蚯蚓堆肥在污泥处理中的应用

摘要：概述了蚯蚓处理污泥技术的基本原理、生活污泥和工业污泥蚯蚓堆肥研究的历史和现状，介绍国外的应用实例。指出：蚯蚓污泥堆肥技术具有设备简单、操作方便、费用低廉等特点；能处理多种类型的污泥；处理后污泥无害化、稳定化和减量化，可资源化利用；该技术应用前景可观，特别适合城镇小型污水厂的污泥处理，但仍需要进一步加强研发工作。

工业化和城市化在21世纪的迅速发展使得污水处理厂产生的污泥量大大增加。这些污泥通常是由活性污泥工艺处理污水而产生的，主要由生物和无机物质组成。“十一五”期间，我国的干污泥产量预计达到5.4*10六次方t/a.大量的污泥如不能得到及时、合理的处理，不仅会造成对环境的二次污染，还会造成资源的浪费。目前国际上污泥的处理工艺包括重力浓缩、化学调理、厌氧消化、脱水和消毒以及随后的最终处置包括焚烧、堆肥、土地利用、填埋和投海等。通常，污泥处理和处置费用较高，可占到污水处理厂总处理费用的50%~60%。对于发展中的国家和地区，污泥的管理更是一个棘手的问题。因此，突破传统的污泥处理方式，寻求新的污泥处理策略是近年来研究的热点。

污泥中含有丰富的有机质、N、P、K及其他植物所需元素，土地利用是污泥资源化的一种有效形式，但由于污泥是组份极其复杂的非均质体，还含有难降解的有机污染物、重金属、盐类、病原微生物和寄生虫卵等，处理不当极易造成二次污染，这极大地限制了污泥的土地利用。用蚯蚓处理污泥始于上世纪70年代末，美国的hartenstein等在纽约州立大学校园内将赤子爱胜蚓应用于污泥并加工表层土壤。此后这项研究相继在其他国家展开，陆续有研究表明蚯蚓可以有效地富集污泥中的重金属，去除有害有毒物质，使污泥性质稳定、无臭不生蛆，施用蚯蚓处理过的污泥可以增加土壤肥效和改良土壤结构，在减少污泥的二次污染的同时实现资源化利用。

1蚯蚓污泥处理技术的基本原理

蚯蚓堆肥，又称蚯蚓牲稳定化，基本原理是利用蚯蚓食腐、食性广、食量大（日吞含量可达其体重的数倍）及其消化道可分泌出蛋白酶、脂肪分解酶、甲壳酶、淀粉酶等酶类的特性，将经过一定程度消化或未消化处理的污泥作为食物喂食给蚯蚓，经过蚯蚓的吞食、消化、代谢以及蚯蚓消化道的挤压作用，破坏污泥的含脂块状结构，生成一种无气味的、像腐殖质的、含高营养值的物质（物理、化学以及生物学特性都很好的蚓粪），适于用作作物生长的培养基或肥料。不同于传统的领先微生物的污水污泥堆肥处理工艺，蚯蚓堆肥是一种新型的污泥和其他有机固体废弃物生物降解工艺。蚯蚓堆肥处理污泥不仅利用蚯蚓特殊的生态学功能，还利用了蚯蚓与环境中某些微生物的协同作用，从而经济有效地实现污泥减量化、无害化、稳定化和资源化的目的。

2蚯蚓处理污泥技术的研究现状

将蚯蚓用于不同种类有机废物处理，寻找新的蚯蚓品种和评价产物（蚓类和固体残余物），是近年来研究的热点。目前，蚯蚓污泥处理技术的研究大多集中在蚯蚓在污泥中的生长条件（包括污泥与膨胀剂的配比、放养密度、含水率等）、蚯蚓品种的选择、蚓粪的评价，以及蚯蚓在各种污泥环境中的生长和繁殖状况等方面。

2.1蚯蚓处理生活污泥

2.1.1污泥中添加膨胀剂

在用蚯蚓处理生活污泥时，通常添加牛粪、秸秆、甘蔗渣等作为膨胀剂，以提高污泥的孔隙和透气性，为蚯蚓创造适宜的生长和繁殖环境，从而提高污泥处理的效果。Gupta和Garg考察了Eisenia fortida(赤子爱胜蚓)对混入不同比例牛粪的初沉污泥的蚯蚓堆肥过程，通过11周不同的蚯蚓反应器中赤子爱胜蚓的生长和系列情况和15周蚯蚓堆肥产品的肥质来评价工艺效果。在所有工况中，PH、总有机碳浓度（TOC）和C/N均有所降低，而电导率（EC）、总凯氏氮（TKN）、总钾（TK）和总磷（TP）浓度均有所升高；蚓粪中的重金属含量比初始混合物中的高。10%初沉污泥+90%牛粪混合的工况可得到最大量的蚯蚓生物质，而蚯蚓生长速率在30%初沉污泥+70%牛粪混合的工况下最大。向牛粪中添加40%的初沉污泥对蚓粪的肥质和赤子爱胜蚓的生长均无负面影响，得到的产品仍然品质优良。蔡玉琪等研究了不同的秸秆掺入量对蚯蚓处理污泥的效果，得出结论：掺入10%~30%秸秆显著提高蚯蚓对污泥的消解速率；掺入10%和20%秸秆的处理蚯蚓生物量的增长速率显著高于掺入50%秸秆的处理；掺入10%~50%秸秆均显著提高蚯蚓转化污泥——秸秆混合物料形成有机肥的速率；与单纯处理污泥相比，当掺入秸秆比例达到40%和50%时，蚓粪全磷含量显著降低。Suthar研究表明向生活污泥中添加甘蔗作膨胀剂不仅可促进蚯蚓生长，还可降低蚯蚓堆肥过程中蚯蚓的死亡风险。污泥中添加20%~60%甘蔗渣的实验结果显示蚯蚓的生长和系列善良好，蚓粪中N和P含量丰富，金属含量较低。马莉和殷秀琴以赤子爱胜蚓处理不同配比（1：1~5：1）的污泥和牛粪得到蚓粪，再以干物质量占10%~30%的比例与黑土混合，研究其对万寿菊生长发育的影响。结果表明，污泥和牛粪配比值越小得到的蚓粪对万寿菊生长发育最有利，蚓粪20%的混合黑土对万寿菊生长发育最为有利，蚓粪含量继续增加万寿菊生长发育状况有所下降。

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