周 群,李林超,張 超,王建宇,周 波

山東農(nóng)業(yè)大學 生命科學院,山東 泰安 271018

堆肥技術處理農(nóng)村生活有機廢棄物的前景分析

周 群,李林超,張 超,王建宇,周 波*

山東農(nóng)業(yè)大學 生命科學院,山東 泰安 271018

我國農(nóng)村生活有機廢棄物已成為我國新農(nóng)村建設的主要障礙。本文主要圍繞農(nóng)村生活有機廢棄物的處理現(xiàn)狀和處理方式展開論述，通過論述農(nóng)村生活有機廢棄物的處理現(xiàn)狀揭示了農(nóng)村生活有機廢棄物對農(nóng)村居民的健康威脅及其對農(nóng)村生態(tài)環(huán)境造成的壓力，通過比較填埋、焚燒、堆肥等不同處理方式的優(yōu)缺點指出了好氧堆肥處理農(nóng)村生活有機廢棄物的可行性和廣闊的前景并最終給出合理化建議。

農(nóng)村;生活有機廢棄物;堆肥

我國農(nóng)村生活有機廢棄物已成為我國新農(nóng)村建設的主要障礙。本文主要圍繞農(nóng)村生活有機廢棄物的處理現(xiàn)狀和處理方式展開論述，通過論述農(nóng)村生活有機廢棄物的處理現(xiàn)狀揭示了農(nóng)村生活有機廢棄物對農(nóng)村居民的健康威脅及其對農(nóng)村生態(tài)環(huán)境造成的壓力，通過比較填埋、焚燒、堆肥等不同處理方式的優(yōu)缺點指出了好氧堆肥處理農(nóng)村生活有機廢棄物的可行性和廣闊的前景并最終給出合理化建議。

1 我國農(nóng)村生活有機廢棄物的分類及特點

我國農(nóng)村生活有機廢棄物按照組成成分可分為植物纖維性廢棄物和人及禽畜糞便兩大類。其特點主要是種類多、產(chǎn)生量大、營養(yǎng)豐富。

1.1 種類多、產(chǎn)生量大

我國農(nóng)村每年產(chǎn)生的有機廢棄物有40多億t，其中農(nóng)作物秸稈約7.0億t，牲畜糞便約26.1億t，蔬菜生產(chǎn)加工廢棄物約1～1.5億t，鄉(xiāng)村生活垃圾和人糞尿約2.5億t，肉類加工廢棄物約5000～6500萬噸，豆粕等約2500萬t，林木廢棄物約3700萬m3。

1.2 營養(yǎng)豐富

農(nóng)村生活有機廢棄物中除含有較高的有機質外，還含有豐富的N、P、K等礦物質元素。我國每年產(chǎn)生的秸稈若按照營養(yǎng)成分計算，可提供氮300多萬t，磷70多萬t，鉀700多萬t。此外，通過對比2013年我國畜禽糞便中氮、磷、鉀的理論含量和《中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒2014》中2013年我國耕地土壤施用的氮肥、磷肥和鉀肥的施用量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，畜禽糞便產(chǎn)生的氮、磷、鉀分別達到我國2013年農(nóng)業(yè)氮肥、磷肥、鉀肥施用量的48.26%、37.51%和123.38%。

2 我國農(nóng)村生活有機廢棄物的處理現(xiàn)狀

對農(nóng)村生活有機廢棄物的處理方式和資源化利用程度，直接影響了農(nóng)村居民的身心健康、農(nóng)村生態(tài)環(huán)境和社會主義新農(nóng)村建設的進程。

第二次全國農(nóng)業(yè)普查資料顯示，我國60多萬個村落，垃圾集中處理的村僅為15.8%，有畜禽糞便無害化處理設施的村僅為1.6%。此外，由于農(nóng)村技術水平的限制和環(huán)保意識不足等，絕大多數(shù)農(nóng)村未設置專業(yè)的廢棄物處置系統(tǒng)，處理方式較為簡單。

中國國家環(huán)境保護總局自然生態(tài)保護司的調(diào)查報告表明，中國目前對于畜禽糞便大都采用棄置或用水沖刷后直接排入農(nóng)田或水體的處理方式。這不僅會引起水體富營養(yǎng)化，造成環(huán)境污染，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，而且還嚴重危害農(nóng)村居民的身心健康。以浙江省麗水市蓮都區(qū)碧湖鎮(zhèn)三峰村為例，該村是一個養(yǎng)豬專業(yè)村，由于豬糞不經(jīng)處理直接排放，造成整個村莊臭氣熏天、污水橫流，目前該村40m內(nèi)地下水皆不能飲用，全村700多人口生存環(huán)境惡劣。

此外，《2014年中國環(huán)境狀況公報》顯示，我國農(nóng)村污染的特征已由點源污染向面源污染轉變，突出表現(xiàn)為農(nóng)村生活污染物治理基礎薄弱，面源污染嚴重。造成農(nóng)村面源污染的主要原因有化肥、農(nóng)藥不合理的使用、人畜糞便任意排放、農(nóng)作物秸稈的不合理處置以及工業(yè)廢棄物農(nóng)業(yè)利用等，其中農(nóng)村生活有機廢棄物占有相當大的比重。由此可見，農(nóng)村生活有機廢棄物的處理現(xiàn)狀不容樂觀。

資源學認為，沒有絕對的廢棄物，只有放錯地方的資源。因此，如何找到一種合適的處理方式來利用這些資源型廢棄物已經(jīng)成為我國社會主義新農(nóng)村建設亟待解決的問題。

3 農(nóng)村生活有機廢棄物的處理方式

20世紀80年代初，我國在農(nóng)村生活有機廢棄物綜合利用方面，提出了“資源化、無害化、減量化”的基本原則。目前國內(nèi)外采用的農(nóng)村生活有機廢棄物綜合處理方式主要有焚燒發(fā)電、建立規(guī)?；託獬亍⑿l(wèi)生填埋和好氧堆肥等。

3.1 焚燒發(fā)電

焚燒發(fā)電的優(yōu)點在于其處理的徹底性，農(nóng)村生活有機廢棄物經(jīng)過焚燒后減量率可達95%左右，解決了農(nóng)村生活有機廢棄物無害化和減量化的問題，并且能夠提供電力。但其缺點也非常明顯，農(nóng)村生活有機廢棄物經(jīng)過焚燒后，其中的營養(yǎng)成分沒有得到充分利用，不符合廢棄物處理的資源化原則。此外，焚燒發(fā)電還存在投資大、運行成本高，焚燒過程中有二噁英等有害氣體的排放等問題。

3.2 規(guī)?；託獬?/h3>

規(guī)?；託獬氐母黜椉夹g已經(jīng)較為成熟并得到一定程度的推廣利用，但是在實際使用過程中還存在工程投資大、利潤空間小、資本回報周期長，供氣不穩(wěn)定等問題。此外，廢棄的沼渣、沼液能否達到農(nóng)用或排放標準還有待商榷，且廢棄的沼渣、沼液的含水率高，不便運輸和利用。

3.3 衛(wèi)生填埋

衛(wèi)生填埋的特點是操作簡單，處理量大，可處理廢棄物的種類多。但占地面積大，處理不當還會造成嚴重的二次污染。從生物圈生態(tài)系統(tǒng)以及能量環(huán)流的角度進行分析，填埋并沒有最終消除污染，只是延緩了環(huán)境污染產(chǎn)生的時間。

3.4 好氧堆肥

堆肥處理可分為好氧堆肥和厭氧堆肥。好氧堆肥技術是從20世紀60年代迅速發(fā)展起來的一種新興生物處理技術，與厭氧堆肥相比好氧堆肥具有周期短、工藝流程少、占地面積小、投資小且技術成熟等優(yōu)勢，因此好氧堆肥在國內(nèi)使用較多。

好氧堆肥與上述綜合處理方式相比不僅工藝簡單，投資少，運行成本低，能夠滿足無害化和減量化的要求，而且還能最大限度的保持廢棄物中的營養(yǎng)成分，實現(xiàn)資源化利用。此外，堆肥產(chǎn)品農(nóng)用后除了能夠提供營養(yǎng)物質外，還可以向土壤中帶入大量微生物和酶，加速有機物的分解、轉化活化土壤養(yǎng)分，緩解或消除因化肥的大量使用造成的土壤板結問題。

綜合分析上述四種處理方式，本人認為好氧堆肥在我國農(nóng)村生活有機廢棄物的綜合處理中具有不可替代的優(yōu)勢。

4 好氧堆肥處理農(nóng)村生活有機廢棄物的前景分析

4.1 廣闊的有機肥市場

從上文可知，一方面，我國農(nóng)村生活廢棄物中含有大量的營養(yǎng)成分，這些營養(yǎng)成分不但沒有得到充分利用，還污染了環(huán)境。而另一方面，我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過分依賴化肥。《中國統(tǒng)計年鑒2016》數(shù)據(jù)顯示，20世紀80年代以來，我國的化肥用量急劇增長，并呈逐年上升的趨勢，2015年全國化肥用量更是高達6022.6萬t。聯(lián)合國糧農(nóng)組織報告稱，中國的耕地不足世界的1/10，但氮肥的用量卻占全球的30%。以養(yǎng)分利用情況來說，目前歐洲化肥的利用比例為49%，有機肥利用比例為49%，化肥與有機肥利用之比為1:1；而同時期中國化肥和有機肥的利用比例分別為75%和25%，化肥與有機肥利用之比為3:1，由此可見中國有機質資源的利用潛力還沒有得到充分發(fā)揮。如果將堆肥技術應用于農(nóng)村生活有機廢棄物綜合處理中，不僅能夠解決農(nóng)村生活有機廢棄物的污染問題，還能為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供大量的有機肥，減少化肥的用量，減輕因過量使用化肥造成環(huán)境問題。因此，堆肥化處理農(nóng)村生活有機廢棄物后形成的有機肥產(chǎn)品具有廣闊的市場前景。

4.2 相關的政策支持

中國農(nóng)業(yè)部副部長張?zhí)伊钟凇?015年際堆肥會議暨第十屆全國堆肥技術與工程研討會”上表示，堆肥技術是農(nóng)村生活有機廢棄物綜合利用的一項關鍵技術，對提高廢棄物資源化利用率，改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境以及實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。這為農(nóng)村生活有機廢棄物堆肥化處理指明了道路。

《十三五規(guī)劃綱要》中指出，農(nóng)業(yè)是全面建成小康社會和實現(xiàn)現(xiàn)代化的基礎，加快轉變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式，要走產(chǎn)出高效、產(chǎn)品安全、資源節(jié)約、環(huán)境友好的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化道路。中央1號文件指出，我國農(nóng)業(yè)供給側結構主要有結構性短缺和結構性過剩兩方面的問題，如玉米嚴重過剩倉庫爆滿、高品質農(nóng)產(chǎn)品和綠色食品供不應求等。而高品質農(nóng)產(chǎn)品和綠色食品的生產(chǎn)離不開有機肥的使用。為深入開展化肥施用量零增長行動，加快推進農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展，農(nóng)業(yè)部制定了《開展果蔬茶有機肥替代化肥行動方案》。這為農(nóng)村生活有機廢棄物堆肥化處理提供了一定的政策支持。

綜上分析，本人認為運用堆肥技術在綜合處理農(nóng)村生活有機廢棄方面有廣闊的前景。

5 好氧堆肥處理農(nóng)村生活有機廢棄物的相關建議

5.1 加強堆肥過程和堆肥質量控制

堆肥產(chǎn)品最終要應用到土壤中，因此堆肥產(chǎn)品的質量就會受到環(huán)境和肥效兩方面的影響，即堆肥產(chǎn)品既要滿足廢棄物處理的相關環(huán)境標準，又要滿足相關的肥料標準。農(nóng)村生活有機廢棄物種類多，不同物料的物理、化學及生物性質相差很大，如果在堆肥過程的某一環(huán)節(jié)中處理不當就會造成環(huán)境問題。例如，如果堆肥原料貯存不當就會造成滲濾液外泄、臭味散發(fā)等問題。

堆肥質量通?？蓮亩逊实母於?、養(yǎng)分含量、雜質含量、有害物質（如重金屬、有機污染物）含量等方面進行評價，但至今為止，堆肥質量尚未有一個統(tǒng)一的判定方法。德國廢棄物聯(lián)盟（RAL）于1984年公布的《城市垃圾及其污泥堆肥的質量標準與應用》調(diào)查報告是關于堆肥質量的最早報道，引起了人們對堆肥質量的關注；同一時期（1982～1990年）關于生活垃圾中重金屬的調(diào)查使人們再一次把目光聚焦到這一問題。從農(nóng)村生活有機廢棄物處理的角度分析，消除堆肥施用對環(huán)境的危害是制定堆肥質量控制標準的優(yōu)先目的；其次，從市場的角度分析，堆肥質量控制則應更多的關注堆肥產(chǎn)品的肥效問題，應盡量提高堆肥產(chǎn)品的肥效以確保其市場競爭力。

因此，為了使堆肥技術成為農(nóng)村生活有機廢棄物綜合處理的最佳方式，有必要加強對堆肥過程和堆肥質量的控制。此外，相關專家學者也應當積極行動起來，共同努力，爭取盡早推出既滿足環(huán)境要求又滿足市場需求的堆肥質量控制標準，以保證農(nóng)村生活有機廢棄物堆肥化綜合處理模式的可操作性。

5.2 進一步完善好氧堆肥技術

雖然從理論上講農(nóng)村生活有機廢棄物中的大多數(shù)碳是可以利用的，但也存在一些很難生物降解的有機化合物，如木材中的木質纖維素，當這類物質含量較高時，在進行堆肥原料配比時往往會設置一個較高的C/N值，但是有研究表明，當大量纖維類物質被施用到土壤后，在其發(fā)酵分解時會消耗大量的氮素，從而影響有機肥的肥效。為解決這一問題，本人認為，在進行這類堆肥時除盡量減小纖維類物質的粒度外，還可加入適量的纖維素降解菌以充分降解這類物質。

為了提高堆肥質量，減少在堆肥過程中因氨氣揮發(fā)造成的氮素損失和臭氣問題，可以在堆肥微生物接種劑中加入適量的氮素生理群。氮素生理群是指在氮素轉化中發(fā)揮重要作用的一類微生物，包括氨化細菌、硝化細菌、固氮細菌和反硝化細菌等。劉學玲等人在豬糞與秸稈堆肥化試驗中的研究表明，在堆肥結束后氨化細菌、反硝化細菌和固氮菌的數(shù)量與堆肥前相比有不同幅度的上升，并且氨化細菌數(shù)量與銨態(tài)氮的含量呈顯著正相關，亞硝化細菌、反硝化細菌數(shù)量與堆肥中硝態(tài)氮含量呈正相關，固氮菌數(shù)量在堆肥結束后達到堆制初期的2.61倍，對堆肥中有機氮的形成起到很大作用。這一研究為堆肥過程中添加氮素生理群以提高堆肥質量提供了一定的理論依據(jù)。

我國幅員遼闊，不同地區(qū)種植的作物不同，畜禽養(yǎng)殖情況不同，氣候條件也不同，因此要因地制宜，開發(fā)出適合當?shù)剞r(nóng)村生活有機廢棄物特點的堆肥工藝。例如針對北方地區(qū)年平均氣溫較低的情況，可篩選部分功能性低溫菌以解決北方地區(qū)冬季堆肥的起溫問題。

此外，為了解決傳統(tǒng)農(nóng)家肥在施用過程中費時、費力，勞動強度大等問題，還需要針對堆肥產(chǎn)品開展如造粒成型等有機肥產(chǎn)品制作工藝的研究，以提高堆肥產(chǎn)品的市場競爭力。

5.3 加強功能型生物有機肥的研制

周毅等人的研究表明，與習慣施肥和堆肥處理相比，施用解磷為何僧物有機肥不僅增加了冬小麥蜘蛛磷含量，而且提高了光合速率的葉面積指數(shù)，說明其對小麥磷素營養(yǎng)具有一定的改善作用。還有研究證實，在施用磷礦石的土壤中，解磷菌有機肥可以顯著促進旱稻對磷素的吸收，并提高其產(chǎn)量。因此，如果在堆肥中添加解磷菌，不僅可以促進堆肥物料中難溶磷的降解，而且施用到土壤中后還可以促進土壤中磷素的溶解和利用。

在抗病堆肥方面，徐薇薇等人將枯草芽孢桿菌高密度菌懸液噴淋到青稞健康秸稈小段上進行堆肥后，獲得了能有效抑制青稞植株病理真菌的生物肥，并申請了國家專利。因此，若能將具有防病促生功能的菌種添加到堆肥產(chǎn)品中再施用到田間，便可減少農(nóng)藥的使用。

由此可見，功能型生物有機肥的研制可以降低化肥和農(nóng)藥的使用量，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，節(jié)約資源，保護環(huán)境。

5.4 建立有機肥施用技術規(guī)程

農(nóng)村生活有機廢棄物種類繁多，不同堆肥物料的化學及生物性質存在較大差異，由不同的堆肥物料堆制而成的堆肥產(chǎn)品其營養(yǎng)成分也不盡相同，因此，為了保證有機肥的使用效果，除了要制定堆肥質量控制標準外，還要根據(jù)不同地區(qū)土壤類型的差異、土壤中養(yǎng)分含量的差異等制定相關的技術規(guī)程，以確保有機肥的使用效果。這不僅可以增強農(nóng)民施用有機肥的信心，還有利于改善有機肥的市場環(huán)境。

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Analysis of the Prospect of Composting Technology in the Treatment of Organic Wastes in Rural Areas

ZHOU Qun,LI Lin-chao,ZHANG Chao,WANG Jian-yu,ZHOU Bo*
College of Life Science/Shandong Agricultural University,Tai’an271018,China

At present,the rural environment problem has become the main obstacle of the new rural construction in China,the main characteristic of rural environmental pollution in our country at present stage is turning to the non-point source pollution from non-point pollution.This paper mainly focuses on the treatment status of organic waste in rural areas,and discusses the situation of organic waste disposal in rural areas,which reveals the health threat of rural living organic waste to rural residents and the pressure on the rural ecological environment,and points out the feasibility and broad prospects of the treatment of organic waste in rural life by comparing the advantages and disadvantages of different treatment methods such as landfill,incineration and composting,and finally gives some reasonable suggestions.

Rural;life organic wastes;composting

S141.4

A

1000-2324(2017)05-0770-05

2016-10-02

2016-11-12

國家重點研發(fā)計劃資助(2017YFD0800200);“十二五”國家科技支撐計劃課題:低成本村鎮(zhèn)基礎設施與環(huán)境建設技術研究與示范(2014BAL04B05)

周 群(1982-),男,碩士,研究方向:資源與環(huán)境微生物.E-mail:zhouqun5566@126.com

*通訊作者:Author for correspondence.E-mail:zhoubo2798@163.com