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环卫垃圾车:蚯蚓处理城市生活垃圾的现状

作者:hwcxl  发布时间:2012-10-4  新闻浏览热度:

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 随着经济发展和城市化的快速推进,城市生活垃圾越来越多。目前,对这些有机废弃物大多仍采用焚烧、填埋、自然堆制和快速高温堆制等手段来进行处理,这些方法不仅不能从根本上实现垃圾资源化,还会造成二次污染[1]。但是垃圾是一种放错了位置的资源,城市垃圾中有机物含量相当高,一般超过50%,因而是极其宝贵的有机资源。人工快速高温堆肥是近年来广受重视的处理技术,主要采用强制通风和接种纤维素分解菌等方法提高处理速度和堆肥质量,但处理产物的物理性状并无根本改观,且臭味较重,需要复杂的后处理工序,加大了生产成本[2]。有机废弃物的蚯蚓堆制处理技术(vermi composting)是近年来发展起来的一项新型生物处理技术[3]。由于蚯蚓具有惊人的吞噬能力(日吞食量可达其体重的数倍),且其消化道可分泌蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、甲壳素酶、淀粉酶等多种酶类,对绝大多数有机废弃物有较强的分解作用[4]。有机物质被蚯蚓摄食后,少部分被直接同化利用,大部分经蚯蚓体内的磨碎和挤压作用后以颗粒状排出,起到类似于挤压造粒的作用,从而达到物理改性的目的。同时,蚯蚓能促进微生物的活性,它们间的联合作用加速了有机物的分解和转化,并能有效除去或抑制堆制过程中产生的臭味[3]。此外,蚯蚓代谢活动还可产生大量生物活性物质,有利于作物的生长和品质的改善;副产物蚯蚓本身又是优质的饲料和生物医药原材料。因此利用蚯蚓处理城市生活垃圾,不仅工艺简单,不需要特殊设备,还可促进垃圾资源化的良性循环,实现可持续发展。目前国内外许多学者都进行了这方面的探索,已开发出了较为成熟的生产工艺技术。法国1991年在罗纳河畔的Lavoulte市建立的世界上第一座利用蚯蚓处理城市生活垃圾的垃圾处理场,现代化程度较高,日处理垃圾20~30,t仅需4个工人操作,垃圾的处理成本每吨约为360法国法郎[5]。2000年澳大利亚悉尼奥运会期间,利用4000条蚯蚓处理奥运村生活垃圾,可以做到垃圾不出村就地消纳。但国内对用蚯蚓处理垃圾的研究较少,离产业化尚有距离。
1生活垃圾的产量和成分
  目前,全世界每年有450亿t以上生活垃圾生成。我国是世界上人口最多的国家,城市人口达3亿多,年产垃圾1亿t以上,并且每年以8%~10%的速度递增[6]。垃圾成分较10年前也发生了变化,受人们生活水平、消费水平、燃料结构等影响,垃圾成分总体表现为有机物增多,灰土、砖瓦、塑料等含量降低,可利用价值增大。张艳等对武汉市城市生活垃圾成分及产生量的调查表明,随着经济发展,武汉市居民垃圾产量显著提高,且垃圾构成发生了质的变化,有机物含量增长了139.07%,以塑料、厨渣、纸张增长最快,而煤灰等无机垃圾减少。居民的燃料结构及生活水平都直接影响到垃圾成分的变化:经济收入、气化率越高,居民高龄比例越低,垃圾中有机物含量就越高[7]。
  吴文伟对北京市城市生活垃圾产量和成分作了预测分析[8]。可以清楚地看出,1995年来垃圾年产量呈明显上升趋势,成分从无机成分为主变为以有机成分为主,食品、纸张、织物、塑料类有机垃圾显著增加。因此随我国经济发展、城市化进程加快,城市生活垃圾将以有机组分为主,这些有机组分过去往往是垃圾中产生臭气、污染地下水的污染源,现在用蚯蚓堆肥技术对其进行分解处理后,不仅可以解决环境污染问题,还可使有机废弃物转变为生物有机肥、饲料等有价值的东西。
2蚯蚓处理生活垃圾的原理
  蚯蚓是一种杂食动物,它们大量吞食有机物质,通过砂囊的机械研磨和肠道内的生物化学作用进行分解和转化。有机物质在蚯蚓消化道分泌的各种生物酶(包括蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、淀粉酶及甲壳素酶等)和微生物的联合作用下,能水解为易于同化的碳水化合物、脂肪、蛋白质以及较稳定的纤维素和几丁质,并使土壤矿物发生一定程度的分解[5]。这些有机物质和无机矿物质被进一步转化为植物易于利用的可给态化合物,如氨、碳酸和易矿化的尿素、尿嘌呤以及速效性的磷钾矿质养分。这些代谢剩余产物大部分与吞食的土壤密切复合,混上蚯蚓体表分泌物、尿液等以蚓粪的形式排泄出来,形成土壤中营养丰富、品质优良的团粒结构[4]。有很多研究表明,蚯蚓可显著增加土壤中全氮和氮、磷、钾有效养分含量,并可提高土壤中脲酶、蔗糖酶和微生物活性,增强土壤供肥性能[9,10]。由于蚯蚓可以将有机物降解为腐植酸类物质,且其体表可分泌易分解的单糖类有机物,因此蚯蚓可显著提高土壤中微生物的活性[11]。20世纪80年代中期,清华大学环境工程研究所开展养殖蚯蚓处理城市生活垃圾的可行性研究,1989年通过成果鉴定,肯定了养殖蚯蚓处理生活垃圾的可行性与优越性[12]。仓龙等用室内接种法研究了赤子爱胜蚓处理牛粪、猪粪及鸡粪和药渣混合物的最适湿度和接种密度[13],初步确定了蚯蚓堆制处理牛粪的腐熟度的各项指标[14]。以上研究均表明用蚯蚓处理垃圾有广阔前景,不仅为城市净化、处理公害找到了新途径,还促进了物质再循环、垃圾的资源化。国外用蚯蚓处理生活垃圾、造纸厂废弃物已经实现产业化,生产产物已经被广泛应用到农业生产中,但是在我国用蚯蚓处理垃圾如何实现产业化还需要进一步研究。
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