４４６养殖蚯蚓好氧堆肥处理城市污水剩余污泥技术研究贵州大学化学工程学院贵州贵阳５５０００３２贵州创业水务有限公司贵州贵阳５５０００２）摘要：利用城市剩余污泥含有丰富的有机质、氮、磷、钾等营养物质的特点，结合贵州省省情，提出一种全新的污泥生态化技术——养殖蚯蚓好氧堆肥处理技术，即将调理剂（锯末或稻壳和钝化剂（粉煤灰或磷矿粉）与污泥、活蚯蚓充分混合高温好氧堆肥。本试验研究了养殖的蚯蚓堆肥处理污泥前后的含水率、有机质、温度等变化，并研究了此技术对污泥减量化的贡献。该技术工艺简单、成本低、可避免二次污染，同时能实现混有蚯蚓粪的污泥的资源化农业利用，达到了《贵阳市循环经济型生态城市建设总体规划》对城市污水处理厂污泥的生态化处置中解决制肥工艺中污泥水分调整和无害化处理技术问题的要求。关键词：城市剩余污泥好氧堆肥资源化生态化无害化前言城市污水剩余污泥是城市污水处理厂对污水进行处理过程中产生的固体或半固体的沉淀物质及污水表面漂出的浮沫所得的残渣。它一方面含有丰富的有机质、氮、磷、钾等营养物质，是可利用的宝贵的有机肥；另一方面又含有病原体、寄生虫卵、重金属和有机污染物等，处置不当会对环境造成严重的二次污染，其处理处置费用通常与污水处理费用相当。

因此，科学合理处理处置城市污污泥，以避免二次污染是一项迫切解决的问题。根据我国第一部地方性循环经济专ｆ－ｊ法规——《贵阳市建设循环经济生态城市条例》规定：“贵阳城市污水处理厂污泥采用生态化处置的先进技术无害化处理后做肥料。”综合分析了填埋、焚烧、投海等传统污泥处置方式的优缺点，并在此前好氧堆肥处理污泥技术中试研究的基础上，采用养殖蚯蚓好氧堆肥新型生态化技术处理城市剩余污泥。１试验材料、方法和仪器１．１试验材料１．１．１堆肥污泥选取贵阳市小河污水处理厂污泥脱水车间的脱水污泥作为研究对象。该厂主要处理生活污水，采用二级处理——改良ＳＢＲ法，剩余污泥采用絮凝剂聚丙烯酰胺调制后经带式压滤机脱水，密度为１．１ｔ／ｍ３，含水率在８０％左右。第二届中国城镇水务发展国际研讨会第六届亚太地区基础设施发展部长级论坛暨小河污水处理厂脱水污泥的营养成分物料有机质（％）ＰＨ脱水污泥３．１１．５０．２１３６．７７．２７１．１．２试验蚯蚓本试验中采用的蚯蚓是从贵钢花鸟市场中购买的太平２号蚯蚓。这种蚯蚓呈浅红色，它们群居性好，更有着其他蚯蚓无法比拟的优势——食性较广、繁殖快、适应性强、生长周期短，具有很强的吞食废弃物的能力。

１．１．３辅助物料调理剂指加进堆肥物料的有机物，以减小混合物料的密度，增加碳源及与空气的接触面积，以利于好氧发酵。本试验采用锯末和稻壳作为调理剂。重金属钝化剂指加入拟用以制堆肥的污泥中，使重金属形态发生变化，生物有效性降低的物质。常用钝化剂有粉煤灰、磷矿石、石灰、沸石等‘川。依据李国学等人的研究，从对交换态重金属的钝化效果来说，粉煤灰和磷矿石是经济有效的钝化剂。本试验采用粉煤灰和磷矿粉作为钝化剂。营养调节剂是蚯蚓成长繁殖必须的一些有机质，本试验采用菜叶和果皮。１．２试验方法和仪器试验在贵４＇１、ｌ大学环境工程实验室的蚯蚓堆肥发生器中试装置进行。试验物料配比如表２所示：表２堆肥配料表试验号配料配比（ｋｇ）堆翻方式１蚯蚓＋污泥＋锯末＋菜叶＋磷矿粉３＋ｏ．０６＋ｏ．３＋０．３人工翻堆２蚯蚓＋污泥＋锯末＋菜叶＋磷矿粉３＋ｏ．０６十ｏ．３＋０．３人工翻堆３蚯蚓＋污泥＋锯末＋果皮＋磷矿粉３＋ｏ．０６＋ｏ．３＋０．３人工翻堆４蚯蚓＋污泥＋锯末＋果皮＋粉煤灰３＋ｏ．０６＋ｏ．３＋０．３人工翻堆５蚯蚓＋污泥＋稻壳＋菜叶＋粉煤灰３＋ｏ．０６＋ｏ．３＋０．３人工翻堆６蚯蚓＋污泥＋稻壳＋菜叶＋磷矿粉３＋ｏ．０６＋ｏ．３＋ｏ．３人工翻堆７蚯蚓＋污泥＋稻壳＋果皮＋粉煤灰３＋ｏ．０６＋ｏ．３＋０．３人工翻堆８蚯蚓＋污泥＋稻壳＋果皮＋粉煤灰３＋０．０６＋０．３＋０．３人工翻堆９蚯蚓＋污泥３＋０．０６人工翻堆仪器：分析天平、托盘天平、温度计、雷磁ＰＨＳ一３Ｃ型精密ＰＨ计、ＣＪＪ一７８１磁力加热搅拌器、ＫＳＳ一１４００。

Ｃ型高温电炉。２蚯蚓复合污泥堆肥前后含水率的变化从图２可以明显地看出，第１组（堆肥前）污泥的含水率明显高于第２组（堆肥后）的含水率。这说明蚯蚓在污泥中具有维持水分和存留水分的功能，且此功能与蚯蚓的生长状况４４８相关。如第２组已堆肥后污泥中蚯蚓生长状况不如第１组，因此导致第２组的含水率比第１组低很多。而且通过对比堆肥前后的含水率变化我们可以发现堆肥前后的含水率变化不大，仅在小范围内有所下降。这说明蚯蚓堆肥对污泥的吸水能力改变较为明显，经过长达２个月的堆肥中，在没有外加水分的情况下，污泥仍能保持开始时的含水率。这是由于蚯蚓的活动可以在污泥中构成大量综合交错的孔道。并且这些孔道又往往被蚯蚓排除的粪便填充，粪粒互相堆叠形成许多非毛管孔隙。土壤中的这些网状孔道和孔隙大大增加了土壤的通气和透水能力。土壤的吸水能力比无蚯蚓的土壤提高了７．４～１８．６倍。这对污泥的含７ｋ率有很大的影响。含水童＾％２３４５６７８９试验号——一堆肥前—ｈ堆肥后蚯蚓复合污泥堆肥前后含水率变化图３蚯蚓复合污泥堆肥前后有机质含量的变化有机质含室，、％１２３４５６７８９试验号蚯蚓复合污泥堆肥前后有机质含率变化图蚯蚓复合污泥堆肥前后有机质含率变化图如图２所示，污泥经过几周的蚯蚓堆肥处理后，各堆肥发生器中污泥的有机质含量均有不同程度地下降，且部分差异较显著，这主要是由于蚯蚓在污泥中的活动加速了污泥中有机质的分解，另外还有蚯蚓改善污泥的理化性状。

１号试验的下降幅度最大，其次是２号试验，５号和８号试验基本没变化，表明了添加适第二居中国城镇水务发展国际研讨会第六届亚太地区基础设施发展部长级论坛暨加加加０加蚰如ｍ０量磷矿粉和粉煤灰可能增强污泥中大量微生物的分解有机物的能力，加速有机质的分解；另外锯末和菜叶也大大增加蚯蚓的营养物质来源，保证蚯蚓旺盛的生命活动即分解污泥中的有机物。相比无添加蚯蚓营养剂的对照组９号试验，堆肥处理前后的有机物含量变化不大，最终各堆肥发生器的污泥堆肥后有机质含率都保持在３０％左右。４蚯蚓复合污泥堆肥污泥减量的影响由图３蚯蚓复合污泥堆肥后污泥减量率变化图，可知由试验结果可以看出，经蚯蚓堆肥化后的污泥减量化效果比较理想，平均减量达３０％以上，３号试验的污泥样品减量化达到了６５％以上，其次是５号试验，最小的是对照组９号试验。污泥堆肥减量化，主要由于蚯蚓与污泥中微生物通过多结构、多层次、各取所需、相互协同的生态网链，对生物处理过程中产生的剩余污泥以及少量水解污泥进行分级利用［７］。经驯化的蚯蚓擅长以细菌和细胞物质作为其营养源，其体内长条状的消化道实际上就是一个污泥消化反应器。由于蚯蚓自身生理过程的需要，蚯蚓需不断吞食和消化分解污泥物质，实现了对剩余污泥的分解和稳定。

在蚯蚓堆肥反应器中，污泥通过食物链最终被有效地转化为蚯蚓的增殖及其排泄物，而蚯蚓的机体及其排泄物又可成为其他微生物的分解利用对象，从而可开始进行新一轮的生态循环，故堆肥污泥质量和体积会逐渐减少，实现污泥 的减量化。 试验号 蚯蚓复合污泥堆肥后污泥减量率变化图５蚯蚓复合污泥堆肥中温度的变化 根据试验期间所记录的４个反应器（温度变化情况，绘制曲线如图４所示，在开始１２天 内，１、３、７号实验的温度高于室温（均高于室温２。Ｃ～３。Ｃ），均在第８天达到峰值，这主要是 由于污泥在经微生物分解产生热量所致。在第１２天一直到第１８天，堆肥温度略低于室温， 但是温差很小，相对比较稳定，这是由于１、３、７号实验堆肥后的产物，物料成分相对稳定，微 生物降解所产生的热量不足以产生高温，之后温度呈上升趋势，在第３０天之后温度高于室 温，仍然呈上升趋势，只是上升速度比较缓慢，说明堆肥进入了高温阶段。污泥的有机物分 解达到高峰。５号实验在第一周内温度比室温高，之后～直到第１２天低于室温，在第１２天 ４５０时５号实验的堆肥温度达到最低值，５号实验的温度在这１２天内一直处于下降趋势。在之 后温度一直呈上升趋势，在第１２天到第２２天时温度的上升趋势快速，这是由于５号实验中 的有机物分解在这个阶段反映比较快，产生大量的热量，导致５号实验的堆肥温度快速上 升。

之后的温度上升比较缓慢，相对比较稳定，这是由于微生物分解的反应进入了平衡状 态，分解的热量减少，所以就不能出现之前的快速升温阶段。 蚯蚓堆肥处理有机垃圾的最适宜温度是２０左右，但是由于有机物质在分解过程中 产生热量造成物料温度的升高，往往会超过蚯蚓所能生存的最高温度３０，导致蚯蚓的 死亡［５］。因此，在进行大规模产业化生产时，要采取必要措施避免这种现象出现。例如 可以将经过发酵的半成品出仓、翻堆以将温度降到３０以下后，送人蚯蚓池继续进行 ６结论２０ 温度１５ ＼ｌＯ ５Ｏ时间／ｄ 蚯蚓堆肥发生器１、３、５、７号的温度变化图采用养殖蚯蚓处理处理城市污水污泥（包括其堆肥后产物）是完全可行的，但在堆肥过 程中要注意温度的控制，温度过高不利于蚯蚓的生存，过低不利于堆肥的处理效果。 从蚯蚓堆肥产物来看，有机质的含量明显降低，腐殖质性质稳定，利于作为农田中的有 机肥料，但是蚯蚓复合污泥堆肥试验对重金属、病原菌等的安全性需要进一步研究。 可见，蚯蚓堆肥处理法同时实现了城市污泥的减量化、稳定化、无害化、资源化及产 业化，具有显著的生态环境效益、社会效益和经济效益。因此，蚯蚓堆肥处理法处理城市 污泥是一种适合我国第一个循环经济试点城市——贵阳市的发展循环经济的可持续发 展需要。

第二届中国城镇水务发展国际研讨会第六届亚太地区基础设施发展部长级论坛暨 Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｏｎ Ｔｈｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｏｆ Ｂｒｅｅｄｉｎｇ ＥａｒｔｈｗｏｒｍｓＡｅｒｏｂｉｃ Ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ Ｃｉｔｉｅｓ Ｒｅｓｉｄｕａｌ Ｓｌｕｄｇｅ Ｚｈａｎｇ Ｓｈｅｎｇｙａｎ９１ Ｙａｎｇ Ｇｕａｎ９２ Ｗｕ Ｂａｎｇｘｉｎｌ Ｙｕａｎ．ｆｕ２ Ｊｉａｎｇ Ｘｉｕｙａ２ Ｆｅｎｇ Ｃｕｎｌ Ｌｉ Ｓｈｕｘｉａｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ＧｕｉｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕｉｙａｎｇ ５５０００３，Ｃｈｉｎａ： Ｗａｔｅｒｓｅｒｖｉｃｅ ｌｉｍｉｔｅｄ ｃｏｍｐａｎｙ ＧｕｉＺｈｏｕＣｈｕａｎｇＹｅ，Ｇｕｉｙａｎｇ ５５０００２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂ８ｔｒａ。ｔ：Ｂｅｃａｕｓｅ ｃｉｔｉｅｓｒｅｓｉｄｕａｌ ｓｌｕｄｇｅ ｂｅｉｎｇ ｒｉｃｈ ｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒ，ｎｉｔｒｏｇｅｎ，ｐｈｏｓ— ｐｈｏｒｕｓＰｏｔａｓｓｌｕｍ ｏｔｈｅｒｎｕｔｒｉｅｎｔｓ，ｗｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ａｎｅｗ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｔｅｃｈｎ０１０９ｙ ｔｒｅａ—ｔｌｎｇ ｓｌｕｄｇｅ～ｂｒｅｅｄｉｎｇ ｅａｒｔｈｗｏｒｍｓ ａｅｒｏｂｉｃｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ，ｏｎ ｇｕｉｚｈｏｕｐｒｏｖ— ｌｎｃｅ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ．Ｉｔ ｎｅｅｄｓ ｍｉｘｉｎｇ ｓｏｍｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒｓ，ｓｌｕｄｇｅ ｅａｒｔｈｗｏｒｍｓ．ＴｈｉｓｅｘＤｅｒｉｍｅｎｔ ｓｔｕｄｌｅｄ ｃｈａｎｇｅｓ ｍｏｉｓｔｕｒｅ，ｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｔｕｄ—ｉｅｄ ｉｔｓ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｓｌｕｄｇｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａＶｏｉｄｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｃａｎａｐｐｌｙ ＷＯｒｍｃａｓｔ ｍｉｘｅｄ ｓｌｕｄｇｅｄｌｏｗ ＣＯＳｔ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵ８ｉｎｇ Ｉｔ ｈａｓ ａｃｈｉｅＶｅｄ ｒｅＰｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ。

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