蚓堆肥处理生活有机垃圾和污泥及其堆肥后产物过程中，其处理城市生活有机垃圾的效果最好，减量化和物降解率分别为69.8%和75%。
关键词：城市有机垃圾；污泥；蚯蚓堆肥；生物降解力
0引言
蚯蚓是一种杂食性动物，它有促进有机物分解转化的功能。大量实验表明，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，通过沙囊的机械摩擦作用和肠道内的生物化学作用下进行分解转化[1]。蚯蚓消化道分泌的蛋白质酶、脂肪分解酶、纤维分解酶、甲壳酶、淀粉酶等，对绝大多数有机废弃物具有很强的吞噬能力[2]。
利用蚯蚓处理垃圾是近20年来发展起来的一项技术，其工艺简单，不需要特殊设备，投资省。蚯蚓的吞食量很大，一亿条蚯蚓一天可以吞食40～50t垃圾，排出20t蚯蚓粪[3]。蚯蚓粪可以作为除臭剂和有机肥料，蚯蚓本身又可提取酶、氨基酸和生物制剂，因此利用蚯蚓处理城市有机垃圾有着广阔的发展空间。文章重点研究利用蚯蚓堆肥技术处理4种不同的有机废物，并讨论其处理效果及影响因素。
1材料和方法
1.1实验材料
1.1.1蚯蚓
本实验选用北京大环蚯蚓厂的“大平二号”爱胜蚓，是专门处理生物垃圾的蚯蚓品种。
1.1.2蚯蚓堆肥发生器
选用直径37cm，高14cm的塑料箱4个，打孔，通风良好。蚯蚓堆肥的床料采用树叶、报纸和土混合而成。
1.1.3物料
处理的物料为生活有机垃圾和城市污水污泥及其好氧堆肥(21d后)产物。生活有机垃圾为沈阳航空工业学院社区内普通家庭每天产生的生活垃圾；污泥来自沈阳市北部污水处理厂，由于污泥的含水率高，透气性差，所以在利用蚯蚓堆肥处理污泥时应加一些蓬松物(如秸秆)，以便于空气的流通。
1.2实验程序
首先在铺好床料的4个发生器中，放入80g蚯蚓(约200条)，然后用细丝网包好4种不同的样品1kg，分别放入A，B，C，D4个发生器中，各箱中物料配比见表1。同时用床料覆盖，在室温的条件下培养5周。每天测量反应器的温度变化，定期测量样品的pH值、水分、有机分、灰分。
表1实验物料分配
 
1.3检测方法
(1)含水率
分别取0.4kg左右的样品3份，精确称重后在105℃下烘至恒重。质量减少量即为样品中含水量，由此计算物料样品的平均含水率。
(2)有机物
取3份烘干后的样品放入马弗炉，在550℃下灼烧至恒重，质量减少量即为样品中有机物含量，由此计算物料样品的有机物的平均百分含量。
(3)pH值
取样品用研钵磨碎后取5g放入烧杯中，加50g去离子水，震荡2h后静止30min，取上清液用精度为±0.01数字型酸度计(PHS-25型)测试。
2结果与讨论
2.1蚯蚓堆肥过程中温度的变化
根据实验期间所记录的4个反应器温度变化情况，绘制曲线如图1所示，在开始2周内，箱A、箱C两箱的温度始终高于室温(21℃)，其中，箱A的温度在第6天达到峰值为27℃，比室温高6℃，箱C也在第6天达到峰值为24℃，比室温高3℃，这主要是由于生活有机垃圾和污泥在经微生物分解产生热量所致；箱B、箱D在开始3d内温度和室温相仿，而后10d温度略高于室温，这是由于箱B、箱D中为堆肥后的产物，物料成分相对稳定，微生物降解所产生的热量不足以出现箱A、箱C那样的温度升高阶段，只是在后期微生物对较难降解有机物质的继续分解才释放少量热量，但明显少于一次降解释放的热量，所以温度升高不多。同时箱A同箱C，箱B同箱D比较可以看出，箱A、箱B的温度在反应初期分别高于箱C和箱D，这主要是由于生活垃圾同污泥比较，前者比较容易被微生物降解，堆体升温较快，这同两种物料的堆肥实验中得到的结论同样。
蚯蚓堆肥处理有机垃圾的最适宜温度是20℃左右[2]，但是由于有机物质在分解过程中产生热量造成物料温度的升高，往往会超过蚯蚓所能生存的最高温度30℃，导致蚯蚓的死亡。因此，综合考虑进行大规模产业化生产时，要采取必要措施避免这种现象出现。例如可以将经过发酵的半成品出仓、翻堆以将温度降到30℃以下后，送入蚯蚓池继续进行处理[3]。