蚯蚓在城镇污水及污泥处理中的应用

针对我国目前伴随城镇污水厂扩建污泥产量激增的现象，结合蚯蚓作为生态系统中的重要分解者的作用，探究蚯蚓在污水及污泥处理中的广泛应用。蚯蚓通过延长系统生物链，扩大微区系食物网对农村生活污水处理及城镇污泥处理与处置产生积极作用，继而提高污水出水水质以及污泥稳定化程度。

我国农村生活污水的处理亟待一种符合我国国情的工艺方案，同时城镇污泥量随着污水处理厂的扩展日益增加，对其进行处理处置的首要目的是达到污泥稳定化，消除臭味，使污泥变废为宝。蚯蚓作为生态系统中的重要分解者对污水高效经济的处理及污泥资源化利用都有重要意义。

一、 蚯蚓处理污泥研究进展

1、城镇污泥基质特性

污泥干物质中富含大量有机物质，研究表明脱水污泥干物质含量为25%-45%，其中有机质含量就占23%-40%。此外，污泥干物质发热量、污泥干物质焚烧与厌氧消化的能量可用于生产大量生物质能，诸如通过厌氧消化生产能源和生物燃料、通过燃煤发电厂产生热能以及通过微生物燃料电池直接发电获得电能。将城镇污泥焚烧处理也可作为生产建筑材料的原料，利用污泥产生沼气也已在许多国家采用不同规模付诸实施。将污泥作为肥料应用于非粮食作物生产也是一种环境可持续的污泥管理方法。

城镇污泥含水率较高（75%~99%），颗粒较小，不适用于单独堆肥，常添加干料混合作为堆肥剂来改善堆肥材料性质。已有研究表明，过磷酸钙、磷石膏、磷酸钙镁等磷酸盐改性剂可以促进堆肥过程中污泥有机质的降解，减少氮损失，提高堆肥的腐熟度和质量；通过添加甜菜粕调整C/N使氮损失降低了56.7%；添加生物炭、天然沸石等具有物理吸附性能的膨化剂可吸附堆肥产生的NH3以防污染环境；在堆肥嗜热阶段接种硝化细菌也是提高硝化速率，减少氮素损失的关键；此外，木屑、大麦秸秆、茄子肥料以及蘑菇基质作为膨化剂的效果也均有大量评估。

2、蚯蚓堆肥优势特性

蚯蚓堆肥是利用蚯蚓特殊的生态学功能及其与环境中微生物的协同作用将可降解有机废物（城镇污泥、畜禽粪便、农作物秸秆等）转化为农业资源等稳定产物的一种包含生态技术的处理方法，蚯蚓堆肥后的污泥氮磷总量与有效浓度均高于堆肥处理后的污泥，较高的腐殖酸含量使其更适宜用作土壤改良剂，添加蚯蚓可以减少堆肥过程中温室气体的排放，减少氮损失，蚯蚓堆肥同时能够有效减少污泥中的四环素等抗性基因，通过蚯蚓消耗各种醇类、脂肪类、多糖、蛋白类等易降解有机物，每天将相当于自身体重的量转化为富含硝酸盐、磷、钾、钙、镁的产品。堆肥后的产物蚯蚓粪是通过蚯蚓消化有机废弃物而产生的均匀颗粒，具有良好的团粒结构，酸碱度中性，吸附氨氮能力强，微生物种群含量丰富，是良好的土壤改良剂。不仅能够作为良好的生物吸附剂来吸附并去除甲醛等有害气体，也能够作为土壤改良剂改良土壤营养结构、增强土壤微生物多样性，还能够作为有机肥用于园林绿化，因此蚯蚓堆肥具有良好的发展前景。

二、蚯蚓在污水处理中的应用研究

1、蚯蚓－人工湿地系统

蚯蚓－人工湿地系统具有高效、环保、生态性的优势，通过基质－蚯蚓－微生物－植物组成的复合生态系统进行物理－化学－生物三重协调作用，实现对生活污水的高效净化。经添加蚯蚓的人工湿地系统主要污染物的去除率可得到有效提高，其中TN、TP、COD去除率分别提高7.3%、1.78%和4.36%。蚯蚓作为系统中的关键生物种，通过促进微生物与其他土壤动物活动、对有机物残体进行机械式破碎与消化分解作用、提高土壤肥力同时对环境变化做出指示等在蚯蚓－人工湿地系统的土壤物质循环中起到至关重要的作用。

2、蚯蚓生物滤池

蚯蚓生物滤池也是一项具有多种优势特色的生态型污水处理技术。其工程造价低与管理人员的要求较低、运行费用及占地面积也较少的优势对于农村分散式生活污水具有广泛的应用前景。蚯蚓生物滤池的污水净化机制同样包括物理－化学－生物三重协调作用，蚯蚓在该系统中能够通过改善土壤团粒结构提高系统持水性能，经污水滤过后能够对生物膜中微生物及微型动物组成的结构产生影响，同时通过自身的机械运动实现与生物膜中微生物的协同作用。考虑到生物滤池中滤料对蚯蚓体壁的损伤程度，挑选合适的滤料成为工艺首要考虑的影响因素。此外，蚯蚓种群也会根据环境因素的改变而发生动态变化，探究适宜稳定的条件对污水污染物去除能力具有重要意义。蚯蚓生物滤池中生物膜的生物成熟和化学稳定性同样与蚯蚓的接种有关，研究表明蚯蚓生物滤池生物膜中的生物量较少，这与蚯蚓对资源的竞争消耗和对微生物的选择性摄入密切相关[8]。

综上所述，将蚯蚓添加至污水与污泥处理系统中，与污泥堆肥、人工湿地及生物滤池相耦合可以人工延长系统生物链，扩大微区系食物网，继而提高污水出水水质以及污泥稳定化程度。（王瑾  邢力）