关键词：低碳；畜牧；粪便转化；蝇蛆
中图分类号：S936.21+6；F326.3文献标识码：A文章编号：0439-8114（2013）14-3233-05
低碳畜牧是继现代化畜牧业发展模式之后的一种低碳、低能、低排、生态、有机、绿色及具有良好社会生态经济效益的发展模式[1]。当前全球气候变暖已成为一个不争的事实，据政府间气候变化专门委员会（IPCC）评估表明，全球气候变暖将直接影响到人类生存所必需的水资源安全、粮食安全、健康及环境安全，尤其是对中国的冲击将更为剧烈。低碳经济既是经济问题，又是环境问题，也是社会问题，低碳畜牧是低碳经济中的一部分，因此，发展低碳畜牧无疑是化解经济快速发展过程对资源、能源消耗的高度依赖，实现国民经济又好又快发展的一条新途径[2]。然而随着畜牧业的发展，畜牧业所带来的粪便污染和饲料紧缺成为亟待解决的两大问题，也是发展低碳畜牧的障碍。据统计，中国畜禽粪便年排放量超过40亿t[3]，对生态环境压力很大，而目前对于畜禽粪便的处理方法主要有肥料化（堆肥技术）、能源化（沼气技术）、饲料化。本文就现代处理畜禽粪便的方法，对蝇蛆在畜禽生产和农业生产中的应用进行了归纳和总结，同时分析了当前畜禽生产中存在的问题及蝇蛆在实现低碳畜牧业中的优势，以期为进一步发展以蝇蛆为主导的低碳畜牧业提供科学参考依据。
1现代处理畜禽粪便的技术
1.1焚烧处理技术
畜禽粪便中含有大量有机物质，采用类似垃圾焚烧处理技术，可使其灰化，达到减量化和杀灭有害病原体的目的。焚烧处理中产生的热量可供发电和作热源利用，但会产生有害气体，同时使许多营养物质流失，并且对于集约化养殖场来说，所产生的粪便量大且含水量高，干燥困难，需要耗费大量的能量将其进行转化才能用作燃料，因而投资大，不易推广[4，5]。
1.2沼气发酵技术
沼气发酵技术是利用自然微生物或接种微生物在缺氧条件下将有机物转化为二氧化碳和甲烷，其优点是处理的最终产物恶臭味减少，产生的甲烷可以作为能源使用。这对于在中国农村地区处理畜禽粪便和缓解能源压力具有重要作用，但该技术受季节影响大，在雨季和冬季效果差[6]。混推式高效畜禽粪便沼气系统的研究虽然解决了一次性投资过大，沼气池长期效果受温度影响较大，季节产气量不稳定的难题，但厌氧发酵处理悬浮物的去除率为88.0%，COD去除率为82.1%，导致处理不彻底，仍需联合好氧法进行处理[7]。
1.3生物堆肥技术
生物堆肥技术可分为好氧堆肥和厌氧堆肥，好氧堆肥是将畜禽粪便在施肥之前利用粪便中的需氧菌在有氧时大量繁殖、发酵并分解粪便，产生热量（每千克干物质产热量为16.7～20.9MJ），蒸发水分、促进有机物的分解。堆肥发酵时的温度高达60℃，可杀灭粪便中的病原菌、寄生虫卵、杂草种子等对作物有害的物质，同时维持其肥力[8]。但是，好氧堆肥技术需要的场地较大，堆肥周期长，并且在堆肥过程中产生大量的NH3，容易造成环境污染。而厌氧堆肥可根据底物干物质含量的不同分为湿法和干法两种[9]。目前国内普遍采用的畜禽粪便湿法厌氧发酵技术，需要将畜禽粪便稀释到8%左右，消耗大量的清洁水，发酵后的产物浓度低，脱水处理相当困难，以致发酵产物难以有效利用，干发酵虽然需水量低，产气量高，但由于其发酵原料的干物质浓度高而导致进出料难、传热传质不均匀、酸中毒等问题[10]。
1.4饲料转化技术
畜禽粪便含有大量未消化的蛋白质、B族维生素、矿物质元素、粗脂肪和一定数量的碳水化合物，特别是粗蛋白质含量较高[11]，1t干鸡粪可替代0.35t饲料粮[12，13]。但畜禽粪便的成分比较复杂，含有一些潜在的有害物质，如重金属（铜、锌等）、药物（抗虫药、磺胺等）、抗生素、激素以及大量病原微生物或寄生虫等[14]，致使食物链存在很大的危险，极易造成畜禽交叉感染或传染病的暴发。因此，中国畜牧业发展过程中所产生的环境资源问题决定了中国畜牧业发展必须实现由高碳经济向低碳转变。但由于一些技术的原因导致一些低碳技术在低水平重复以致发展缓慢，不能适应社会生产的需求[2]。
利用生物处理畜禽粪便费用低廉、节能高效，能获得优质有机肥和高蛋白饲料，不产生二次废物，不会形成二次环境污染，不仅可取得环保效益，还可获得一定的经济效益。同时还能在缺乏专业技术人员的中小城镇和农村中应用，符合可持续发展的理念[6]。而目前利用昆虫处理畜禽粪便，生产高蛋白动物饲料，发展循环经济已逐步应用到畜牧生产实践中。所应用的昆虫以双翅目的蝇科、水虻科和丽蝇科等16个科以及鞘翅目的步甲科等5个科为主[15，16]。利用蝇类的幼虫——蝇蛆处理畜禽粪便，不仅可以资源化利用畜禽粪便、减轻粪便污染，其产品蝇蛆和蝇蛆粪还可作为动物蛋白饲料和有机肥，促进生态循环畜牧业的健康发展[17，18]。
2蝇蛆在畜禽生产中的应用
2.1蝇蛆在降低畜禽粪便污染中的作用
中国畜牧业的粪便污染问题严重，首先畜禽粪便不及时处理很容易滋生细菌和真菌，不仅引起动植物染病[19，20]，而且还会与其他生物有机体竞争资源[21，22]。其次粪尿不处理发酵分解后产生大量的硫化氢、氨、甲烷、二氧化碳和胺类等有害物质加重环境污染程度，引发人畜呼吸道疾病，导致畜禽生产力下降，畜产品产量和质量降低[23]。据报道，经蝇蛆处理后的猪粪中粪臭素、化学耗氧量、生物需氧量分别降低92.8%、54.2%、75.3%[24]，无害蝇类可处理粪便中75%的氮和磷[25]。利用绿蝇和麻蝇幼虫处理畜禽粪便可有效抑制大肠杆菌、假单胞菌、气单胞菌、微球菌、梭状芽孢杆菌的滋生[26]。因此利用畜禽粪便饲养蝇蛆可以起到改善畜禽生产环境，减轻环境污染的作用。
2.2蝇蛆蛋白在畜禽饲料中的应用
蝇蛆是理想的动物蛋白饲料，营养成分全面，营养价值高，主要体现在以下5个方面。①粗蛋白含量非常高，蝇蛆粉中粗蛋白含量高达54%～63%[27]。②氨基酸含量高，蝇蛆原物质与蝇蛆干粉的必需氨基酸含量分别为44.09%和43.38%，超过了世界卫生组织（WHO）和联合国粮农组织（FAO）的标准（40%）[28，29]。③微量元素丰富，蝇蛆体内除含有丰富的钾、钠、钙、镁、磷等无机元素外，还含有多种有机生命体所必需的微量元素，如铁、铜、锌、锰等20种微量元素。④富含维生素A、维生素B、维生素D，其中以B族维生素含量最高[18]。⑤脂肪含量和质量高，蝇蛆油中含有20余种脂肪酸，不饱和脂肪酸占64.5%，包括油酸、亚油酸和亚麻酸等，其中人体必需的亚油酸和亚麻酸含量超过鱼脂而与花生油相近[30]。
国内外很多研究机构利用蝇蛆在猪、火鸡、蛋鸡等畜禽的养殖中取得了比较理想的效果，在基础日粮中添加3%～5%的蛆粉代替鱼粉养猪可达到相近或略高于鱼粉的效果[31，32]，而在基础日粮相同的情况下分别添加等量的蛆粉和鱼粉得到的猪瘦肉中蛋白质含量比饲喂鱼粉的高5%，在仔猪日粮中添加蝇蛆可起到抗贫血作用，种猪加喂蝇蛆可增加其繁殖能力[33，34]。在蝇蛆喂养火鸡的试验中测得蝇蛆的总能量、可代谢能量、粗蛋白含量均比商业饲料高，每日消耗39g蝇蛆平均增重34g，每日消耗60g商业饲料平均增重43g[35]。据报道，用蝇蛆喂养肉仔鸡，鸡群成活率明显提高，饲料利用率高、饲养成本下降、利润增加[36，37]。在蛋鸡的饲养过程中添加适量的蝇蛆蛋白能够缓解夏季产蛋鸡的热应激水平，可提高蛋鸡对热应激的抵抗力[38]。用蝇蛆作添加剂喂养的蛋鸡产蛋率提高10%，蛋重增加2.3%～6.5%，蛋的品质好，蛋黄颜色深，蛋白黏性好，胆固醇含量比普通鸡蛋低55%，蛋鸡的抗病能力明显增强，不会增加疫病的发生[34，39，40]。
2.3蝇蛆在畜禽疾病防治中的作用
蝇蛆在畜禽疾病防治中的作用主要通过两种方式，一种是通过体内的抗菌活性蛋白对引起畜禽致病病原物的抑杀和防御作用，另一种是通过蝇蛆蛋白对畜禽肠道内有益菌群的调控作用。蝇蛆体内含有多种抗菌活性蛋白，这类抗菌蛋白是非特异性免疫应答产物，具有广谱的抗菌作用，对畜禽体内G+菌、G-菌和真菌均有很好的抑杀作用，如白葡萄球菌、金黄色葡萄球菌、绿脓假单胞菌、大肠杆菌等[41]。另外，这些抗菌肽还可能参与畜禽上皮组织和黏膜的抗感染防御，例如抗菌肽可以抑制流感病毒、疱疹病毒的增殖，能杀死疟原虫、痢疾阿米巴和锥虫等，在一定程度上阻止了各种外界有害病原体的入侵[42]。
蝇蛆蛋白可以平衡畜禽肠道内的有益菌群，有益菌分泌杀菌物质，如能产生过氧化氢，对机体潜在的病原微生物有强烈的杀菌作用，还可提高蛋鸡肠道内乳酸杆菌、双歧杆菌的数量，其中乳酸杆菌分泌的乳酸等可降低畜禽肠道pH，抑制革兰氏阴性致病菌和革兰氏阳性致病菌的生长，双歧杆菌对肠致病性大肠杆菌、痢疾志贺菌、伤寒沙门杆菌、金黄色葡萄球菌和变形杆菌有拮抗作用[43]。
3蝇蛆和蝇蛆粪在农业生产中的作用
3.1蝇蛆在农业生产中的作用
蝇蛆几丁质及其衍生物如壳聚糖等具有很强的抗菌活性，在生物防治中应用广泛。几丁低聚糖处理玉米、小麦和棉花种子，可以提高发芽率和出苗率[44]；几丁糖对立枯丝核菌、花生白绢病菌、水稻纹枯病菌等31种真菌具有很好的抑制作用[45]；在孢子萌发上，几丁糖也表现出一定的抑制率，与浓度呈正相关的关系[46]。几丁低聚糖对防治烟草黑胫病的试验结果表明，经蝇蛆低聚糖处理后的烟苗再接种烟草黑胫病菌能够对黑胫病产生抗性，同时可不同程度地提高烟草叶片内苯丙氨酸解氨酶、过氧化物酶和多酚氧化酶的活性[47]；对烟草赤星病菌也有一定的抑制作用，在一定浓度范围（1～16mg/mL）内，随着浓度的提高，蝇蛆低聚几丁糖抑制率随之升高，受抑制的菌丝出现不同程度的缩短、变粗及扭曲等症状，产生的畸形分生孢子数随浓度的升高而增加[48]。
3.2蝇蛆粪在农业生产中的作用
蝇蛆处理畜禽粪便得到蛆粪。其浸提液对苦瓜枯萎病病原菌菌丝的生长和生物量有显著的抑制作用[49]。蛆粪中还含有大量的抗植物病害活性物质，可抗多种植物病害，如水稻白叶枯病、大白菜软腐病、果树炭疽病等病菌[41]。蛆粪能加工成有机肥，提高土壤生物多样性，增加生物活性，优化土壤生物的生长环境，促进物质的转化速率，在作物生长期及时供应作物所需要的养分，促进作物的生长发育和代谢过程，从而提高产量，改善作物品质[50]。在以蝇蛆粪、普通有机肥、菜子粕作为有机肥对晚熟椪柑进行施肥试验，研究其对椪柑品质的影响，结果表明蝇蛆粪组的维生素C含量比普通有机肥组高10.07%，比菜子粕组高1.12%；蝇蛆粪组的含糖量比普通有机肥组高5.50%，比菜子粕组低4.53%；蝇蛆粪组的有机酸酸度比普通有机肥组低0.96，比菜子粕组高0.23[51]。
4小结与展望
随着畜牧养殖业集约化程度的提高，高效养殖业造成的环境污染问题成为了人们关注的焦点之一，粪便中未被消化的有机物、微量矿物质元素、药物及添加剂等变成有害物质严重污染环境。中国自20世纪80年代起就对集约化畜禽场的粪便污染开始重视，开展了一系列的畜禽场粪便简单处理和污染综合治理的研究，开发了成套的设备与设施，主要是通过对粪便进行烘干脱水和微生物发酵处理产生沼气和有机肥料加以利用。但仍存在着技术方案投资大，成本高，经济效益低，资源合理分配和利用的问题，在实际推广中受到了一定的限制。
利用蝇蛆转化畜禽粪便可以回收利用畜禽粪便中的粗脂肪和粗蛋白，减轻畜禽粪便所带来的环境污染，改善畜禽生产环境，得到的蝇蛆作为畜禽饲料拥有非常好的效果，其营养成分全面，营养价值高，不但可以提高畜禽产品的质量，还能提高畜禽免疫力，降低畜禽发病率。此外蛆粪作为有机肥可以改善土壤结构，优化作物生长环境，提高作物的产量和质量，减少植物病害的发生。
综上所述，结合各区域中、长、远期发展规划，开发蝇蛆产业，发展以蝇蛆为中介的低碳畜禽养殖，建立“区域性”低碳畜牧是解决现代畜禽养殖业所造成的环境污染、温室气体排放、人畜争粮等影响可持续发展难题的有效途径，同时还可以提高资源利用率，解决废弃物排放污染，改善生态环境，大大提高畜禽产品的品质和产量，促进畜牧业和农业的可持续发展。
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[关键词]生活垃圾；组分；处理技术；生物降解；发展趋势
随着我国城市人口的增长、城市规模的扩大以及居民生活水平的不断提高，城市生活垃圾近几年的产量都以8％的速度快速递增，人均日产垃圾约1公斤左右。根据垃圾处理的“减量化、资源化、无害化”目标原则，我国近几年新建了一批生活垃圾处理场。本文针对城市生活垃圾无害化综合处理技术进行了探讨。
1.城市生活垃圾来源产生与组分
1.1城市生活垃圾的来源产生
根据来源不同，可将城市生活垃圾分为居民生活垃圾、城市环卫垃圾、机关学校等集团垃圾三大类。
居民生活垃圾来自于居民的日常生活的废弃物，主要有易腐有机质、塑料纸类等：城市环卫垃圾来自城市马路和街面，其组成与生活垃圾相似，但以泥沙枯枝落叶和商品包装物较多，易腐有机质较少：集团垃圾主要指机关、学校等在生活和工作过程中产生的废弃物。
1.2生活垃圾组分
影响城市生活垃圾组分的主要因素有三个：城市经济发展水平；城市居民生活习惯；城市燃料结构。经济发达、生活水平较高的城市，厨余、纸张、塑料、橡胶等有机物含量较高。以燃煤为主的城市，垃圾中煤渣、沙石占较多份额。
许多国家城市居民日常食品改为冷冻、干缩、预制的成品或半成品，垃圾组分中瓜皮、果核等有机物大为减少；而各类纸张或塑料包装物、金属、玻璃器皿、废旧家用电器等品种大大增加。我国垃圾成分与工业发达国家的显著差别是；无机物多，有机物少，可回收物少。
随着城市化进程的发展，燃料结构的改变，即城市电、气化率的提高，以及城市居民生活水平的不断改善，城市生活垃圾组份中的煤灰含量会逐年降低，有机物及可燃物含量逐年增高。
同时随着城市管理的规范，环卫设施的不断完善，砖瓦、陶瓷等建筑垃圾混入生活垃圾的现象将基本杜绝，无机组分逐年降低，而易腐败有机物以及塑料、纸张、玻璃、金属等可回收物质比例逐年增加。我国城市生活垃圾组分变化特点：
①清洁能源的使用，使厨余垃圾中的煤渣、灰分明显减少，有机物比例逐年增加；
②工业化水平的提高，生活用品和食品的包装日益讲究，纸张、塑料等显著增加；
③垃圾的发热值提高很快，已达到中等发达国家水平。
2.城市生活垃圾处理技术
垃圾的处理利用，在很大程度上取决于垃圾的成分（物理成份），其次是经济水平和技术条件以及地理、水文、环境、城市规划等方面的因素。当前世界上工业发达国家城市垃圾处理的方法（按处理工艺区分）主要有下面几种：
2.1卫生填埋
卫生填埋技术就是将城市垃圾填入大坑或洼地中，垃圾和地面接触部位敷设防渗材料，阻止垃圾渗滤液渗入地下污染地下水体；场地底部敷设排水管道，将渗滤液排出场外处理；垃圾体内部有导气系统，将填埋气导出燃烧或利用；场地周围设截洪沟阻止洪水进入场内。
填埋场封场后可以恢复地貌和维护生态平衡。该技术总的原则是不使掩埋的垃圾对地下水、地表水、土地、空气及周围环境造成污染。但卫生填埋的缺点是设计不当或管理不善易造成二次污染，并且被填埋垃圾发酵后产生的甲烷气体易引发爆炸。垃圾填埋处理技术是我国城市垃圾处理的主要方法。
在传统的卫生填埋场中，垃圾的生物降解是一个无任何控制的自然降解过程。由于垃圾组成成分复杂，物理、化学和生物特性差异很大，以及垃圾填埋场结构设计的局限性，无法为微生物提供适宜的生长环境，垃圾的降解过程受到限制。
因此，现行的卫生填埋场垃圾降解过程缓慢、稳定化周期长、降解不完全、产气率低、渗滤液成分复杂。为了解决这些问题，20世纪70年代，美国率先开展了“生物反应器”填埋技术的研究。
生物反应器填埋场通过有目的的控制手段强化微生物过程，从而加速垃圾中可降解有机组分的稳定化进程。这些控制手段包括渗滤液回灌、营养添加、pH值调节、温度调节、供氧等。生物反应器填埋场与传统填埋场的本质不同在于生物降解过程是有控制的。一个填埋单元就是一个“可控生物反应器”。
关键技术研究包括：填埋气体回收利用工程试验研究；经济耐用的新型人工合成衬层的开发；渗滤液处理新技术。
2.2堆肥
堆肥技术是使垃圾中的有机质在微生物的作用下进行生物化学反应，最后形成类似腐殖质土壤的物质，可作肥料或土壤改良剂。堆肥法是一种比较古老的垃圾处置措施。由于各国工业化发展程度不同，所有采用的堆肥工艺也有差异。堆肥包括好氧发酵和厌氧发酵两种方式。厌氧堆肥的特点：
（1）处理工艺简单，成品中能较多地保存氮，
（2）堆肥周期过长，占地面积大，有臭味，卫生条件差，有些物质不易腐烂，一些病菌不宜被杀死。好氧堆肥的特点：
①好氧条件下，物料分解比较彻底，卫生条件好，大部分病菌可杀死。
②堆肥周期短，效率高，处理过程一般为中温高温中温。好氧堆肥方法在发展中国家受到欢迎。尽管堆肥工艺技术在我国有了一定发展，但由于工艺简单、技术要求低、适宜于高有机质含量垃圾的处理。
目前我国的垃圾堆肥技术与发达国家的工业化堆肥技术尚有一定差距。主要在于我国的垃圾堆肥生产机械化水平低，堆肥质量差，肥效低，从而限制了堆肥产品的销路。
因此，如何提高堆肥机械化水平和堆肥产品质量，是摆在我们面前的重要任务。城市生活垃圾处理技术关键技术的研究包括：垃圾复合肥成套技术与设备；垃圾高度复合生物有机肥成套技术与设备。
目前在欧洲，大约只有2％的城市垃圾被用来堆肥。20世纪中期，国外建造的第一批机械化工业生产堆肥装置，大多数是把垃圾堆成垛，然后定期进行翻动，完成发酵过程，不进行预处理，也不进行非堆肥物的局部筛选。只是在近十几年来，堆肥的工艺和机械化程度有了新的创新。
2.3垃圾焚烧技术
2.3.1层状燃烧技术
层燃技术发展较早，国外早期大都采用这种燃烧技术。层状燃烧关键是炉排，焚烧生活垃圾炉排结构要求较为复杂，成本昂贵，为使生活垃圾燃尽，高效燃烧，往往要加辅助燃料，但同时对污染物生成的控制难度较大。
2.3.2流化床燃烧技术
流化床燃烧技术是已发展成熟的新型清洁燃烧技术，炉控制料蓄热量大、炉内传热强度高，更适宜燃烧发热值低、含水分高的燃料，燃烧垃圾基本上可以不用助燃。床内燃烧温度在800-900℃，燃烧稳定，高温停留时间达3～4s，能有效控制二恶英等有害物质排放。
为了保证入炉垃圾的充分流化，对入炉垃圾的尺寸要求较为严格，需要进行一系列筛选、粉碎等处理，使其尺寸、性状均一化。一般破碎到≤150mm，然后送入流化床内燃烧，床层物料多为石英砂，一次风经由风帽通过布风板送入流化层，二次风由流化层上部送入。
启动、燃烧过程与普通流化床锅炉相似，采用燃油预热料层，当料层温度达到600℃左右时投入垃圾焚烧。流化床燃烧技术完全符合生活垃圾焚烧的要求。
2.3.3旋转燃烧技术
旋转焚烧炉燃烧设备主要是一个缓慢旋转的回转窑，内壁用耐火砖砌筑，也可采用管式水管壁护滚筒，回转窑直径为4～6m，长度约为10-20m，根据焚烧的垃圾量确定，倾斜放置。
单台回转窑垃圾处理量目前可达到300t／d（直径约4m，长约14m）。回转窑过去主要用于处理有毒有害的医院垃圾和化工废料。它是通过炉本体滚筒缓慢转动，利用内壁耐高温抄板将垃圾由筒体下部在筒体滚动时带到筒体上部，然后靠垃圾自重落下。
由于垃圾在筒内翻滚，可与空气充分接触，进行较完全的燃烧。垃圾由滚筒一端送入，热烟气对其进行干燥，在达到着火温度后燃烧，随着筒体滚动，垃圾翻滚并下滑，一直到筒体出口排出灰渣。
垃圾含水量过大时，可在简体尾部增加一级炉排，用来满足燃尽，滚筒中排出的烟气，通过一垂直的燃尽室（二次燃烧室）。燃尽室内送入二次风，使烟气中的可燃成分充分燃烧。对热值低于5000kJ／kg（1200kcal／kg）含水分高的垃圾，旋转焚烧炉有一定的难度，一般焚烧生活垃圾采用较少。
2.4热解
指在无氧（外热式热分解）或缺氧（内热式热分解，又称汽化）的条件下，高温分解垃圾成燃气、燃油等物质的过程。美国矿务局将厨房垃圾在密闭高压釜内加热到380℃，经过20min蒸馏，每吨垃圾可得32kg低硫燃料油。
2.5蚯蚓分解
指利用蚯蚓体内的酶分解废弃物的垃圾处理方法。蚯蚓具有非常快的繁殖能力和十分惊人的消化系统，能“吞食”垃圾、粪便和有机废物，尤喜食厨房垃圾。
蚓粪是一种较理想的有机复合肥料，无臭、卫生、保水、保肥、通气性好、有机质含量高，还有丰富的N、P、K等成分。目前，美国、加拿大、意大利、日本都有蚯蚓垃圾场。
2.6生物处理技术
城市生活垃圾中含有的有机质在一定温度、湿度、含氧量等条件下可生化分解成没有腐败性的一种腐殖土状物质，以该物质为基质经烘干粉碎加入适当的无机肥料添加剂和生物菌种，在造粒机中制成颗粒，经干燥制成颗粒状有机复合肥和生物有机肥。
堆肥按需氧程度一般分为厌氧堆肥与好氧堆肥两种。厌氧堆肥是依靠专性和兼性厌氧细菌的作用降解有机物的生化过程。此法有机物的分解速度缓慢、发酵周期长、占地面积大。而好氧堆肥是依靠专性和兼性好氧细菌的作用降解有机物的生化过程。此法有机物的分解速度快、堆肥所需天数短、臭气发生量少，因此采用较多。
3.技术前景
城市生活垃圾的处理技术的选择和发展，主要取决于其垃圾的成分、经济基础条件等。尽管不同时期所采取垃圾处理技术措施、路线有所不同。但其最终目标都是朝着垃圾处理的的减量化无害化、资源化方向发展。
城市生活垃圾的分类收集是实现无害化综合处理的基础和前提，也为采取更有效、更经济的处理方法提供了可能。垃圾作为—种可再利用资源已得到越来越多人的认可，怎样提高城市生活垃圾的再利用率、无害化和资源化必将成为未来城市生活垃圾处理技术发展的总趋势。
Abstract：Presently,thedisposalmethodsaboutsludgehavelandfill,burnandagricultural,theformertwomethodsbecauseofthelimitationsofplace,expensesreasonwaslimitedinusing.sludgeisrichinN,P,Kandorganicmatter,itisthenaturalorganicfertilizer.So,sludgedepositingcombinedwithagriculturalrecycletreatmentbecomingthebestchoice.sludgeagriculturaldisposalmethodsofourcountryhasmainly:applyingfertilizerdirectly,applyingfertilizerafterdried,sludgecompostandsludgecompoundedbio-fertilizer,becausefirsttwokindsofmethodscannotgetridoftheharmfulsubstanceinthesludgeeffectively,themwerelimitedinusing,thelasttwokindsofmethodsaretestedthroughthenumerousscholar'sfields,indicatethatitisakindofverypromisingsludgerecycledisposalmethod,butheavymetalionsareapttoaccumulateinthesoilandplant,itisimportantfactorthataffectsludgelandutilizeto.Thistextcombinedtheinstancehasexplainedthatthecurrentsituationandfuturedevelopmenttrendinagriculturalrecycletreatmentofsludgedisposalofourcountry.
Keywords:Sludge；Resources；Disposal
摘要：目前，污泥的处置方法主要有填埋、焚烧和农用，前两者由于场地限制、费用昂贵等原因在应用上受到限制。污泥中富含N、P、K及有机质，是天然的有机肥料。因此，污泥的处置与农用资源化相结合将成为最好的选择。我国污泥农用资源化的方法主要有：自然风干后直接施肥、干燥和造粒后施肥、污泥堆肥后施肥和污泥制复合微生物肥，前两种方法由于不能有效去除污泥中的有害物质，而在应用上受到限制，后两种方法通过众多学者田间试验，表明是一种很有前景的污泥资源化处置方法，但重金属离子易在土壤和植物体内积累是限制污泥大规模土地利用的最重要因素。本文结合实例阐述了我国污泥农用资源化处置现状及未来发展趋势。
关键词：污泥资源化处置
当前，随着人们对环境污染控制认识的加深，污水处理厂在各主要城市相继建成并投入运行，与此同时污水处理厂又产生大量的残渣即污泥，目前世界上生产污泥已达1亿吨/年（干污泥），我国已达900万吨/年（合干污泥300~350万吨/年）[1]。国内外污泥处理处置的方法很多，一般采用浓缩、消化、脱水、干化等工艺处理后有效利用（主要为农用）、填埋及焚烧等方法处置，或用其中某几种方法组合处置[2]。污泥的最终出路不外是资源化利用或以某种形式回到环境中去，随着海洋投弃被禁止，污泥弃置的比例正逐渐减小，同时土地填埋也受到越来越严格的限制[3]。欧盟、美国及日本近年及预测的污泥主要处置方法见表1[4~7]，在今后数年里美国的大部分填埋场将关闭，欧盟也将规定填埋必须和焚烧相结合，只有焚烧灰才可以被填埋。人们认识到污泥处理的优先顺序是减容、利用、废弃，污泥减量化、稳定化、无害化处理后作为资源回用已经成为主流。
表1欧盟、美国及日本近年及预测的污泥主要处置方法
项目
污泥量/104tDS
农用/%
填埋/%
焚烧/%
其它/%
欧盟[4,5]
650
39
40
11
10
1010*
45*
17*
38*
美国[6]
49
35
15
1
日本[7]
17.1
33
15
49
3
试运行阶段每吨可获利50元左右，应用效果较好。
1.3污泥堆肥发酵
堆肥是利用污泥中好氧微生物进行好氧发酵的过程。污泥与调理剂（如锯沫、桔杆、树叶、粪便等）及膨胀剂（如木屑、桔杆短节、花生壳等），在一定条件下（如pH、C/N、通气、水分、温度）进行好氧堆沤，借助于微生物群落，在潮湿环境中对多种有机物进行氧化分解，使有机物转化为类腐殖质。污泥经堆肥处理后，病源菌、寄生虫卵、杂草种子几乎全部被杀死，挥发性成分减少且臭味降低，重金属有效态的含量也会降低，速效养分含量有所增加，成为一种比较干净而性质比较稳定的物质。污泥堆肥过程是个相当复杂的过程，它受到耗氧率、碳氮比、温度、pH值、挥发固体含量、空隙率等诸因素的影响，所涉及的学科相当复杂。魏源送等[13]采用5种调理剂（木片、麦壳、玉米芯、稻壳和回流堆肥）进行了中试规模的污泥堆肥实验研究，对含水率、有机质、总氮、BOD5和比耗氧速率（SOUR）等参数的变化进行了监测。研究结果表明：BOD5和SOUR指标适用于评价采用不同调理剂的堆肥污泥稳定度。田宁宁等[14]利用自行研制的生产性规模的好氧动态堆肥装置进行了污泥稳定化和无害化处理的应用研究，探讨了影响好氧堆肥的主要因素温度、含水率、供氧量和通风方式之间的关系，确定了污泥动态发酵的最佳参数。李秀艳等[15]年以上海市竹园第一污水预处理厂污泥为例，进行了污泥好氧发酵堆肥技术，并对其主要影响因素进行了测定，取得了一定成果。李艳霞等[16]试验研究了不同配比的填充料和通气状况对污泥堆肥起始升温的影响。结果表明：填充料含量高的配比升温速度明显比填充料含量低的配比快；高填充料配比的堆体(填充料占堆料的1/2～1/3)在起始升温阶段可以不进行氧气的供给；低填充料的配比和加入回流堆肥的配比(填充料占堆料的1/4～1/9),由于堆体的孔隙少,则必须进行通气量的调节。
脱水污泥经堆肥自然风干后直接用于农田，也可进一步加工造粒，制成成品。唐山西郊污水厂污泥制肥示范工程，天津石化制肥工程等均采用污泥堆肥技术，该技术应用比较成功的是天津纪庄子污水厂，其污泥堆肥工艺流程如下：
1.4污泥制复合微生物肥
复合微生物肥料是一种很有应用前景的无污染生物肥料。污泥经过烘干、粉碎后加入氮、磷、钾等植物生长所需营养元素和菌粉，然后进行混合造粒，再经低温干燥冷却后，加入复合肥，进一步提高污泥中有机废料的含量。此类肥料在我国主要依赖进口，试验和生产也刚刚起步。张国占等[17]利用城市污水厂污泥进行了复合有机肥中试及产品的田间试验,结果表明污泥复合肥可增加农作物产量且不会引起重金属超标。对污泥制肥中的污泥干燥及相关政策问题进行了探讨。此外，还进行了污泥制造有机肥技术应用实践，并对实验产品进行了田间实验，取得了良好效果。郑玉琪等[18]进行了智能化高效低耗堆肥及其复合肥生产成套技术研究，并取得了一定成果，经过研究,率先开发出堆肥氧气实时、在线自动化监测系统。该系统由气体采集、氧气传感器变送器、输送线路、采集储存4部分组成。系统可靠性检验结果证明:测量结果精确、稳定,反应灵敏,重复性好。董克虞等[19]年对污泥生产有机肥的配方及增产效果进行了实验研究，结果表明污泥施肥可使作物大幅增产，其中A种配方（发酵污泥53.3%，氯化钾7.5%，磷酸二氨39.2%）尤为显著，已应用于工程实践，并取得了很好经济效益。邹波[20]以石油化工污水处理过程中产生的污泥为样，通过对污泥成份、肥效的分析及对活性污泥制肥工艺的简介，阐明了剩余污泥制肥技术的可行性和广阔前景。张学洪等[21]进行了城市污水污泥有机复合肥水稻施肥试验，结果表明：该有机复合肥对水稻的增产效果显著，肥效与N、P、K三元复合肥相当。陈同斌等[22]通过盆栽和大田试验,初步探讨了污泥复合肥种植小麦的肥效及其对小麦重金属吸收的影响。试验结果表明：污泥复合肥对小麦的增产效果和土壤的培肥效果明显优于化肥,等同于市售复合肥。它能促进植株生长发育,提高小麦产量,对土壤速效养分的积累有明显的促进作用。采用污泥制复合微生物肥方法，主要试生产运行的有淄博市污水处理公司，其生物肥生产线工艺流程如下：
该项微生物肥料生产工艺主要是以脱水污泥为基质，制成固氮菌、解钾细菌、解磷细菌三者互不产生拮抗作用的微生物肥料。生产采用微机控制系统进行中心控制，配料工段设有配料仓7组，综合各厂家优点，为了除尘，还设置了除尘器，配料采用电脑自动配料，程序预设。肥料产量为3.2t/h。生产出的肥料中，三种菌的活菌数为2500万个/g，经过实验与大田应用，肥效高于进口生物肥，每吨可获利200元左右。
2污泥资源化存在问题及展望
重金属是限制污泥大规模土地利用的最重要因素。重金属不像有机物可以通过降解除去，其溶解度一般很小，在污泥中性质较稳定，较难去除。这些重金属随污泥进入土壤，长时间积累就可能对环境造成一定的危害。因此，应尽可能减少其在污泥中的含量。目前，主要通过化学和生物学两种方法来降低污泥中的重金属含量，生物学方法相对投资费用低，易于操作，具有较为乐观的应用前景。污泥的资源化利用和环境风险受到气候条件、土壤性质、植物种类、污泥性状和用量以及研究对象等多因子的影响，是一个多元系统中的复杂问题，因此污泥使用时应考虑污泥的数量和质量、土地条件及环境监测等。我国缺乏一套较为完善的污泥土地利用技术规范，尤其对污泥及施污泥土壤中有机污染物的研究较少。这种现状不利于污泥土地利用的规范化管理和土壤生态环境的保护。
由于我国长期以来农业追求高产，大量使用化肥，已造成土壤沙化、板结，肥力下降，尤其在我区干旱地区，土壤中有机质含量较低。污泥中富含有机质和多种植物所需的养分，可以弥补长期使用无机化肥给土壤带来的缺陷。使用污泥对土壤的物理、化学及生物学性状有一定的改良作用。污泥中的有机质可明显改善土壤的结构特性，使土壤孔隙增多，土壤的通气透水性和田间持水量提高[23,24]，从而促进植物生长和产量的提高。实践证明污泥的农田利用是污泥的最佳出路。目前污泥资源化还存在下面一些问题：
1）污泥仅浓缩处理，体积仍较大，运输不便。
2）泥的性质不稳定，给制造质量稳定的产品带来困难。
3）于污泥中富集了城市污水中的有毒、有害物质，尤其是重金属的富集，严重阻碍了污泥的资源化应用。
4）污泥制肥生产工艺，制造过程复杂，成本较高,难去除臭味。
污泥资源化还需注意两点，一是产品的市场性，二是加工过程中是否会产生二次污染。由于工艺复杂、成本昂贵，使污泥的资源化利用目前较难实施，但从环保长远的观点来看，会有广阔的前景。因此，如何将污泥资源化利用过程简单化、实用化、商品化，是一个亟待解决的课题。
3结束语
随着工业和城市的发展，污水处理率的提高，城市污泥产量必然越来越大。污泥是一种很有利用价值的潜在资源，为了充分利用这种资源，减少环境公害，世界上许多国家都在大力发展污泥处置和利用的各种技术。相对于发达国家来讲，我国污泥处理利用技术还比较落后，同时考虑到我国是一个农业大国。因此，将经过稳定化、无害化处理后的污泥进行土地循环利用，应该是我国污泥资源化利用较有前景的一种途径。鉴于污泥土地利用所涉及的研究与利用等方面的种种问题，要想达到安全有效的目标，需要政府有计划地组织环境保护部门同农业部门开展污泥土地利用方面的科学研究，以经济、安全、合理、有效、有益的原则利用污泥，以发挥其巨大的经济效益、社会效益和生态效益。
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