ＩＳＳＮ１００ ２ ４９５６ 实验技术与管理 第３Ｏ卷第１ｌ期２Ｏ１３年１１月 ．ＣＮ１１—２０３４／Ｔ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｖｏ１．３Ｏ Ｎｏ．１１ ＮＯＶ．２Ｏ１３ 蚯蚓堆肥对餐厨垃圾的肥料化处理和生态 综合利用评估 曹瑞琪 （北京理工大学附属中学，北京１０００８９） 摘要：对城市垃圾进行无害化、资源化处理是各个城市面临的共同问题。通过蚯蚓堆肥实验，将蚯蚓分解 餐厨垃圾产生的蚯蚓粪作为基质进行绿豆种植实验。对比清水环境、普通土环境和餐厨垃圾粉末环境种豆 实验结果表明，蚯蚓粪环境种植绿豆，芽苗长势最好，证实蚓粪中确实含有大量对作物生长有促进作用的营 养物质。通过蚯蚓堆肥对餐厨垃圾的肥料化处理和生态综合利用评估实验，为城市餐厨垃圾处理找到一种 更为生态环保的方法。 关键词：餐厨垃圾；蚯蚓堆肥；绿豆种植；生态综合利用 中图分类号：Ｘ７０５ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００２－４９５６（２０１３）１１—００８３—０４ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｏｆ ｅａｒｔｈｗｏｒｍ ｃｏｍｐｏｓｔ ａｎｄ ｆｏｏｄ ｗａｓｔｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ Ｃａｏ Ｒｕｉｑｉ （Ｈｉｇｈ Ｓｃｈｏｏｌ Ａｆｆｉｌｉａｔｅｄ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｃｏｍｐａｒｅ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｏｆ ｐｌａｎｔｉｎｇ ｂｅａｎｓ ｉｎ ｗａｔｅｒ，ｆｏｏｄ ｗａｓｔｅ ａｎｄ ｏｒｄｉｎａｒｙ ｓｏｉｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ， ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｇｒｅｅｎ ｂｅａｎｓ ｐｌａｎｔｅｄ ｉｎ ｅａｒｔｈｗｏｒｍ ｍａｎｕｒｅ ａｒｅ ｇｒｏｗｉｎｇ ｂｅｓｔ．Ｉｔ ｃｏｎｆｉｒｍｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｖｅｒｍｉｃｏｍｐｏｓｔ ｄｏｅｓ ｃｏｎｔａｉｎ ａ ｌｏｔ ｏｆ ｎｕｔｒｉｅｎｔｓ ｆｏｒ ｃｒｏｐ ｇｒｏｗｉｎｇ．Ｂｙ ｔｈｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｏｆ ｅａｒｔｈｗｏｒｍ ｃｏｍｐｏｓｔ ａｎｄ ｆｏｏｄ ｗａｓｔｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ，ａ ｍｏｒｅ ｅｃｏ—ｆｒｉｅｎｄｌｙ ａｐｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ ｃｉｔｙ ｆｏｏｄ ｗａｓｔｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｃａｎ ｂｅ ｆｏｕｎｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｏｏｄ ｗａｓｔｅ；ｅａｒｔｈｗｏｒｍ ｃｏｍｐｏｓｔ；ｇｒｅｅｎ ｂｅａｎ ｐｌａｎｔｉｎｇ；ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ 我国城市垃圾中有近６０ 是餐厨垃圾，餐厨垃 含有大量营养物质，并针对实验数据和实验现象反映 圾数量庞大，且具有含水率和有机物含量高、易 出的问题进行生态综合利用评估，以期找到一种切实 等特性，若处理不当极易造成环境污染和破坏。目 可行的城市餐厨垃圾无害化、资源化处理和保护环境 前我国城市垃圾采用焚烧和填埋处理方法不仅会导 办法。 致大量有机物的浪费，而且易造成二次空气和土壤 的污染＿１］。垃圾围城问题是目前许多城市面临的头 １餐厨垃圾的特点 痛难题。 餐厨垃圾是城市固体垃圾中有机垃圾的重要组成 蚯蚓利用自身丰富的酶系统，能够将餐厨垃圾中 部分，主要包括米和面粉类食物残余、蔬菜、油脂、骨头 有机物转化为自身或其他生物易于利用的营养物质， 等，化学组成有淀粉、纤维素、蛋白质、脂类和无机盐 并产出富含营养物质的蚯蚓粪＿２ ］。目前北京等大城 等。餐厨垃圾有如下特征＿４ ］： 市正在大力推广垃圾分类管理，而蚯蚓分解厨余垃圾 （１）含水率高。餐厨垃圾的含水率高，给其收集、 更是一个可行的办法。 运输和处理都带来很大难度，处理不当容易产生渗沥 本文通过蚯蚓堆肥和种豆实验，证明蚓粪中确实 液等二次污染物。垃圾渗滤水可通过地表径流和渗透 作用，污染地表水和地下水，对环境造成污染。 收稿日期：２０１３—０９—１６ （２）易腐烂。餐厨垃圾中粗蛋白和粗纤维等有机 作者简介：曹瑞琪（１９９６一），女，北京，北京理工大学附属中学 物含量较高，ＢＯＤ值高，易、发酵并产生恶臭，易 Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｍｃａｏｌ９９９＠１６３．ｅｏｍ 滋生病菌，会造成疾病的传播。 ８４ 实验技术与管理 （３）营养丰富。除了有机物含量高之外，餐厨垃 圾还富含氮、磷、钾、钙以及各种微量元素，再利用价值 高，油类和钠盐含量较其他生活垃圾高 对资源化产品 品质影响较大。 ２ 餐厨垃圾资源化处理技术的优缺点分析 目前，餐厨垃圾处理从技术分主要有消灭型和堆 肥型。消灭型技术将大部分餐厨垃圾变成了二氧化碳 和水汽挥发掉；堆肥型技术则将大部分餐厨垃圾变成 了有机肥料和饲料进行资源化利用［６］。 ２．１饲料化技术 餐厨垃圾饲料化可分为生物法和物理法。生物法 是利用微生物菌体处理餐厨垃圾，利用微生物的生长 繁殖和新陈代谢，积累有用的菌体、酶和中间体，经烘 干后制成蛋白饲料。物理法是直接将餐厨垃圾脱水后 进行干燥消毒，粉碎后制成饲料。 餐厨垃圾常掺有砂砾、铁丝、牙签、塑料等杂物，会 对畜禽消化道造成物理伤害。另外，有些餐厨垃圾受 到重金属、苯类等有害物质的污染，被动物食用后有害 物质会蓄积在牲畜体内，人食用了这样的肉类达到一 定程度后，会导致肝脏、肾脏等系统免疫功能下降。 ２．２肥料化处理技术 好氧堆肥技术是指有机物在有氧条件下，在好氧 微生物的作用下，将高分子有机物降解成为无机物的 过程。该工艺采用高温嗜热微生物进行发酵，温度高、 发酵速度快，对餐厨垃圾等有机垃圾具有较好的处理 效果 。该工艺的优点是技术比较简单，处理后的产 物可作为农产品使用，实现了垃圾的再利用。好氧堆 肥对进料纯度要求高，占地面积大，处理时间长，易产 生大量臭气；高温好氧堆肥需要大量热能，运行成 本高［ 。 ２．３厌氧发酵技术 厌氧工艺是指利用垃圾生产沼气并将其转化为电 能与燃气，对厌氧消化罐中产出的残渣进行二次发酵 堆肥处理。发酵后产生的沼液经过脱氮，脱盐，脱硫处 理后可作为液态有机肥料在农业灌溉、园林种植等领 域使用。厌氧发酵技术的优点是垃圾的减量化、资源 化处理效果好。厌氧发酵过程中无臭气逸出，发酵后 不会产生二次污染，社会大众的接受程度较高。但是 厌氧消化在国内的应用还不成熟，利用发酵工艺处理 餐厨垃圾对进料纯度要求很高。 ２．４生物柴油技术 生物柴油是指以动植物油脂为原料，通过酯交换 生产的柴油，也称之为再生燃油。餐厨垃圾中杂质较 多，制备生物柴油时，必须采取有针对性的预处理措施 和正确的工艺，才能保证转化率和产品纯度不受影响。 生物柴油具有良好的环保性，可作为石化柴油的替代 燃料，是一种优质的可再生替代能源 。 ３蚯蚓堆肥对餐厨垃圾的肥料化处理和生态 综合利用评估 蚯蚓堆肥是根据蚯蚓在自然生态系统中具有促进 餐厨垃圾等有机物质分解转化的功能的基础上发展起 来的一项生物处理技术ｌＬ１ 。 ３．１蚯蚓堆肥实验 ３．１．１材料和方法 实验材料：蚯蚓来自北京理工大学附中生物实验 室；蚯蚓堆肥发生器选用直径３０ ｃｍ、高１２ ｅｎ－ｔ带孔瓷 盆；物料为理工附中实验室餐厨垃圾土。 实验方法：将蚯蚓和预处理过的餐厨垃圾土一起 倒入有孔的瓷盆里；再将从附近小区里取来的土覆盖 在上面，浇水，保持土壤湿润。实验步骤及观察到的现 象如表１所示。 表ｌ蚯蚓堆肥实验现象 第１Ｏ天没有任何变化 第】１天没有任何变化 浇了少许水 曹瑞琪：蚯蚓堆肥对餐厨垃圾的肥料化处理和生态综合利用评估 ３．１．２ 结果与讨论 住高温而死掉。 实验中瓷盆内出现的白色虫子为蚯蚓幼体，实验 ３．２蚯蚓粪绿豆育苗实验 后盆内发现有黑色细碎粒状物质为蚯蚓粪，表明蚯蚓 蚯蚓粪具有良好的孔性、通气性、排水性和持水 堆肥实验成功。但实验结束后发现蚯蚓死亡。死亡原 量，是一种优良的天然生物有机肥料，能显著促进植物 因进行分析如下： 生长［ｎ 。 （１）食物：蚯蚓是杂食性动物，每天吃食量相当于 ３．２．１材料与方法 自身重量。蚯蚓死亡的原因可能是准备的食物不合 （１）实验材料：透明塑料杯（２００ ｍＬ量杯）４个；颗 适，或没有准备足够的食物导致蚯蚓饿死。 粒饱满绿豆若干；蚯蚓粪（养殖蚯蚓的土）、普通土、厨 （２）土壤：①土壤中有机物可能较少；②土壤湿度 余垃圾粉末。 不够，蚯蚓喜欢湿润肥沃的土壤，浇水可能也只保持了 （２）实验方法。清水环境：将绿豆洗净，放入清 表层土壤的湿润，中层和底层的土壤比较干燥，所以造 水中。 成蚯蚓脱水死亡；③土壤ＰＨ值过高或过低；④实验用 普通土壤环境：在杯底铺上约３ ｃｍ的土，将豆子 土中可能含有寄生虫卵，导致蚯蚓死亡。 均匀铺在土上，再铺上约０．５ ｃｍ的土，浇水，保持土壤 （３）温度：蚯蚓是变温动物，体温随着外界环境温 湿润。 度的变化而变化。据资料红蚯蚓最适合的生长温度是 厨余垃圾环境：在杯底铺一层厨余垃圾，撒少量 ２Ｏ℃左右，试验期间是在７、８月份，暑期温度太高，水 土，将豆子均匀铺在土上，再铺上约０．５ ＣｉＴＩ的土，浇 分蒸发快，导致蚯蚓死亡。 水，保持土壤湿润。 （４）空气：因为试验中可能没有经常翻动土层，空 蚯蚓粪环境：在杯底铺上约３ ｃｍ的养殖蚯蚓的土 气流通性不好，二氧化碳浓度高，导致蚯蚓无法顺畅 （土足够湿润，不再浇水），将豆子均匀铺在土上，再铺 呼吸。 上约０。５ ｃｌｎ的土。 （５）容器：蚯蚓昼伏夜出，活动力强，容器过矮加 每天观察杯中的现象及绿豆幼苗的长势，并根据 之其他不利因素，会使蚯蚓逃跑，最后很快干死。 土壤湿度与幼苗长势适度浇水。绿豆幼苗生长记录如 （６）蚯蚓本身：实验用蚯蚓种是人工饲养的，所以 表２所示。 其存活能力可能较弱，因此在炎热的暑假可能经受不 表２不同基质中绿豆芽生长记录 ３．２．２结果与分析 样足量的水分，但也足够绿豆发芽生长。蚯蚓粪土里 （１）清水中的绿豆发芽最快，可能是由于绿豆中 和普通土里的绿豆开始虽没有清水中长得快，但随后 本身含有一定的营养物质，而植物生长必不可缺的就 长势加快并长出绿叶。图１可以看出，蚯蚓粪土环境 是水，因此发芽最快。但是，水中不含或只含少量植物 的绿豆生长后来居上，长势最好，绿叶最鲜亮，说明蚯 所必需的营养物质，而光靠绿豆本身所含有的那些显 蚓粪土中含有丰富的植物生长发育所需营养物质。普 然是不够的，因此清水中的绿豆芽后期长势减弱。 通土里虽含有一定的营养物质，保证绿豆后期的生长， （２）蚯蚓粪土里和普通土里虽然没有像清水中那 但长势要弱于蚯蚓粪土环境中的芽苗。 ８６ 实验技术与管理 我国各大中城市餐厨垃圾处理找到一种更为环保的 方法。 ４ ２ ０ ８ ６ ４ ２ Ｏ ， 。 Ｅ ——◆一清水 ＋—参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ） ［１］刘庄泉，周毅，杨健．蚯蚓在城市垃圾中的综合应用口］．重庆环境科 学，２００３，２５（１１）：１９６—１９８． 矧 一． ． ，厂 ，蔗 ，／ｒ ７ ８ 普通土 自 餐厨垃圾 －￣ｔｌｌ粪土 — ［２］陈巧燕，杨健，王志强，等．蚯蚓堆肥处理有机废弃物的国外研究进 ５ ６ ｌ ２ ３ ４ 展［Ｊ］．中国资源综合利用，２００６，２４（１２）：８ １０． ［３］冯磊，Ｂｅｒｎｈａｒｄ Ｒａｎｉｎｇｅｒ，李润东．城市有机垃圾蚯蚓堆肥处理的实 验研究ＥＪ］．江苏环境科技，２００６，１ ９（４）：１０—１２． ｒ－４］王向会，李广魏，孟虹，等．国内外餐厨垃圾处理状况概述［Ｊ］．环境 卫生工程，２００５，３１（１）：４１ ４４． 时间／ｄ 图１绿豆芽在不同基质中生长对比 （３）厨余垃圾中尽管含有营养物质，但不利于绿 豆生长吸收利用，因此该环境中绿豆长势缓慢甚至 停滞。 Ｅｓ］谭燕宏．餐厨垃圾处理工艺及资源化技术进展｜ｌ１］．绿色料技，２０１２ （３）：１７７－１７９． ［６３许永利，张俊英，李富平．蚯蚓粪的综合利用研究现状［Ｊ］．安徽农业 科学，２００７，３５（２３）：７１７９—７１８０． ４ 结束语 利用蚯蚓堆肥进行餐厨垃圾处理，蚯蚓将垃圾中 有机废弃物转化成蚯蚓粪生物肥和蚯蚓动物蛋白，有 效地避免了垃圾填埋、焚烧产生二次污染。实验发现， 绿豆芽在清水、蚓粪土、普通土和餐厨垃圾等不同基质 环境中生长状况显著不同，在利用蚯蚓堆肥实验中产 生的蚓粪土环境中种植绿豆，其长势最好。说明蚓粪 ［７］顾广发，李勇，任维琰，等．餐厨垃圾资源化技术研究探讨术ＥＪ］．环 境卫生工程，２０１１，１９（３）：Ｉ－３． ［８］吕凡，何晶晶，邵立明．餐厨垃圾高温好氧生物消化工艺控制条件优 化［刀．同济大学学报，２００３，３ｌ（２）：２３３—２３８． ［９］卓少明，李政高，潘浩东．不同存放期蚯蚓粪对黄瓜育苗效果的影响 ［Ｊ］．热带农业科学，２００４，２４（４）：ｌ１—１４． ［１Ｏ］张显辉，张波，衣晓红．餐厨垃圾处理方式的探讨ＥＪ］．环境科学与 管理，２００６，３１（１）：１４１—１４２． 土具有很高的生物生长营养物质，作为育苗基质和生 物肥料其生态综合利用价值很高。通过蚯蚓堆肥对餐 ［１１］胡艳霞，孙振钧，周法永，等．蚯蚓粪对黄瓜苗期土传病害的抑制作 用［Ｊ］．生态学报，２００２，２２（７）：１１０６一ｕ１５． ［Ｉ２］崔玉珍，牛明芬．蚯蚓粪对土壤的培肥作用及草莓产量和品质的影 响［Ｊ］．土壤通报，１ ９９８，２９（４）：１５６ １ ５７． 厨垃圾的肥料化处理和生态综合利用评估实验，将为 （上接第８２页） ［４］Ｃｈｏｍｃｚｙｎｓｋｉ Ｐ，Ｓａｃｃｈｉ Ｎ．Ｓｉｎｇｌｅ ｓｔｅｐ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ＲＮＡ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｂｙ ａｃｉｄ ｇｕａｎｉｄｉｎｉｕｍ ｔｈｉｏｃｙａｎａｔｅ—ｐｈｅｎｏｌ—ｃｈｌｏｒｏｆｏｒｍ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ［Ｊ］．Ａｎａｌ Ｂｉｏｃｈｅｍ，１９８７，１ ６２（１）：１５６－１ ５９． ［９］吴艳华，李杰，高岚，等．生物组织总ＲＮＡ的高效提取＿Ｊ］．兰州大 学学报：自然科学版，２００８，４４（２）：１４４ １４６． ［ｉｏ］Ｓｃｈｅｎａ Ｍ，Ｓｈａｌｏｎ Ｄ，Ｈｅｌｌｅｒ Ｒ，ｅｔ ａ１．Ｐａｒａｌｌｅｌ ｈｕｍａｎ ｇｅｎｏｍｅ ａ ｎａｌｙｓｉｓ：ｍｉｃｒ０ａｒｒａｙ２ｂａｓｅｄ ｅｘｐ ｒｅｓｓｉｏｎ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ １０００ ｇｅｎｅｓ ［５］Ｃｈｏｍｃｚｙｎｓｋｉ Ｐ．Ａ ｒｅａｇｅｎｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅ—ｓｔｅｐ ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ［Ｊ］．Ｐｒｏｃ Ｎａｔｌ Ａｃａｄ Ｓｃｉ ＵＳＡ．１９９６，９３（２０３：１０６１４－１０６１９． ［Ｉ１］于寒松，彭帅，谢远红，等．一种ＲＮＡ提取试剂盒ＴＲＩＺＯＩ 的使用 方法初探［Ｊ］．食品科学２００５，２６（１１）：３９ ４１． ｏｆ ＲＮＡ，ＤＮＡ ａｎｄ ｐｒｏｔｅｉｎｓ ｆｒｏｍ ｃｅｌｌ ａｎｄ ｔｉｓｓｕｅ ｓａｍｐｌｅｓ［Ｊ］．Ｂｉｏ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，１ ９９３，１５（３）：５３２—５３４，５３６ ５３７． ［６］Ｇａｕｔｈｉｅｒ Ｅ Ｒ，Ｍａｄｉｓｏｎ Ｓ Ｄ，Ｍｉｃｈｅｌ Ｒ Ｎ．Ｒａｐｉｄ ＲＮＡ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｗｉｔｈｏｕｔ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ ｋｉｔｓ：ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ｓｍａｌｌ ｔｉｓｓｕｅ ｓａｍ— ［１２］汪军，金凯舟，王娟，等．一种高效同时提取微量组织中总ＲＮＡ、 ＤＮＡ和蛋白的技术方法的改进［Ｊ］．肝胆胰外科杂志，２ｏ１２，２４ （４）：３０８—３１３． ｐｉｅｓ［Ｊ］．Ｐｆｌｕｇｅｒｓ Ａｒｃｈ，１９９７，４３３（５）：６６４—６６８． ［７］Ｂｕｔｔ Ｒ Ｈ，Ｐｆｅｉｆｅｒ Ｔ Ａ，Ｄｅｌａｎｅｙ Ａ，ｅｔ ａ１．Ｅｎａｂｌｉｎｇ ｃｏｕｐｌｅｄ ｑｕａｎｔｉｔａ— ｔｉｖｅ ｇｅｎｏｍｉｃｓ ａｎｄ ｐｒｏｔｅｏｍｉｃｓ ａｎａｌｙｓｅｓ ｆｒｏｍ ｒａｔ ｓｐｉｎａｌ ｃｏｒｄ ｓａｍｐｌｅｓ ［１３］王玉成，张国栋，姜静．一种适用范围广的总ＲＮＡ提取方法［Ｊ］． 植物研究２００６，２６（１）：８４ ８７． ［１４］Ｗａｎｇ Ｔ，Ｚｈａｎｇ Ｎ，Ｄｕ Ｌ．Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｏｆ ＲＮＡ ｏｆ ｈｉｇｈ ｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ 【Ｊ］．Ｍｏｌ Ｃｅｌｌ Ｐｒｏｔｅｏｍｉｃｓ，２００７，６（９）：１５７４—１５８８． ［８］王桂玲，刘戈飞，黄东阳．从动物组织提取高质量总ＲＮＡ方法的改 进［Ｊ］．生物技术通报，２００３，１４（６）：５１２－５１４． ｙｉｅｌｄ ｆｒｏｍ ｉｎｋｇｏ ｂｉｌｏｂａ ｌｅａｖｅｓ口］．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ Ｌｅｔｔ，２００５，２７（９）： 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