蚯蚓消解畜禽粪便生态资源化利用探析
摘要 叙述了畜禽粪便对生态环境的压力、国内外现行的畜禽粪便处理手段以及蚯蚓消解有机固体废弃物的原理，在此基础上提出了蚯蚓消解畜禽粪便生态资源化利用技术研究的路线和工艺流程，并分析了该技术的经济、生态和社会效益。
关键词 蚯蚓；生物处理；畜禽粪便；生态资源化利用
中图分类号 X713 文献标识码 A 文章编号1007-5739（2012）23-0228-01
利用蚯蚓处理畜禽粪便不但可以生态资源化处理畜禽粪便，而且降低了畜禽粪便处理成本，并可以高效利用处理后得到的蚓粪和蚯蚓，一方面提高畜禽粪便处理的经济效益，另一方面又保护生态环境。
1 研究背景
许多欧洲发达国家畜禽养殖业发展水平较高，其产值可以达到农业总产值的1/2以上，因此该产业的发达水平也代表了一个地区或国家的农业发达程度。我国的畜禽养殖业近年来也发展迅速，特别是自1988年实施城市“菜篮子工程”后，畜禽养殖规模和产值每年的递增速度超过10%，2002年我国就已成为世界第一大畜产品生产国。畜牧业产值在国民经济增长中起到越来越大的作用，有不完全统计数据表明，2004年我国畜牧业产值达12 173.8亿元，占农业总产值的33.6%。畜禽业的规模化发展，极大改善了人民物质生活，带动了农村经济，但与此同时也引起了许多环境污染，成为环境污染三大源头之一。统计资料显示，1999年我国畜禽粪便排放量达到19亿t，与工业固体废弃物排放量相比，相当于其2.4倍左右，畜禽粪便中的COD超过生活和工业废弃物中COD之和，达7 118万t之多。畜禽养殖产生恶臭和有害气体，污染空气；污染土壤、地表水、地下水；其直接排放或者通过径流进入水体后造成富营养化；带来的有害虫卵、病菌，危及人体健康。
蚯蚓消解处理有机废弃物的技术是近年来发展起来的一项新型生物处理技术。蚯蚓具有促进植物生长、增加植物产量的重要作用已经为许多研究工作所证明。这一作用是蚯蚓通过对生态系统中有机物质的分解转化，促进碳、氮循环，从而提高土壤肥力和通过其在土壤中的活动对土壤结构的改善来实现的。有关研究表明，蚯蚓具有增强土壤中氮、磷循环的作用。在有微生物参与的情况下，蚯蚓明显促进土壤有机物质及植物残落物质中的碳、氮的循环转化，增加土壤中的可给态碳、氮。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。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，它们之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。此外，蚯蚓代谢活动还可产生大量生物活性物质，有利于作物生长和品质改善；蚯蚓本身又是优质的饲料和生物医药原材料。因此，利用蚯蚓处理畜禽粪便，可促进畜禽粪便资源化的良性循环，实现可持续发展[1-3]。
利用蚯蚓处理畜禽粪便，一次性投资少（根据畜禽粪便产生量确定投资规模，消解床最少投资不到7.5万元/hm2），有效降低畜禽粪便处理成本，并高效利用处理后得到的蚓粪和蚯蚓，提高了经济效益。利用蚯蚓处理畜禽粪便，可以把废弃物中的氮、磷提取出来，蚯蚓和蚓粪作为饲料蛋白使氮、磷从新进入畜禽养殖循环体系，这样有效地降低了区域内氮、磷的投放总量，缓解了区域内氮磷对环境压力，这对环境治理，特别是水环境的改善具有极其重大的意义[4-5]。
2 畜禽粪污处理技术
2.1 技术路线
先对养畜场的粪、尿、冲洗污水进行三质分流分贮的前处理。对粪、尿、冲洗污水进行不同方法处理。以深池设施养殖商品蚓，人工气候室批量孵育幼蚓，机械运粪为关键技术，集约化养殖蚯蚓消化畜粪；畜尿与蚓粪均匀混合制作蚓粪复合肥基料；冲洗污水通过物理、生物处理后循环利用。产出的蚯蚓供制药公司提取蚓激酶。蚯蚓提取蚓激酶后的下脚料以鲜浆形态作原料生产特种水产配合饵料，蚓粪不制颗粒而保持其原始形态，直接配制复合肥；特种水产饵料采用水上湿润投喂法，减少粘合剂使用；开展蚯蚓粪便高吸附机理、蚯蚓粪便中有益酶类和激素作用机理、蚯蚓粪便对土壤微生物区系影响等研究工作。
2.2 工艺流程
畜禽粪污处理工艺流程：畜禽粪、尿、水分流分贮→加入蚯蚓→商品蚓养殖→蚓粪→晾干→粉碎→分筛去杂→蚓粪生物有机肥+氮、磷、钾化肥→混合→制粒→烘干→包装（生物有机-无机复混肥）蚯蚓→提取蚯蚓蚓激酶→蚯蚓浆或其冰冻粉→饲料→特种水产养殖。
3 效益分析
3.1 经济效益
年投入支出：用饵料（牛粪、猪粪均可）100 m3，10元/m3，计1 000元；自繁蚓种20 kg，按成本20元/kg计，共400元；占地333 m2，0.9元/m2，计300元；水电工等计500元；合计 2 200元。年收入：蚯蚓1 000 kg，6元/kg，计6 000元；蚓粪20 t，150元/t，计3 000元，合计9 000元。纯利润为9 000-2 200=6 800元。实践证明，每天30头牛所产的粪可养蚯蚓667 m2，可年产蚯蚓30 t/hm2，蚓粪60 t，可增收入21 000元。
3.2 生态效益
一是对农业生态的修复作用。不仅可以提高土壤质量，而且蚓粪可以增加土壤团粒结构。蚓粪是有机质在蚯蚓体腔内经微生物作用生成的微小颗料，酷似土壤的团粒结构，长期坚持施用蚓粪，必然增加土壤的团粒结构，恢复肥力，提高保水保肥和平衡供应营养的能力。此外，还可以提高农产品品质。蚓粪是速效有机肥，可为作物提供平衡养分，保证品质。二是促进绿色产品生产。蚯蚓是环节动物，体内含有促进动物生长的未知因子。用蚯蚓浆作营养强化剂的水产饲料，能保证水生食肉动物（甲鱼、黄鳝等）生长迅速，不必再用化学激素也能高产，从而保证了水产品品质。三是保护生态环境。首先，改善养殖周边环境。畜粪及时送往蚯蚓养殖场，用上位带土接种法，用蚓粪覆盖畜粪，无异味，无蝇蛆，空气质量明显改善；畜尿被及时由蚓粪吸附或除臭，无异味，不乱流，不污染周边环境。其次，减少淡水养殖对水体的污染。畜粪养殖蚯蚓，经济效益高于畜粪喂鱼养蚌，所以将畜粪直接投入水体进行淡水养殖的做法就会显著减少，从而减少对水体的污染。再次，减少对水体的污染。畜粪尿得到及时的清洁处理处置，不遭雨淋不流淌，阻断了其直接流入地表径流或通过浸透到地下再逐渐污染水源的通道。最后，减少化肥流失的面源污染。蚓粪复合肥，由于蚓粪的高吸附力，使其中化肥变成缓释性的，减轻直至避免了流失，从而减少了化肥中氮、磷等流失造成的面源污染。
3.3 社会效益
一是减少化肥、农药使用量。蚓粪中的养分具有速效性，可以替代相当部分化肥，减少化肥施用。同时由于蚓粪复合肥中的化肥流失较少，就使化肥的利用率显著提高，可达45%以上。蚓粪复合肥提供的是平衡营养，植物生长发育正常，体质健康，抗病害能力增强，可以减少病害发生，减少农药使用。二是促进就业。蚯蚓处理畜禽粪便养殖场的从业人员，从事蚯蚓加工、蚓粪加工、销售的人员则是一个可观的就业数字。三是促进上下游产业的良性发展。奶牛场、养猪场通过变末端处理为综合利用，不仅可以增加经济效益，而且因为环境质量提高，可以减少治污防病的成本，利于走上健康发展道路。绿色蔬菜需要优质有机肥，绿色水产需要优质动物蛋白，本研究衍生产业可以提供这方面的物质条件，利于这些产业的发展。
4 参考文献
[1] 张成帅，赵丽莉，朱远航.河南省养猪场清洁生产思路探索[J].畜牧与饲料科学，2011（12）：117-118.
[2] 马再强，薛晓玲，李小珍，等.天水市秦州区畜牧业污染及治理对策[J].畜禽业，2010（2）：32-33.
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