蚯蚓堆肥在污泥中的应用
来源:用户上传
作者:
摘要：随着我国城镇污水处理厂建设及投产规模的逐渐扩大，所产生的污泥量日益增加。文中对蚯蚓处理污泥和其他方式处置污泥的对比进行叙述，蚯蚓处理污泥的优势明显，如简单的工艺、没有二次污染、应用费用少、蚯蚓粪的高农用肥效等;并对蚯蚓以及污泥堆肥过程中的指标变化进行分析。该技术具有非常良好的应用前景，特别适合处理城镇中污水厂的污泥。
关键词：污水污泥;蚯蚓堆肥;营养物质;微生物;重金属
中图分类号：S-1
文献标识码：A
DOI：10.19754/j.nyyjs.20191215055
前言
现阶段，我国城镇的污水处理厂对污泥的处理方式通常需要特定步骤，譬如：浓缩污水、稳定结构、脱水、蚯蚓堆肥等;而污泥的处置方法也通常包含几个方面，譬如：对其进行填埋、投入大海、用火焚烧、全面利用等。我国城镇污水处理的污泥总量到2010年时已达2000多万t，可是只有20%左右的污泥进行了整理利用或者无害化处理。污水处理厂在进行污水的处理中产生的沉淀物以及污水表面漂浮的浮沫造成的残渣就是污泥。尽管我国不断创新处理污水的技术，但是仍然存在很多因处理不规范造成的二次污染问题。
1城市污泥处理现阶段的研究状况
1.1城市污泥中处理及处置方式的研究状况
城市污泥进行的处理和处置分属污泥进入前后的不同阶段。污泥处理主要指采用相应的方式对污泥污水进行缩减面积、缩水、稳固性和无害化的过程，以及适当的处理工艺。城市处理污泥通常会进行土地的填埋、焚烧、土地利用等。土地填埋作为城市处理污泥的基本方法之一，具有简单操作、处理费用少等优势，在处理质量很差的污泥中应用广泛。但是在填埋过程中一旦防渗技术应用不当就会导致地下水遭受污染。污泥的焚烧及干化方式能够改变污泥的形状，形成没有细菌、没有臭味的残渣，可以有效缩减污泥的体积，污泥经过干化处理形成的产品能够在绿地中当做土壤改良剂进行应用，可是，在焚烧时会形成二氧化硫等污染气体，所需设施费用很高，运行费用更高。
1.2我国现阶段蚯蚓堆肥的主要研究状况
蚯蚓是陆地生态系统中不可或缺的生物，蚯蚓的抗污染能力以及吞噬能力非常强，可以对植物的枝叉落叶进行有机物质的分解，还可以对土壤结构、土壤田间水含量及透气性的能力进行改善。我国在1970年后开始研究蚯蚓处理污水污泥技术，蚯蚓处理就是通过蚯蚓独特的生理功能和其结合环境中的微生物对有机质进行生物降解，把废弃物中存在的N、P、K等养分成功换变成便于植物吸收的状态，并有效排出蚯蚓粪。通过较多的研究得知，通过蚯蚓与微生物的协同处理，能够对污泥中养分的有效性进行显著的增强，并合理分解污泥中存在的有机物质，增加N、P、K等在污泥中养分的含量，有效减轻重金属的有效性，形成高效的有机肥产品，资源利用中当做土壤改良剂和有机肥使用。
2蚯蚓与污泥堆肥中出现变化的指标
2.1蚯蚓堆肥造成污泥中存在的营养物出现变化
蚯蚓与污泥堆肥后，对污泥中含有的N、P、K出现的变化进行了详细的分析，其重要指标就是对植物生长是否能够资源利用进行衡量。研究资料显示，蚯蚓进行处理后，会增加污泥中N、P、K的含量，便于植物生产。相应研究者将水稻分别和牛、鸡及猪排放的粪便进行了融合，再与蚯蚓进行堆肥，研究结果显示，蚯蚓堆肥过程中增强了营养物质在堆肥产物中的实际含量，蚯蚓进行处理秸秆与牛排放粪便的混合物时，其中全钾及全磷的含量有着明显的提升。还有研究将市政排放的废水、工业生产产生的废水、人们日常生活产生的污水等各项污水处理厂当做处理的目标，分别与蚯蚓进行堆肥处理，具体的研究结果表明，蚯蚓对此类污泥中存在的N、P、K等有效物可以进行不同的改善。
2.2蚯蚓堆肥造成微生物的活动出现变化
在蚯蚓污泥的堆肥过程中，蚯蚓和微生物的互相作用尤为重要，在微生物分解堆料及稳定中发挥着关键作用。蚯蚓在城市的污泥堆肥中，微生物类型及数量的改变既对城市污泥中的微生物学特点及理化性状产生影响，又对改善污泥中含有的养分提供价值依据。蚯蚓的黏液以及排放物可以提高细菌的数量。蚯蚓具备较强的消化力，可以将各类的消化酶从消化道中分泌出来，在各种消化酶以及微生物的共同影响下，把有机物简单的水解成低分子化合物，将污泥中存在的矿物质与分解后的低分子化合物有效融合形成复合体，蚯蚓经过粪便排放的形式将其排除。蚯蚓的排泄物中酶活性较高，含有的营养物质也非常高，对比城市中未经过处理的污泥，会发现其具备的微生物群落更多。
2.3污泥中的重金属对蚯蚓发挥的重要作用
城市污泥中重金属含量较高，能够在堆置发酵后当做喂养蚯蚓的食物，使重金属大量在蚯蚓的体内富集，降低污泥中含有的重金属，与此同时，蚯蚓进行吞食能够对一些重金屬的形态进行改变。有关研究表明，随着重金属的污染程度在污泥中的逐渐增加，应该加强改善污泥中的pH值，才可以为蚯蚓创造较好的生存环境。蚯蚓通过污泥堆肥以后，重金属在蚯蚓体内富集的含量显著提升，而重金属在污泥中的含量则显著降低，包括Zn、Cd、Cu、Hg等，蚯蚓吸收重金属的含量如下：Cd>Hg>As>Zn>Cu>Pb，其中镉的富集能力最为突出，其富集的浓度在土壤中的含量高达1～5倍。有关研究显示，蚯蚓堆肥在污泥中，在堆肥条件以及蚯蚓养殖条件的不同状况下，蚯蚓体内包含的Cu、Cr、Ni、Pb、Zn等重金属含量都比蚯蚓排出粪便中含有的重金属含量要高。
3蚯蚓处理污泥技术影响的重要因素
3.1温度对蚯蚓产生的影响
环境温度的变化既能对蚯蚓的体内温度和活动产生直接影响，又能对其新陈代谢的强度造成影响，如消化系统、呼吸、繁殖以及生长发育等各项生理机能。通常蚯蚓活动的温度应该保持在5～30℃，最适合的温度是20℃。适宜的温度可以让蚯蚓更好地生长发育以及繁殖。如果温度低于5℃，蚯蚓就会进行休眠;如果温度高达39～40℃，蚯蚓很容易出现死亡。 3.2基质含水率对蚯蚓处理产生的影响
水分在蚯蚓的生长发育中是必不可少的生存条件。基质的含水率能够直接影响蚯蚓的生长发育、生殖以及新陈代谢。如果基质的含水率较低，蚯蚓的新陈代谢就会非常困难;如果基质的含水率较高，就会对蚯蚓的呼吸造成影响，成为阻碍蚯蚓生存的重要因素之一。相关研究显示，蚯蚓在进行污泥的处理时，如果基质的含水率保持在70%～85%之间，将会确保蚯蚓的生物量获得最大。
3.3污泥中重金属含量造成的影响
蚯蚓能够将污泥中的重金属富集在体内。相关研究显示，蚯蚓对污泥中含有的Cd存在非常显著的富集作用，随着污染的日益加剧，其富集水平也在逐步提高;土壤中含有的重金属浓度和蚯蚓体内富集的重金属元素浓度在相应的范围内呈现出线性的关系;在土壤中含有的重金属浓度超出相应的范围，就会随着浓度的提升而降低蚯蚓吸收的重金属。有关研究显示，蚯蚓在活动中能够显著减少污泥中含有的重金属，其中富集的Cu更为明显。蚯蚓在不同的重金属中拥有不同的耐受力。如果蚯蚓体内富集的重金属含量超出其耐受能力时，通常会通过粪便或者其他的方式排出体外。
3.4污泥中C∶N产生的影响
在蚯蚓堆肥进行污泥的处理时，污泥既是蚯蚓需要处理的目标，又是蚯蚓在生长繁殖以及新陈代谢方面需要的能量以及物质的提供者。蚯蚓对污泥的处理效率通常取决于污泥对蚯蚓的营养性。当物料C∶N值为25时，蚯蚓的生殖率以及摄食力都是最高的，且堆置后形成的产物也具备最高的肥力，对环境产生的污染最小。通常C∶N值是25～35时，蚯蚓堆肥对污泥的处理效果最佳。
4结语
蚯蚓堆肥是在有机堆肥中放养蚯蚓，在蚯蚓与微生物共同產生的影响下，把有机物质转变为蚯蚓活动所需含量较大的腐殖酸。城市中因为人们生产生活产生的污泥经由蚯蚓和微生物的活动，使污泥中的营养物质含量显著的增加，有效降低重金属在污泥中的含量，显示蚯蚓堆肥对污泥的处理效果非常有效，还可以将污泥堆肥后形成的产品使用到花草树木的栽培、园林景观绿化等建设中，利用合理有效的方法加强使用，在加强污泥处理中发挥着重要的作用。
参考文献
[1] 王振兴.重金属在污泥蚯蚓堆肥中的变化及对土壤硝化活性的影响[D].扬州：扬州大学，2017.
[2]师宓.寒旱地区污泥无害化处理技术集成研究[D].兰州：兰州交通大学，2014.
[3]雷旭阳.温度对蚯蚓处理城镇污泥稳定化过程及微生物种群结构的影响[D].兰州：兰州交通大学，2016.
[4]张志敏.蚯蚓处理对污水污泥性质的影响研究[D].重庆：重庆交通大学，2016.
作者简介：
黄友良（1976-），男，本科。研究方向：农业固废的生物资源化利用。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15078194.htm
