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蚯蚓堆肥在污泥处理中的应用
出处:本站 作者:Cherry 添加时间:2013-08-02 09:46:41 访问次数:764
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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