赤子愛勝蚓處理農(nóng)村生活污水污泥的技術(shù)研究

李雄勇　常文越　張帆

摘 要：用赤子愛勝蚓直接處理農(nóng)村生活污水處理廠產(chǎn)生的剩余污泥。首先，研究了污泥的減量化效果與蚯蚓生物量的變化規(guī)律；其次，設(shè)計(jì)不同的蚯蚓密度條件，研究了蚯蚓處理對(duì)污泥理化性質(zhì)（pH、EC、綜合毒性）、重金屬以及微觀結(jié)構(gòu)上的變化。結(jié)果表明：蚯蚓處理污泥的減量化效果顯著，達(dá)到30%以上，而蚯蚓的重量表現(xiàn)出先漲后降的規(guī)律；接種蚯蚓的污泥理化性質(zhì)、重金屬濃度以及微觀結(jié)構(gòu)均有顯著的變化，污泥的pH值從7.8～7.9降至6.8～7.1；EC由430～450μs/cm增至1857～2136μs/cm；綜合毒性抑制率從99%～100%降至30%～36%；降低了污泥中的重金屬含量，其中Zn、Pb的濃度降低了30%以上；蚯蚓處理對(duì)污泥中苯并（a）芘也有去除的作用；與未處理的污泥相比，蚯蚓糞的粒徑更低、結(jié)構(gòu)更松散，呈疏松的粒狀結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：赤子愛勝蚓 污泥 重金屬

中圖分類號(hào)：X5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）02（a）-0035-04

隨著我國(guó)農(nóng)村污水處理技術(shù)的快速發(fā)展以及農(nóng)村污水處理率的快速提高，污水處理廠產(chǎn)生的剩余污泥量將日益增加。而剩余污泥尚未得到有效、安全地處理和處置，已成為影響農(nóng)村污水處理廠正常運(yùn)行和發(fā)展的瓶頸，直接影響污水節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)和污水處理效益的發(fā)揮，是一個(gè)不容忽視的重大環(huán)境問題。

到目前為止，沈陽市已經(jīng)建設(shè)農(nóng)村污水處理設(shè)施一百余座，農(nóng)村水環(huán)境的治理取得顯著成效。然而，污水處理過程中產(chǎn)生的污泥卻未得到有效的處理處置，基本處于未處理處置的狀態(tài)。這些污泥中含有病原體、重金屬和持久性有機(jī)物等有毒有害物質(zhì)，極易對(duì)地下水、土壤、空氣等環(huán)境造成二次污染，直接威脅環(huán)境安全和公眾健康，使污水處理設(shè)施的環(huán)境效益大大降低。沈陽市農(nóng)村地區(qū)的污水處理設(shè)施比較分散，產(chǎn)生的污泥量相對(duì)較少，因此在農(nóng)村地區(qū)實(shí)行污泥集中收集和處理處置是十分困難且不經(jīng)濟(jì)的。另外，傳統(tǒng)的污泥處理方法不適合應(yīng)用在缺乏資金的專業(yè)技術(shù)人員的農(nóng)村地區(qū)，因此尋找投資少、運(yùn)行成本低、操作簡(jiǎn)單、具有一定環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效益的污泥處理處置技術(shù)，切實(shí)推進(jìn)污泥減量化、穩(wěn)定化、無害化、資源化技術(shù)和工程措施的改進(jìn)和落實(shí)，是解決沈陽市農(nóng)村環(huán)境問題的重中之重。

污泥的蚯蚓分解處理技術(shù)是一種新興的污泥處理技術(shù)，被廣大研究者認(rèn)為是一種安全、環(huán)保、生態(tài)和經(jīng)濟(jì)的有效技術(shù)手段之一[1]。本文以赤子愛勝蚓（Eiseniafoetida）作為供試蚯蚓，直接處理沈陽市農(nóng)村地區(qū)較為典型的生活污水處理設(shè)施產(chǎn)生的剩余污泥，研究污泥的減量化效果、蚯蚓的生物量變化、污泥的理化性質(zhì)、重金屬濃度以及微觀結(jié)構(gòu)上的變化，旨在為沈陽市農(nóng)村地區(qū)的污水污泥處理處置尋求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的技術(shù)途徑，為蚯蚓直接處理污泥技術(shù)提供一定的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和科學(xué)依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

供試污泥取自沈陽市于洪區(qū)平羅街道污水處理工程的新鮮剩余污泥。工程接納平羅街道政府所在地產(chǎn)生的生活污水，建設(shè)規(guī)模為2000 t/d，采用調(diào)節(jié)池預(yù)曝氣、水解酸化與人工濕地組合處理工藝。污水經(jīng)組合工藝處理后達(dá)到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB18918-2002）的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，處理水直接排放到蒲河。通過對(duì)蚯蚓品種及其生理特性的了解基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究者的研究成果，供試蚯蚓選擇耐寒、耐水、易繁殖、耐污能力強(qiáng)的赤子愛勝蚓，屬表居型蚯蚓，均采自本地，選用無環(huán)帶、健康、活性好，體長(zhǎng)約3～9 cm，個(gè)體重在0.1～0.4 g的蚯蚓作為實(shí)驗(yàn)用蚯蚓。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

（1）污泥減量化實(shí)驗(yàn)。

取1個(gè)長(zhǎng)×寬×高為36 cm×27 cm× 12 cm的塑料箱，塑料箱內(nèi)裝入2.1 kg污泥后，接種100條、19.9 g的蚯蚓，然后將塑料箱放置在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，室溫在22～30 ℃，從接種蚯蚓到實(shí)驗(yàn)結(jié)束共計(jì)30 d，期間只對(duì)塑料箱做一些調(diào)節(jié)水分的處理。實(shí)驗(yàn)過程中每10d對(duì)污泥干重、蚯蚓數(shù)量與重量進(jìn)行測(cè)試。

（2）污泥穩(wěn)定化實(shí)驗(yàn)

取3個(gè)長(zhǎng)×寬×高為54 cm×37 cm× 20 cm的塑料箱，每個(gè)塑料箱裝入10.0 kg的污泥后，分別接種0.15 kg（A組）、0.2 kg（B組）、0.25 kg（C組）的蚯蚓，上覆蓋一些樹葉遮光用，然后將塑料箱放置在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，室溫在22～30 ℃，從接種蚯蚓到實(shí)驗(yàn)結(jié)束共計(jì)40d，期間只對(duì)塑料箱做一些調(diào)節(jié)水分的處理。實(shí)驗(yàn)過程中每10 d對(duì)污泥pH值、EC、綜合毒性進(jìn)行測(cè)試，實(shí)驗(yàn)開始前與實(shí)驗(yàn)結(jié)束后對(duì)重金屬進(jìn)行測(cè)試。

1.3 分析方法

取30 g試樣經(jīng)10倍蒸餾水溶解，在快速攪拌器攪拌0.5 h后，靜置24 h，取上層清液直接測(cè)定pH值和EC；綜合毒性的測(cè)定采用化學(xué)發(fā)光法；Zn、Cu、Pb、Ni、Cr、Cd、Hg、As的測(cè)定采用常壓消解后電感耦合等離子體發(fā)射光譜法；苯并（a）芘測(cè)定采用熱提取氣相色譜質(zhì)譜法；污泥及蚓糞的微觀結(jié)構(gòu)的觀察采用環(huán)境掃描電鏡（FEI Quanta 250 ESEM）。

蚯蚓處理污泥的實(shí)驗(yàn)中，污泥含水率的控制采用FD-T1型高頻波數(shù)字水分儀進(jìn)行控制。而對(duì)污泥干重減量化的實(shí)驗(yàn)中，污泥含水率的測(cè)定采用烘箱烘干法，在105 ℃下烘干至恒定。

2 結(jié)果與討論

2.1 污泥減量化實(shí)驗(yàn)效果

實(shí)驗(yàn)過程中污泥干重的減量化效果與蚯蚓的重量變化分別見圖1、圖2。

實(shí)驗(yàn)所測(cè)污泥質(zhì)量為污泥干質(zhì)重量，從圖1可以看出，污泥的減量化效果顯著，尤其是在前20 d的變化更加顯著，減量率達(dá)到了26.1%；到30 d實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，減量率達(dá)到了29.2%。根據(jù)前人的研究分析，污泥減量現(xiàn)象可能與蚯蚓的攝食習(xí)性和發(fā)達(dá)的砂囊有關(guān)，蚯蚓對(duì)污泥的減量作用是通過微生物和蚯蚓的協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)的。蚯蚓先通過砂囊對(duì)污泥研磨，然后利用蚓體分泌的多種酶和腸道內(nèi)的微生物將污泥消化，最終轉(zhuǎn)化為自身的增殖及排泄物—蚯蚓糞。蚯蚓腸道對(duì)微生物的群體結(jié)構(gòu)及生物活性具有調(diào)節(jié)作用，提高生長(zhǎng)快的微生物種群的繁殖速度及其呼吸代謝活性，在一定程度上也強(qiáng)化微生物降解有機(jī)物的作用，提高了污泥的減量率[2]。endprint

從圖2可以看出，蚯蚓的重量在10～20 d時(shí)，達(dá)到最大值，此時(shí)蚯蚓個(gè)體肥大，此后蚯蚓的重量開始降低。此外，在30 d的減量化實(shí)驗(yàn)中，蚯蚓的數(shù)量在前20 d時(shí)沒有變化，仍為100條，而在30 d時(shí)，只剩下88條。蚯蚓的平均體重從處理前的0.199 g/條，20 d時(shí)達(dá)到0.274 g/條，30 d時(shí)降到0.165 g/條。出現(xiàn)這種先漲后降的原因可能是因?yàn)轵球咎幚砦勰嗲捌谖勰嘀序球镜摹笆澄铩薄袡C(jī)物較多，蚯蚓的重量開始增加，隨著“食物”量的減少，蚯蚓的重量開始降低，到最后蚯蚓瘦小，逐漸出現(xiàn)逃跑和餓死的現(xiàn)象。

2.2 對(duì)污泥pH的影響

污泥的pH是污泥消解是否正常的重要標(biāo)志，圖3為不同蚯蚓密度處理實(shí)驗(yàn)的pH變化圖。

如圖3所示，在不同的處理時(shí)間內(nèi)，接種蚯蚓均能使污泥的pH值顯著降低。A、B、C三種不同蚯蚓密度的實(shí)驗(yàn)相比較，蚯蚓密度大的C污泥的pH值在相同的處理時(shí)間內(nèi)降低的更為明顯。相對(duì)而言，pH值在第10～20 d時(shí)，其變化率更為顯著；而在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，A、B、C的pH值差別不顯著，且均在7.0左右。

蚯蚓處理過程中，污泥pH的降低，這與多數(shù)學(xué)者的研究結(jié)果是一致的，pH的降低可能是由于蚯蚓的活動(dòng)導(dǎo)致污泥中N和P礦化成NH3-N和有效磷過程中，生物轉(zhuǎn)化形成中間產(chǎn)物有機(jī)酸所致。另外，最終產(chǎn)物—蚯蚓糞中較低的pH則可能與微生物的進(jìn)一步活動(dòng)產(chǎn)生的CO2和有機(jī)酸有關(guān)[3]。

2.3 對(duì)污泥EC的影響

EC是反映污泥中無機(jī)離子含量和礦化度的重要指標(biāo)。圖4為不同蚯蚓密度的處理實(shí)驗(yàn)EC變化圖。

如圖4所示，在不同的處理時(shí)間內(nèi)，蚯蚓均能使污泥的EC顯著增加。在實(shí)驗(yàn)初期污泥的EC相同的情況下，經(jīng)過40 d的蚯蚓處理，A、B、C污泥的電導(dǎo)率從442±8 μS/cm分別增加到1872±10 μS/cm、2007±18 μS/cm、2057±32 μS/cm，說明蚯蚓密度越高，在相同的處理時(shí)間內(nèi)EC變化更顯著。污泥的EC顯著增加是由于蚯蚓及其體內(nèi)微生物的活動(dòng)致使有機(jī)物分解，提高了污泥的礦化度，釋放出的礦物鹽（如P、K）和無機(jī)離子等所致[4]。

2.4 對(duì)污泥綜合毒性的影響

我們采用化學(xué)發(fā)光法對(duì)污泥進(jìn)行綜合毒性的測(cè)試，通常采用抑制率來描述水體的毒性情況。

如圖5所示，從污泥浸出水樣的抑制率變化趨勢(shì)來看，在蚯蚓處理污泥前，其綜合毒性很強(qiáng)，幾乎達(dá)到100%。A、B、C三組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，經(jīng)過20 d的蚯蚓處理，污泥的綜合毒性顯著降低，遠(yuǎn)低于90%的重度毒性臨界值；在23.1～38.5g蚯蚓/kg干污泥密度范圍內(nèi)，在10d時(shí)，密度越大，其綜合毒性的降低效果更顯著；而處理至20～40 d時(shí)，其綜合毒性趨近于穩(wěn)定在30%左右，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，未表現(xiàn)出持續(xù)顯著下降的趨勢(shì)。

2.5 對(duì)污泥重金屬的影響

少量的重金屬含量是植物生長(zhǎng)所必須的礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)，但過量的重金屬含量將對(duì)其生長(zhǎng)起到限制性的影響。污泥中含有重金屬，這是污泥在農(nóng)用中受到限制的主要因素之一，所以蚯蚓處理污泥的產(chǎn)物能否農(nóng)用取決于蚓糞中重金屬的含量。表1為蚯蚓處理污泥中重金屬含量的變化表。

從表1可以看出，與未處理的污泥相比，接種蚯蚓污泥的Cu、Zn、Cd、Pb、Cr、Hg、Ni、As濃度均顯著降低，且蚯蚓密度越大，重金屬濃度的降低程度更加顯著些。蚯蚓活動(dòng)降低污泥中的重金屬濃度，表明蚯蚓對(duì)污泥中重金屬有較強(qiáng)的富集作用。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)蚯蚓對(duì)污泥中重金屬的富集有一定的選擇性，對(duì)Zn、Pb兩種重金屬濃度的降低幅度分別為30.0%～37.5%、32.6%～36.2%。此外，除Cd之外的其它重金屬濃度的降低幅度均達(dá)到10.0%～25.5%，Cd濃度的降低率不高也有可能與Cd濃度不高有關(guān)。

與《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥泥質(zhì)》（GB24188-2009）的污泥限值相比，平羅街道污水污泥的重金屬濃度較低，這與平羅街道污水處理工程處理生活污水，未含有工業(yè)廢水有關(guān)。

2.6 對(duì)苯并（a）芘的影響

表2為蚯蚓處理污泥中礦物油、苯并（a）芘含量的變化表。

相對(duì)于蚯蚓處理污泥中pH、EC、重金屬的影響相比，對(duì)苯并（a）芘影響的研究鮮有報(bào)道。苯并（a）芘是一種五環(huán)多環(huán)芳香烴類（PAHs），是PAHs中毒性最大的一種強(qiáng)烈致癌物。從表2可以看出，蚯蚓對(duì)污泥中苯并（a）芘有顯著的降解作用。蚯蚓能夠降解苯并（a）芘，可能是由于蚯蚓本身能在體內(nèi)富集大量的有機(jī)污染物；另一方面，蚯蚓提高了PAHs在污泥中的生物有效性，加速了污泥中的降解。

2.7 對(duì)污泥微觀結(jié)構(gòu)的影響

未處理污泥與A、B、C三組蚯蚓糞的微觀結(jié)構(gòu)如圖6～圖9所示。

從圖6～圖9可知，未處理污泥通過5000倍的觀察，粒徑為9.6 μm；A組蚯蚓糞通過5000倍的觀察，粒徑為2.749 μm；B組蚯蚓糞通過5000倍的觀察，粒徑為3.446 μm；C組蚯蚓糞通過5000倍的觀察，粒徑為3.324 μm。與未處理的污泥相比，A、B、C組蚯蚓糞的粒徑更低、結(jié)構(gòu)更松散、孔隙率更高，呈疏松的粒狀結(jié)構(gòu)。由此可見，蚯蚓處理有助于破壞污泥原有的致密結(jié)構(gòu)，如施用于土地上，可有效避免土壤板結(jié)問題，并提高土壤透氣性，大幅度提高蚯蚓糞的土地利用價(jià)值。

3 結(jié)語

用赤子愛勝蚓直接處理沈陽市農(nóng)村生活污水污泥的實(shí)驗(yàn)表明，污泥減量化效果顯著，達(dá)到30%以上；污泥的理化性質(zhì)、重金屬濃度以及微觀結(jié)構(gòu)均有顯著的變化，污泥的pH值從7.8～7.9降至6.8～7.1；EC由430～450 μs/cm增至1857～2136 μs/cm；綜合毒性抑制率從99～100%降至30～36%；降低污泥中重金屬濃度，其中Zn、Pb的濃度降低了30%以上；對(duì)污泥中苯并（a）芘也有去除的作用；與未處理的污泥相比，蚯蚓糞的粒徑更低、結(jié)構(gòu)更松散，呈疏松的粒狀結(jié)構(gòu)。綜上，蚯蚓分解處理技術(shù)有望實(shí)現(xiàn)沈陽市農(nóng)村地區(qū)生活污水污泥的減量化、穩(wěn)定化、無害化、資源化的處理目標(biāo)，具有環(huán)境部產(chǎn)生二次污染、投資省、運(yùn)行成本低、操作簡(jiǎn)單、管理方便的特點(diǎn)，符合“低碳經(jīng)濟(jì)”的要求，為解決沈陽市乃至遼寧省農(nóng)村地區(qū)的污水處理設(shè)施剩余污泥的最終處置問題提供了安全、環(huán)保、生態(tài)利用的新途徑。

參考文獻(xiàn)

[1] 徐哲，楊健，邢美燕.污泥的蚯蚓處理技術(shù)研究進(jìn)展[J].四川有色金屬，2011（4）：50-55.

[2] 吳敏，婁山杰，楊健，等.蚯蚓生物濾池的污泥減量化效果極其影響因素[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008，6（4）：514-518.

[3] 陳學(xué)民，王惠，伏小勇，等.赤子愛勝蚓處理污泥對(duì)其性質(zhì)變化的影響[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2010，4（6）：1421-1425.

[4] 劉玉奇.蚯蚓處理城市生活污泥的技術(shù)研究[J].科技與企業(yè)，2012（2）：105-106.endprint

從圖2可以看出，蚯蚓的重量在10～20 d時(shí)，達(dá)到最大值，此時(shí)蚯蚓個(gè)體肥大，此后蚯蚓的重量開始降低。此外，在30 d的減量化實(shí)驗(yàn)中，蚯蚓的數(shù)量在前20 d時(shí)沒有變化，仍為100條，而在30 d時(shí)，只剩下88條。蚯蚓的平均體重從處理前的0.199 g/條，20 d時(shí)達(dá)到0.274 g/條，30 d時(shí)降到0.165 g/條。出現(xiàn)這種先漲后降的原因可能是因?yàn)轵球咎幚砦勰嗲捌谖勰嘀序球镜摹笆澄铩薄袡C(jī)物較多，蚯蚓的重量開始增加，隨著“食物”量的減少，蚯蚓的重量開始降低，到最后蚯蚓瘦小，逐漸出現(xiàn)逃跑和餓死的現(xiàn)象。

2.2 對(duì)污泥pH的影響

污泥的pH是污泥消解是否正常的重要標(biāo)志，圖3為不同蚯蚓密度處理實(shí)驗(yàn)的pH變化圖。

如圖3所示，在不同的處理時(shí)間內(nèi)，接種蚯蚓均能使污泥的pH值顯著降低。A、B、C三種不同蚯蚓密度的實(shí)驗(yàn)相比較，蚯蚓密度大的C污泥的pH值在相同的處理時(shí)間內(nèi)降低的更為明顯。相對(duì)而言，pH值在第10～20 d時(shí)，其變化率更為顯著；而在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，A、B、C的pH值差別不顯著，且均在7.0左右。

蚯蚓處理過程中，污泥pH的降低，這與多數(shù)學(xué)者的研究結(jié)果是一致的，pH的降低可能是由于蚯蚓的活動(dòng)導(dǎo)致污泥中N和P礦化成NH3-N和有效磷過程中，生物轉(zhuǎn)化形成中間產(chǎn)物有機(jī)酸所致。另外，最終產(chǎn)物—蚯蚓糞中較低的pH則可能與微生物的進(jìn)一步活動(dòng)產(chǎn)生的CO2和有機(jī)酸有關(guān)[3]。

2.3 對(duì)污泥EC的影響

EC是反映污泥中無機(jī)離子含量和礦化度的重要指標(biāo)。圖4為不同蚯蚓密度的處理實(shí)驗(yàn)EC變化圖。

如圖4所示，在不同的處理時(shí)間內(nèi)，蚯蚓均能使污泥的EC顯著增加。在實(shí)驗(yàn)初期污泥的EC相同的情況下，經(jīng)過40 d的蚯蚓處理，A、B、C污泥的電導(dǎo)率從442±8 μS/cm分別增加到1872±10 μS/cm、2007±18 μS/cm、2057±32 μS/cm，說明蚯蚓密度越高，在相同的處理時(shí)間內(nèi)EC變化更顯著。污泥的EC顯著增加是由于蚯蚓及其體內(nèi)微生物的活動(dòng)致使有機(jī)物分解，提高了污泥的礦化度，釋放出的礦物鹽（如P、K）和無機(jī)離子等所致[4]。

2.4 對(duì)污泥綜合毒性的影響

我們采用化學(xué)發(fā)光法對(duì)污泥進(jìn)行綜合毒性的測(cè)試，通常采用抑制率來描述水體的毒性情況。

如圖5所示，從污泥浸出水樣的抑制率變化趨勢(shì)來看，在蚯蚓處理污泥前，其綜合毒性很強(qiáng)，幾乎達(dá)到100%。A、B、C三組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，經(jīng)過20 d的蚯蚓處理，污泥的綜合毒性顯著降低，遠(yuǎn)低于90%的重度毒性臨界值；在23.1～38.5g蚯蚓/kg干污泥密度范圍內(nèi)，在10d時(shí)，密度越大，其綜合毒性的降低效果更顯著；而處理至20～40 d時(shí)，其綜合毒性趨近于穩(wěn)定在30%左右，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，未表現(xiàn)出持續(xù)顯著下降的趨勢(shì)。

2.5 對(duì)污泥重金屬的影響

少量的重金屬含量是植物生長(zhǎng)所必須的礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)，但過量的重金屬含量將對(duì)其生長(zhǎng)起到限制性的影響。污泥中含有重金屬，這是污泥在農(nóng)用中受到限制的主要因素之一，所以蚯蚓處理污泥的產(chǎn)物能否農(nóng)用取決于蚓糞中重金屬的含量。表1為蚯蚓處理污泥中重金屬含量的變化表。

從表1可以看出，與未處理的污泥相比，接種蚯蚓污泥的Cu、Zn、Cd、Pb、Cr、Hg、Ni、As濃度均顯著降低，且蚯蚓密度越大，重金屬濃度的降低程度更加顯著些。蚯蚓活動(dòng)降低污泥中的重金屬濃度，表明蚯蚓對(duì)污泥中重金屬有較強(qiáng)的富集作用。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)蚯蚓對(duì)污泥中重金屬的富集有一定的選擇性，對(duì)Zn、Pb兩種重金屬濃度的降低幅度分別為30.0%～37.5%、32.6%～36.2%。此外，除Cd之外的其它重金屬濃度的降低幅度均達(dá)到10.0%～25.5%，Cd濃度的降低率不高也有可能與Cd濃度不高有關(guān)。

與《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥泥質(zhì)》（GB24188-2009）的污泥限值相比，平羅街道污水污泥的重金屬濃度較低，這與平羅街道污水處理工程處理生活污水，未含有工業(yè)廢水有關(guān)。

2.6 對(duì)苯并（a）芘的影響

表2為蚯蚓處理污泥中礦物油、苯并（a）芘含量的變化表。

相對(duì)于蚯蚓處理污泥中pH、EC、重金屬的影響相比，對(duì)苯并（a）芘影響的研究鮮有報(bào)道。苯并（a）芘是一種五環(huán)多環(huán)芳香烴類（PAHs），是PAHs中毒性最大的一種強(qiáng)烈致癌物。從表2可以看出，蚯蚓對(duì)污泥中苯并（a）芘有顯著的降解作用。蚯蚓能夠降解苯并（a）芘，可能是由于蚯蚓本身能在體內(nèi)富集大量的有機(jī)污染物；另一方面，蚯蚓提高了PAHs在污泥中的生物有效性，加速了污泥中的降解。

2.7 對(duì)污泥微觀結(jié)構(gòu)的影響

未處理污泥與A、B、C三組蚯蚓糞的微觀結(jié)構(gòu)如圖6～圖9所示。

從圖6～圖9可知，未處理污泥通過5000倍的觀察，粒徑為9.6 μm；A組蚯蚓糞通過5000倍的觀察，粒徑為2.749 μm；B組蚯蚓糞通過5000倍的觀察，粒徑為3.446 μm；C組蚯蚓糞通過5000倍的觀察，粒徑為3.324 μm。與未處理的污泥相比，A、B、C組蚯蚓糞的粒徑更低、結(jié)構(gòu)更松散、孔隙率更高，呈疏松的粒狀結(jié)構(gòu)。由此可見，蚯蚓處理有助于破壞污泥原有的致密結(jié)構(gòu)，如施用于土地上，可有效避免土壤板結(jié)問題，并提高土壤透氣性，大幅度提高蚯蚓糞的土地利用價(jià)值。

3 結(jié)語

用赤子愛勝蚓直接處理沈陽市農(nóng)村生活污水污泥的實(shí)驗(yàn)表明，污泥減量化效果顯著，達(dá)到30%以上；污泥的理化性質(zhì)、重金屬濃度以及微觀結(jié)構(gòu)均有顯著的變化，污泥的pH值從7.8～7.9降至6.8～7.1；EC由430～450 μs/cm增至1857～2136 μs/cm；綜合毒性抑制率從99～100%降至30～36%；降低污泥中重金屬濃度，其中Zn、Pb的濃度降低了30%以上；對(duì)污泥中苯并（a）芘也有去除的作用；與未處理的污泥相比，蚯蚓糞的粒徑更低、結(jié)構(gòu)更松散，呈疏松的粒狀結(jié)構(gòu)。綜上，蚯蚓分解處理技術(shù)有望實(shí)現(xiàn)沈陽市農(nóng)村地區(qū)生活污水污泥的減量化、穩(wěn)定化、無害化、資源化的處理目標(biāo)，具有環(huán)境部產(chǎn)生二次污染、投資省、運(yùn)行成本低、操作簡(jiǎn)單、管理方便的特點(diǎn)，符合“低碳經(jīng)濟(jì)”的要求，為解決沈陽市乃至遼寧省農(nóng)村地區(qū)的污水處理設(shè)施剩余污泥的最終處置問題提供了安全、環(huán)保、生態(tài)利用的新途徑。

參考文獻(xiàn)

[1] 徐哲，楊健，邢美燕.污泥的蚯蚓處理技術(shù)研究進(jìn)展[J].四川有色金屬，2011（4）：50-55.

[2] 吳敏，婁山杰，楊健，等.蚯蚓生物濾池的污泥減量化效果極其影響因素[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008，6（4）：514-518.

[3] 陳學(xué)民，王惠，伏小勇，等.赤子愛勝蚓處理污泥對(duì)其性質(zhì)變化的影響[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2010，4（6）：1421-1425.

[4] 劉玉奇.蚯蚓處理城市生活污泥的技術(shù)研究[J].科技與企業(yè)，2012（2）：105-106.endprint

從圖2可以看出，蚯蚓的重量在10～20 d時(shí)，達(dá)到最大值，此時(shí)蚯蚓個(gè)體肥大，此后蚯蚓的重量開始降低。此外，在30 d的減量化實(shí)驗(yàn)中，蚯蚓的數(shù)量在前20 d時(shí)沒有變化，仍為100條，而在30 d時(shí)，只剩下88條。蚯蚓的平均體重從處理前的0.199 g/條，20 d時(shí)達(dá)到0.274 g/條，30 d時(shí)降到0.165 g/條。出現(xiàn)這種先漲后降的原因可能是因?yàn)轵球咎幚砦勰嗲捌谖勰嘀序球镜摹笆澄铩薄袡C(jī)物較多，蚯蚓的重量開始增加，隨著“食物”量的減少，蚯蚓的重量開始降低，到最后蚯蚓瘦小，逐漸出現(xiàn)逃跑和餓死的現(xiàn)象。

2.2 對(duì)污泥pH的影響

污泥的pH是污泥消解是否正常的重要標(biāo)志，圖3為不同蚯蚓密度處理實(shí)驗(yàn)的pH變化圖。

如圖3所示，在不同的處理時(shí)間內(nèi)，接種蚯蚓均能使污泥的pH值顯著降低。A、B、C三種不同蚯蚓密度的實(shí)驗(yàn)相比較，蚯蚓密度大的C污泥的pH值在相同的處理時(shí)間內(nèi)降低的更為明顯。相對(duì)而言，pH值在第10～20 d時(shí)，其變化率更為顯著；而在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，A、B、C的pH值差別不顯著，且均在7.0左右。

蚯蚓處理過程中，污泥pH的降低，這與多數(shù)學(xué)者的研究結(jié)果是一致的，pH的降低可能是由于蚯蚓的活動(dòng)導(dǎo)致污泥中N和P礦化成NH3-N和有效磷過程中，生物轉(zhuǎn)化形成中間產(chǎn)物有機(jī)酸所致。另外，最終產(chǎn)物—蚯蚓糞中較低的pH則可能與微生物的進(jìn)一步活動(dòng)產(chǎn)生的CO2和有機(jī)酸有關(guān)[3]。

2.3 對(duì)污泥EC的影響

EC是反映污泥中無機(jī)離子含量和礦化度的重要指標(biāo)。圖4為不同蚯蚓密度的處理實(shí)驗(yàn)EC變化圖。

如圖4所示，在不同的處理時(shí)間內(nèi)，蚯蚓均能使污泥的EC顯著增加。在實(shí)驗(yàn)初期污泥的EC相同的情況下，經(jīng)過40 d的蚯蚓處理，A、B、C污泥的電導(dǎo)率從442±8 μS/cm分別增加到1872±10 μS/cm、2007±18 μS/cm、2057±32 μS/cm，說明蚯蚓密度越高，在相同的處理時(shí)間內(nèi)EC變化更顯著。污泥的EC顯著增加是由于蚯蚓及其體內(nèi)微生物的活動(dòng)致使有機(jī)物分解，提高了污泥的礦化度，釋放出的礦物鹽（如P、K）和無機(jī)離子等所致[4]。

2.4 對(duì)污泥綜合毒性的影響

我們采用化學(xué)發(fā)光法對(duì)污泥進(jìn)行綜合毒性的測(cè)試，通常采用抑制率來描述水體的毒性情況。

如圖5所示，從污泥浸出水樣的抑制率變化趨勢(shì)來看，在蚯蚓處理污泥前，其綜合毒性很強(qiáng)，幾乎達(dá)到100%。A、B、C三組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，經(jīng)過20 d的蚯蚓處理，污泥的綜合毒性顯著降低，遠(yuǎn)低于90%的重度毒性臨界值；在23.1～38.5g蚯蚓/kg干污泥密度范圍內(nèi)，在10d時(shí)，密度越大，其綜合毒性的降低效果更顯著；而處理至20～40 d時(shí)，其綜合毒性趨近于穩(wěn)定在30%左右，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，未表現(xiàn)出持續(xù)顯著下降的趨勢(shì)。

2.5 對(duì)污泥重金屬的影響

少量的重金屬含量是植物生長(zhǎng)所必須的礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)，但過量的重金屬含量將對(duì)其生長(zhǎng)起到限制性的影響。污泥中含有重金屬，這是污泥在農(nóng)用中受到限制的主要因素之一，所以蚯蚓處理污泥的產(chǎn)物能否農(nóng)用取決于蚓糞中重金屬的含量。表1為蚯蚓處理污泥中重金屬含量的變化表。

從表1可以看出，與未處理的污泥相比，接種蚯蚓污泥的Cu、Zn、Cd、Pb、Cr、Hg、Ni、As濃度均顯著降低，且蚯蚓密度越大，重金屬濃度的降低程度更加顯著些。蚯蚓活動(dòng)降低污泥中的重金屬濃度，表明蚯蚓對(duì)污泥中重金屬有較強(qiáng)的富集作用。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)蚯蚓對(duì)污泥中重金屬的富集有一定的選擇性，對(duì)Zn、Pb兩種重金屬濃度的降低幅度分別為30.0%～37.5%、32.6%～36.2%。此外，除Cd之外的其它重金屬濃度的降低幅度均達(dá)到10.0%～25.5%，Cd濃度的降低率不高也有可能與Cd濃度不高有關(guān)。

與《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥泥質(zhì)》（GB24188-2009）的污泥限值相比，平羅街道污水污泥的重金屬濃度較低，這與平羅街道污水處理工程處理生活污水，未含有工業(yè)廢水有關(guān)。

2.6 對(duì)苯并（a）芘的影響

表2為蚯蚓處理污泥中礦物油、苯并（a）芘含量的變化表。

相對(duì)于蚯蚓處理污泥中pH、EC、重金屬的影響相比，對(duì)苯并（a）芘影響的研究鮮有報(bào)道。苯并（a）芘是一種五環(huán)多環(huán)芳香烴類（PAHs），是PAHs中毒性最大的一種強(qiáng)烈致癌物。從表2可以看出，蚯蚓對(duì)污泥中苯并（a）芘有顯著的降解作用。蚯蚓能夠降解苯并（a）芘，可能是由于蚯蚓本身能在體內(nèi)富集大量的有機(jī)污染物；另一方面，蚯蚓提高了PAHs在污泥中的生物有效性，加速了污泥中的降解。

2.7 對(duì)污泥微觀結(jié)構(gòu)的影響

未處理污泥與A、B、C三組蚯蚓糞的微觀結(jié)構(gòu)如圖6～圖9所示。

從圖6～圖9可知，未處理污泥通過5000倍的觀察，粒徑為9.6 μm；A組蚯蚓糞通過5000倍的觀察，粒徑為2.749 μm；B組蚯蚓糞通過5000倍的觀察，粒徑為3.446 μm；C組蚯蚓糞通過5000倍的觀察，粒徑為3.324 μm。與未處理的污泥相比，A、B、C組蚯蚓糞的粒徑更低、結(jié)構(gòu)更松散、孔隙率更高，呈疏松的粒狀結(jié)構(gòu)。由此可見，蚯蚓處理有助于破壞污泥原有的致密結(jié)構(gòu)，如施用于土地上，可有效避免土壤板結(jié)問題，并提高土壤透氣性，大幅度提高蚯蚓糞的土地利用價(jià)值。

3 結(jié)語

用赤子愛勝蚓直接處理沈陽市農(nóng)村生活污水污泥的實(shí)驗(yàn)表明，污泥減量化效果顯著，達(dá)到30%以上；污泥的理化性質(zhì)、重金屬濃度以及微觀結(jié)構(gòu)均有顯著的變化，污泥的pH值從7.8～7.9降至6.8～7.1；EC由430～450 μs/cm增至1857～2136 μs/cm；綜合毒性抑制率從99～100%降至30～36%；降低污泥中重金屬濃度，其中Zn、Pb的濃度降低了30%以上；對(duì)污泥中苯并（a）芘也有去除的作用；與未處理的污泥相比，蚯蚓糞的粒徑更低、結(jié)構(gòu)更松散，呈疏松的粒狀結(jié)構(gòu)。綜上，蚯蚓分解處理技術(shù)有望實(shí)現(xiàn)沈陽市農(nóng)村地區(qū)生活污水污泥的減量化、穩(wěn)定化、無害化、資源化的處理目標(biāo)，具有環(huán)境部產(chǎn)生二次污染、投資省、運(yùn)行成本低、操作簡(jiǎn)單、管理方便的特點(diǎn)，符合“低碳經(jīng)濟(jì)”的要求，為解決沈陽市乃至遼寧省農(nóng)村地區(qū)的污水處理設(shè)施剩余污泥的最終處置問題提供了安全、環(huán)保、生態(tài)利用的新途徑。

參考文獻(xiàn)

[1] 徐哲，楊健，邢美燕.污泥的蚯蚓處理技術(shù)研究進(jìn)展[J].四川有色金屬，2011（4）：50-55.

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