污泥问题(4)

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培基质和生物制品融入自然，实现生态和谐利用。

生物学家达尔文说“除了蚯蚓粪粒之外没有沃土”。 5.1.1生物干化

污泥的减量化主要是降低污泥的含水率，减少体积。仅就减量而言，焚烧是减量化较为彻底的处置方式。经过焚烧处置的污泥体积减少80%—90%；经过两次生物转化的污泥累计有机物消减75%，体积减量64.4%。

污泥水分含量高、密度大、容重高、孔隙不发育，比垃圾的物理条件相差很多。静态生物好氧发酵升温受发酵物料的水分、容重比和孔隙率限制，静态好氧发酵难度较大。秦皇岛污泥工程静态发酵采用大风量、高风压强制给风工艺，解决污泥好氧发酵的供氧问题。同时，备份另一套动态翻抛装置，防止静态发酵失败。强制通风能源效率低，通风孔易造成瘘管，伴生物臭气外溢和供氧不均衡，发酵不充分。目前唯一的办法是大量添加辅料（秸秆），提高返混物料比例，降低生产效率，增加固定资产设施投资。

VOTO-S1生物反应器是沃土在阳光棚发酵装置长期运行的基础上，消化吸收国际先进的静态容积式污泥好氧发酵工艺而集成创新的反应装置，有效控制臭气产生与外溢，具有机械化、自动化程度高，技术先进，占地面积小，环境条件好，不受气候影响，生物反应质量可控等优点。VOTO-S1生物反应器包括发酵物料调质、热能循环利用、软给风氧控和臭气处理等设备装置。生物反应器是全密闭容器，易于保温-升温，缩短发酵周期，提高能源效率，便于臭气收集处理；但装料-出料困难，不易操作维修，曝气装置要求高，发酵条件严格。VOTO-S1生物反应器设计汲取好氧发酵软给风理论，通过物料调质设备辅助提高发酵物料的孔隙率，保持或尽量减少辅料及返混料添加比例，实现高容重比条件下的静态好氧发酵，提高生产效率。

VOTO-S1生物反应装置包括物料调质装置、VOTO-S1生物反应器和热能循环利用装置。VOTO-S1生物反应器为模块式，可以根据污泥处理量确定VOTO-S1生物反应器的组合数。VOTO-S1生物反应装置由并联VOTO-S1生物反应器组成，中间为过道，背面配套风机房内装有风机和氧控装置，顶部设有生物滤池。通过反应器氧控传感器监测发酵物料温度和氧含量，控制风机关启，优化保持好氧发酵工况。发酵物料在70℃温度保持5天以上。通风系统将空气从反应器底部风道打入堆料，从反应器上部收集处理发酵废气。尾气收集处理装置将发酵废气通过生物滤池净化处理后排空。太原清源固废处置中心为园林式建设，VOTO-S1生物反应器及配套辅助设施全部置于地下，臭气采用土壤过滤；地面建设植物园。

好氧堆肥工艺臭气处理一直是一个难点，敞开式动态好氧发酵不具备臭气完全收集处理的条件。由于VOTO-S1生物反应器为密闭式容器，发酵产生的臭气可以完全收集处理。污泥发酵的分解阶段及操作条件不同，则产生的臭气量及臭气浓度也有差异。污泥好氧发酵微生物对有机质进行分解时产生恶臭气体，主要包括氨、硫化氢、醇醚类以及烷烃类气体。无机物主要包括氨、硫化氢等，有机物主要包括含硫有机物（硫醇、硫醚）、含氮有机物（胺、酰胺）、含氧有机物（醇、醚、酮、醛）以及烃类（脂肪烃和芳香烃）和卤素衍生物等。除臭系统包括臭气收集系统及臭气处理装置两部分。

1、臭气收集 臭气收集系统设在生物反应器、污泥储存及筛分混合车间等处。生物反应器顶部预埋Φ300抽气管，通过引风机和集气管将臭气送入臭气处理装置。每个生物反应器

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设1台引风机，风量5268m/min，单台电机功率3kw。

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污泥储存、筛分混合车间上部及污泥运输车通道设置密闭门，中间过渡通道和储存车间设计两排带吸风罩的风管，管径为Φ400，通过引风机和集气管将车间内废气送至臭气处理装置。

2、臭气处理 生物滤池脱臭处理工艺。引风机将臭气输送到生物滤池中，臭气首先进入洗气塔与水逆向接触，水将气体中的可溶于水的有害成份洗涤下来，气体再进入生物滤池，滤池中填充有长满微生物的、湿润多孔的生物滤料，气体由下向上通过生物填料，微生物将有害成份氧化分解从而达到除臭目的。净化后的气体从上部排出。生物滤池处理后的尾气可

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以符合《恶臭污染物排放标准》（GB14551-93）中的Ⅱ级标准，其中，NH3不大于1.5mg/m，

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H2S小于0.06mg/m，臭气浓度为20。生物滤池和洗浴塔建在生物反应器顶部，长15m、宽8m、高2.5m，共1套，采用钢筋混凝土结构。生物滤池中洗涤水循环使用，填料采用蚯蚓粪。

污泥经一次生物干化处理后，病原菌灭活，虫卵、草籽被杀死，有害成份破坏、分解或消除，有机物腐殖质化，重金属稳定化，植物可利用形态养分增加，C/N比、物理性状、无毒化程度、溶解度、养分平衡等得到很大改善，达到稳定化、减量化标准，可以作为园林培植土用于园林绿化和土地改良或填埋处置。

1. 含水率＜40%或＜45 2. 有机物降解率≥50% 3. 蠕虫卵死亡率﹥95% 4. 粪大肠菌群菌值﹥0.01 5. 重金属含量低于国家标准

6. 生物干化污泥外观呈棕褐色，松软，无异味，便于储存、运输 7. 达到《城镇污水处理厂 污泥泥质》（CJ247）规定要求

8. 符合《城镇污水处理厂污泥处置 农用泥质标准》（CJ/T309—2009）、《城镇污水处理厂污泥处置 园林绿化用泥质》（CJ248—2007）和《城镇污水处理厂污泥处置 混合填埋泥质》（CJ/T 249）的要求 9. 二次生物转化实现环境友好生态和谐利用污泥经生物转化综合处理，经检测，其各项指标达到减量化、稳定化要求。

5.1.2生物转化

经过一次生物干化的污泥（发酵产物）饲喂蚯蚓，实现二次生物转化，使污泥最终转化为蚯蚓和蚯蚓粪等对自然生态有益的生物产品。干化污泥出窑后经筛分，筛下物保持水分含量达到50%以下，自动布料机按照2：1（饵料：蚯蚓）比例装填培养箱，由自动步进机送进培养仓，经过一个周期的饲喂，将培养箱从仓内运出，自动倾倒在振动筛粉机内。多级筛分蚯蚓粪、蚯蚓卵和成蚓，蚯蚓粪称重包装（20公斤、40公斤两种包装）。 生物干化与二次生物转化工艺实现了污泥处理和处置的统一，相辅相成，相互补充。以饲喂蚯蚓为目的的生物干化处理工艺参数和技术指标是按照蚯蚓饵料和生活环境的要求设计的，发酵物料经过高温熟化成为饲喂蚯蚓的优质饵料，并且省却陈化过程，水分含量也按照饵料的要求，在保证充分发酵的前提下尽可能保留物料的水分（45%）。蚯蚓生物反应器基

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本与一次生物干化的生物反应器结构相同，为全密闭、无光、恒温恒湿构筑物，自动控制蚯蚓饲养过程，包括温度、湿度、时间控制，布料、出料、多次振动筛分系统，为蚯蚓提供安静、避光、舒适的生活环境，保证饵料含水率在45%—60%，空气相对湿度60%—80%温度，15℃—25℃。

世界上利用蚯蚓处理处置生活垃圾和市政污泥已经有一个多世纪的历史，我国也有三、四十年的经验。大平二号、爱胜蚓等筛选培育的大体型、大采食量适用蚯蚓品种。以往利用污泥直接处理高水分生污泥和养殖，由于环境恶劣，机械化、集约化、自动化控制水平低，占地面积大等不足，蚯蚓处理污泥技术一直不成熟，不能实现大规模、工业化生产。沃土二次生物转化工艺方案以处理和转化污泥资源为目的，蚯蚓和蚓粪是副产品，优化蚯蚓生活环境，熟化饵料，集成蚯蚓反应器，大大提高了蚯蚓采食、转化效率，使蚯蚓饲喂、生物转化工程化，顺利实现两段生物转化的技术目标。

蚯蚓是低等动物，遗传变异可塑性极大，在生产中极易退化。为了保持蚯蚓优良品种的高产、优质等性能，必须经常通过纯种选育对蚯蚓进行提纯复壮。每个周期的蚯蚓按1/5的预留比例与其他养殖周期的蚯蚓混合，避免蚯蚓近亲交配，进行提纯复壮；蚯蚓卵送入孵化箱孵化；成蚓二次筛分，将淘汰蚯蚓销售或生产植物营养液。

5.2和谐利用 5.2.1生态安全

和谐利用的前提是生态安全，当然，这种安全是建立在生态伦理“不违”、“不过”范畴内的，并非是纯而又纯的绝对安全。污泥经微生物菌群（VT）发酵与发酵污泥二次接菌后饲喂蚯蚓，需要考察污泥原有害成份及一次转化以后的产物所含有的有害成份通过二次生物转化后的状态、含量及危害性。通过机理和检测表明，污泥生物转化的最终产物蚯蚓及蚓粪是安全的，不会产生环境危害与污染；其转化过程主要利用污泥陈化产生的余热，能源消耗很低；饲喂过程不产生废水、废弃、废渣，所以也不存在对环境的再污染问题。

1、重金属、农药残留。蚯蚓具有富集重金属的特性。蚯蚓对污泥中Cd，As，Pb和Cr有富集作用，对Cu，Zn，Mn，Fe和M没有富集作用。蚯蚓转化可以降低污泥中Cu，Cd，Zn，Pb，Cr，Mn，As的交换态，增加这几种金属元素不可利用态含量。

在饵料（发酵污泥）中添加适量的碳酸钙，通过蚯蚓消化系统置换，使Pb，Cr，Cu，

++++-Zn成为稳定的碳酸盐态（Pb+ Cr+ Cu+ Zn+ CO3=MCO3），生物钝化重金属。 蚯蚓对农药和重金属的积聚能力是土壤的2.5—10倍。蚯蚓对环境应激能力很強，农药

和重金属富集到蚯蚓身上，蚯蚓分泌一种多氨基酸肽硫蛋白对有害重金属解毒。此种金属硫蛋白分子量6500-10000，富含半胱氨酸，其生物合成受重金属冷热饥饿疾病辐射等多种环琓因子诱导。利用富集污泥重金属的蚯蚓提炼生产金属硫蛋白，是治疗糖尿病生物制药的原料药。

蚯蚓在中药中名为“地龙”，作为新型生化药物，从其体内提取出的蚓激酶在临床上显现出明显的防治血栓效果，号称溶栓之王。几年前我国在世界上首先从蚯蚓中提取蚓激酶研制成国家二类新药。蚓激酶的提取过程是首先将蚯蚓经生理盐水处理，采用匀浆、冻融法制备蚯蚓粗提物，然后通过超滤、亲和层析、离子交换及分子筛等技术组合，从蚯蚓中提取纯化3种有纤洛活性的蚓激酶。提取后的蚓渣继续生产VT营养液培养基或作为饲料蛋白饲喂毛皮类动物、宠物等。蚯蚓液中含有10几种蛋白水解酶和纤溶酶，测定其重金属含量后，

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在安全范围内的蚯蚓液可以加工生产经济类林木和花卉的营养液利用。

2、有机类污染物。污泥中有机污染成分主要包括聚氯二苯基(PCBs )和聚氯二苯氧化物/氧菊(PCDD/PCDF )、多环芳烃和有机氯杀虫剂，以及抗生素、干扰素等。蚯蚓体内含有很强的纤维酵素，纤维酵素能把有千万个葡萄糖分子所聚合而成的纤维素破坏掉，使葡萄糖单离出来，而蚯蚓便以吞食的纤维素化作葡萄糖，作为体内的能源。消化污泥在蚯蚓消化系统蛋白酶、脂防酶、纤维酶和淀粉酶的作用下，迅速分解，转化成为自身或易于其他生物利用的营养物质，分解污泥中含有的有机类污染物。

5.2.2生态效益

经发酵后的有机质，含有大量的微生物，这些微生物经蚯蚓消化后，其有益菌的数量成倍增加，而营养依赖型病原菌受到控制。蚯蚓粪施入土壤后，迅速对土壤中有机营养物质的活性进行调控，一些病原菌的繁殖体由于得不到足够的营养而不能生长繁殖，从而抑制病原菌对寄主植物根系的伤害。蚯蚓粪抑制土传病害的另一方面体现在蚯蚓粪中含有一定数量的拮抗微生物，其中经检测和鉴定的有球孢链霉菌和丁香苷链霉菌。链霉菌能产生抗生素及其他次生代谢物，并利用可溶性有机质产生胞外水解酶，通过渗入介质中的菌丝将所分泌的水解酶集结为很高的浓度，使其在土壤中具有很强的竞争力，从而抑制其他病害菌的繁殖，减少植物土传病害的发生。

蚯蚓粪是一种黑色、均一、有自然泥土味的细碎类物质，具有很好的孔性、通气性、排水性和高持水量，颗粒均匀、干净卫生、无异味、吸水、保水、透气性强。蚯蚓粪是有机肥和生物肥在蚯蚓体内自然结合的产物，能提高植物光合作用、保苗、壮苗、抗病虫害和抑制有害菌和土传病害，明显改善土壤结构，提高肥力和彻底解决土壤板结问题，在提高花卉品质方面效果卓著。同时增加植物根部的固氮、解钾、解磷的能力。

蚯蚓粪中可溶性盐的含量、阳离子交换性能和腐殖酸含量有明显增加。蚯蚓消化过程中，由于微生物新陈代谢过程中产生有机酸，使废弃物的pH降低，趋于中性。蚯蚓粪不仅含有氮、磷、钾等大量元素，而且含有铁、锰、锌、铜、镁等多种微量元素和18种氨基酸，有机质和腐植质含量都达到30%左右，易溶于土壤被植物吸收。每克含微生物有益菌群在1亿以上，更可贵的是含有拮抗微生物和未知的植物生长素。蚓粪中富含细菌、放线菌和真菌，这些微生物不仅使复杂物质矿化为植物易于吸收的有效物质，而且还合成一系列有生物活性的物质，如糖、氨基酸、维生素等，这些物质的产生使蚓粪具有许多特殊性质。经蚯蚓消化后的有机质颗粒细小，表面面积比消化前提高100倍以上，能提供更多的机会让土壤与空气接触，使得许多有益微生物得以生存，并具有良好的吸收和保持营养物质的能力，从根本上解决土地板结的问题。据国内研究机构的研究成果，每1斤蚯蚓粪其效果可等同于10斤农家肥，既经济实惠又方便施用，有效还原因减量化丢失的生物能。微生物的代谢能改善土壤的理化性质，使土壤成分多样化和易于吸收，并产生土壤肥力形成和发育的生物能，提高土壤在有机物和无机物之间能量转换动力，保护土地生态环境。蚯蚓粪有机肥腐质酸含量在21%—40%之间，并且含有多种消化酶和中和土壤酸碱度的菌体物质，能提高土壤中性磷酸、蛋白酶、脲酶和蔗糖酶的活性，提高土壤的供肥能力。

蚯蚓粪的应用范围包括：

② 有机茶叶种植，每2—3个月每棵施200—300克于根部，覆土即可。

② 有机水果、蔬菜种植，每个蔬菜坑放半杯蚯蚓粪或1—2个月施一次（每棵半杯或每尺一杯）。

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③ 花圃、花卉营养土或追肥，草坪卷营养土或追肥，新草坪：以每平方米1—2斤蚯蚓粪轻轻施入表皮土壤，然后用碎稻草覆盖好已点进草坪种的土壤，并保持其湿度。 ④ 新栽培成新移植的树木、灌木，可按1份蚯蚓粪3份园土的比例混合遍施洞内，再把植物植入坑内，覆土浇水即可。

⑤ 高尔夫球场、足球场营养土或追肥，以每10平方米4斤蚯蚓粪均匀散施在草坪表层即可。

⑥ 家庭盆花、温室花卉、高档花卉栽培，在花盆中按1：3（1份蚯蚓粪3份园土）的比例拌入蚯蚓粪后种花，1—2年内不需追施任何肥料，也无需翻盆换土。或每2~3个月在盆土表面轻轻拌入1—2杯（约2两）蚯蚓粪。

⑦ 名贵细小种子培养基，无土栽培基质，轻型屋顶花园，新栽培或新移植的树木、灌木促生营养土。

⑧ 鱼、虾饲料，用于虾塘、跳鱼塘育肥时，亩施100—300公斤。果实、花或生病的盆栽植物：把1份蚯蚓粪浸泡在3份水中保持24小时以上制成混合物（茶水），施于植物、果实或花的表面。

⑨ 一般经济作物，每亩每茬施用100~200kg，并建议把70%作基肥，30%作追肥，同时可按1:1—1:3的比例相应减少化肥的用量，施用二年以后，可进一步降低化肥使用量。果树的用量可提高到200—300公斤/亩?年。花卉可降到100公斤/亩?年左右。其他作物的用量可根据地力（肥沃）情况适当增减。

⑩ 沃土基质按照一般按1份蚯蚓粪3份土壤的混合比例或者1份蚯蚓粪2份土壤的混合比例作为基质土，作为配方营养土，一般按1份蚯蚓粪3份土壤的混合比例使用。改良、更换设施农业（大棚）土壤，发展有机农业和绿色食品，市场近于无限大；由于设施农业常年种植，沃土基质的使用突破了时间的限制，改变了肥料全年生产、季节销售的周期，使污泥处置和生态和谐利用在时间上统一起来。另外，蚓粪中含有的大量微生物，是净化和吸收臭气的原料。比如垃圾堆肥发酵时，只要在垃圾表面覆盖2厘米至3厘米厚的蚓粪，就可以很好地保温除臭。蚯蚓粪作为吸附剂，可以用于污水处理厂臭气生物过滤填料。

蚯蚓粪不同于普通有机肥，蚯蚓粪中含拮抗微生物，可抑制土传病害，而普通有机肥不存在这种微生物。普通有机肥未把各种养分全部转化成简单、易溶于水的营养物质，不易被植物摄取，蚯蚓粪极易被植物吸收。蚯蚓粪是坚固的团粒结物，保水性、排水性强，长期使用不会分散压密，这是普通有机肥无法办到的。蚯蚓粪富合腐植酸和大量的有益微生物菌、18种氨基酸和多种微量元素，而这些在普通有机肥中含量都很少。

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