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蚯蚓生态学——从实验室到产业化之蚯蚓生物反应器

蚯蚓以腐烂的有机物为食,其生长环境充满各种微生物。蚯蚓的生活习性决定了它是处理有机废物的天然能手,能够吞食废物,排泄粪便。

蚯蚓粪富含有机质、腐殖酸、氮、磷、钾,无异味,从本质上讲是大自然的产物,真正能全面地满足植物生长的各种需求和营养成分,对植物有难以置信的神奇肥效,被称为"有机肥之王(肥王)"。开展蚯蚓粪的研发和产业化应用具有非常重要的意义。

随着生物技术迅速发展,蚯蚓粪肥的开发应用接连不断,但我国蚯蚓养殖刚刚起步,多为农民小批量生产,且工序繁琐,耗时耗力,因此蚯蚓粪肥国内市场经常处于货缺价扬的局面。

中国农业大学资源与环境学院孙振钧教授课题组在蚯蚓研究方面不断创新突破,研发了我国第1台大型蚯蚓生物反应器,实现了蚯蚓粪全程自动化、产业化生产,为基于蚯蚓生物技术的功能生物有机肥的研发奠定了基础。

成果简介

课题组研制成功了我国第1台大型蚯蚓生物反应器。蚯蚓生物反应器是一种集高效处理城市生活垃圾和农业有机废弃物与蚯蚓养殖为一体的机械设备,能将各种有机废弃物转化为无臭、无毒、含有丰富有益微生物和酶类的颗粒状蚯蚓粪,可用作果木、花卉、温室蔬菜等肥料,也可用作饲料、除臭剂等。其中废弃物类型包括:生活垃圾、禽粪、污泥。

蚯蚓生物反应器主要由三部分组成:反应器主体,加料部分和出料加工部分。采用中央调控的方式自动监控蚯蚓生存小环境(温度、湿度、酸度、通气性能等),根据废弃物的产生量和蚯蚓繁殖速度、种群结构及分解不同有机废弃物的能力自动布料、出料、收集、包装,合理的将人工工作、机械活动、蚯蚓生物学的特性结合在一起,全程自动化,其工作原理是:

1.控制反应器的温度和湿度, 保持蚯蚓的最佳生存环境和高的处理效率;

2.被蚯蚓吞食的有机废物通过其消化道时,被接种的工程菌将有机废物进一步分解, 废物分解更充分;

3.自动将蚯蚓体与反应器中的物料分离,将生产过程简化为直接对反应器加料和出料,大大提高了工作效率。

应用流程有:回收废弃物→ 简单处理、堆积、发酵、混合搅拌→将废弃物进行处理→装袋、布料→进行反应→出料等六个部分。

不同处理阶段的有机废物形态如下:

根据适用场所不同,该生物反应器的类型可分为三种:

不同生物反应器技术特点对比:

垃圾处理厂和集约化养殖场用反应器

成果特点

操作简单、成本低廉、绿色环保,既可以使废弃物得到有效处理,又可变废为宝,生产出生物肥料。

经济效益

一个标准蚯蚓反应器,日处理有机废物6吨,同时生产生物肥料4吨~5吨/日。每个生物反应器造价为人民币10万~15万元(不包括厂房)。年产蚯蚓有机肥1800吨,按每吨有机肥1000元计,年产值为180万元。其经济效益和生态效益十分可观。

产业化应用

利用蚯蚓生物反应器生产的生物有机肥及多功能生物有机肥集营养、防病、刺激植物生长功能于一体,将其用于花卉上,可显著延长花期,使花更鲜艳;用于果蔬生产,可以提高产量,改善品质,耐贮藏,市场前景广阔。

专家简介

孙振钧,中国农业大学资源与环境学院教授,美国俄亥俄州立大学高级研究员,美国生态学会会员,国际生态工程学会会员,欧洲环境毒理与化学协会会员,长期从事畜牧生态(综合养殖生态工程、农业废弃物生物处理与综合利用、非常规饲料开发)和蚯蚓养殖与综合利用及生态技术方面的教学与研究。在利用蚯蚓技术处理与转化农业有机废弃物与综合利用研究方面享有较高的国际声誉。主持(或主参)国家科技攻关项目、国家自然科学基金课题、国际合作(美国)等科研项目13个。出版著作七部,发表专著、论文上百篇。

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