城市有机垃圾蚯蚓堆肥处理的实验研究

 
图1蚯蚓堆肥发生器A，B，C，D的温度变化曲线
2.2蚯蚓堆肥过程中pH值的变化
在堆肥过程中，由于蚯蚓的作用，各箱物料的pH值变化列于表2。从表2可以看出：蚯蚓堆肥前，样品A，B，C，D的pH值分别为8.32，8.67，6.24，6.05，经过5个星期蚯蚓堆肥后，样品A，B的pH值分别降低了11.41%和14.87%，样品C，D的pH值分别提高了14.9%和19.17%，都呈弱碱性。这是由于在开始阶段，蚯蚓和微生物对有机质的降解产生大量的有机酸，pH值降低呈酸性；随着实验的进行，蚯蚓和微生物对有机物进一步降解，尤其是对有机酸的降解，同时含氮有机质生物转化产生氨，导致pH值升高，一般达到8.5左右；当堆体趋于稳定时，由于堆体中氨的挥发，pH值回调，一般达到7.5～8左右，呈弱碱性，这有利于肥料和土壤中阳离子的交换能力，提高土壤肥力[6]。
表2实验前后的pH值
 
2.3蚯蚓堆肥过程中样品成份的变化
在堆肥过程中，由于蚯蚓的作用引起各箱物料成分的变化情况如图2所示。从图2中可以看出，蚯蚓堆肥处理前，箱A，B，C，D内样品的有机分含量分别为16.2%，15.5%，18.3%，17.2%，经过5周蚯蚓堆肥处理后，有机分含量分别减少了9.25%，5.16%，10.92%和7.56%；同时由于蒸发和生物分解的作用，4箱中样品的水分含量普遍降低，分别由77.2%，67.9%，73.7%，73.2%下降到61.4%，64.5%，72.5%，71.8%。蚯蚓堆肥后样品的水分含量也都在60%~70%以上，这样的湿度适合蚯蚓生存[4]。实验结束后在箱A，B，C，D内样品中都发现白色蚯蚓幼体及蚯蚓粪。比较实验前后样品的pH值和有机含量的变化情况，可以了解到蚯蚓堆肥可以用来处理生活有机垃圾和污泥。从蚯蚓堆肥与生物垃圾堆肥的产物的比较来看，蚯蚓堆肥产物的pH值呈弱碱性，有机质的含量明显低于腐殖质且性质稳定，更利于作为有机肥料[5]。
 
图2实验前后样品成分变化
含量明显低于腐殖质且性质稳定，更利于作为有机肥料[5]。
2.4蚯蚓堆肥处理减量效果
蚯蚓推肥35d后，物料的减量情况如图3所示。由图3看出，蚯蚓堆肥前后样品A，B，C，D的质量分别减少了69.8%，31.0%，21.2%，22.9%，其中减量效果：样品A>样品B>样品C>样品D。蚯蚓堆肥处理有机垃圾的效果与垃圾降解速度有关，生活有机垃圾同污泥比较，生活有机垃圾较易被降解而腐烂，更易被蚯蚓食掉，而污泥作为复杂大分子有机物，降解效率慢于生活垃圾；同时未降解的有机垃圾与经过堆肥处理有机垃圾相比较，堆肥后的有机垃圾虽然稳定，但仍可被蚯蚓堆肥处理。因此，在合理温度和pH值条件下，蚯蚓堆肥完全可以处理生活有机垃圾和污泥及其堆肥后产物；在同样的条件下，蚯蚓堆肥处理生活有机垃圾的效果比处理污泥的要好，尤其是处理未降解的生活有机垃圾效果最好。
 
图3实验前后样品质量变化
2.5蚯蚓堆肥处理的生物降解率
蚯蚓堆肥处理机垃圾最终生物降解率根据公式(1)得到[6]。
生物降解率=(总有机物质-剩余有机物质)/总有机物质×100%(1)
计算结果见表3。由表3可以看出，蚯蚓堆肥对城市生活有机垃圾的生物降解率最高，达到75%，说明在合理的条件下，蚯蚓堆肥完全可以用于处理城市生活垃圾；同时也可以用于处理城市污水厂的污泥，但污泥中重金属在蚯蚓堆肥过程中的迁移特性有待进一步研究。
表3蚯蚓堆肥处理前后物料成分及最终生物降解率
 
3结论
(1)蚯蚓堆肥可以处理生活有机垃圾和污泥(包括其堆肥后产物)，但在处理新鲜有机垃圾时，应考虑有机垃圾分解而导致床料温度升高对蚯蚓的危害。
(2)从蚯蚓堆肥产物来看，蚯蚓粪的pH值呈弱碱性，有机质的含量明显降低，腐殖质性质稳定，利于作为农田中的有机肥料。
(3)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中，其处理城市生活有机垃圾的效果最好，减量化和生物降解率分别为69.8%和75.0%。
[参考文献]略