CN101857346B - 城市污泥的蚯蚓生物处理技术方法 - Google Patents

Abstract

城市污泥的蚯蚓生物处理技术方法：第1步，专用蚯蚓的培育；第2步，城市污泥添加微生物制剂和膨松剂(调节剂)进行前处理以改变污泥的特性；第3步，接种蚯蚓到经过前处理的城市污泥中，经蚯蚓吞噬、消化后转变为蚯蚓粪和蚯蚓躯体；第4步，将蚯蚓粪制成环境修复剂、除臭剂或有机肥，将蚯蚓躯体制成蛋白质产品、氨基酸产品、医药产品或抗菌肽；第5步，制取抗菌肽后的残渣，与蚯蚓粪混合后发酵，制成非特异性抗菌饲料。采用本发明的城市污泥的蚯蚓生物处理技术方法，可以将城市污泥全部转化为蚯蚓粪和蚯蚓躯体，并将蚯蚓粪和蚯蚓躯体制成饲料、肥料、药品等产品，彻底消除城市污泥造成的污染，促进人类社会可持续地发展。

Description

城市污泥的蚯蚓生物处理技术方法

技术领域

本发明涉及一种城市污泥的生物处理技术方法，特别涉及一种城市污泥的蚯蚓生物处理技术方法。

背景技术

随着城市人口的增长、市政设施服务的逐步完善以及污水处理率的提高和处理程度的深化以及环境标准的日趋严格，城市污泥的产生量也日益增加，污泥的产出量迅速增加正成为世界各国面临的一个新的环境问题。我国目前的污水处理率仅有4.5％，但年产干污泥量已达30多万吨，而且还在以每年10％的速度增加。“十一五”期间我国的污水处理率要求达到70％，所产生的污泥也将大幅度增加。据统计，我国已经建成的污水处理厂中，具有可运行的污泥处理设施的还不到四分之一，污泥处理工艺和配套设备较为完善的还不足十分之一。目前，国内外常用的污泥处理方法有地表弃置、卫生填埋、海洋投放、堆肥、焚烧。这些方法中，地表弃置因被现行环保法规禁止而正在逐步停止使用；卫生填埋因土地资源紧缺、易产生二次污染和居民反对等压力，而难于继续实行；海洋投放会污染海洋，对海洋生态系统和人类食物链造成威胁，已被国际公约明令禁止；堆肥法处理后的城市污泥作为农业肥料利用，具有经济简便、可资源化等优点，但是重金属和病原菌、含毒有机物等有毒有害污染物在土壤中的累积，以及堆肥法中存在的许多实际困难和尚未解决的问题，是阻碍推广堆肥法处理城市污泥的重大障碍；焚烧法处理城市污泥则有厂址难寻、运行成本高及存在空气或其他二次污染等问题，而且焚烧城市污泥的技术与设备复杂，能耗大，投资高，较难推广应用。

发明内容

为了解决目前城市污泥的处理中存在的对环境的直接污染和二次污染的问题，真正实现城市污泥的资源化利用，本发明提出一种新的城市污泥处理方法——城市污泥的蚯蚓生物处理技术方法，所采取的技术方案是：

城市污泥的蚯蚓生物处理技术方法，包括以下步骤：

第1步，对蚯蚓进行培育、驯化，选择对城市污泥的环境适应能力较强、适宜人工养殖驯化、有较强繁殖能力的蚯蚓品种，经过2至6个月的连续培育、驯化，作为城市污泥处理的专用蚯蚓种；

第2步，对城市污泥进行前处理，城市污泥中添加一定比例的膨松剂(调节剂)和微生物制剂，在一定条件下，经过7至10天的处理，作为经过前处理的城市污泥；

第3步，对经过前处理的城市污泥进行蚯蚓生物处理，将培育、驯化好的蚯蚓接种到经过前处理的城市污泥中，通过10至15天的处理，将城市污泥转化为蚯蚓及蚯蚓粪；

第4步，蚯蚓及蚯蚓粪的利用，将蚯蚓制成蛋白质产品、氨基酸产品、医药产品和/或抗菌肽，将蚯蚓粪制成土壤改良剂、环境修复剂、除臭剂、有机肥和/或功能性肥料；

第5步，制取抗菌肽后的残渣，与蚯蚓粪混合后发酵，制成非特异性抗菌饲料。

选择的蚯蚓品种为赤子爱胜蚓。

对蚯蚓进行培育、驯化，采用以下方式：在牛粪饲料中添加10％的经过前处理的城市污泥对蚯蚓进行驯化，其后饲料中每周增加10％的经过前处理的城市污泥，直至饲料为100％的经过前处理的城市污泥，并进行稳定性驯化，经过2至6个月的培育、驯化后成为城市污泥处理的专用蚯蚓种。

第2步中包括两方面的内容：

(1)根据城市污泥的特性，膨松剂(即调节剂)的添加容积比例为1∶1至1∶3(污泥/膨松剂)，其中膨松剂采用纤维素含量较高的农业废弃物，包括：蘑菇渣、秸秆、稻壳、玉米芯，每次使用一种或数种，同时保证经过前处理后混合料中最终的碳/氮(C/N)比在20～30之间；

(2)微生物制剂的添加比例为每吨城市污泥3至5千克，微生物制剂中主要包括：有效微生物群(EM菌)、固氮菌、乳酸菌、硫酸盐还原菌和腐生菌、假单胞菌、白腐真菌、枯草芽孢杆菌菌种，每次使用一种或数种。

第3步中，接种专用蚯蚓种的过程中，经过前处理的城市污泥与专用蚯蚓种的质量比例为2∶1至1∶1。

城市污泥在进行前处理前进行脱水；第2步中的微生物制剂是通过选择确定能够改变城市污泥的环境特性并适宜蚯蚓生存的微生物品种后进行培育、驯化制成的微生物制剂。

蛋白质产品包括蚯蚓粉、添加蚯蚓粉的动物饲料和/或蛋白粉。

氨基酸产品包括多种氨基酸制剂和/或单一氨基酸制剂。

医药产品包括蚓激酶和/或活血、通栓的中药。

本发明的城市污泥的蚯蚓生物处理技术方法，采用上述技术方案所能取得的技术效果是：

城市污泥不仅含水率高、有恶臭，而且还含有大量有毒有害的物质，普通的蚯蚓被投放到这样恶劣的环境中，会大量地死亡或逃逸。如果选择本发明中的城市污泥培育、驯化专用蚓种，可以保证所选用的蚯蚓能够在城市污泥中生存、繁殖并完成吞噬消化城市污泥的任务。

由于城市污泥特殊的物理、化学、生物学特性，会对接种的蚯蚓生物处理污泥的效率和蚯蚓自身的生存、繁殖产生不利影响，因此用本发明的前处理方法对污泥进行前处理，然后再接种蚯蚓进行生物处理，有利于蚯蚓适应经过前处理的城市污泥的环境，并提高蚯蚓处理污泥的效率。在城市污泥中添加膨松剂(即调节剂)和本发明中的专用微生物制剂，经过7至10天的前处理，可以将来自污水处理厂的城市污泥的含水率从80％左右降至60％左右，大幅度减小刺激性的恶臭，并提高其内源微生物的品种和含量，从而使其符合利用蚯蚓处理城市污泥的条件。

在经过前处理后的城市污泥中接种本发明中的城市污泥处理专用蚯蚓种，经过10至15天的处理，可以将城市污泥转化为蚯蚓及蚯蚓粪。蚯蚓可以富集有害重金属，使蚯蚓粪中的有害重金属含量大幅度降低，并改变部分重金属化合物的化学结构，降低这些重金属化合物的生物和化学毒性，从而降低或消除了城市污泥对环境的污染。

将城市污泥处理过程中由于蚯蚓自身繁殖所产生的过量蚯蚓制成蛋白质产品、氨基酸产品、医药产品，可以充分利用蚯蚓躯体富含优质动物蛋白及多种有效生物成分的特点，获得质优价廉的优质蛋白质资源和生物成分资源。将蚯蚓制成抗菌肽，可以利用抗菌肽的广谱抗菌活性治疗感染性疾病，尤其可以利用抗菌肽对某些耐抗菌药物病原体所具有的杀灭作用，治疗顽固的感染性疾病，还可以利用抗菌肽对癌症进行辅助治疗。利用蚯蚓粪的团粒结构和所含的生化物质制成土壤改良剂，可以改良土壤环境，提高农作物的抗病能力，而且价格低廉。利用蚯蚓粪具有的极好的团粒结构和很强的吸附作用，将蚯蚓粪制成环境修复剂，可以减轻重金属和其他有毒物质对土壤的毒害作用。蚯蚓粪具有极好的团粒结构和丰富的有益微生物，可以起到生物除臭和物理除臭的双重作用，将蚯蚓粪制成除臭剂，可以就近作为污泥转运站或城市垃圾填埋场的除臭覆盖物，也可以作为养殖场废弃物的除臭材料。蚯蚓粪保留并提高了城市污泥中的有机物及氮、磷、钾等无机肥料的含量；使城市污泥中的致病微生物和寄生虫卵基本灭活；蚯蚓粪中富含细菌、放线菌和真菌，不仅能使复杂的物质转化为植物易于吸收的有效肥料，而且还能合成一系列生化物质，如酶、肽、糖、氨基酸、维生素以及植物激素等；使用蚯蚓粪制成有机肥或功能性肥料，可以为农作物提供优质廉价的肥料。

蚯蚓躯体制取抗菌肽后的残渣，具有一定的抗病原体的能力，将制取抗菌肽后的残渣与蚯蚓粪混合后发酵，可以制成具有非特异性抗菌效果的饲料，用于饲喂家禽家畜，可以预防和治疗家禽家畜常患的疾病，抑制家禽家畜消化道内有害微生物的生长，减少相应毒素的产生，提高家禽家畜的健康水平和生长速度，从而进一步发挥蚯蚓躯体的利用价值。

选择的蚯蚓品种为赤子爱胜蚓，可以充分利用该品种的蚯蚓处理城市污泥效果最好、对城市污泥适应性最强的特点，实现利用蚯蚓处理城市污泥的最大效益。

采用在饲料中添加逐渐递增的经过前处理的城市污泥，对蚯蚓进行培育、驯化，并进行稳定性驯化，可以逐步提高蚯蚓对经过前处理的城市污泥的适应性，提高蚯蚓的成活率和驯化速度，增强蚯蚓处理经过前处理的城市污泥的能力。

第2步中，添加富含纤维素的膨松剂(即调节剂)和微生物制剂，可以最大限度地使城市污泥适合蚯蚓的生存和繁殖条件，使城市污泥得到最好的前处理效果，有利于蚯蚓对城市污泥进行生物处理。

第3步中，接种专用蚯蚓种的过程中，经过前处理的城市污泥与专用蚯蚓种的质量比例为2∶1至1∶1，可以取得城市污泥蚯蚓生物处理的最好效果。

城市污泥在进行前处理前进行脱水，可以使城市污泥的含水量更适宜对城市污泥进行前处理，有利于实现城市污泥的蚯蚓生物处理技术方法。

第2步中的微生物制剂是通过选择确定能够改变城市污泥的环境特性并适宜蚯蚓生存的微生物品种后进行培育、驯化制成的微生物制剂，可以提高城市污泥的环境特性改变的速度，并使经过前处理后的城市污泥更适合蚯蚓进行生物处理。

蛋白质产品包括蚯蚓粉、添加蚯蚓粉的动物饲料、蛋白粉，可以利用蚯蚓制成成本低廉的优质动物蛋白产品，以扩大蛋白质产品的来源。

将蚯蚓躯体制成多种氨基酸制剂或单一氨基酸制剂，可以提供多种类型多个品种的氨基酸制剂，便于使用者选用。

医药产品包括蚓激酶和活血、通栓的中药，可以利用蚯蚓所独有的纤维蛋白溶酶，制造西药蚓激酶，和具有活血、通栓功能的一系列中药，充分发挥蚯蚓所独有的药用价值。

采用本发明的城市污泥的蚯蚓生物处理技术方法，可以将城市污泥全部转化为蚯蚓粪和蚯蚓躯体，并将蚯蚓粪和蚯蚓躯体制成饲料、肥料、药品等产品，从而彻底消除城市污泥造成的污染，实现城市污泥的全部资源化，促进人类社会可持续地发展。

附图说明

附图1是本发明城市污泥的蚯蚓生物处理技术方法的原理流程图。

具体实施方式

本发明的城市污泥的蚯蚓生物处理技术方法，原理流程图如附图1所示，包括以下步骤：

第1步，对蚯蚓进行培育、驯化，选择对城市污泥的环境适应能力较强、适宜人工养殖驯化、有较强繁殖能力的蚯蚓品种，经过2至6个月的连续培育、驯化，作为城市污泥处理的专用蚯蚓种。首选的蚯蚓品种是赤子爱胜蚓。对蚯蚓进行培育、驯化的一种方式是：在牛粪饲料中添加10％的经过前处理的城市污泥对蚯蚓进行驯化，其后饲料中每周增加10％的经过前处理的城市污泥，直至饲料为100％的经过前处理的城市污泥，并进行稳定性驯化，经过2至6个月的培育、驯化后成为处理城市污泥的专用蚯蚓种。

第2步，对城市污泥进行前处理，前处理过程是在城市污泥中，根据城市污泥的特性添加一定比例的膨松剂(即调节剂)和本发明中自己开发的微生物制剂，膨松剂(即调节剂)的添加容积比例为1∶1至1∶3(污泥/膨松剂)，膨松剂采用纤维素含量较高的农业废弃物，包括：蘑菇渣、秸秆、稻壳、玉米芯，每次使用一种或数种，同时保证经过前处理后混合料中最终的碳/氮(C/N)比在20～30之间；

微生物制剂的添加比例为每吨污泥3至5千克，经过7～10天的处理来改变污泥的特性，使其达到可以进行蚯蚓生物处理的要求，微生物制剂中主要包括：有效微生物群(EM菌)、固氮菌、乳酸菌、硫酸盐还原菌和腐生菌、假单胞菌、白腐真菌、枯草芽孢杆菌菌种，每次使用一种或数种；

第3步，对经过前处理的城市污泥进行蚯蚓生物处理，将培育、驯化好的蚯蚓按照污泥/蚯蚓比为2∶1至1∶1的质量比接种到经过前处理的城市污泥中，通过10至15天的处理，将城市污泥转化为可以利用的蚯蚓和蚯蚓粪。

第4步，蚯蚓及蚯蚓粪的利用，蚯蚓粪可制成环境修复剂、除臭剂、有机肥或功能性肥料，蚯蚓可以制成蛋白质产品、氨基酸产品、医药产品和/或抗菌肽等具有高附加值的现代生物工程技术产品。蛋白质产品包括蚯蚓粉、添加蚯蚓粉的动物饲料、蛋白粉，氨基酸产品包括多种氨基酸制剂、单一氨基酸制剂，医药产品包括蚓激酶和活血、通栓的中药。

第5步，制取抗菌肽后的残渣，与蚯蚓粪混合后发酵，制成非特异性抗菌饲料。

本发明的城市污泥的蚯蚓生物处理技术方法，不受上述实施例的限制，凡是利用本发明的方法和原理，经过变换和代换所形成的技术方案，都在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.城市污泥的蚯蚓生物处理技术方法，其特征在于包括以下步骤：

第1步，对蚯蚓进行培育、驯化，选择对城市污泥的环境适应能力较强、适宜人工养殖驯化、有较强繁殖能力的蚯蚓品种，经过2至6个月的连续培育、驯化，作为城市污泥处理的专用蚯蚓种，选择的蚯蚓品种为赤子爱胜蚓，对蚯蚓进行培育、驯化，采用以下方式：在牛粪饲料中添加10％的经过前处理的城市污泥对所述蚯蚓进行驯化，其后饲料中每周增加10％的经过前处理的城市污泥，直至饲料为100％的经过前处理的城市污泥，并进行稳定性驯化，经过2至6个月的培育、驯化后成为城市污泥处理的专用蚯蚓种；

第2步，对城市污泥进行前处理，即在城市污泥中添加一定比例的膨松剂和微生物制剂，通过7至10天的处理，成为经过前处理的城市污泥，根据城市污泥的特性，膨松剂的添加容积比例是污泥/膨松剂为1∶1至1∶3，其中膨松剂采用纤维素含量较高的农业废弃物，包括：蘑菇渣、秸秆、稻壳、玉米芯，每次使用一种或数种，同时保证经过前处理后混合料中最终的碳/氮(C/N)比在20～30之间，微生物制剂的添加比例为每吨城市污泥3至5千克，微生物制剂是通过选择确定能够改变城市污泥的环境特性并适宜蚯蚓生存的微生物品种后进行培育、驯化制成的微生物制剂，微生物制剂中主要包括：有效微生物群(EM菌)、固氮菌、乳酸菌、硫酸盐还原菌和腐生菌、假单胞菌、白腐真菌、枯草芽孢杆菌菌种，每次使用一种或数种；

第3步，对经过前处理的城市污泥进行蚯蚓生物处理，将培育、驯化好的蚯蚓接种到经过前处理的城市污泥中，通过10至15天的处理，将城市污泥转化为蚯蚓及蚯蚓粪；

第4步，蚯蚓及蚯蚓粪的利用，将蚯蚓制成蛋白质产品、氨基酸产品、医药产品和/或抗菌肽，将蚯蚓粪制成土壤改良剂、环境修复剂、除臭剂、有机肥和/或功能性肥料；

第5步，制取抗菌肽后的残渣，与蚯蚓粪混合后发酵，制成非特异性抗菌饲料。

2.根据权利要求1所述的城市污泥的蚯蚓生物处理技术方法，其特征在于：所述第3步中，接种所述培育、驯化好的蚯蚓的过程中，经过前处理的城市污泥与培育、驯化好的蚯蚓的质量比例为2∶1至1∶1。

3.根据权利要求1所述的城市污泥的蚯蚓生物处理技术方法，其特征在于：所述城市污泥在进行前处理前进行脱水。

4.根据权利要求1所述的城市污泥的蚯蚓生物处理技术方法，其特征在于：所述蛋白质产品包括蚯蚓粉、添加蚯蚓粉的动物饲料和/或蛋白粉。

5.根据权利要求1所述的城市污泥的蚯蚓生物处理技术方法，其特征在于：所述氨基酸产品包括多种氨基酸制剂和/或单一氨基酸制剂。

6.根据权利要求1所述的城市污泥的蚯蚓生物处理技术方法，其特征在于：所述医药产品包括蚓激酶和/或活血、通栓的中药。

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