淺談污泥的蚯蚓分解處理技術(shù)

張歡歡

（成都理工大學(xué) 環(huán)境與土木工程學(xué)院，四川 成都 610059）

1 引言

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，污水處理能力不斷提高，截至2012年9月底，全國設(shè)市城市、縣累計建成城鎮(zhèn)污水處理廠共3340座，污水處理能力達到1.42億 m3／d[1]。但是伴隨污水廠的建設(shè)及運行產(chǎn)生了大量剩余污泥，按照1萬t水可以產(chǎn)生5t含水率80%濕泥計算，我國污泥的日產(chǎn)量可達到7.1萬t，年濕泥產(chǎn)量（按365d計算）為2591.5萬t。污泥中不僅含有氮、磷、鉀、有機物等植物營養(yǎng)成分，還含有重金屬離子、病原微生物、寄生蟲卵等有毒有害物質(zhì)[2]。污泥若未經(jīng)妥善處理，極易對地下水、土壤等造成二次污染，如何有效地處理處置污泥已成為一個亟待解決的問題。

傳統(tǒng)的污泥處置方法有填埋、焚燒、土地利用等，但是這些方法存在二次污染、占地面積大、投資運行費用較高等問題。蚯蚓是腐食性動物，消化道可分泌出蛋白酶、脂肪分解酶和纖維分解酶等酶類，能將植物營養(yǎng)素和有機質(zhì)轉(zhuǎn)化為有機復(fù)合肥和高蛋白，蚓糞能為土壤提供豐富的微生物種群且有除臭、脫色功能[3]。利用蚯蚓處理剩余污泥，可為實現(xiàn)污泥的穩(wěn)定化、減量化、無害化、資源化目標(biāo)提供可能。

2 蚯蚓品種的選擇

蚯蚓作為土壤中的分解者，其環(huán)境適應(yīng)能力強，能夠很好地分解土壤有機物，利用蚯蚓處理污泥是一種綠色環(huán)保的技術(shù)。由于不同屬的蚯蚓有不同的形態(tài)和生理特征，選擇合適的蚓種，可以有效地提高蚯蚓的利用率和剩余污泥的處理效率。蚯蚓在分類上屬于環(huán)節(jié)動物門（Annelida）寡毛綱（Oligochaeta），目前，全世界已記錄的蚯蚓種數(shù)超過3000種，我國蚯蚓品種有160多種[4]。一般選擇適應(yīng)性強、耐受性好、繁殖迅速、食性雜、易于飼養(yǎng)的蚯蚓作為污泥處理的蚓種，目前國內(nèi)外對赤子愛勝蚓處理剩余污泥的研究較多。陳學(xué)民等[5]比較了微小雙胸蚓和赤子愛勝蚓2種表居型蚯蚓對城市生活污泥的處理效果，結(jié)果表明：2種蚯蚓對污泥的礦化、降解及減量能力基本一致，均可作為污泥處理的蚓種。

3 蚯蚓處理污泥過程中的生長繁殖狀況及溫度影響

通過研究蚯蚓在處理污泥過程中生長繁殖狀況的變化，把握其適宜的生長繁殖條件，可以有效地利用蚯蚓，從而提高蚯蚓的污泥分解處理能力。馬莉等[6]研究了不同比例的污泥與牛糞的混合物對蚯蚓生長繁殖的影響，發(fā)現(xiàn)污泥所占比例較大的處理中蚯蚓生長較好，增重較多，污泥與牛糞的配比為4∶1時，蚯蚓的體重為17.55±0.30g，達到最大值；污泥所占比例較小的處理則較利于蚯蚓繁殖，配比為1∶1時，總產(chǎn)繭量為538.5±28.3個達到最多。這說明污泥可以為蚯蚓提供其生長繁殖的營養(yǎng)元素，但對其繁殖存在一定的限制因素，蚯蚓在一定的條件下能適應(yīng)污泥環(huán)境，可以用于污泥的處理。

溫度影響蚯蚓的體溫和活動，同時也影響新陳代謝的強度以及呼吸、消化、生長發(fā)育、繁殖等生理機能。蚯蚓一般在5～30℃溫度范圍內(nèi)活動，最適溫度為20℃左右，溫度過高或過低都不利于蚯蚓的生長和繁殖。韓雅莉[7]研究了溫度對蚯蚓呼吸強度的影響，結(jié)果表明赤子愛勝蚓在10～30℃內(nèi)，呼吸強度隨溫度的升高而呈現(xiàn)增強趨勢，在30℃以上呼吸強度急劇下降，且在20～25℃范圍內(nèi)呼吸強度變化最大。

4 蚯蚓處理對污泥的影響

4.1 對污泥營養(yǎng)元素及理化性質(zhì)的影響

污泥中含有適宜作物生長所必需的營養(yǎng)物質(zhì)，如氮、磷、鉀等。污泥中的營養(yǎng)物質(zhì)，特別是氮和磷，如果不進行任何處理直接農(nóng)用，可引起植物和土壤的毒性反應(yīng)，且有抑制土壤中微生物新陳代謝的作用。處理后污泥中氮、磷、鉀元素含量的變化分析，是衡量能否實現(xiàn)資源化和污泥農(nóng)用的重要指標(biāo)。劉玉齊[8]用赤子愛勝蚓直接處理城市生活污泥發(fā)現(xiàn)，處理后的污泥中氮、磷、鉀含量分別提高了37.4%、5.1%和15.9%，利于作物的生長。

經(jīng)蚯蚓處理后的污泥，其EC值（0.46～2.13s／m）增加，C／N值（8.9～4.7）、pH 值（7.70～7.05）、VS值（58.24%～42.33%）及 TOC值（323.60～235.17g／kg）均顯著下降[7]。有研究者認為EC值增加是由于蚯蚓和體內(nèi)的微生物活動，使有機物分解后釋放出的礦物鹽（如磷、銨、鉀）等所致。正常的EC值范圍在1～4s／m之間，EC值過高會使植物受到損傷或根系死亡。據(jù)對國內(nèi)不同類型土壤經(jīng)蚯蚓活動形成的團聚體pH值測定，北方堿性或微堿性土壤pH值一般都略有下降的趨勢，而微酸性土壤的pH值大部分都略有提高[9]。蚯蚓的分解作用使處理后的污泥更接近于中性，有利于作物的生長和土壤微生物的生命活動。

4.2 對污泥重金屬的吸收和富集

重金屬具有難遷移、易富集、危害大等特點，污泥中所含的重金屬是限制其農(nóng)用的主要因素。蚯蚓體內(nèi)黃色組織中的黃色細胞具有富集某些重金屬的作用[10]。目前已有較多的研究發(fā)現(xiàn)蚯蚓對重金屬鎘、銅、鉛、鋅、砷、汞等在單一污染及幾種金屬的復(fù)合污染情況下的吸收和富集特性。

徐軼群等[11]采用塑料溫棚內(nèi)壟式堆積污泥培養(yǎng)蚯蚓，發(fā)現(xiàn)經(jīng)蚯蚓處理后，重金屬Cr、Zn、Pb、Cd、Cu、Ni的含量均有不同程度的下降。有研究指出，隨著重金屬污染程度的增加，蚯蚓體內(nèi)重金屬元素富集量顯著增加，其富集量順序為Cd＞Hg＞As＞Zn＞Cu＞Pb，其中Cd的富集濃度高達土壤含量的1～5倍[12]。

蔣麗萍等[13]報道了蚯蚓對Cd和Pb元素的富集；牛明芬等[14]通過研究蚯蚓處理垃圾及納污河流底泥，發(fā)現(xiàn)蚯蚓可選擇吸收并富集垃圾及底泥中的Cd，但對其他重金屬元素Pb、Cu、Zn等并沒有富集吸收現(xiàn)象。這些都說明蚯蚓對不同的重金屬有著不同的耐受能力。

蚯蚓處理污泥后能否農(nóng)用，取決于蚓糞中重金屬的含量。戴文龍等[15]用ICP2AES法測定生態(tài)濾池中蚯蚓和蚓糞中的重金屬Zn、Cu、Pb、Cd、Cr的濃度時發(fā)現(xiàn)蚓糞中的各種重金屬的濃度均明顯高于蚯蚓體。這說明蚯蚓對這些重金屬并不能持續(xù)地吸收積累，當(dāng)蚯蚓體內(nèi)重金屬元素的濃度超過蚯蚓的耐受極限時，它就會通過排糞或其他方法排出體外。影響蚯蚓對重金屬富集作用的主要原因可能是體內(nèi)酶的作用，不同重金屬可以從多方面干擾動物機體內(nèi)的生理生化功能。

5 結(jié)語

蚯蚓的污泥處理技術(shù)具有設(shè)備簡單、操作方便、費用低廉等特點。蚯蚓在對污泥進行分解處理后，體重有所增加，并獲得大量的蚓繭，這說明蚯蚓能夠適應(yīng)處理污泥的環(huán)境，同時選擇合適的溫度也是至關(guān)重要的，溫度過高或過低都會影響蚯蚓的各項生理機能，從而影響污泥處理效果；污泥經(jīng)蚯蚓處理后，氮、磷、鉀含量增加，為植物的生長提供必要的營養(yǎng)元素，污泥中重金屬含量明顯減少，從而為實現(xiàn)資源化、無害化目標(biāo)提供可能。處理后的污泥其EC增加，且在適宜的范圍內(nèi)，pH值接近中性，C／N、VS及TOC值均明顯下降，說明利用蚯蚓處理污泥效果明顯。但由于蚓糞中的重金屬含量仍然較高，如果農(nóng)用可能引起植物和土壤的毒性反應(yīng)，抑制土壤中微生物的新陳代謝，甚至通過食物鏈富集作用危害人類，因此蚓糞還需要進一步處理。此外，還應(yīng)加強探討蚯蚓污泥處理技術(shù)的各種影響因素，并加強蚯蚓對污泥中重金屬和有機污染物的富集及去除評價。

[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.住房城鄉(xiāng)建設(shè)部關(guān)于全國城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施2012年第四季度建設(shè)和運行情況的通報[R].北京：中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，2013.

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[5]陳學(xué)民，黃 魁，伏小勇，倪少仁.2種表居型蚯蚓處理污泥的比較研究[J].環(huán)境科學(xué)，2010，31（5）：1274～1279.

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[7]韓雅莉.溫度對大平二號赤子愛勝蚓呼吸的影響[J].動物學(xué)雜志，1993（4）：3～5.

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[11]徐軼群，周 璟，董秀華，等.蚯蚓活動對城市生活污泥重金屬的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2010（12）：2431～2435.

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[15]戴文龍，俞廷康，韓潤平，等.ICP－AES法測定蚯蚓和蚓糞中的重金屬[J].光譜實驗室，2001，18（4）：438～439.