馬舒樂 丁天元 張永鵬

(安徽理工大學地球與環(huán)境學院，安徽 淮南 232000)

隨著目前我國工業(yè)、農業(yè)、商業(yè)等全方位的快速發(fā)展，各個行業(yè)所產生的固體廢棄物的量也隨之增加，如果不加以合理的處置，不僅會對環(huán)境造成破壞，還會對其中包含的資源造成巨大的浪費，于是如何實現(xiàn)固體廢棄物的無害化和資源化處理成為我國學者的研究熱點。固體廢棄物包含很多不同的種類，如日常污水所產生污泥、人類生活所產生餐廚垃圾、畜禽類產生的糞便、城市綠化所帶來的園林廢棄物等，并且每種類型的固體廢棄物差異性很大，目前關于這些固體廢棄物的處置方式主要包括土地填埋、焚燒等，這幾種方式既會產生二次污染危害環(huán)境，而且浪費了這些固體廢棄物中包含的資源，不符合提出的對固體廢棄物減量化、資源化的要求。

蚯蚓是生活在土壤中、對生態(tài)系統(tǒng)至關重要的一種環(huán)節(jié)動物，能夠通過自身在土壤中的蠕動來疏松土壤以此改善土壤的結構，并提高土壤中的氧氣含量以及增強深層土壤的含水能力，蚯蚓還能改善土壤中微生物的生存條件。蚯蚓堆肥又稱蚯蚓生物穩(wěn)定化，利用蚯蚓自身特殊的生態(tài)學功能及其與環(huán)境中微生物的協(xié)同作用，是一種高效且環(huán)保的污泥和其他有機固體廢棄物的生物降解工藝[1]。蚯蚓堆肥的產物通常被稱為蚯蚓糞，其是一種黑色、細碎、較均一的物質，因為其特殊的顆粒結構和保持土壤水分和肥力的能力，使其相較于傳統(tǒng)堆肥更加穩(wěn)定，蚯蚓糞中還含有多種微生物，其能夠將土壤中較難分解的物質轉化為易于植物吸收的物質，還能夠合成具有生物活性的物質，這些原因使之有成為優(yōu)良有機肥料的潛力。蚯蚓目前被廣泛應用于不同固體廢棄物的堆肥中，本文主要對蚯蚓堆肥技術在污泥、餐廚垃圾、禽類糞便、園林廢棄物堆肥幾方面的應用研究進行總結，以期為后續(xù)蚯蚓堆肥應用于實際的固體廢棄物的處理提供一定的參考依據(jù)。

1 蚯蚓污泥堆肥中的應用研究

蚯蚓堆肥最早用于處理污泥始于20世紀70年代末，Hartenstein等在紐約州立大學校園內將蚯蚓應用于污泥處理[1]，在此以后陸續(xù)有國內外學者進行更深入的研究[2]；伏小勇等[3]在污泥堆肥中添加蚯蚓，研究表明，蚯蚓顯著加快了污泥有機質的降解，促進產物更穩(wěn)定。污泥中的重金屬含量一直是限制其進入土壤再利用的一個非常重要的因素，所以關于蚯蚓對污泥堆肥中重金屬的影響，一直以來也是國內外學者所關注的熱點。大量國內外研究表明，蚯蚓可以有效地富集污泥中重金屬，其中對重金屬Cd有較強的富集能力，并且降低污泥重金屬有效性及生態(tài)毒性[4-6]。蚯蚓在處理污泥過程中可以通過蠕動、吞食促進污泥的腐熟，并排出蚯蚓糞，而蚯蚓糞又可以作為一種調理劑反過來促進污泥堆肥的腐熟。Hait等[7]以蚯蚓糞為調理劑，利用蚯蚓處理污泥，結果表明，污泥中總氮、總磷顯著升高，同時促進了污泥中重金屬與有機物絡合，生成更加穩(wěn)定的化合物。

通過國內外學者大量的實驗得出，在蚯蚓的活動和其與微生物的共同作用下，使污泥中的營養(yǎng)成分(氮、磷、鉀)含量顯著增加，并且有效降低了污泥中重金屬的有效性，減少了污泥對環(huán)境的生態(tài)毒性，使堆肥后的污泥成為了一種較為理想的有機肥產品，可以被廣泛應用于植物的種植、園林的綠化或作為土壤改良劑對土壤進行修復。

2 蚯蚓在餐廚垃圾堆肥中的應用研究

餐廚垃圾是我國每天產生的固體廢棄物中非常重要的組成部分，由于其大部分含水率高、成分復雜，并且大多餐廚垃圾中的有機物含量較高，所以很容易發(fā)生腐敗現(xiàn)象，對周圍環(huán)境造成污染，并且還容易滋生細菌，造成一些危害人類健康的疾病的傳播。大多數(shù)餐廚垃圾所含的營養(yǎng)物質比較多，具有一定的可回收性，如果能夠進行合理的處置就能夠化廢為寶。

由于我國不同地區(qū)間飲食差異較大，導致地區(qū)間餐廚垃圾在含油脂、鹽分、蛋白等方面差異性很大，而蚯蚓作為一種生物對其生存環(huán)境有著一定的要求，因此，學者針對蚯蚓處理餐廚垃圾的最適宜條件做了相關研究。武澤璇[8]在研究中得出，蚯蚓處理餐廚垃圾前應將油脂和鹽分含量分別預處理至5%和0.2%以下，在這種條件下最適合蚯蚓的生長繁殖，并可以獲得最優(yōu)質的蚯蚓糞肥。在控制一定的條件下，用蚯蚓堆肥處理餐廚垃圾，在一定程度上可以有效解決傳統(tǒng)方式垃圾處理的過程復雜、污染環(huán)境、占用土地等問題。曹瑞琪[9]在利用蚯蚓堆肥進行餐廚垃圾的實驗中得出，蚯蚓將垃圾中有機廢棄物轉化成蚯蚓糞生物肥和蚯蚓動物蛋白，既解決了垃圾處理的問題，又能夠將蚯蚓糞當作生物肥料加以利用。張永合等[10]同樣在實驗中得出了相似的結論，蚯蚓堆肥法可以將餐廚垃圾轉化成有機肥料。

蚯蚓堆肥法處理餐廚垃圾可以將餐廚垃圾重新資源化利用，相較于其它處理餐廚垃圾的方法來說，更加符合保護環(huán)境的基本理念，并且蚯蚓糞肥可以被用作有機肥料，避免了化學肥料的使用。但是蚯蚓堆肥法也存在缺陷，目前有關蚯蚓堆肥處理餐廚垃圾的研究都處在實驗室階段，并且堆肥時間較長，用此方法能否處理我國每日大量的餐廚垃圾依然要打上一個問號。

3 蚯蚓在畜禽糞便堆肥中的應用研究

根據(jù)相關部門的統(tǒng)計，我國規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖產業(yè)的產值每年以大于8%的速度遞增[11]，隨之產生大量畜禽養(yǎng)殖糞便廢棄物，這些糞便廢棄物包含大量寄生蟲、細菌等危害人體健康的因子，如果不加以合理的處置，直接堆放在室外，就會對土壤、大氣、水源產生非常嚴重的危害。

蚯蚓堆肥處理畜禽糞便主要通過體內消化系統(tǒng)的多種酶類和微生物，以及蚯蚓腸腔的機械擠壓磨碎共同作用，加速畜禽糞便的分解、轉化，使有機物質被蚯蚓攝入后可直接被同化、利用，達到改變畜禽糞便理化性質目的[12]。鑒于蚯蚓在穩(wěn)定污泥中重金屬的積極作用，其在影響畜禽糞便中重金屬的效應也被國內外學者廣泛研究。Lv等[13]利用蚯蚓處理牛糞和豬糞，結果表明，經(jīng)蚯蚓處理后糞便中重金屬含量升高，但是其重金屬的有效態(tài)卻顯著降低，由此可知蚯蚓減緩了重金屬在糞便中的遷移，因此，蚯蚓在穩(wěn)定重金屬方面有積極的作用。Zhang等[14]研究發(fā)現(xiàn)，添加蚯蚓處理讓糞便中微生物量減少，但活性微生物量增加，結果顯著降低了有害菌數(shù)量，增加了有益菌活性。崔樹林等[15]也指出，蚯蚓堆肥處理畜禽糞便時，可以殺死畜禽糞便中大部分細菌，而且蚯蚓排出的蚯蚓糞含有大量微量元素和活性物質，可以為大多數(shù)植物提供營養(yǎng)。

蚯蚓堆肥處置畜禽糞便是一種很具有潛力的處理方式，可以很好地應對我國農業(yè)畜禽糞便產量大、種類雜等問題，是符合現(xiàn)如今對處理畜禽糞便要求的一條新路徑。蚯蚓堆肥處置畜禽糞便是將具有獨特生態(tài)學功能的生物調理劑——蚯蚓，添加到傳統(tǒng)的堆肥中，讓畜禽糞便轉化具有營養(yǎng)價值、無毒害的有機肥料——蚯蚓糞肥。這種處理方式將蚯蚓的優(yōu)勢引入到堆肥處置中，將兩者的優(yōu)勢相結合，進一步擴大了畜禽糞便堆肥的效率和效果。

4 蚯蚓在園林廢棄物堆肥中的應用研究

園林廢棄物主要有城市綠化過程中修剪的樹枝葉、花草和自然掉落的枯枝落葉等。過去這些廢棄物往往是與普通的固體垃圾一起進行集中處理，主要的處理方法是焚燒和填埋。但是這2種處理方式都有著明顯的缺陷，焚燒法既會產生大量有害氣體也會導致處理成本升高，而土地填埋則會在我國土地資源本就稀缺的情況下進一步浪費寶貴的土地資源。

采用蚯蚓堆肥技術處理園林綠化廢棄物，可以將其氧化分解為腐殖質類物質，并能將其中大部分營養(yǎng)元素很好地保留并轉化為利于植物吸收的肥料[16]。既能解決其帶來的占用土地的問題，處理后的產物又可以施用到綠地土壤中，這是解決城市綠地資源浪費和土壤問題的重要技術。李英凱[17]在研究中發(fā)現(xiàn)，蚯蚓堆肥處理提高了堆肥產物的養(yǎng)分含量，同時增加園林廢棄物表面積和孔隙度，從而使堆肥產物具有更好的穩(wěn)定性。但是園林廢棄物相較于其它固體廢棄物來說有其特殊性，因其含有大量的木質素導致堆肥進程緩慢，時間偏長，所以很多學者就如何降解木質素進行了大量研究。王琳等[18]采用在蚯蚓堆肥園林廢棄物中加入一定量的蘑菇渣，結果顯示，添加一定比例的蘑菇渣促進了蚯蚓的生長和繁殖，加快了堆肥的進程。也有研究采用添加生物表面活性劑烷基多糖苷[19]和竹炭[20]來提高園林廢棄物的堆肥效率，結果均表明，外源添加劑的使用能夠改善蚯蚓生長繁殖環(huán)境，加快木質素的降解，提高堆肥的效率。

不同于其它固體廢棄物，園林廢棄物因含有大量木質素在應用堆肥技術處理時會面臨堆肥時間太長的難題，蚯蚓的加入能夠加快木質素的降解，從而促進堆肥的進程，縮短堆肥所需的時間，并且在蚯蚓堆肥中添加一定量的外源添加劑，既能促進蚯蚓的生長和繁殖，又能提高最終堆肥產物的質量。

5 展望

堆肥是一種處理固體廢棄物高效、綠色環(huán)保的方式，而蚯蚓堆肥是在此基礎上利用蚯蚓獨特的生態(tài)功能及其與微生物的共同作用，對固體廢棄物進一步降解和腐熟，使其轉化為可被利用的堆肥產物。目前有關蚯蚓堆肥處理固體廢棄物的研究主要集中在城市污泥、餐廚垃圾、畜禽糞便、園林廢棄物等幾個方面，但是這些研究主要集中于實驗室階段，并未在實際應用中進行大規(guī)模的試行，因此將蚯蚓堆肥應用于固體廢棄物的處理從實驗室推行到現(xiàn)實中還有很長的路要走，期待蚯蚓堆肥技術真正成為處理處置固體廢棄物的最高效環(huán)保的方法。