有機垃圾蚯蚓處理法的相關研究

周 曉，崔方娜，孫軼博，謝婧如，王 江，楊 濤

（武漢理工大學 資源與環境工程學院，湖北 武漢430000）

1 引言

隨著科技的發展，社會的進步，人們生活水平的提高，人們對高質量生活環境的要求和日益嚴重的有機廢棄物污染的矛盾正逐漸顯露出來。對有機廢棄物處理處置方法的研究成為解決這一矛盾的方法之一［1］。

蚯蚓是一種家喻戶曉的動物，是自然生態系統中的分解者。在環境溫度5～30℃、pH值6.5～7.5時可較好地生長繁殖［2］。其主要作用表現在：加速土壤結構的形成，促進土肥相融，提高蓄水、保肥能力［3］。蚯蚓在土壤中降解有機質的同時可促進C、N的循環。同時，蚯蚓本身也可作飼料、提取藥物或作高蛋白食品，有飼養價值［4］。

20世紀80年代以來，人們將蚯蚓引入有機廢棄物處理技術中，用人工控制的方法實現蚯蚓堆肥處理過程。在微生物的協同作用下，蚯蚓加速生活垃圾中有機質的分解和轉化，穩定了堆肥化過程的同時，產生的蚓體和蚓糞可循環利用［5］。該方法具有投資少、見效快、效果好、不受場所和規模限制的優點，可以實現垃圾資源化的良性循環。

2 材料與方法

蚯蚓選用適應性強、吞食量大、繁殖率高的良種——赤子愛勝蚓，亦稱“太平2號”。

垃圾來源為武漢理工大學東院菜場及其周邊居民區產生的生活垃圾。

2.1 垃圾的預處理

先將垃圾中蚯蚓不能取食的塑料、磚頭等物揀出后，對垃圾進行處理。測定垃圾的水分含量、碳含量、氮含量。①垃圾不腐熟；②使用EM菌將垃圾進行腐熟；③使用蚯蚓糞便對垃圾進行腐熟。④使用EM菌液與蚯蚓糞聯合將垃圾進行腐熟。

2.2 蚯蚓處理垃圾實驗：

在8個長30cm、寬20cm、高15cm的白色塑料盒中，分別秤取經上述處理后的4種垃圾200g，調節垃圾含水量至70%，放入50g蚯蚓進行處理，該實驗重復兩次。每天觀察記錄的項目包括：蚯蚓體色、活動與分布情況、蚯蚓產繭數量、幼蚓孵化數量。觀察次數以一次為宜，盡量避免侵擾到蚯蚓的正常生活。當垃圾基本消耗完后，進行下述四步實驗步驟：①測定8個塑料盒中終蚯蚓量；②將消耗后的剩余物均勻堆放后從每個處理的上、中、下各取75cm3的剩余物，撿出蚓繭并記數；③用3mm的篩網分別篩出每個塑料盒中的蚓糞并稱重。④對蚓糞中的總氮、總磷和有機物質含量進行測定。

在5個實驗用白色塑料盒中放入上述處理④的垃圾200g，將其放在10、15、20、25、30℃5個不同溫度的恒溫箱中飼養，該實驗重復一次。飼養20d后分別測蚯蚓終重、垃圾終重、產繭數粒、蚯蚓糞重。

3 結果與分析

3.1 垃圾預處理對蚯蚓生長繁殖的影響

從表1可知，處理①在相對密封的白色塑料盒中，處理效果很差，不僅產繭粒數低，而且蚯蚓幾乎全部死亡。這是由于腐熟過程中產生的有毒有害氣體，對蚯蚓造成致命的傷害。從最后的處理結果看，處理②、③、④的終蚯蚓量、產繭數粒、終蚓糞量相差不大，這就說明三者的處理效果基本相同。從其活動和分布來看，處理④要優于處理②、③，這是因為蚯蚓糞在前期起到了除臭以及加速腐化的作用，而EM菌則在后期中對垃圾起到了穩定的作用，兩者互補，使得整個處理過程中，蚯蚓的活動、分布較好。

陳玉成等在《城市生活垃圾蚯蚓處理的因素優化及其重金屬富集研究》中得出結論：城市生活垃圾成分對蚯蚓處理效果的影響主要是通過碳氮比和銨態氮與硝態氮的消長關系來完成的［6］。這就解釋了為什么不同預處理方式會影響蚯蚓生長繁殖。

對于處理④，按GBl8877－2002檢驗后蚯蚓糞中總氮、總磷和有機質含量分別為8、3、210g／kg，含水分33.3%，符合肥料的標準（表1）。

表1 垃圾不同處理對蚯蚓生長繁殖的影響

3.2 溫度對蚯蚓生長繁殖和處理效果的影響

通過觀察，“太平2號”生長繁殖的適宜溫度為15～30℃，最適溫度為25℃。以日食量作為處理能力的衡量，從表3可見，從10℃開始隨著溫度升高蚯蚓的處理能力逐漸變強；30℃時處理能力變弱；25℃時處理能力最強，每日可處理相當于自身體重0.88倍的有機垃圾；蚯蚓糞的產量與蚯蚓繭粒與處理能力有著相似的規律：隨著溫度的升高，產繭粒數及蚯蚓糞量逐漸增大，25℃時兩者達到最大，分別為102粒與22.7g／10條，30℃時開始逐漸下降。lkg蚯蚓在適宜溫度時，每天可吞食0.9kg生活垃圾，年平均日吞食量為0.6kg左右［7］（表2）。

表2 溫度對蚯蚓生長繁殖和處理效果的影響

3.3 影響因素分析

根據上述實驗可以得出蚯蚓處理垃圾受品種、環境溫度以及有毒有害物質的影響。

3.3.1 蚯蚓品種

全世界已知的蚯蚓種類有3000多種，其中赤子愛勝蚓被廣泛應用于處理有機垃圾［8，9］。在上述的兩個實驗中，可以看出“太平2號”表現出了良好的垃圾處理能力和環境耐受力，在25℃的適宜溫度下，日食量與體重之比高達0.88；同時在30℃時仍具有較高的處理效果。

3.3.2 環境溫度

“太平2號”生長繁殖環境溫度為5～30℃，適宜溫度為15～30℃，最適溫度為25℃，0℃以下可能凍死或進入休眠狀態，35℃時死亡、逃逸。在實驗中發現“太平2號”在10～30℃均可存活。“太平2號”在10℃時處理能力最低，日食量與體重之比僅為0.28，而在25℃時最高，為0.88。當溫度逐漸升高至30℃時，處理能力有所下降。因此蚯蚓分解處理垃圾的溫度宜控制在20～30℃，且以25℃為最適宜溫度。

3.3.3 有毒有害物質

由實驗一的處理①結果可以看出，未經腐熟的有機垃圾含有大量有害微生物和病原菌，在其自然腐熟過程中會產生有毒有害物質，這些因素對蚯蚓是致命的。因此，在利用蚯蚓處理有機垃圾時，需要對其進行預處理。

3.3.4 蚯蚓處理垃圾的效果

在預處理④的條件下，不同溫度下蚯蚓處理有機垃圾的轉化率如表3所示。

表3 不同溫度下垃圾的轉化率

4 結語

（1）利用蚯蚓處理有機垃圾，可以達到垃圾無害化、資源化和減量化的目的。

（2）垃圾預處理方式的不同對蚯蚓處理垃圾效果及生長繁殖有較大的影響。使用EM菌液與蚯蚓糞聯合將垃圾進行腐熟預處理可提高處理效果。

（3）蚯蚓處理垃圾的最適宜環境溫度在25℃左右，1kg蚯蚓每天可吞食0.9kg生活垃圾，年平均日吞食量為0.6kg左右，垃圾的日轉化率高達88%。經過處理后產生的蚓糞中總氮、總磷和有機質含量分別為8、3、210g／kg，含水分33.3%，符合肥料的標準，可用作有機肥料。

（4）“太平2號”具有較強的生命力、環境耐受力及垃圾處理能力，對有機垃圾有較高的處理效率。

［1］ 陳巧燕，楊 建.蚯蚓堆肥處理有機廢棄物的國外研究進展［J］.中國資源綜合利用，2006，24（12）：8～9.

［2］ 劉梅花，李延虎，朱路，等.蚯蚓在固體廢物處理中的應用［J］.遵義師范學院學報，2005，7（6）：51～53.

［3］ 陳德牛，張國慶.蚯蚓養殖技術［M］北京：金盾出版社，2000.

［4］ 邱江平.蚯蚓及其在環境保護上的應用Ⅰ蚯蚓及在自然生態系統中的作用［J］.上海農學院學報，1999，17（3）：227～232.

［5］ 孫振鈞.蚯蚓反應器與廢棄物肥料化技術［M］.北京：化學工業出版社，2004.

［6］ 陳玉成，皮廣潔，黃倫先，等.城市生活垃圾蚯蚓處理的因素優化及其重金屬富集研究［J］.應用生態學報，2003，14 （11）：2006～2010.

［7］ 崔美香，劉艷芬，薛進軍，等.利用蚯蚓規模化處理城市生活垃圾研究［J］.安徽農業科學，2006，34（9）：1936～1937.

［8］ Payal Garg，Asha Gupta，Santosh Satya.Vermicomposting of different types of waste using Eisenia foetida：A comparative study［J］.Bioresource Technology，2006（97）：391～395.

［9］ M Aira，F Monroy，J Domínguez.C to N ratio strongly affects population structure of Eisenia foetida in vermicomposting systems［J］.European Journal of Soil Biology，2006（4）：234～236.