浅谈污泥的蚯蚓分解处理技术

张欢欢

（成都理工大学 环境与土木工程学院，四川 成都 610059）

1 引言

随着社会经济的发展，污水处理能力不断提高，截至2012年9月底，全国设市城市、县累计建成城镇污水处理厂共3340座，污水处理能力达到1.42亿 m3／d[1]。但是伴随污水厂的建设及运行产生了大量剩余污泥，按照1万t水可以产生5t含水率80%湿泥计算，我国污泥的日产量可达到7.1万t，年湿泥产量（按365d计算）为2591.5万t。污泥中不仅含有氮、磷、钾、有机物等植物营养成分，还含有重金属离子、病原微生物、寄生虫卵等有毒有害物质[2]。污泥若未经妥善处理，极易对地下水、土壤等造成二次污染，如何有效地处理处置污泥已成为一个亟待解决的问题。

传统的污泥处置方法有填埋、焚烧、土地利用等，但是这些方法存在二次污染、占地面积大、投资运行费用较高等问题。蚯蚓是腐食性动物，消化道可分泌出蛋白酶、脂肪分解酶和纤维分解酶等酶类，能将植物营养素和有机质转化为有机复合肥和高蛋白，蚓粪能为土壤提供丰富的微生物种群且有除臭、脱色功能[3]。利用蚯蚓处理剩余污泥，可为实现污泥的稳定化、减量化、无害化、资源化目标提供可能。

2 蚯蚓品种的选择

蚯蚓作为土壤中的分解者，其环境适应能力强，能够很好地分解土壤有机物，利用蚯蚓处理污泥是一种绿色环保的技术。由于不同属的蚯蚓有不同的形态和生理特征，选择合适的蚓种，可以有效地提高蚯蚓的利用率和剩余污泥的处理效率。蚯蚓在分类上属于环节动物门（Annelida）寡毛纲（Oligochaeta），目前，全世界已记录的蚯蚓种数超过3000种，我国蚯蚓品种有160多种[4]。一般选择适应性强、耐受性好、繁殖迅速、食性杂、易于饲养的蚯蚓作为污泥处理的蚓种，目前国内外对赤子爱胜蚓处理剩余污泥的研究较多。陈学民等[5]比较了微小双胸蚓和赤子爱胜蚓2种表居型蚯蚓对城市生活污泥的处理效果，结果表明：2种蚯蚓对污泥的矿化、降解及减量能力基本一致，均可作为污泥处理的蚓种。

3 蚯蚓处理污泥过程中的生长繁殖状况及温度影响

通过研究蚯蚓在处理污泥过程中生长繁殖状况的变化，把握其适宜的生长繁殖条件，可以有效地利用蚯蚓，从而提高蚯蚓的污泥分解处理能力。马莉等[6]研究了不同比例的污泥与牛粪的混合物对蚯蚓生长繁殖的影响，发现污泥所占比例较大的处理中蚯蚓生长较好，增重较多，污泥与牛粪的配比为4∶1时，蚯蚓的体重为17.55±0.30g，达到最大值；污泥所占比例较小的处理则较利于蚯蚓繁殖，配比为1∶1时，总产茧量为538.5±28.3个达到最多。这说明污泥可以为蚯蚓提供其生长繁殖的营养元素，但对其繁殖存在一定的限制因素，蚯蚓在一定的条件下能适应污泥环境，可以用于污泥的处理。

温度影响蚯蚓的体温和活动，同时也影响新陈代谢的强度以及呼吸、消化、生长发育、繁殖等生理机能。蚯蚓一般在5～30℃温度范围内活动，最适温度为20℃左右，温度过高或过低都不利于蚯蚓的生长和繁殖。韩雅莉[7]研究了温度对蚯蚓呼吸强度的影响，结果表明赤子爱胜蚓在10～30℃内，呼吸强度随温度的升高而呈现增强趋势，在30℃以上呼吸强度急剧下降，且在20～25℃范围内呼吸强度变化最大。

4 蚯蚓处理对污泥的影响

4.1 对污泥营养元素及理化性质的影响

污泥中含有适宜作物生长所必需的营养物质，如氮、磷、钾等。污泥中的营养物质，特别是氮和磷，如果不进行任何处理直接农用，可引起植物和土壤的毒性反应，且有抑制土壤中微生物新陈代谢的作用。处理后污泥中氮、磷、钾元素含量的变化分析，是衡量能否实现资源化和污泥农用的重要指标。刘玉齐[8]用赤子爱胜蚓直接处理城市生活污泥发现，处理后的污泥中氮、磷、钾含量分别提高了37.4%、5.1%和15.9%，利于作物的生长。

经蚯蚓处理后的污泥，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）均显著下降[7]。有研究者认为EC值增加是由于蚯蚓和体内的微生物活动，使有机物分解后释放出的矿物盐（如磷、铵、钾）等所致。正常的EC值范围在1～4s／m之间，EC值过高会使植物受到损伤或根系死亡。据对国内不同类型土壤经蚯蚓活动形成的团聚体pH值测定，北方碱性或微碱性土壤pH值一般都略有下降的趋势，而微酸性土壤的pH值大部分都略有提高[9]。蚯蚓的分解作用使处理后的污泥更接近于中性，有利于作物的生长和土壤微生物的生命活动。

4.2 对污泥重金属的吸收和富集

重金属具有难迁移、易富集、危害大等特点，污泥中所含的重金属是限制其农用的主要因素。蚯蚓体内黄色组织中的黄色细胞具有富集某些重金属的作用[10]。目前已有较多的研究发现蚯蚓对重金属镉、铜、铅、锌、砷、汞等在单一污染及几种金属的复合污染情况下的吸收和富集特性。

徐轶群等[11]采用塑料温棚内垄式堆积污泥培养蚯蚓，发现经蚯蚓处理后，重金属Cr、Zn、Pb、Cd、Cu、Ni的含量均有不同程度的下降。有研究指出，随着重金属污染程度的增加，蚯蚓体内重金属元素富集量显著增加，其富集量顺序为Cd＞Hg＞As＞Zn＞Cu＞Pb，其中Cd的富集浓度高达土壤含量的1～5倍[12]。

蒋丽萍等[13]报道了蚯蚓对Cd和Pb元素的富集；牛明芬等[14]通过研究蚯蚓处理垃圾及纳污河流底泥，发现蚯蚓可选择吸收并富集垃圾及底泥中的Cd，但对其他重金属元素Pb、Cu、Zn等并没有富集吸收现象。这些都说明蚯蚓对不同的重金属有着不同的耐受能力。

蚯蚓处理污泥后能否农用，取决于蚓粪中重金属的含量。戴文龙等[15]用ICP2AES法测定生态滤池中蚯蚓和蚓粪中的重金属Zn、Cu、Pb、Cd、Cr的浓度时发现蚓粪中的各种重金属的浓度均明显高于蚯蚓体。这说明蚯蚓对这些重金属并不能持续地吸收积累，当蚯蚓体内重金属元素的浓度超过蚯蚓的耐受极限时，它就会通过排粪或其他方法排出体外。影响蚯蚓对重金属富集作用的主要原因可能是体内酶的作用，不同重金属可以从多方面干扰动物机体内的生理生化功能。

5 结语

蚯蚓的污泥处理技术具有设备简单、操作方便、费用低廉等特点。蚯蚓在对污泥进行分解处理后，体重有所增加，并获得大量的蚓茧，这说明蚯蚓能够适应处理污泥的环境，同时选择合适的温度也是至关重要的，温度过高或过低都会影响蚯蚓的各项生理机能，从而影响污泥处理效果；污泥经蚯蚓处理后，氮、磷、钾含量增加，为植物的生长提供必要的营养元素，污泥中重金属含量明显减少，从而为实现资源化、无害化目标提供可能。处理后的污泥其EC增加，且在适宜的范围内，pH值接近中性，C／N、VS及TOC值均明显下降，说明利用蚯蚓处理污泥效果明显。但由于蚓粪中的重金属含量仍然较高，如果农用可能引起植物和土壤的毒性反应，抑制土壤中微生物的新陈代谢，甚至通过食物链富集作用危害人类，因此蚓粪还需要进一步处理。此外，还应加强探讨蚯蚓污泥处理技术的各种影响因素，并加强蚯蚓对污泥中重金属和有机污染物的富集及去除评价。

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[2]蒋展鹏.环境工程学[M].北京：高等教育出版社，2005.

[3]周林强，刘柱成，管冬兴.蚯蚓在我国小城镇污水处理中的应用[J].中国资源综合利用，2008，26（11）：31～33.

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[6]马 莉，贾 辉，殷秀琴，等.蚯蚓在处理活性污泥过程中的生长繁殖[J].应用与环境生物学报，2013（1）：147～151.

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[15]戴文龙，俞廷康，韩润平，等.ICP－AES法测定蚯蚓和蚓粪中的重金属[J].光谱实验室，2001，18（4）：438～439.