有机垃圾蚯蚓处理法的相关研究

周 晓，崔方娜，孙轶博，谢婧如，王 江，杨 涛

（武汉理工大学 资源与环境工程学院，湖北 武汉430000）

1 引言

随着科技的发展，社会的进步，人们生活水平的提高，人们对高质量生活环境的要求和日益严重的有机废弃物污染的矛盾正逐渐显露出来。对有机废弃物处理处置方法的研究成为解决这一矛盾的方法之一［1］。

蚯蚓是一种家喻户晓的动物，是自然生态系统中的分解者。在环境温度5～30℃、pH值6.5～7.5时可较好地生长繁殖［2］。其主要作用表现在：加速土壤结构的形成，促进土肥相融，提高蓄水、保肥能力［3］。蚯蚓在土壤中降解有机质的同时可促进C、N的循环。同时，蚯蚓本身也可作饲料、提取药物或作高蛋白食品，有饲养价值［4］。

20世纪80年代以来，人们将蚯蚓引入有机废弃物处理技术中，用人工控制的方法实现蚯蚓堆肥处理过程。在微生物的协同作用下，蚯蚓加速生活垃圾中有机质的分解和转化，稳定了堆肥化过程的同时，产生的蚓体和蚓粪可循环利用［5］。该方法具有投资少、见效快、效果好、不受场所和规模限制的优点，可以实现垃圾资源化的良性循环。

2 材料与方法

蚯蚓选用适应性强、吞食量大、繁殖率高的良种——赤子爱胜蚓，亦称“太平2号”。

垃圾来源为武汉理工大学东院菜场及其周边居民区产生的生活垃圾。

2.1 垃圾的预处理

先将垃圾中蚯蚓不能取食的塑料、砖头等物拣出后，对垃圾进行处理。测定垃圾的水分含量、碳含量、氮含量。①垃圾不腐熟；②使用EM菌将垃圾进行腐熟；③使用蚯蚓粪便对垃圾进行腐熟。④使用EM菌液与蚯蚓粪联合将垃圾进行腐熟。

2.2 蚯蚓处理垃圾实验：

在8个长30cm、宽20cm、高15cm的白色塑料盒中，分别秤取经上述处理后的4种垃圾200g，调节垃圾含水量至70%，放入50g蚯蚓进行处理，该实验重复两次。每天观察记录的项目包括：蚯蚓体色、活动与分布情况、蚯蚓产茧数量、幼蚓孵化数量。观察次数以一次为宜，尽量避免侵扰到蚯蚓的正常生活。当垃圾基本消耗完后，进行下述四步实验步骤：①测定8个塑料盒中终蚯蚓量；②将消耗后的剩余物均匀堆放后从每个处理的上、中、下各取75cm3的剩余物，捡出蚓茧并记数；③用3mm的筛网分别筛出每个塑料盒中的蚓粪并称重。④对蚓粪中的总氮、总磷和有机物质含量进行测定。

在5个实验用白色塑料盒中放入上述处理④的垃圾200g，将其放在10、15、20、25、30℃5个不同温度的恒温箱中饲养，该实验重复一次。饲养20d后分别测蚯蚓终重、垃圾终重、产茧数粒、蚯蚓粪重。

3 结果与分析

3.1 垃圾预处理对蚯蚓生长繁殖的影响

从表1可知，处理①在相对密封的白色塑料盒中，处理效果很差，不仅产茧粒数低，而且蚯蚓几乎全部死亡。这是由于腐熟过程中产生的有毒有害气体，对蚯蚓造成致命的伤害。从最后的处理结果看，处理②、③、④的终蚯蚓量、产茧数粒、终蚓粪量相差不大，这就说明三者的处理效果基本相同。从其活动和分布来看，处理④要优于处理②、③，这是因为蚯蚓粪在前期起到了除臭以及加速腐化的作用，而EM菌则在后期中对垃圾起到了稳定的作用，两者互补，使得整个处理过程中，蚯蚓的活动、分布较好。

陈玉成等在《城市生活垃圾蚯蚓处理的因素优化及其重金属富集研究》中得出结论：城市生活垃圾成分对蚯蚓处理效果的影响主要是通过碳氮比和铵态氮与硝态氮的消长关系来完成的［6］。这就解释了为什么不同预处理方式会影响蚯蚓生长繁殖。

对于处理④，按GBl8877－2002检验后蚯蚓粪中总氮、总磷和有机质含量分别为8、3、210g／kg，含水分33.3%，符合肥料的标准（表1）。

表1 垃圾不同处理对蚯蚓生长繁殖的影响

3.2 温度对蚯蚓生长繁殖和处理效果的影响

通过观察，“太平2号”生长繁殖的适宜温度为15～30℃，最适温度为25℃。以日食量作为处理能力的衡量，从表3可见，从10℃开始随着温度升高蚯蚓的处理能力逐渐变强；30℃时处理能力变弱；25℃时处理能力最强，每日可处理相当于自身体重0.88倍的有机垃圾；蚯蚓粪的产量与蚯蚓茧粒与处理能力有着相似的规律：随着温度的升高，产茧粒数及蚯蚓粪量逐渐增大，25℃时两者达到最大，分别为102粒与22.7g／10条，30℃时开始逐渐下降。lkg蚯蚓在适宜温度时，每天可吞食0.9kg生活垃圾，年平均日吞食量为0.6kg左右［7］（表2）。

表2 温度对蚯蚓生长繁殖和处理效果的影响

3.3 影响因素分析

根据上述实验可以得出蚯蚓处理垃圾受品种、环境温度以及有毒有害物质的影响。

3.3.1 蚯蚓品种

全世界已知的蚯蚓种类有3000多种，其中赤子爱胜蚓被广泛应用于处理有机垃圾［8，9］。在上述的两个实验中，可以看出“太平2号”表现出了良好的垃圾处理能力和环境耐受力，在25℃的适宜温度下，日食量与体重之比高达0.88；同时在30℃时仍具有较高的处理效果。

3.3.2 环境温度

“太平2号”生长繁殖环境温度为5～30℃，适宜温度为15～30℃，最适温度为25℃，0℃以下可能冻死或进入休眠状态，35℃时死亡、逃逸。在实验中发现“太平2号”在10～30℃均可存活。“太平2号”在10℃时处理能力最低，日食量与体重之比仅为0.28，而在25℃时最高，为0.88。当温度逐渐升高至30℃时，处理能力有所下降。因此蚯蚓分解处理垃圾的温度宜控制在20～30℃，且以25℃为最适宜温度。

3.3.3 有毒有害物质

由实验一的处理①结果可以看出，未经腐熟的有机垃圾含有大量有害微生物和病原菌，在其自然腐熟过程中会产生有毒有害物质，这些因素对蚯蚓是致命的。因此，在利用蚯蚓处理有机垃圾时，需要对其进行预处理。

3.3.4 蚯蚓处理垃圾的效果

在预处理④的条件下，不同温度下蚯蚓处理有机垃圾的转化率如表3所示。

表3 不同温度下垃圾的转化率

4 结语

（1）利用蚯蚓处理有机垃圾，可以达到垃圾无害化、资源化和减量化的目的。

（2）垃圾预处理方式的不同对蚯蚓处理垃圾效果及生长繁殖有较大的影响。使用EM菌液与蚯蚓粪联合将垃圾进行腐熟预处理可提高处理效果。

（3）蚯蚓处理垃圾的最适宜环境温度在25℃左右，1kg蚯蚓每天可吞食0.9kg生活垃圾，年平均日吞食量为0.6kg左右，垃圾的日转化率高达88%。经过处理后产生的蚓粪中总氮、总磷和有机质含量分别为8、3、210g／kg，含水分33.3%，符合肥料的标准，可用作有机肥料。

（4）“太平2号”具有较强的生命力、环境耐受力及垃圾处理能力，对有机垃圾有较高的处理效率。

［1］ 陈巧燕，杨 建.蚯蚓堆肥处理有机废弃物的国外研究进展［J］.中国资源综合利用，2006，24（12）：8～9.

［2］ 刘梅花，李延虎，朱路，等.蚯蚓在固体废物处理中的应用［J］.遵义师范学院学报，2005，7（6）：51～53.

［3］ 陈德牛，张国庆.蚯蚓养殖技术［M］北京：金盾出版社，2000.

［4］ 邱江平.蚯蚓及其在环境保护上的应用Ⅰ蚯蚓及在自然生态系统中的作用［J］.上海农学院学报，1999，17（3）：227～232.

［5］ 孙振钧.蚯蚓反应器与废弃物肥料化技术［M］.北京：化学工业出版社，2004.

［6］ 陈玉成，皮广洁，黄伦先，等.城市生活垃圾蚯蚓处理的因素优化及其重金属富集研究［J］.应用生态学报，2003，14 （11）：2006～2010.

［7］ 崔美香，刘艳芬，薛进军，等.利用蚯蚓规模化处理城市生活垃圾研究［J］.安徽农业科学，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.