CN102001805B - 用蚯蚓处理污水处理厂重金属污泥的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用蚯蚓处理污水处理厂重金属污泥的方法。本方法是按照以下步骤进行：a、制备蚯蚓床；蚯蚓床的基层采用防渗处理；b、在蚯蚓床上进行蚯蚓幼体接种；c、在接种后的蚯蚓床上进行饲料投加形成揽食层；饲料投加方式是先投加污水处理厂的新鲜污泥，约1～2个月时间新鲜污泥被蚯蚓消耗完毕再投加新鲜污泥总量十分之一的有机物，待有机物消耗完毕又反复进行饲料投加；d、经过50天左右采集蚯蚓成虫和蚯蚓粪。本方法工序简单并能大规模持续化处理重金属污泥。
Description
技术领域
本发明涉及一种用蚯蚓处理污水处理厂重金属污泥的方法。
背景技术
现在污水处理厂每天产生大量污泥，污水处理厂的污泥是在城市生活污水和工业废水进行净化处理过程中产生的沉淀物质以及污水表面的浮渣，是一种固液混合物，在没有外力作用下，其固液比例相对稳定。根据污水处理的工艺，污泥可以分为初次沉淀污泥、腐殖污泥、剩余的活性污泥以及消化污泥等。随着我国城市化进程的加快，城市污水处理率逐年提高，城市污水处理厂的污泥产量也急剧增加。未经适当处理的污泥进入环境后，直接会给水体和大气带来二次污染，不但降低了污水处理系统的有效处理能力，而且对生态环境和人类活动构成了严重威胁。据估算，目前我国每年产生污泥量为300万吨，而且年增长率大于10％，如果国内的城市污水全部得到处理，则每年将会产生污泥(干重)约840万吨，约占我国固体废弃物总量的3.2％，即使在我国城市化水平较高的几个城市与地区，污泥处理问题也已十分突出。现有污泥处理方法分为直接填埋、焚烧、土地利用、堆肥和投海等几种方式。随着科学技术的进步，逐渐有将污泥进行利用的方法产生，污泥的卫生填埋始于20世纪60年代，该法在传统填埋的基础上，经过科学选址和必要的防护处理，具有严格的管理制度，但是由于污泥中含有大量的病毒物，在渗漏的情况下污染地下水，同时，由于污水处理量的增大，污泥的产量也越来越大，适宜的填埋场地也越来越少。污泥高温堆肥技术，其特点为：自身产生一定热量，并且高温持续时间长，不需外加热源，即可达到无害化，使纤维素这种难于降解的物质分解，使堆肥料有了较高程度的腐殖化，提高有效养分。但堆肥时间长，占地面积大，可操作性不强，有利于病虫害滋生。污泥的土地利用主要包括污泥农用、用于森林和园艺、废弃矿场的改良等。该法主要是将污泥中的有机物以及N、P、K等营养元素施于农田以增加土壤的肥力、促进作物的生长。该法虽然具有能耗低，可以利用污泥中的养分等优势，但是污泥中的大量病原菌、以及有毒有害物质，特别是重金属的存在大大限制了土壤对污泥的适宜性。污泥焚烧是在大于600摄氏度的条件下，使污泥中的有机物碳化，转化为稳定地无机物，污泥焚烧的优点在于能够最大限度的减少污泥的体积，污泥焚烧一般采用直接焚烧和干化后焚烧。焚烧虽然减容和减量化的程度很高，但是焚烧的投资很大，能耗和运行费用高昂。污泥投海是沿海城市或者是岛屿城市采用的方法，但是随着环境保护意识的加强，随着对海洋生态保护意识的加强，该法目前在很多国家已经禁止。特别是含有重金属的污泥更是需要经过特别处理才能进行利用，如：中国发明专利ZL200310108796.4号公开了一种污泥土地利用时所含重金属的处理方法，该处理方法，涉及一种污泥中所含重金属的处理工艺。采用硫化物和石灰作为固定剂，按污泥中所含重金属种类和含量，调正配方和加入量：按硫化物/石灰＝0.3-3重量比例称量配制固定剂，并按污泥量的0.5％-20％重量百分比往污泥中添加，搅拌均匀，再稳定处理2-15天，最后获得符合土地使用要求的污泥。本发明的方法处理效果好，经固定后的污泥中重金属的浸出率为固定前的1/200-1/300，其残余量完全符合国家的土地利用的标准。工艺简单，处理成本低廉，每吨污泥的处理成本仅为5-20元。该发明的工艺少增容或不增容，极大地降低了后续的运输、储存和处置费用及处置容器。该发明可广泛适用于不同城市污水处理厂的污泥土地利用时所含重金属的处理工艺。
但是现有处理含有重金属污泥的方法采用化学产品作为固定剂，而需要处理的重金属污泥量每日剧增，相应所需化学产品也每日剧增，不仅购买化学产品增加了处理重金属污泥的成本，而且需要在处理重金属污泥时精确掌握污泥中所含重金属种类和含量才能调正配方和加入量，工序较为复杂，一般技术人员较难掌握。另外，生产过程中不能再连续添加需要处理的重金属污泥，不利于大规模持续化处理重金属污泥。因此，现有重金属污泥处理方法存在缺陷，急需要提供一种工序简单并能大规模持续化处理重金属污泥的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种工序简单并能大规模持续化用蚯蚓处理污水处理厂重金属污泥的方法。
本发明的基本构思是：由于蚯蚓能够吸收土壤中的汞、铅和镉等微量金属，这类金属元素在蚯蚓体内的聚集量为外界含量的10倍。因此，有些科学家认为蚯蚓可作为土壤中重金属污染的监测动物。采用陈腐污泥作为饲料时，蚯蚓粪中的铬、镉、汞含量与采用新鲜污泥作饲料时存在较大差异。是由于陈腐污泥中营养成分与新鲜污泥的差异使得蚯蚓对两种污泥消化、吸收、代谢出现差异，最终导致蚯蚓对两种污泥中铬、镉、汞吸收效果出现差异。技术人员经过实验得出，陈腐污泥作饲料对蚯蚓的生存无明显影响，陈腐污泥用蚯蚓处理从技术上是行得通的，但用蚯蚓消纳陈腐污泥所产出的蚯蚓粪需要额外添加调整材料，以弥补蚯蚓对陈腐污泥中重金属物质去除能力减弱的效应。技术人员还发现防渗措施对蚯蚓粪中重金属含量有较大影响，作防渗处理的单元蚯蚓粪中铬元素高于未作防渗处理的单元，而作防渗处理单元蚯蚓粪中汞元素和镉元素却低于未作防渗处理的单元，而从土壤金属含量来看，两个单元土壤未出现明显重金属富集现象，因此技术人员认为此种差异是蚯蚓在不同重金属含量环境中对不同重金属处理能力不同所致。各实验单元蚯蚓体内铅、铬、镉、汞含量差异不大，作防渗处理的单元蚯蚓活体各重金属含量要高于未作防渗处理的单元，说明蚯蚓活体对各金属元素富集能力基本相同，在不同防渗条件下实验单元蚯蚓活体富集能力已达极限。
具体来说，本发明的用蚯蚓处理污水处理厂重金属污泥的方法，其特征是按照以下步骤进行：
a、制备蚯蚓床；蚯蚓床的基层采用防渗处理；
b、在蚯蚓床上进行蚯蚓幼体接种；
c、在接种后的蚯蚓床上进行饲料投加形成揽食层；饲料投加方式是先投加污水处理厂的新鲜污泥，约1～2个月时间新鲜污泥被蚯蚓消耗完毕再投加新鲜污泥总量十分之一的有机物，待有机物消耗完毕又反复进行饲料投加；
d、经过50天左右采集蚯蚓成虫和蚯蚓粪。
在本发明步骤a中应选择距离水源近、排水方便、不积水、通风性能好、远离噪声干扰的空地(最好林间养殖)制备蚯蚓床；蚯蚓床可以为50米长、1.5米宽、80～150毫米厚，蚯蚓床的基层采用防渗处理；蚯蚓床四周设排水沟，取8‰的排水坡度，由重力自然外排；跨越机耕道的排水采用钢筋砼管埋管穿越，保证排水系统安全畅通；蚯蚓床上部采用棚架结构，塑料顶棚防雨保温、遮阳；蚯蚓床中部为2米宽的工作通道，便于施料及蚯蚓粪收集，蚯蚓床两侧设0.6米的人行观察通道，便于取样；基层采用粘土防渗处理，粘土厚度50公分～1米，也可以采用蜜糖和油枯的混合物作为基层防渗。可以在蚯蚓床周围布设观察井，用于监测地下水污染。蚯蚓床的其他相关制备方法与现有蚯蚓养殖用蚯蚓床制备方法相同。只要设置恰当，可以最大限度上减少污染。
在本发明步骤b中，在蚯蚓床上进行蚯蚓幼体接种；蚯蚓床上蚯蚓接种密度为1立方米25公斤蚯蚓。可以采用日本“大平二号”蚯蚓、赤子爱胜蚓、威廉环毛蚓等等蚯蚓种进行着床。技术人员发现，蚯蚓在幼体到成虫的生长期间的重金属富集能力最强，而生长停止后的成虫体内重金属含量已达到极值，因此进行蚯蚓幼体接种可以加快重金属污泥的处理速度。
在本发明步骤c中，在接种后的蚯蚓床上进行饲料投加形成揽食层；揽食层厚度最好在80～150毫米左右，饲料投加方式是先投加污水处理厂的新鲜重金属污泥，约1～2个月时间污泥被蚯蚓消耗完毕，再投加污泥总量十分之一的有机物，待有机物消耗完毕又反复进行饲料投加；即接种后的蚯蚓床上先投加团状污泥(大约5公斤一团)让蚯蚓揽食，等污泥消耗完毕后投加与污泥比例为10比1的有机物供蚯蚓揽食，增加蚯蚓饲料的粗蛋白量、粗纤维量，待有机物被蚯蚓消耗完毕后，再次投加污泥，污泥消耗完毕继续投加有机物，如此反复进行蚯蚓饲料投加。在投加饲料的过程中可以采用人工方式疏松揽食(饲料)层，提高揽食层的疏松度和透气性，有利于蚯蚓快速繁殖和正常揽食。本发明中所述有机物为粉碎至2厘米左右的秸秆、蘑菇渣、药渣之一或其组合。即有机物可以是2厘米左右的秸秆或蘑菇渣或药渣，也可以是秸秆、蘑菇渣和药渣的混合物，当然也可以是秸秆和蘑菇渣、秸秆和药渣、蘑菇渣和药渣的混合物。当然，必要时也可以采用其他废弃植物有机体作为有机物添加。
在本发明步骤d中经过50天左右采集蚯蚓成虫和蚯蚓粪，即可完成重金属污泥处理的一个小循环。此时蚯蚓已经繁殖，蚯蚓成虫体内重金属含量达到极值，为了保持蚯蚓床1立方米25公斤左右蚯蚓幼体并有利于进行下一个重金属污泥处理循环，需要将不能再富集重金属的蚯蚓成虫和被蚯蚓处理污泥后产生的蚯蚓粪分离出来。蚯蚓活体采集采用侧翻分离法，在蚯蚓床污泥即将耗尽时，将蚯蚓、蚯蚓粪便、蚯蚓茧等一起人工侧翻至蚯蚓床旁的塑料布上，利用蚯蚓的畏光性，约经30～60分钟后，绝大部分蚯蚓转入底面而形成蚯蚓团，再经人工将表面的蚯蚓粪和蚯蚓茧分离，即可以得到团状的活体蚯蚓，把团状的活体蚯蚓进行大小分拣，将蚯蚓幼体(小蚯蚓)继续放入下一次重金属污泥处理循环。当然也可以采用此方法获得表面的蚯蚓粪便。采集后的蚯蚓粪完全符合中华人民共和国建设部发布的CJ 248-2007《城镇建设标准》，标准规定了城镇污水处理厂污泥园林绿化利用的泥质指标、取样和监测等技术要求。可以作为无害得产品直接进入生态环境或用于其他用途。
与前述现有同类产品相比，本发明的用蚯蚓处理污水处理厂重金属污泥的方法工序简单并能大规模持续化处理重金属污泥。
本发明的内容结合以下实施例作更进一步的说明，但本发明的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。
具体实施方式
实施例1：本实施例中用蚯蚓处理污水处理厂重金属污泥的方法，其特征是按照以下步骤进行：
a、选择距离水源近、排水方便、不积水、通风性能好、远离噪声干扰的空地制备蚯蚓床；蚯蚓床为50米长、1.5米宽、80毫米厚，蚯蚓床的基层采用防渗处理；蚯蚓床四周设排水沟，取8‰的排水坡度，由重力自然外排；跨越机耕道的排水采用钢筋砼管埋管穿越，保证排水系统安全畅通；蚯蚓床上部采用棚架结构，塑料顶棚防雨保温、遮阳；蚯蚓床中部为2米宽的工作通道，便于施料及蚯蚓粪收集，蚯蚓床两侧设0.6米的人行观察通道，便于取样；基层采用粘土防渗处理，粘土厚度50公分；
b、在蚯蚓床上进行蚯蚓幼体接种；蚯蚓床上蚯蚓接种密度为1立方米25公斤蚯蚓，采用日本“大平二号”蚯蚓；
c、在接种后的蚯蚓床上进行饲料投加形成揽食层；饲料投加方式是先投加5公斤一团的团状污水处理厂的污泥，约1个月时间污泥被蚯蚓消耗完毕再投加污泥总量十分之一，约0.5公斤一团的有机物，待有机物消耗完毕又反复进行饲料投加；有机物是粉碎至2厘米左右的秸秆；
d、经过50天左右采用侧翻分离法采集蚯蚓成虫和蚯蚓粪。
本实施例中采集到的蚯蚓成虫活体内重金属含量为：铬41.3mg/kg、铅13.1mg/kg、汞0.27mg/kg、镉3.47mg/kg。
实施例2：本实施例中用蚯蚓处理污水处理厂重金属污泥的方法，其特征是按照以下步骤进行：
a、选择距离水源近、排水方便、不积水、通风性能好、远离噪声干扰的空地制备蚯蚓床；蚯蚓床为50米长、1.5米宽、150毫米厚，蚯蚓床的基层采用防渗处理；蚯蚓床四周设排水沟，取8‰的排水坡度，由重力自然外排；跨越机耕道的排水采用钢筋砼管埋管穿越，保证排水系统安全畅通；蚯蚓床上部采用棚架结构，塑料顶棚防雨保温、遮阳；蚯蚓床中部为2米宽的工作通道，便于施料及蚯蚓粪收集，蚯蚓床两侧设0.6米的人行观察通道，便于取样；基层采用粘土防渗处理，粘土厚度1米；
b、在蚯蚓床上进行蚯蚓幼体接种；蚯蚓床上蚯蚓接种密度为1立方米25公斤蚯蚓，采用日本“大平二号”蚯蚓；
c、在接种后的蚯蚓床上进行饲料投加形成揽食层；饲料投加方式是先投加5公斤一团的团状污水处理厂的污泥，约2个月时间污泥被蚯蚓消耗完毕再投加污泥总量十分之一，约0.5公斤一团的有机物，待有机物消耗完毕又反复进行饲料投加；有机物是粉碎至2厘米左右的蘑菇渣和药渣的混合物；
d、经过50天左右采用侧翻分离法采集蚯蚓成虫和蚯蚓粪。
本实施例中采集到的蚯蚓成虫活体内重金属含量为：铬109.6mg/kg、铅71.3mg/kg、汞0.21mg/kg、镉1.51mg/kg。
实施例3：本实施例中用蚯蚓处理污水处理厂重金属污泥的方法，其特征是按照以下步骤进行：
a、选择距离水源近、排水方便、不积水、通风性能好、远离噪声干扰的空地制备蚯蚓床；蚯蚓床为50米长、1.5米宽、100毫米厚，蚯蚓床的基层采用防渗处理；蚯蚓床四周设排水沟，取8‰的排水坡度，由重力自然外排；跨越机耕道的排水采用钢筋砼管埋管穿越，保证排水系统安全畅通；蚯蚓床上部采用棚架结构，塑料顶棚防雨保温、遮阳；蚯蚓床中部为2米宽的工作通道，便于施料及蚯蚓粪收集，蚯蚓床两侧设0.6米的人行观察通道，便于取样；基层采用粘土防渗处理，粘土厚度80公分；
b、在蚯蚓床上进行蚯蚓幼体接种；蚯蚓床上蚯蚓接种密度为1立方米25公斤蚯蚓，采用日本“大平二号”蚯蚓；
c、在接种后的蚯蚓床上进行饲料投加形成揽食层；饲料投加方式是先投加5公斤一团的团状污水处理厂的污泥，约1个月时间污泥被蚯蚓消耗完毕再投加污泥总量十分之一，约0.5公斤一团的有机物，待有机物消耗完毕又反复进行饲料投加；有机物是粉碎至2厘米左右的秸秆、蘑菇渣和药渣的混合物；
d、经过50天左右采用侧翻分离法采集蚯蚓成虫和蚯蚓粪。
本实施例中采集到的蚯蚓成虫活体内重金属含量为：铬40.4mg/kg、铅8.6mg/kg、汞0.0mg/kg、镉3.24mg/kg。
Claims (3)
1.一种用蚯蚓处理污水处理厂重金属污泥的方法，其特征是按照以下步骤进行：
a、制备蚯蚓床；蚯蚓床的基层采用防渗处理，所述蚯蚓床的基层采用粘土防渗，粘土厚度50公分～1米；
b、在蚯蚓床上进行蚯蚓幼体接种；
c、在接种后的蚯蚓床上进行饲料投加形成揽食层；饲料投加方式是先投加污水处理厂的新鲜污泥，1～2个月时间新鲜污泥被蚯蚓消耗完毕再投加新鲜污泥总量十分之一的有机物，待有机物消耗完毕又反复进行饲料投加；
d、经过50天采集蚯蚓成虫和蚯蚓粪。
2.如权利要求1所述的用蚯蚓处理污水处理厂重金属污泥的方法，其特征是所述步骤b中蚯蚓床上蚯蚓接种密度为1立方米25公斤蚯蚓。
3.如权利要求1所述的用蚯蚓处理污水处理厂重金属污泥的方法，其特征是所述步骤c中有机物为粉碎至2厘米的秸秆、蘑菇渣、药渣之一或其组合。
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