摘 要：用赤子爱胜蚓直接处理满堂河污水处理厂产生的剩余污泥，研究了蚯蚓处理对污泥理化性质（pH、EC、综合毒性）、重金属浓度、矿物油浓度以及微观结构上的变化。结果表明：污泥的pH值从7.7～7.9降至7.2～7.3；EC由278～300μs/cm增至2022～2236 μs/cm；综合毒性发光抑制率从98%～99%降至56%～64%；矿物油浓度从1640 mg/kg降至1310 mg/kg；污泥中的重金属浓度不同程度的降低；与未添加蚯蚓的污泥相比，蚯蚓粪的粒径更低、结构更松散，呈疏松的粒状结构。
关键词：赤子爱胜蚓 满堂河污水处理厂 污泥 重金属
中图分类号：X5 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）01（c）-0141-02
随着我国城市和农村污水处理率的快速提高，污水处理厂产生的剩余污泥量增长迅速，而剩余污泥能否及时得到处理处置关系到污水处理厂的有效运行、资源的有效利用，社会的可持续发展。据报道，污泥的蚯蚓分解处理技术是一种新兴的污泥处理技术，利用蚯蚓处理污泥，不仅可以降低污泥中的重金属、病原菌、苯并（a）芘等有毒有害物质的浓度，而且可以将污泥转化为富含营养物质的有机肥[1]。
该文以赤子爱胜蚓（Eiseniafoetida）作为供试蚯蚓，直接处理沈阳市满堂河污水处理厂产生的剩余污泥，研究污泥的理化性质、重金属浓度、矿物油浓度以及污泥微观结构上的变化，旨在为沈阳地区生活污水处理厂剩余污泥的处理处置寻求环保、安全、生态、经济的污泥处理技术，为蚯蚓直接处理污泥技术提供一定的基础数据。
1 实验部分
1.1 实验材料
供试污泥取自沈阳市满堂河污水处理厂产生的脱水污泥。满堂河污水处理厂位于沈阳市东陵区满堂河马官桥段下游。污水处理厂的处理对象，一方面是污染严重的满堂河马官桥下游水体，另一方面是农大排污口排放的生活污水。马官桥下游河道水体处理规模为10000 t/d，农大排污口的处理规模为10000 t/d，采用浮动生化与人工湿地组合处理工艺。供试蚯蚓选择耐寒、易繁殖、耐污能力强的赤子爱胜蚓，采自本地，选用健康、活性好，体长约3～9 cm，个体重在0.1～0.4 g的蚯蚓作为实验用蚯蚓。
另一个塑料箱内只添加9.0 kg的污泥，未接种蚯蚓。将2个塑料箱放置在实验室内，室温在22～30 ℃，实验观察共计30 d，期间只对塑料箱做一些调节水分的处理。实验过程中每隔10 d进行对污泥进行pH值、EC、综合毒性发光抑制率的测试，实验结束后对2组实验进行重金属和矿物油浓度的测试，以及采用环境扫描电镜观察微观结构。
1.3 分析方法
取30 g试样经10倍蒸馏水溶解，在快速搅拌器搅拌0.5 h后，静置24 h，取上层清液直接测定pH值和EC；综合毒性的测定采用化学发光法；Zn、Cu、Pb、Ni、Cr、Cd、Hg、As的测定采用常压消解后电感耦合等离子体发射光谱法；矿物油浓度的测定采用红外分光光度法；苯并（a）芘浓度的测定采用热提取气相色谱质谱法；污泥及蚓粪的微观结构的观察采用环境扫描电镜（FEI Quanta 250 ESEM）。
2 结果与讨论
2.1 对污泥pH的影响
图1为蚯蚓处理污泥过程中污泥的pH值变化图。可以看出，在不同的处理时间内，接种的蚯蚓使污泥的pH值较显著地降低，而未接种蚯蚓的污泥的pH值也略有下降。未接种蚯蚓的污泥pH值逐渐下降的原因可能与堆置时自身产生有机酸有关。
2.2 对污泥EC的影响
图2为蚯蚓处理污泥过程中污泥的EC变化图。可以看出，在不同的处理时间内，接种的蚯蚓使污泥的EC显著地上升，从实验前的278～300 μs/cm上升到实验结束时的2022～2236 μs/cm。而未接种蚯蚓的污泥的EC也略有上升，从最初的278～300 μs/cm上升到实验结束时的501～514 μs/cm。污泥的EC显著增加是由于蚯蚓及其体内微生物的活动致使有机物分解，提高了污泥的矿化度，释放出的矿物盐（如P、K）和无机离子等所致[2]。
2.3 对污泥综合毒性的影响
如图3所示，从污泥浸出水样的发光抑制率趋势来看，在蚯蚓处理污泥前，其生物毒性很强，在98%以上。经过30 d的蚯蚓处理，相比于未接种蚯蚓的污泥相比，生物毒性显著降低，10 d时，已低于发光抑制率90%的重度污染的临界值。
2.4 对污泥重金属的影响
少量的重金属含量是植物生长所必须的矿物质营养，但过量的重金属含量将对其生长起到限制性的影响。污泥中含有重金属，这是污泥在农用中受到限制的主要因素之一，所以蚯蚓处理污泥的产物能否农用取决于蚓粪中重金属的含量。表1为蚯蚓处理污泥中重金属含量的变化表。
从表1中可以看出，与未投加蚯蚓的污泥相比，接种蚯蚓的污泥其Cu、Zn、Cd、Pb、Cr、Hg、Ni、As含量均有不同程度的降低，表明蚯蚓对污泥中重金属有一定的富集作用。此外，满堂河污水处理厂剩余污泥的重金属浓度较低，除了Hg含量超出CJ/T309-2009的一级标准值以外，其余重金属含量值均低于标准值。
2.5 对矿物油的影响
表2为蚯蚓处理污泥中矿物油浓度的变化表。
通过文献查阅了解到，相对于蚯蚓处理污泥中pH、EC、重金属的影响相比，对矿物油浓度影响的研究鲜有报道。矿物油都是C、H化合物，多数是由烷烃、芳烃、环烷烃、部分烯烃组成的化合物。从表2中可以看出，蚯蚓对污泥中的矿物油有显著的降解作用，达到了《城镇污水处理厂污泥处置 农用泥质》（GB24188-2009）的二级污泥标准限值。蚯蚓能够降解矿物油，可能是由于蚯蚓本身能在体内富集大量的有机污染物；另一方面，蚯蚓提高了矿物油在污泥中的生物有效性，加速了污泥中的降解。
2.6 对污泥微观结构的影响
未添加蚯蚓的污泥与蚯蚓粪的微观结构如图4、图5所示。
从图4、图5可知，未处理的污泥通过5000倍的观察，粒径为10.4 μm；蚯蚓处理污泥后的蚯蚓粪通过5000倍的观察，粒径为5.176 μm。与未处理的污泥相比，蚯蚓粪的粒径更低、团粒结构更丰富、孔隙率更高、结构更松散，呈疏松的粒状或碎块状结构。
3 结语
用赤子爱胜蚓直接处理沈阳市满堂河污水处理厂剩余污泥的实验表明，污泥的理化性质、重金属和矿物油浓度以及微观结构上均有显著的变化，污泥的pH值从7.7～7.9降至7.2～7.3；EC由278～300μs/cm增至2022～2236 μs/cm；综合毒性抑制率从98%～99%降至56%～64%；污泥中的重金属浓度不同程度的降低，Cr、Cu、Zn、Ni浓度的降低率超过了20%；矿物油从1640 mg/kg降至1310 mg/kg；与未添加蚯蚓的污泥相比，蚯蚓粪的粒径更低、结构更松散，呈疏松的粒状结构。
蚯蚓分解处理技术有望实现沈阳市生活污水处理厂剩余污泥的减量化、稳定化、无害化、资源化的处理目标，为解决剩余污泥的处理处置提供了安全、环保、生态的途径。
参考文献
[1] 王星，赵天涛，赵由才.污泥生物处理技术[M].北京：冶金工业出版社，2010.
[2] 陈学民，王惠，伏小勇，等.赤子爱胜蚓处理污泥对其性质变化的影响[J]，环境工程学报，2010，4（6）：1421-1425.
