CN113057144A - 一种通过蚯蚓立体养殖实现污泥减量化与资源化利用的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于蚯蚓养殖技术领域,具体涉及一种通过蚯蚓立体养殖实现污泥减量化与资源化利用的方法。通过制作立体养殖池、养殖蚯蚓投放、立体养殖条件控制、立体养殖种植来实现污泥资源化利用。本发明方法能够短期缩短污泥的堆肥周期,采用无纺布立体隔离,解决了重金属残留,阻止了废弃物渗入地面;并且采用立体养殖,减少占地面积,每个立体养殖框可以实时观测蚯蚓下钻深度、框内物质湿度、温度、光照度;并且通过建立合理物料搭配、立体养殖监测系统、立体养殖池中种植指示作物,实现污泥减量化30%‑40%,增加了经济效益。

Description

一种通过蚯蚓立体养殖实现污泥减量化与资源化利用的方法
技术领域
本发明属于蚯蚓养殖技术领域,具体涉及一种通过蚯蚓立体养殖实现污泥减量化与资源化利用的方法。
背景技术
蚯蚓在自然生态系统中具有促进有机物质分解转化及固体废弃物处理作用,污泥中含有重金属、病原菌、微生物、寄生虫(卵)等有害物质,如不妥善处理,将造成二次污染。污泥成分分析污泥是水处理过程产生的沉淀物质,其中含有植物生长所需的养分和有机质,其中植物养分氮、磷、钾等可供植物的生长发育,而有机质可以用来改良土壤,防止土壤板结和增加地力。然而,污泥中又含有潜在有害物如重金属或病原体等,它们的土地利用必须建立在重金属等有害物质的含量和病原体数量控制在不会对人类造成危害的基础上。蚯蚓在立体养殖处理污泥的过程中,寻觅合适的营养物质作为食物,污泥进入蚯蚓体内到最后以蚯蚓粪的形式排除,相当于一套完整的污泥处理工艺,蚯蚓体内分泌物的化学作用、蚯蚓体内肠道微生物的生化作用、研磨及消化等物理化学作用,加速了污泥中微生物的活动,蚯蚓与微生物协同作用从而加速污泥中有机物的分解转化。目前已有通过在污泥中养殖蚯蚓来实现污泥中有机物的分解转化,但现有的养殖设备或养殖池设计不合理,不仅使土地利用率不高,而且容易使污泥中废弃物渗入地面;另外传统的蚯蚓养殖方法中占地面积大,污泥处理效率不高,经济效益一般。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通过蚯蚓立体养殖实现污泥减量化与资源化利用的方法。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种通过蚯蚓立体养殖实现污泥减量化与资源化利用的方法,通过制作立体养殖池、养殖蚯蚓投放、立体养殖条件控制、立体养殖种植来实现污泥资源化利用。
具体包括以下步骤:
(1)立体养殖池制作:立体养殖池放置于薄膜大棚中,立体养殖池采用铁质材料焊制,铁框内侧四周及底部采用聚酯无纺布隔离覆盖;
(2)养殖池制备:将各种物料按比例倒入输送带,通过搅拌均匀,形成污泥混合物;在养殖池底部,先铺设破碎稻草层,再均匀铺入污泥混合物;接着均匀覆盖破碎树枝、树皮层,再均匀铺入养殖污泥层,最后表面覆盖破碎树枝、树皮层;
(3)养殖蚯蚓投放:选用“太平一号”,每立方物料投放1.0-1.5kg蚯蚓;
(4)立体养殖条件控制:对水分、温度、气体、堆料、光照强度进行动态变化情况,利用标尺动态监测立体养殖池高度变化情况,利用高精度照度计监测养殖环境的光照强度;
(5)立体养殖种植:立体养殖池投放蚯蚓20-30天之后,采用扦插方式种植狼尾草,或采用移栽方式种植草本作物;
(6)污泥资源化利用:立体养殖池养殖蚯蚓70-90天之后,将混合物料迁出,放在陈化池中陈化,而后将物料作为园林绿化基质。
步骤(1)中铁框规格:长1.1米,宽1.0米,高1.0米。
步骤(2)所述污泥混合物具体包括56.5wt%污泥,30wt%牛粪,10wt%破碎树枝、树皮,3wt%过磷酸钙,0.3wt%含有EM菌和芽苞杆菌的混合菌,0.2wt%沸石粉,将各种物料按比例倒入输送带,通过搅拌均匀,形成养殖污泥混合物。
所述养殖污泥混合物控制pH6.0-6.5,水分60%-80%,C/N比值30-40:1。
步骤(2)具体铺设条件为:先铺设5cm破碎稻草层,再均匀铺入45cm厚污泥混合物;接着均匀覆盖5cm破碎树枝、树皮层,再均匀铺入45cm厚养殖污泥层,最后表面覆盖5cm破碎树枝、树皮层。
步骤(3)所投放蚯蚓的蚯龄控制在50天。
步骤(5)立体养殖种植作物成活率应≥90%。
步骤(6)所述陈化时间为陈化50-60天。
步骤(4)立体养殖池养殖污泥环境控制具体为:
步骤S1水分控制:当水分含量低于60wt%,应打开供水喷淋系统补充水分,当水分含量高于80wt%,则应打开通风设备,对养殖池通气;
步骤S2温度控制:温度低于15℃,应放下大棚四周薄膜,覆盖稻草和打开灯光,实现保温,温度高于30℃,则应掀开大棚四周薄膜,同时大棚顶部覆盖遮光率90%的黑色遮光网;
步骤S3气体控制:当CO2浓度≥750mg/kg、氨气≥15 mg/kg、硫化氢≥20 mg/kg,通气进而降低相应气体浓度;
步骤S4养殖池高度控制:原堆料高度下降30%-40%,即可判断;
步骤S5光照强度:当光强≥80勒克斯,要对大棚顶部覆盖黑色遮光网或养殖池表面覆盖稻草。
鉴于现有技术的不足,本发明蚯蚓立体养殖比传统污泥处理技术相比:
1、能够短期缩短污泥的堆肥周期,采用无纺布立体隔离,解决了重金属残留,阻止了废弃物渗入地面。
2、采用立体养殖,减少占地面积,根据大棚高度可以堆放多个立体养殖框。突破目前蚯蚓养殖只能堆高20-30cm的生产技术瓶颈,每个立体养殖框可以实时观测蚯蚓下钻深度、框内物质湿度、温度、光照度。
3、建立合理物料搭配,添加辅料、菌剂和吸附剂,减低物料pH,进而减低物料有害气体对蚯蚓生长的影响。
4、建立立体养殖监测系统,摸清蚯蚓生长习性,实现污泥减量化30%-40%。
5、通过在立体养殖池中种植指示作物,能够最直接对污泥能否资源化利用进行直观评价。
附图说明
图1是本发明蚯蚓立体养殖池主视构造示意图;
图2是长方体状金属筐一壁面的主视构造示意图;
图3是多个蚯蚓立体养殖筐叠置的构造示意图;
图4是多个蚯蚓立体养殖筐横、纵设置的构造示意图。
具体实施方式
为进一步公开而不是限制本发明,以下结合实例对本发明作进一步的详细说明。
本发明蚯蚓立体养殖池结构包括若干层可叠置的蚯蚓立体养殖筐1,所述蚯蚓立体养殖筐1包括长方体状金属筐2和设在长方体状金属筐内的无纺布袋3,所述无纺布袋3内填设有用于养殖蚯蚓的养料层4。
为了方便制作,上述长方体状金属筐2的各壁面由横、纵金属条5焊接形成格栅状,壁面为格栅状的长方体状金属筐2透气性能好、重量低和制作成本低。
上述无纺布袋为聚酯无纺布袋,该聚酯无纺布袋为呈长方体状的袋子,该聚酯无纺布袋各面贴设在长方体状金属筐的内侧壁面和底面上,所述聚酯无纺布袋设有多个绑在长方体状金属筐的内侧壁面的绑带,通过绑带可以确保聚酯无纺布袋各面可较好贴设在长方体状金属筐的内侧壁面和底面上。
为了较好饲养蚯蚓,上述养殖蚯蚓的养料层4自下而上包括稻草层6、第一污泥层7、第一破碎树枝树皮层8、第二污泥层9和第二破碎树枝树皮层10,所述稻草层6、第一污泥层7、第一破碎树枝树皮层8、第二污泥层9和第二破碎树枝树皮层10的厚度分别是5cm、45cm、5 cm、45 cm和5 cm。
为了有利于监测养料层,上述养料层内插置有若干个用于检测养料层中水分、温度、CO2及氨气的传感器11。
为了避免污泥中废弃物渗入地面,上述长方体状金属筐底部具有若干个支撑脚12,该些支撑脚12使长方体状金属筐悬空,通过支撑脚12使长方体状金属筐悬空,杜绝了污泥中废弃物渗入地面,在支撑脚12底部设有面积大于支撑脚12的支撑板片13,这样在多层长方体状金属筐2叠置后,方便叠放且可提高叠放的稳定性。
所述蚯蚓立体养殖池结构由若干层可叠置的蚯蚓立体养殖筐组成一列,在平地上可以设置横、纵多列,从而实现立体养殖,减少占地面积,突破目前蚯蚓养殖只能堆高20-30cm的生产技术瓶颈。
所述蚯蚓立体养殖筐具体结构及制作步骤如下:
(1)蚯蚓立体养殖筐制作:蚯蚓立体养殖筐放置于薄膜大棚中,蚯蚓立体养殖筐采用铁质材料焊制制成,铁框规格:长1.1米,宽1.0米,高1.0米,铁框内侧四周及底部采用聚酯无纺布隔离覆盖。
(2)养料层制备:选取56.5%污泥,30%牛粪,10%破碎树枝、树皮,3%过磷酸钙,0.3%混合菌(EM菌+芽苞杆菌),0.2%沸石粉等,将各种物料按比例倒入输送带,通过搅拌均匀,形成污泥混合物(即第一污泥层7、第二污泥层9材料);在蚯蚓立体养殖筐底部,先铺设5cm破碎稻草层(即稻草层6),再均匀铺入45cm厚污泥混合物(即第一污泥层7);接着均匀覆盖5cm破碎树枝、树皮层(即第一破碎树枝树皮层8),再均匀铺入45cm厚养殖污泥层(即第二污泥层9,该层的材料也即是污泥混合物),最后表面覆盖5cm破碎树枝、树皮层(即第二破碎树枝树皮层10)。
(3)养殖蚯蚓投放:选用“太平一号”,每立方物料投放1.0-1.5kg蚯蚓,所投放蚯蚓的蚯龄控制在50天左右。
(4)立体养殖条件控制:利用水分等传感器和设备,实时监测养料层4中不同土层水分、温度、CO2及氨气等动态变化情况,利用标尺动态监测立体养殖池高度变化情况,利用高精度照度计监测养殖环境的光照强度。
(5)立体养殖种植:蚯蚓立体养殖筐投放蚯蚓20-30天之后,采用扦插方式种植狼尾草,或采用移栽方式种植草本作物。
(6)污泥资源化利用:蚯蚓立体养殖筐养殖蚯蚓70-90天之后,将混合物料迁出,放在陈化池中陈化50-60天,而后将物料作为园林绿化基质。
其中污泥混合物pH6.0-6.5,水分60%-80%,C/N比值30-40:1。
薄膜大棚中环境控制:
(1)水分控制:含量低于60%,应打开供水喷淋系统补充水分,含量高于80%,则应打开通风设备,对养殖池通气;
(2)温度控制:温度低于15℃,应放下大棚四周薄膜,覆盖稻草和打开灯光,实现保温,温度高于30℃,则应掀开大棚四周薄膜,同时大棚顶部覆盖遮光率90%的黑色遮光网;
(3)气体控制:当CO2浓度≥750mg/kg、氨气≥15 mg/kg、硫化氢≥20 mg/kg等,都应通气进而降低相应气体浓度;
(4)养料层高度控制:原堆料高度下降30%-40%,即可判断;
(5)光照强度:当光强≥80勒克斯,即要对大棚顶部覆盖黑色遮光网或养殖池表面覆盖稻草。
实施例1
本发明方法在长1.1米,宽1.0米,高1.0米立体养殖池中进行实施,养殖池为长方体状金属筐,各壁面由横、纵金属条焊接形成格栅状。先在养殖池内铺设一层无纺布,确保蚯蚓养殖时的透气性及透光性,无纺布袋为聚酯无纺布袋,该聚酯无纺布袋为呈长方体状的袋子,该聚酯无纺布袋各面贴设在长方体状金属筐的内侧壁面和底面上,所述聚酯无纺布袋设有多个绑在长方体状金属筐的内侧壁面的绑带。养殖蚯蚓的养料层自下而上包括稻草层、第一污泥混合物层、第一破碎树枝树皮层、养殖污泥层和第二破碎树枝树皮层,所述稻草层、第一污泥层、第一破碎树枝树皮层、养殖污泥层和第二破碎树枝树皮层的厚度分别是5cm、45 cm、5 cm、45 cm和5 cm。养料层内插置有若干个用于检测养料层中水分、温度、CO2及氨气的传感器。上述养殖污泥层为 1.5 KG养殖 20 天蚯蚓均匀平铺于污泥混合物上方形成养殖污泥层,利用蚯蚓向下钻食习性,对蚯蚓粪及污泥资源化利用进行观察记录。
首次放置蚯蚓后,先标记物料高度,后观察记录蚯蚓长度为 1-3cm,温度: 25℃,湿度: 80%,CO2:7000-7500mg\m3,EC值(mS/cm)16.0 及氨气:18-20mg\m3同时利用传感器探头对不同深度污泥混合物进行实时监测:
(1)水分控制:当水分含量低于60wt%,传感器提示打开供水喷淋系统补充水分,当水分含量高于80wt%,传感器提示打开通风设备,对养殖池通气;
(2)温度控制:温度低于15℃,传感器提示放下大棚四周薄膜,覆盖稻草和打开灯光,实现保温,温度高于30℃,传感器提示掀开大棚四周薄膜,同时大棚顶部覆盖遮光率90%的黑色遮光网;
(3)气体控制:当CO2浓度≥750mg/kg、氨气≥15 mg/kg、硫化氢≥20 mg/kg,传感器提示打开排气通风系统,通气进而降低相应气体浓度;
(4)光照强度:当光强≥80勒克斯,传感器提示要对大棚顶部覆盖黑色遮光网或养殖池表面覆盖稻草。
在蚯蚓进食第七天,观察记录物料下降高度为5cm ,蚯蚓长度为 3-5 cm,温度:28℃,湿度: 73% ,CO2:6500-6900mg\m3,EC值(mS/cm)14.2 及氨气:16-18mg\m3
在蚯蚓进食第十四天,观察记录物料下降高度为 10cm ,蚯蚓长度为 4-7cm及,温度: 27℃,湿度:71% ,CO2:6100-6400mg\m3, EC值(mS/cm)12.7 及氨气:13-15mg\m3
在蚯蚓进食第二十一天,观察记录物料下降高度为14cm ,蚯蚓长度为6-8cm,温度: 23℃,湿度:77% ,CO2:6000-6300mg\m3 ,EC值(mS/cm)10.5及氨气:8-11mg\m3
在蚯蚓进食第三十天,观察记录物料下降高度为25cm ,蚯蚓长度为 7-9cm,温度:23℃ ,湿度:73% ,CO2:5800-6200mg\m3,EC值(mS/cm)5.4及氨气:5-7mg\m3
(5)蚯蚓立体养殖筐投放蚯蚓20-30天之后,采用扦插方式种植狼尾草,或采用移栽方式种植草本作物。
在蚯蚓进食第六十天,观察记录物料下降高度为45cm ,蚯蚓长度为12-15cm,温度: 23℃,湿度: 70% ,CO2:4500-5200mg\m3EC值(mS/cm)2.3及氨气:0-3mg\m3
(6)污泥资源化利用:蚯蚓立体养殖筐养殖蚯蚓70-90天之后,将混合物料迁出,放在陈化池中陈化50-60天,而后将物料作为园林绿化基质。
目前市面蚯蚓粪混合物每吨约300元,蚯蚓的污泥处理技术具有设备简单、操作方便、费用低廉等特点。蚯蚓在对污泥进行分解处理后,体重有所增加,并获得大量的蚓茧,这说明蚯蚓能够适应处理污泥的环境,同时选择合适的温度也是至关重要的,温度过高或过低都会影响蚯蚓的各项生理机能,从而影响污泥处理效果;污泥经蚯蚓处理后,氮、磷、钾含量增加,为植物的生长提供必要的营养元素,污泥中重金属含量明显减少,从而为实现资源化、无害化目标提供可能。处理后的污泥其EC下降明显,且在适宜的范围内,pH值接近中性,有机质及干密度值均明显下降,说明利用蚯蚓处理污泥效果明显。
本方法通过制作立体养殖池、养殖蚯蚓投放、立体养殖条件控制、立体养殖种植来实现污泥资源化利用。
表1蚯蚓粪的基本指标
Figure DEST_PATH_IMAGE001
以上所述仅为本发明的较佳实施例,凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰,皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种通过蚯蚓立体养殖实现污泥减量化与资源化利用的方法,其特征在于,通过制作立体养殖池、养殖蚯蚓投放、立体养殖条件控制、立体养殖种植来实现污泥资源化利用。
2.根据权利要求1所述的通过蚯蚓立体养殖实现污泥减量化与资源化利用的方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
(1)立体养殖池制作:立体养殖池放置于薄膜大棚中,立体养殖池采用铁质材料焊制,铁框内侧四周及底部采用聚酯无纺布隔离覆盖;
(2)养殖池制备:将各种物料按比例倒入输送带,通过搅拌均匀,形成污泥混合物;在养殖池底部,先铺设破碎稻草层,再均匀铺入污泥混合物;接着均匀覆盖破碎树枝、树皮层,再均匀铺入养殖污泥层,最后表面覆盖破碎树枝、树皮层;
(3)养殖蚯蚓投放:选用“太平一号”,每立方物料投放1.0-1.5kg蚯蚓;
(4)立体养殖条件控制:对水分、温度、气体、堆料、光照强度进行动态变化情况,利用标尺动态监测立体养殖池高度变化情况,利用高精度照度计监测养殖环境的光照强度;
(5)立体养殖种植:立体养殖池投放蚯蚓20-30天之后,采用扦插方式种植狼尾草,或采用移栽方式种植草本作物;
(6)污泥资源化利用:立体养殖池养殖蚯蚓70-90天之后,将混合物料迁出,放在陈化池中陈化,而后将物料作为园林绿化基质。
3.根据权利要求2所述的通过蚯蚓立体养殖实现污泥减量化与资源化利用的方法,其特征在于,步骤(1)中铁框规格:长1.1米,宽1.0米,高1.0米。
4.根据权利要求2所述的通过蚯蚓立体养殖实现污泥减量化与资源化利用的方法,其特征在于,步骤(2)所述污泥混合物具体包括56.5wt%污泥,30wt%牛粪,10wt%破碎树枝、树皮,3wt%过磷酸钙,0.3wt%含有EM菌和芽苞杆菌的混合菌,0.2wt%沸石粉,将各种物料按比例倒入输送带,通过搅拌均匀,形成养殖污泥混合物。
5.根据权利要求2所述的一种通过蚯蚓立体养殖实现污泥减量化与资源化利用的方法,其特征在于,所述养殖污泥混合物控制pH6.0-6.5,水分60%-80%,C/N比值30-40:1。
6.根据权利要求2所述的一种通过蚯蚓立体养殖实现污泥减量化与资源化利用的方法,其特征在于,步骤(2)具体铺设条件为:先铺设5cm破碎稻草层,再均匀铺入45cm厚污泥混合物;接着均匀覆盖5cm破碎树枝、树皮层,再均匀铺入45cm厚养殖污泥层,最后表面覆盖5cm破碎树枝、树皮层。
7.根据权利要求2所述的一种通过蚯蚓立体养殖实现污泥减量化与资源化利用的方法,其特征在于,步骤(3)所投放蚯蚓的蚯龄控制在50天。
8.根据权利要求2所述的一种通过蚯蚓立体养殖实现污泥减量化与资源化利用的方法,其特征在于,步骤(4)立体养殖池养殖污泥环境控制具体为:
(1)水分控制:当水分含量低于60wt%,应打开供水喷淋系统补充水分,当水分含量高于80wt%,则应打开通风设备,对养殖池通气;
(2)温度控制:温度低于15℃,应放下大棚四周薄膜,覆盖稻草和打开灯光,实现保温,温度高于30℃,则应掀开大棚四周薄膜,同时大棚顶部覆盖遮光率90%的黑色遮光网;
(3)气体控制:当CO2浓度≥750mg/kg、氨气≥15 mg/kg、硫化氢≥20 mg/kg,通气进而降低相应气体浓度;
(4)养殖池高度控制:原堆料高度下降30%-40%,即可判断;
(5)光照强度:当光强≥80勒克斯,要对大棚顶部覆盖黑色遮光网或养殖池表面覆盖稻草。
9.根据权利要求2所述的一种通过蚯蚓立体养殖实现污泥减量化与资源化利用的方法,其特征在于,步骤(5)立体养殖种植作物成活率应≥90%。
10.根据权利要求2所述的一种通过蚯蚓立体养殖实现污泥减量化与资源化利用的方法,其特征在于,步骤(6)所述陈化时间为陈化50-60天。
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