水蚯蚓在污泥減量中的研究進展

王忠強

摘要 在城市化的過程中，人口不斷膨脹，工業廢水與生活污水的排放量日益攀升，剩余污泥的產出量也隨之迅速增加，日漸成為污水處理廠的沉重負擔，從源頭上削減污泥產量則意義重大。利用微型生物的捕食作用進行污泥減量，清潔無污染，是一項實現污泥源頭治理的綠色技術。本文綜述了近些年利用水蚯蚓進行污泥減量技術的研究與應用，從多個角度探討該方法的優勢和弊端，為該技術的進一步推廣提供指導。

關鍵詞 水蚯蚓 污泥減量 污水處理

中圖分類號：TU992 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2016.07.060

剩余污泥是污水生物處理技術的主要副產物之一?；钚晕勰嘀械奈⑸锢梦鬯械挠袡C污染物進行同化作用，去除水中的污染物，并不斷形成新的活性污泥，當超出處理工藝所能容納的污泥量時，被排除形成剩余污泥。剩余污泥中富集了大量的有機物、重金屬和致病性細菌等環境危險物，若不經過有效處理，容易引發對環境的二次污染。國內外對污泥處理處理的現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。我國現階段的技術仍然以填埋傳統的剩余污泥處理方法日漸顯現出不足和弊端，已無法滿足現有需求，亟待尋求在污水處理過程中實現污泥減量的更加合理有效的新技術。

利用水蚯蚓進行污泥減量化是近些年逐漸興起的新技術，該減量方法具有低成本、無污染、易實施等優點，已經在一些城市獲得推廣。

1水蚯蚓的生物學特性

水蚯蚓，別名絲蚯蚓、紅絲蟲、赤線蟲，我國北方俗稱線蛇。是環節動物門，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，另一端將會伸出污泥并在水中顫動，一遇到來自外部的刺激，它們會立刻縮回至污泥中。目前可用于污水處理領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菌、有機腐殖質以及底棲藻類為生，有時也取食泥土中的微型動物，最適水溫為25-28℃。紅線蟲喜暗畏光，因此不能在陽光下曝曬。

水蚯蚓2個月左右性成熟，雌雄同體，異體受精，卵粒包藏在透明膠質膜構成的囊狀蚓繭中。成蟲游離生長，活性好的時候，身體呈紅色，對外界刺激反應敏銳；在外部環境不好時，水蚯蚓偏好抱團生長，當外界條件進一步惡化時，水蚯蚓身體伸長，出現松馳、僵直的癥狀，最后死亡。

2水蚯蚓在污泥減量中的應用

利用水蚯蚓進行污泥減量化，可實現從源頭上減少污泥產量。國外學者研究發現，伴隨著一種仙女蟲的爆發，污泥產量顯著減少，同時用于曝氣所需的能量也大大降低。實驗還表明，蚓類種群的數量與剩余污泥產量有很明顯關系，即只要在混合液中存在一定數量的寡毛蚓，污泥量就能有效地減少，但其中蚓類數量浮動劇烈，且無規律可循，無法人為控制。此后，為能將此研究發現用于生產實踐，國外學者又將另種顫蚓投入到活性污泥中進行量化的實驗，發現污泥產率減少了250mg MLSS/g COD，而SVI大約降50%。與此同時，在顫蚓新陳代謝的作用下，菌膠團大小更加均勻，污泥脫水能力提高約27%。此后，研究人員不斷地對這項技術進行拓展性的研究和發展。

2.1水蚯蚓在污泥減量中的優勢

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

（2）環境友好性。另一種污泥原位減量技術是解偶聯代謝，向活性污泥中添加解偶聯劑是目前最容易實現的方法。所有偶聯劑都屬于異性生物質或化學合成產品，偶聯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，還對環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關系，形成一種新型的有序的生態鏈，處理效果好，不存在環境危害，具有環境友好性，具備巨大的發展潛力和推廣前景。

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，對污泥的處置能力上也具有非常明顯的區別，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。這些蠕蟲可以在曝氣濾池中自發形成，對污泥減量有較好的效果；但它們的生長和繁殖不穩定，實際中操作中難以控制爆發和消失的規律。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行接種增殖，且生長穩定，在系統中易于控制，因此國內外現在主要選擇顫蚓進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，沉積在濾池底部，不能發揮其最大的污泥捕食能力。為了針對性地解決該問題，到國外學者研發了一套集成式蠕蟲反應器，該反應器可將剩余污泥在反應器中循環，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象。同時，該反應器中還提供了可供顫蚓附著的填料載體，進一步增加了蠕蟲生長環境的穩定性。研究表明，對污泥進行接種顫蚓，污泥減質率最高達到了48%左右。

2.3影響水蚯蚓污泥減量的主要因素

水蚯蚓在系統中存在的量對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轉的前提下，提高系統中水蚯蚓的數量，以提高污泥減量效果，需要對污水處理工藝中的一些重要運行參數進行微調整，以提高水蚯蚓的數量和其對污泥的攝食能力。

研究發現，水溫、溶解氧（Do）和pH是影響水蚯蚓生長和對污泥減量效果的關鍵因素。研究表明：水溫在5～25℃范圍內，水蚯蚓都能夠生長，并實現攝食污泥，但是溫度過低會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驗室的研究通常設定DO濃度在2～4.5 mg/L范圍內，水蚯蚓具有比較好的生長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活性和攝食污泥的能力，需要略微改善水蚯蚓投加區內的溶解氧含量，提高其攝食污泥能力。國內研究人員針對水蚯蚓生長和攝食污泥能力的研究，通常將pH設定在pH6.5左右，但實際上生活污水的pH一般偏弱堿性，與實驗配水有一定差異，同時，在之前研究中發現，在受污染的自然水體中，出現較多水蚯蚓時pH也會偏堿性，在pH8-9之間。因此，對于水蚯蚓的最適宜pH范圍應該在略酸和偏堿性范圍之內即可，不會對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，使用水蚯蚓進行污泥原位減量可以大幅度地降低污泥的產生量，但是在這一過程中，如果控制不好，會導致水蚯蚓的大量生長，并引發一系列問題。

研究表明，有水蚯蚓大量存在會影響濾池出水的水質。水蚯蚓的排泄物中含有多種多肽和氨基酸類，在水中會導致氨氮和總氮值含量會遠遠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菌，影響硝化作用的正常進行。同時，水蚯蚓對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，己然形成一個小型生態系統，水蚯蚓又處在該食物鏈頂端，若大規模爆發，將會影響污水處理廠水處理的效果。

另一方面，水蚯蚓生長超過一定量后會被曝氣從附著的污泥上脫落，隨污水進入管道，如果產生量較多，會影響污泥在二沉池的沉降和回流，并引起管道堵塞等現象發生。

3結束語

基于水蚯蚓自身的生物學和生理特征，在剩余污泥處置方面有特殊的應用潛質。如果能在適當的運行工藝和培養條件下充分發揮水蚯蚓的優勢，將最大程度的發揮其對剩余污泥的消化、處置和減量作用。隨著對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果將逐步被研究，技術也會不斷成熟。隨著我國環保產業的大力發展，而利用水蚯蚓進行污泥減量應用也將會有更為廣闊的發展前景。