王忠強(qiáng)

摘要 在城市化的過程中，人口不斷膨脹，工業(yè)廢水與生活污水的排放量日益攀升，剩余污泥的產(chǎn)出量也隨之迅速增加，日漸成為污水處理廠的沉重負(fù)擔(dān)，從源頭上削減污泥產(chǎn)量則意義重大。利用微型生物的捕食作用進(jìn)行污泥減量，清潔無(wú)污染，是一項(xiàng)實(shí)現(xiàn)污泥源頭治理的綠色技術(shù)。本文綜述了近些年利用水蚯蚓進(jìn)行污泥減量技術(shù)的研究與應(yīng)用，從多個(gè)角度探討該方法的優(yōu)勢(shì)和弊端，為該技術(shù)的進(jìn)一步推廣提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞 水蚯蚓 污泥減量 污水處理

中圖分類號(hào)：TU992 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2016.07.060

剩余污泥是污水生物處理技術(shù)的主要副產(chǎn)物之一?；钚晕勰嘀械奈⑸锢梦鬯械挠袡C(jī)污染物進(jìn)行同化作用，去除水中的污染物，并不斷形成新的活性污泥，當(dāng)超出處理工藝所能容納的污泥量時(shí)，被排除形成剩余污泥。剩余污泥中富集了大量的有機(jī)物、重金屬和致病性細(xì)菌等環(huán)境危險(xiǎn)物，若不經(jīng)過有效處理，容易引發(fā)對(duì)環(huán)境的二次污染。國(guó)內(nèi)外對(duì)污泥處理處理的現(xiàn)有手段主要包括堆肥處理、水體消納、焚燒處理和土地填埋利用。我國(guó)現(xiàn)階段的技術(shù)仍然以填埋傳統(tǒng)的剩余污泥處理方法日漸顯現(xiàn)出不足和弊端，已無(wú)法滿足現(xiàn)有需求，亟待尋求在污水處理過程中實(shí)現(xiàn)污泥減量的更加合理有效的新技術(shù)。

利用水蚯蚓進(jìn)行污泥減量化是近些年逐漸興起的新技術(shù)，該減量方法具有低成本、無(wú)污染、易實(shí)施等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在一些城市獲得推廣。

1水蚯蚓的生物學(xué)特性

水蚯蚓，別名絲蚯蚓、紅絲蟲、赤線蟲，我國(guó)北方俗稱線蛇。是環(huán)節(jié)動(dòng)物門，寡毛綱，近孔寡毛目，顫蚓科，水蚯蚓屬；體色鮮紅或肉紅，也有橙黃色。水蚯蚓是淡水底棲動(dòng)物群的主要成員之一，多生活在排放污水或廢水的陰溝污泥中，一般潛藏在泥面下10cm-25cm，密集于與污泥表面，一端潛在污泥中，另一端將會(huì)伸出污泥并在水中顫動(dòng)，一遇到來(lái)自外部的刺激，它們會(huì)立刻縮回至污泥中。目前可用于污水處理領(lǐng)域中的水蚯蚓主要有紅斑顠體蟲（Aeolosma hemprichii）和仙女蟲屬（Nais sp.）等游離型蠕蟲及顫蚓科（Tubificidae）和帶絲蚓屬（Lumbriculus sp.）等附著型蠕蟲兩類。水蚯蚓以吸食泥土中的細(xì)菌、有機(jī)腐殖質(zhì)以及底棲藻類為生，有時(shí)也取食泥土中的微型動(dòng)物，最適水溫為25-28℃。紅線蟲喜暗畏光，因此不能在陽(yáng)光下曝曬。

水蚯蚓2個(gè)月左右性成熟，雌雄同體，異體受精，卵粒包藏在透明膠質(zhì)膜構(gòu)成的囊狀蚓繭中。成蟲游離生長(zhǎng)，活性好的時(shí)候，身體呈紅色，對(duì)外界刺激反應(yīng)敏銳；在外部環(huán)境不好時(shí)，水蚯蚓偏好抱團(tuán)生長(zhǎng)，當(dāng)外界條件進(jìn)一步惡化時(shí)，水蚯蚓身體伸長(zhǎng)，出現(xiàn)松馳、僵直的癥狀，最后死亡。

2水蚯蚓在污泥減量中的應(yīng)用

利用水蚯蚓進(jìn)行污泥減量化，可實(shí)現(xiàn)從源頭上減少污泥產(chǎn)量。國(guó)外學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，伴隨著一種仙女蟲的爆發(fā)，污泥產(chǎn)量顯著減少，同時(shí)用于曝氣所需的能量也大大降低。實(shí)驗(yàn)還表明，蚓類種群的數(shù)量與剩余污泥產(chǎn)量有很明顯關(guān)系，即只要在混合液中存在一定數(shù)量的寡毛蚓，污泥量就能有效地減少，但其中蚓類數(shù)量浮動(dòng)劇烈，且無(wú)規(guī)律可循，無(wú)法人為控制。此后，為能將此研究發(fā)現(xiàn)用于生產(chǎn)實(shí)踐，國(guó)外學(xué)者又將另種顫蚓投入到活性污泥中進(jìn)行量化的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)污泥產(chǎn)率減少了250mg MLSS/g COD，而SVI大約降50%。與此同時(shí)，在顫蚓新陳代謝的作用下，菌膠團(tuán)大小更加均勻，污泥脫水能力提高約27%。此后，研究人員不斷地對(duì)這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行拓展性的研究和發(fā)展。

2.1水蚯蚓在污泥減量中的優(yōu)勢(shì)

（1）成本低廉。現(xiàn)階段，最主要的兩種剩余污泥原位減量方式包括：一種是細(xì)胞溶解隱性生長(zhǎng)，其主要是通過用物理、化學(xué)及生物方法將活性污泥機(jī)械搗碎、氧化破解，以提高剩余污泥的生物可降解性；另一種為內(nèi)源代謝，是通過延長(zhǎng)曝氣時(shí)間，強(qiáng)化細(xì)菌處于維持代謝，處于內(nèi)源呼吸狀態(tài)，以此來(lái)減少剩余污泥產(chǎn)量。雖然，溶胞-隱性生長(zhǎng)和內(nèi)源代謝對(duì)降低污泥產(chǎn)量有很好的效果，但是投資和耗能較高，占地面積也較大。因此，無(wú)法很好地推廣應(yīng)用。而通過水蚯蚓的生物捕食作用進(jìn)行污泥減量化，能耗低且不產(chǎn)生二次污染。此外，水蚯蚓本身也較為廉價(jià)，易于獲得，繁殖能力強(qiáng)，應(yīng)用該技術(shù)可以大幅降低污泥原位減量的成本問題。

（2）環(huán)境友好性。另一種污泥原位減量技術(shù)是解偶聯(lián)代謝，向活性污泥中添加解偶聯(lián)劑是目前最容易實(shí)現(xiàn)的方法。所有偶聯(lián)劑都屬于異性生物質(zhì)或化學(xué)合成產(chǎn)品，偶聯(lián)劑的存在不僅降低了污水中COD的去除率，占用了曝氣氧的消耗，還對(duì)環(huán)境造成了潛在的危害。而利用水蚯蚓消解剩余污泥，不需要或很少添加其他藥劑，通過生物之間的生態(tài)關(guān)系，形成一種新型的有序的生態(tài)鏈，處理效果好，不存在環(huán)境危害，具有環(huán)境友好性，具備巨大的發(fā)展?jié)摿屯茝V前景。

2.2水蚯蚓污泥減量化中蚓種的選擇

由于水蚯蚓的種類繁多，不同種屬之間存在很大的差異性，對(duì)污泥的處置能力上也具有非常明顯的區(qū)別，因此，為了提高剩余污泥的處置能力，需要選擇合適的蚓種引入。在活性污泥中，存在的兩類很多蠕蟲，有著各自的特點(diǎn)。這些蠕蟲可以在曝氣濾池中自發(fā)形成，對(duì)污泥減量有較好的效果；但它們的生長(zhǎng)和繁殖不穩(wěn)定，實(shí)際中操作中難以控制爆發(fā)和消失的規(guī)律。相比于游離型蠕蟲，顫蚯蚓和絲帶蚓等附著型的蠕蟲在自然界中容易獲得，可以通過向活性污泥中投加蚓種進(jìn)行接種增殖，且生長(zhǎng)穩(wěn)定，在系統(tǒng)中易于控制，因此國(guó)內(nèi)外現(xiàn)在主要選擇顫蚓進(jìn)行污泥減量方面的研究。但是，顫蚯蚓等附著型的蠕蟲，與游離型蠕蟲均勻分布在池體中不同。投加進(jìn)入活性污泥池后，顫蚯蚓等附著型的蠕蟲非常容易彼此附著成團(tuán)，沉積在濾池底部，不能發(fā)揮其最大的污泥捕食能力。為了針對(duì)性地解決該問題，到國(guó)外學(xué)者研發(fā)了一套集成式蠕蟲反應(yīng)器，該反應(yīng)器可將剩余污泥在反應(yīng)器中循環(huán)，不但可以使附著型蠕蟲的分布更加均勻，而且很好地解決了游離型蠕蟲流失的現(xiàn)象。同時(shí)，該反應(yīng)器中還提供了可供顫蚓附著的填料載體，進(jìn)一步增加了蠕蟲生長(zhǎng)環(huán)境的穩(wěn)定性。研究表明，對(duì)污泥進(jìn)行接種顫蚓，污泥減質(zhì)率最高達(dá)到了48%左右。

2.3影響水蚯蚓污泥減量的主要因素

水蚯蚓在系統(tǒng)中存在的量對(duì)污泥減量的影響非常明顯，為了在不影響污水處理廠正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提下，提高系統(tǒng)中水蚯蚓的數(shù)量，以提高污泥減量效果，需要對(duì)污水處理工藝中的一些重要運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行微調(diào)整，以提高水蚯蚓的數(shù)量和其對(duì)污泥的攝食能力。

研究發(fā)現(xiàn)，水溫、溶解氧（Do）和pH是影響水蚯蚓生長(zhǎng)和對(duì)污泥減量效果的關(guān)鍵因素。研究表明：水溫在5～25℃范圍內(nèi)，水蚯蚓都能夠生長(zhǎng)，并實(shí)現(xiàn)攝食污泥，但是溫度過低會(huì)影響水蚯蚓的生命活性，在20～22℃左右水溫，水蚯蚓的活性和攝食污泥能力最高在實(shí)驗(yàn)室的研究通常設(shè)定DO濃度在2～4.5 mg/L范圍內(nèi)，水蚯蚓具有比較好的生長(zhǎng)活性和污泥攝食能力，但是通常污水處理廠的生化池的溶解氧控制在5mg/L以下，一般保持在3mg/L左右，出水在2mg/L以下。因此，為了保證濾池中水蚯蚓的生長(zhǎng)活性和攝食污泥的能力，需要略微改善水蚯蚓投加區(qū)內(nèi)的溶解氧含量，提高其攝食污泥能力。國(guó)內(nèi)研究人員針對(duì)水蚯蚓生長(zhǎng)和攝食污泥能力的研究，通常將pH設(shè)定在pH6.5左右，但實(shí)際上生活污水的pH一般偏弱堿性，與實(shí)驗(yàn)配水有一定差異，同時(shí)，在之前研究中發(fā)現(xiàn)，在受污染的自然水體中，出現(xiàn)較多水蚯蚓時(shí)pH也會(huì)偏堿性，在pH8-9之間。因此，對(duì)于水蚯蚓的最適宜pH范圍應(yīng)該在略酸和偏堿性范圍之內(nèi)即可，不會(huì)對(duì)水蚯蚓的繁殖和污泥攝食造成特別明顯影響。

2.4水蚯蚓在污泥減量中存在的不足

雖然，使用水蚯蚓進(jìn)行污泥原位減量可以大幅度地降低污泥的產(chǎn)生量，但是在這一過程中，如果控制不好，會(huì)導(dǎo)致水蚯蚓的大量生長(zhǎng)，并引發(fā)一系列問題。

研究表明，有水蚯蚓大量存在會(huì)影響濾池出水的水質(zhì)。水蚯蚓的排泄物中含有多種多肽和氨基酸類，在水中會(huì)導(dǎo)致氨氮和總氮值含量會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他沒有水蚯蚓的濾池。此外，一些水中的鞭毛類水蚯蚓專門捕食污水中的硝化和亞硝化細(xì)菌，影響硝化作用的正常進(jìn)行。同時(shí)，水蚯蚓對(duì)污泥的吞食作用使出水中COD和TP濃度也都有所增加。由于污水處理廠的曝氣生物濾池中存在大量的微生物，己然形成一個(gè)小型生態(tài)系統(tǒng)，水蚯蚓又處在該食物鏈頂端，若大規(guī)模爆發(fā)，將會(huì)影響污水處理廠水處理的效果。

另一方面，水蚯蚓生長(zhǎng)超過一定量后會(huì)被曝氣從附著的污泥上脫落，隨污水進(jìn)入管道，如果產(chǎn)生量較多，會(huì)影響污泥在二沉池的沉降和回流，并引起管道堵塞等現(xiàn)象發(fā)生。

3結(jié)束語(yǔ)

基于水蚯蚓自身的生物學(xué)和生理特征，在剩余污泥處置方面有特殊的應(yīng)用潛質(zhì)。如果能在適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行工藝和培養(yǎng)條件下充分發(fā)揮水蚯蚓的優(yōu)勢(shì)，將最大程度的發(fā)揮其對(duì)剩余污泥的消化、處置和減量作用。隨著對(duì)水蚯蚓在污水處理和剩余污泥處置方面的研究不斷深入，很多之前不確定的因素和結(jié)果將逐步被研究，技術(shù)也會(huì)不斷成熟。隨著我國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)的大力發(fā)展，而利用水蚯蚓進(jìn)行污泥減量應(yīng)用也將會(huì)有更為廣闊的發(fā)展前景。