水蚯蚓在污泥减量中的研究进展

王忠强

摘要 在城市化的过程中，人口不断膨胀，工业废水与生活污水的排放量日益攀升，剩余污泥的产出量也随之迅速增加，日渐成为污水处理厂的沉重负担，从源头上削减污泥产量则意义重大。利用微型生物的捕食作用进行污泥减量，清洁无污染，是一项实现污泥源头治理的绿色技术。本文综述了近些年利用水蚯蚓进行污泥减量技术的研究与应用，从多个角度探讨该方法的优势和弊端，为该技术的进一步推广提供指导。

关键词 水蚯蚓 污泥减量 污水处理

中图分类号：TU992 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2016.07.060

剩余污泥是污水生物处理技术的主要副产物之一。活性污泥中的微生物利用污水中的有机污染物进行同化作用，去除水中的污染物，并不断形成新的活性污泥，当超出处理工艺所能容纳的污泥量时，被排除形成剩余污泥。剩余污泥中富集了大量的有机物、重金属和致病性细菌等环境危险物，若不经过有效处理，容易引发对环境的二次污染。国内外对污泥处理处理的现有手段主要包括堆肥处理、水体消纳、焚烧处理和土地填埋利用。我国现阶段的技术仍然以填埋传统的剩余污泥处理方法日渐显现出不足和弊端，已无法满足现有需求，亟待寻求在污水处理过程中实现污泥减量的更加合理有效的新技术。

利用水蚯蚓进行污泥减量化是近些年逐渐兴起的新技术，该减量方法具有低成本、无污染、易实施等优点，已经在一些城市获得推广。

1水蚯蚓的生物学特性

水蚯蚓，别名丝蚯蚓、红丝虫、赤线虫，我国北方俗称线蛇。是环节动物门，寡毛纲，近孔寡毛目，颤蚓科，水蚯蚓属；体色鲜红或肉红，也有橙黄色。水蚯蚓是淡水底栖动物群的主要成员之一，多生活在排放污水或废水的阴沟污泥中，一般潜藏在泥面下10cm-25cm，密集于与污泥表面，一端潜在污泥中，另一端将会伸出污泥并在水中颤动，一遇到来自外部的刺激，它们会立刻缩回至污泥中。目前可用于污水处理领域中的水蚯蚓主要有红斑顠体虫（Aeolosma hemprichii）和仙女虫属（Nais sp.）等游离型蠕虫及颤蚓科（Tubificidae）和带丝蚓属（Lumbriculus sp.）等附着型蠕虫两类。水蚯蚓以吸食泥土中的细菌、有机腐殖质以及底栖藻类为生，有时也取食泥土中的微型动物，最适水温为25-28℃。红线虫喜暗畏光，因此不能在阳光下曝晒。

水蚯蚓2个月左右性成熟，雌雄同体，异体受精，卵粒包藏在透明胶质膜构成的囊状蚓茧中。成虫游离生长，活性好的时候，身体呈红色，对外界刺激反应敏锐；在外部环境不好时，水蚯蚓偏好抱团生长，当外界条件进一步恶化时，水蚯蚓身体伸长，出现松驰、僵直的症状，最后死亡。

2水蚯蚓在污泥减量中的应用

利用水蚯蚓进行污泥减量化，可实现从源头上减少污泥产量。国外学者研究发现，伴随着一种仙女虫的爆发，污泥产量显著减少，同时用于曝气所需的能量也大大降低。实验还表明，蚓类种群的数量与剩余污泥产量有很明显关系，即只要在混合液中存在一定数量的寡毛蚓，污泥量就能有效地减少，但其中蚓类数量浮动剧烈，且无规律可循，无法人为控制。此后，为能将此研究发现用于生产实践，国外学者又将另种颤蚓投入到活性污泥中进行量化的实验，发现污泥产率减少了250mg MLSS/g COD，而SVI大约降50%。与此同时，在颤蚓新陈代谢的作用下，菌胶团大小更加均匀，污泥脱水能力提高约27%。此后，研究人员不断地对这项技术进行拓展性的研究和发展。

2.1水蚯蚓在污泥减量中的优势

（1）成本低廉。现阶段，最主要的两种剩余污泥原位减量方式包括：一种是细胞溶解隐性生长，其主要是通过用物理、化学及生物方法将活性污泥机械捣碎、氧化破解，以提高剩余污泥的生物可降解性；另一种为内源代谢，是通过延长曝气时间，强化细菌处于维持代谢，处于内源呼吸状态，以此来减少剩余污泥产量。虽然，溶胞-隐性生长和内源代谢对降低污泥产量有很好的效果，但是投资和耗能较高，占地面积也较大。因此，无法很好地推广应用。而通过水蚯蚓的生物捕食作用进行污泥减量化，能耗低且不产生二次污染。此外，水蚯蚓本身也较为廉价，易于获得，繁殖能力强，应用该技术可以大幅降低污泥原位减量的成本问题。

（2）环境友好性。另一种污泥原位减量技术是解偶联代谢，向活性污泥中添加解偶联剂是目前最容易实现的方法。所有偶联剂都属于异性生物质或化学合成产品，偶联剂的存在不仅降低了污水中COD的去除率，占用了曝气氧的消耗，还对环境造成了潜在的危害。而利用水蚯蚓消解剩余污泥，不需要或很少添加其他药剂，通过生物之间的生态关系，形成一种新型的有序的生态链，处理效果好，不存在环境危害，具有环境友好性，具备巨大的发展潜力和推广前景。

2.2水蚯蚓污泥减量化中蚓种的选择

由于水蚯蚓的种类繁多，不同种属之间存在很大的差异性，对污泥的处置能力上也具有非常明显的区别，因此，为了提高剩余污泥的处置能力，需要选择合适的蚓种引入。在活性污泥中，存在的两类很多蠕虫，有着各自的特点。这些蠕虫可以在曝气滤池中自发形成，对污泥减量有较好的效果；但它们的生长和繁殖不稳定，实际中操作中难以控制爆发和消失的规律。相比于游离型蠕虫，颤蚯蚓和丝带蚓等附着型的蠕虫在自然界中容易获得，可以通过向活性污泥中投加蚓种进行接种增殖，且生长稳定，在系统中易于控制，因此国内外现在主要选择颤蚓进行污泥减量方面的研究。但是，颤蚯蚓等附着型的蠕虫，与游离型蠕虫均匀分布在池体中不同。投加进入活性污泥池后，颤蚯蚓等附着型的蠕虫非常容易彼此附着成团，沉积在滤池底部，不能发挥其最大的污泥捕食能力。为了针对性地解决该问题，到国外学者研发了一套集成式蠕虫反应器，该反应器可将剩余污泥在反应器中循环，不但可以使附着型蠕虫的分布更加均匀，而且很好地解决了游离型蠕虫流失的现象。同时，该反应器中还提供了可供颤蚓附着的填料载体，进一步增加了蠕虫生长环境的稳定性。研究表明，对污泥进行接种颤蚓，污泥减质率最高达到了48%左右。

2.3影响水蚯蚓污泥减量的主要因素

水蚯蚓在系统中存在的量对污泥减量的影响非常明显，为了在不影响污水处理厂正常运转的前提下，提高系统中水蚯蚓的数量，以提高污泥减量效果，需要对污水处理工艺中的一些重要运行参数进行微调整，以提高水蚯蚓的数量和其对污泥的摄食能力。

研究发现，水温、溶解氧（Do）和pH是影响水蚯蚓生长和对污泥减量效果的关键因素。研究表明：水温在5～25℃范围内，水蚯蚓都能够生长，并实现摄食污泥，但是温度过低会影响水蚯蚓的生命活性，在20～22℃左右水温，水蚯蚓的活性和摄食污泥能力最高在实验室的研究通常设定DO浓度在2～4.5 mg/L范围内，水蚯蚓具有比较好的生长活性和污泥摄食能力，但是通常污水处理厂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，为了保证滤池中水蚯蚓的生长活性和摄食污泥的能力，需要略微改善水蚯蚓投加区内的溶解氧含量，提高其摄食污泥能力。国内研究人员针对水蚯蚓生长和摄食污泥能力的研究，通常将pH设定在pH6.5左右，但实际上生活污水的pH一般偏弱碱性，与实验配水有一定差异，同时，在之前研究中发现，在受污染的自然水体中，出现较多水蚯蚓时pH也会偏碱性，在pH8-9之间。因此，对于水蚯蚓的最适宜pH范围应该在略酸和偏碱性范围之内即可，不会对水蚯蚓的繁殖和污泥摄食造成特别明显影响。

2.4水蚯蚓在污泥减量中存在的不足

虽然，使用水蚯蚓进行污泥原位减量可以大幅度地降低污泥的产生量，但是在这一过程中，如果控制不好，会导致水蚯蚓的大量生长，并引发一系列问题。

研究表明，有水蚯蚓大量存在会影响滤池出水的水质。水蚯蚓的排泄物中含有多种多肽和氨基酸类，在水中会导致氨氮和总氮值含量会远远高于其他没有水蚯蚓的滤池。此外，一些水中的鞭毛类水蚯蚓专门捕食污水中的硝化和亚硝化细菌，影响硝化作用的正常进行。同时，水蚯蚓对污泥的吞食作用使出水中COD和TP浓度也都有所增加。由于污水处理厂的曝气生物滤池中存在大量的微生物，己然形成一个小型生态系统，水蚯蚓又处在该食物链顶端，若大规模爆发，将会影响污水处理厂水处理的效果。

另一方面，水蚯蚓生长超过一定量后会被曝气从附着的污泥上脱落，随污水进入管道，如果产生量较多，会影响污泥在二沉池的沉降和回流，并引起管道堵塞等现象发生。

3结束语

基于水蚯蚓自身的生物学和生理特征，在剩余污泥处置方面有特殊的应用潜质。如果能在适当的运行工艺和培养条件下充分发挥水蚯蚓的优势，将最大程度的发挥其对剩余污泥的消化、处置和减量作用。随着对水蚯蚓在污水处理和剩余污泥处置方面的研究不断深入，很多之前不确定的因素和结果将逐步被研究，技术也会不断成熟。随着我国环保产业的大力发展，而利用水蚯蚓进行污泥减量应用也将会有更为广阔的发展前景。