蚯蚓堆肥污泥研究述评
蚯蚓堆肥污泥研究述评
杨敬辉，张松林
（西北师范大学地理与环境科学学院，兰州７３００７０）
摘要：近年来，蚯蚓堆肥作为污泥处理的新选择，成为大家关注的热点之一。从适合于污泥堆肥蚓种的选取、蚯蚓堆肥处理前后污泥理化性质的改变、蚯蚓自身的变化、蚯蚓对重金属的富集去除作用和以植物生长分析法评估污泥处理的效果等方面对污泥蚯蚓堆肥的研究进展进行了述评，以期为污泥处理的相关研究和实际应用提供参考。
关键词：蚯蚓；污泥堆肥；重金属
中图分类号：Ｓ１４１．４文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０11）09－1729-02
Ｐｒｏｇｒｅｓｓｅｓ ｉｎ Ｖｅｒｍｉｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ of Sluges
ＹＡＮＧ Ｊｉｎｇ－ｈｕｉ，ＺＨＡＮＧ Ｓｏｎｇ－ｌｉｎ
（Ｇｅｏｇｒａｐｈｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｃｏｌｌｅｇｅ， Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００７０， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｖｅｒｍｉｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ ｈａｓ ｂｅｃｏｍｅ a ｎｅｗ ｃｈｏｉｃｅ ｆｏｒ ｓｌｕｄｇｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｎｄ thus ｔｈｅ research ｆｏｃｕｓｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ． The research advances of vermicomposting of sludges were discussed from the aspests including ｔｈｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｅａｒｔｈｗｏｒｍ ｓｐｅｃｉｅｓ ｆｉｔｔｉｎｇ ｆｏｒ ｓｌｕｄｇｅ compost， ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｓｌｕｄｇｅ caused by ｖｅｒｍｉｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ， ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｅａｒｔｈｗｏｒｍ ｔｈｅｍｓｅｌｖｅｓ， ｔｈｅ ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ｂｙ ｅａｒｔｈｗｏｒｍｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ ｓｌｕｄｇｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｐｌａｎｔ ｇｒｏｗｔｈ． Ｉｔ ｗｏｕｌｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ｆｏｒ relative ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｓｌｕｄｇｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｅａｒｔｈｗｏｒｍ； sludge compost； ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ
当前我国的水环境污染问题依然严峻，而相应的污水处理工艺多存在污泥二次污染现象。污泥中既含有丰富的有机物质和矿质养分，也包括难降解的有机物、病原菌、虫卵及重金属等有毒物质。蚯蚓是腐食性动物，消化道可分泌出蛋白酶、脂肪分解酶和纤维分解酶等酶类［１］，能将植物营养素和有机质转化为有机复合肥和高蛋白［１］，蚓粪能为土壤提供丰富的微生物种群且有除臭、脱色功能［１］，因而被达尔文称之为地球上最有价值的动物，被人们誉为“生态学上的大力士”、“生态系统的工程师”［２］、“环境净化装置”及“化肥工厂”等。由于剩余活性污泥中含有蚯蚓可利用的物质，预处理后可成为蚯蚓的食物，而污泥经蚯蚓堆肥处理后重金属和其他有害成分的含量均明显减少，因此污泥蚯蚓堆肥处理技术成为解决剩余污泥二次污染问题较好的选择。为此，本文对其研究进展进行述评，以期为我国的污泥处理研究和实践提供参考。
１选择合适的蚓种
蚯蚓能很好地分解有机物，对环境有极强的适应能力。用蚯蚓处理剩余污泥属于绿色环保技术。蚯蚓的种类繁多，目前已知有２ ５００余种。２００５年前记录的我国陆栖蚯蚓（后孔寡毛目）共９科２８属３０６种（含亚种）。其中，赤子爱胜蚓（Ｅｉｓｅｎｉａ ｆｏｅｔｉｄａ）和微小双胸蚓（Ｂｉｍａｓｔｕｓ ｐａｒｖｕｓ）两种表居型蚯蚓在我国分布广泛，赤子爱胜蚓和微小双胸蚓均有耐寒、耐水、易繁殖等特点，且国内外也有许多关于赤子爱胜蚓处理剩余污泥的研究。
陈学民等［３，４］用赤子爱胜蚓直接处理城市剩余活性污泥，发现赤子爱胜蚓可将污泥中的病原菌、有害有机物质转化为富含营养物质的有机肥，且把大量重金属富集于体内；进一步研究发现，微小双胸蚓和赤子爱胜蚓对污泥的矿化和降解有机物能力基本一致，生长率和生产率也无显著差异，因而两者均可作为污泥处理的蚓种。
２蚯蚓和污泥在堆肥过程中一些指标的变化
２．１蚯蚓的生物量和繁育情况在堆肥过程中的变化
污泥堆肥过程中蚯蚓生物量和繁殖率的变化直接反映了蚯蚓对其生长环境的适应能力。陈学民等［４］用赤子爱胜蚓直接处理城市生活污泥发现，１０、２０ ｄ内蚯蚓数均不变，３０ ｄ时减少了８％，蚓重和蚓卵数增加，３组平均增重１９．０８ ｇ，其中１０ ｄ组增重２６．３６ ｇ、２０ ｄ组增重２１．３９ ｇ、３０ ｄ组增重９．４９ ｇ。结果表明，污泥中有蚯蚓生存的限制因素，蚯蚓对污泥中营养物质吸收的种类和数量有限；蚯蚓在一定条件下可适应污泥环境，因此能用于污泥处理。
２．２经蚯蚓堆肥处理后污泥营养元素和理化性质的变化
氮、磷、钾是植物生长必需的营养物质，蚯蚓处理后污泥氮、磷、钾的变化分析是衡量其能否资源化和农用的重要指标。研究表明，蚯蚓处理后污泥的氮、磷、钾增加，有利于植物生长［４］。
污泥经蚯蚓堆肥处理后，ｐＨ值（７．８３～７．０３）和ＴＯＣ（３２．３２％～２３．５９％）值显著下降，ＥＣ值（４．６～２２．３ ｍＳ／ｃｍ）和灰分（４３．８９％～５７．５３％）显著增加［４］。ｐＨ值中性，适合于蚯蚓、植物生长和土壤微生物生命活动［５，６］；ＥＣ值测量温度通常为２５℃，正常的ＥＣ值范围在１～４ ｍＳ／ｃｍ之间，ＥＣ值过高会使植物受到损伤或根系死亡［７］，其他原因有待深入分析。因此，要使处理后的污泥适合植物的生长仍需做工作。
２．３污泥中的重金属离子去除
剩余污泥中重金属离子的处理方法早期主要集中于稳定化，后来主要包括化学淋滤、生物方法和电化学方法［８］。目前，国内以蚯蚓处理去除剩余污泥中重金属离子的方法，多在污泥中添加不同量的重金属化合物，经堆制发酵后饲养蚯蚓，然后对其吸收、富集重金属和改变重金属形态的效应进行研究。孙新利等［９］将剩余污泥破碎、调节ｐＨ值、发酵后养殖蚯蚓，发现经蚯蚓处理后，Ｚｎ、Ｃｕ、Ｐｂ和Ｃｒ等重金属含量显著降低。有研究指出，蚯蚓对重金属离子的吸收顺序为Ｃｄ＞Ｈｇ＞Ａｓ＞Ｚｎ＞Ｃｕ＞Ｐｂ，其中Ｃｄ为强烈富集［８］。
蚯蚓处理污泥后能否农用，取决于蚓粪中重金属的含量。用预处理后的剩余污泥喂养蚯蚓发现，经蚯蚓处理后，污泥的重金属去除率分别为：Ｚｎ，６２．４％；Ｃｕ，２８．４％；Ｍｎ，０．００８％；Ｎｉ，４０．１％；Ｃｒ，５４．０％；Ａｓ，５５．４％［９］；但蚓粪中所含重金属量均大于蚓体中的含量，说明蚯蚓对重金属的富集是有限度的，且对不同重金属富集程度也不同［１０］。这表明，一定条件下蚯蚓可以通过自身富集污泥中的重金属进行去除，但重金属的准确去向尚需深入研究，以利于资源化利用。
