混合基质的生物处理研究

郭端华，李 灵

(贵州赤天化桐梓化工有限公司，贵州 桐梓 563203)



混合基质的生物处理研究

郭端华，李 灵

(贵州赤天化桐梓化工有限公司，贵州 桐梓 563203)

针对工业产生的固体渣难以处理的问题，将其预处理成为混合基质再进行生物法处理。在混合基质处理床上投放蚯蚓，然后在混合基质处理床覆盖遮挡物，当每平米蚯蚓密度超过5 000只时移出超标蚯蚓。蚯蚓处理混合基质周期为60 d。研究表明，该方法能够有效地改善土壤保水透气能力，加快混合基质中有机物质的分解，是一种高效率、低成本的处理方法。

混合基质；蚯蚓；生物处理；固体渣

引 言

随着煤化工产业的发展和污染防治设施的建设，一些不符合设计排放的粗渣和废水经治理设施处理后产生的污泥成为新的污染源。例如，造纸废水经生化处理后产生的污泥[1-5]。

以贵州一化工厂为例，每天煤气化过程产生粗渣约500 t，这些固体渣除了很少部分得到综合利用外，其余均为卫生填埋堆放处理，每年需填埋土地70余亩，这样既浪费土地资源，还会产生二次污染。而焚烧法对环境也有不同程度的污染[6-10]。常见的蚯蚓反应器处理多是实验室使用，或小试规模，没有相关中、大规模且行之有效的蚯蚓处理工业混合基质中固体废物的技术可借鉴。

本文利用蚯蚓处理工业混合基质的方向，以及混合基质与蚯蚓的分离方法，研究利用了一种生物技术，最大限度地减少了工业生产过程中污染的发生与排放，将其变废为宝。

1 技术原理

工业固体渣大多采用填埋和堆肥处理方法，采用填埋法处理周期长，受土地面积制约，且会污染周围环境；堆肥法中重金属危害仍没有得到有效去除，并且增加了一些化工原料的使用；而利用蚯蚓处理混合基质是一种生态环保的处理方法。目前，这项技术被欧美的企业广为应用。利用蚯蚓的消化系统将混合基质进行分解代谢，蚯蚓体内的蛋白酶、淀粉酶等各种酶类能够对混合基质进行生化转化，产生蚯蚓粪便。而蚯蚓的粪便容易被自然分解和利用，且蚯蚓粪便孔隙度高，具有较好的保水性能，易被吸收，具有很好的存储养分能力，可用于肥料和饲料的开发应用，是一种绿色的有机肥料，同时，可以用作育苗基质、除臭剂等。并且，利用蚯蚓的这种喜泥特性，也可以降低重金属在混合基质中的含量。

2 技术方案

混合基质的制备：将燃煤渣、农业有机废弃物、生活和厨余垃圾堆腐处理后的基质混合得到混合基质。混合基质的质量占比为：燃煤渣30%～40%，农业有机废弃物40%～50%，其余为生活和厨余垃圾堆腐处理后的基质。

用蚯蚓处理工业混合基质，包括如下步骤：1) 将工业混合基质倒入混合基质堆场，并将混合基质堆成混合基质处理床，混合基质处理床的高度为0.5 m，长、宽的大小根据混合基质堆场的长宽而定；2) 在混合基质处理床上投放蚯蚓，每平方米投放2 000条左右，在混合基质处理床上覆盖遮挡物；3) 通过外界条件使混合基质处理床的温度保持在25 ℃，含水率控制在60%～85%，15 d左右松土一次；4) 每20 d检查一次蚯蚓密度，当每立方米蚯蚓密度超过5 000只时，移出超标蚯蚓；并清理混合基质处理床上的杂草，蚯蚓处理混合基质周期为60 d；5) 将处理后的混合基质作为肥料用于农田或育苗。

图1为修建的混合基质堆场。混合基质堆场的大小以工厂混合基质量为基准，堆存量为2 d～3 d的混合基质量为宜，混合基质堆场可以修建为向一面倾斜的坡角，或中部高、两边低的堆场，在倾斜的坡面侧修建污水收集沟，堆场坡角的倾斜度数一般为2°。修建好混合基质堆场后将混合基质倒入混合基质堆场，建议堆存在混合基质堆场的混合基质在21 d内处理为混合基质处理床；混合基质处理床的宽为1 m，长为15 m，两处理床之间的间隔为5 m。堆存在混合基质堆场的混合基质在24 h内处理为混合基质处理床。混合基质处理床的温度保持在18 ℃～25 ℃。使用废旧的造纸毛布或聚酯造纸网遮挡物。在混合基质堆场四周撒有生石灰防线。将蚯蚓从处理后的混合基质中分离的方法是在处理后的混合基质床旁堆砌新的混合基质处理床，揭开覆盖在处理后的混合基质床上的遮挡物，对处理后的混合基质床逐层进行疏松并用强光照射，使蚯蚓自行爬入新的混合基质处理床。

图1 混合基质堆场示意图

对处理后的混合基质床进行疏松的厚度为5 cm～10 cm，3 h后移走疏松层，另行堆放。在处理后的混合基质堆中放置4 000 μm(5目)规格的金属网，在金属网上放置蚯蚓爱吃的饵料，将其中多余的蚯蚓进行回收。

3 需要注意的问题

在放入蚯蚓后，由于混合基质底层不透气，长时间蓄积的二氧化碳容易使蚯蚓缺氧，这会促使蚯蚓从混合基质中涌出，而腐败产生的硫化氢和甲烷等气体会使蚯蚓中毒。因此，在处理过程中应加强混合基质的通风，注意根据时间更换基料，如果出现涌出的现象，应该及时减薄混合基质厚度，去除有毒、腐败的基质，加入蚯蚓粪便进行吸附处理。

如果遇到混合基质温度较低，导致代谢缓慢，或者温度过高，导致蚯蚓的生理发生紊乱，应保持基料一定的厚度，不能长期受光，如果遮光性差导致蚯蚓生病，则可以将病态的蚯蚓放入新的基质中与其他正常蚯蚓混养，一般可以恢复正常生理状态。在周围环境的处理上，需要做好防鼠、防蛇等措施，在处理池周围可用石灰、高锰酸钾等设置防线。

将蚯蚓放入混合基质后，对混合基质进行处理，处理时间完成后需将处理床中的蚯蚓引导到新的处理床上。其可以采用在处理后的混合基质床的旁边堆砌新的混合基质处理床，揭开遮挡物对处理后的混合基质床进行逐层疏松并用强光照射，每次疏松的厚度为5 cm～10 cm ，使蚯蚓自行爬入新堆砌的混合基质处理床，也可在新堆砌的混合基质处理床中混入蚯蚓爱吃的饵料，吸引蚯蚓进入混合基质处理床；在转移蚯蚓的过程中如若发现蚯蚓数量过多，可在处理后的混合基质床旁放置金属网，在金属网上放置蚯蚓爱吃的饵料，将其中多余的蚯蚓进行回收。

4 结语

通过对工业混合基质进行生物处理，具有高效率、低成本的特点，同时，蚯蚓对重金属也有一定的吸收作用，可降低混合基质中重金属的含量，蚯蚓的粪便也可以作为生物化肥使用。所采集的最佳值进行试验后可知，该技术克服了目前蚯蚓反应处理混合基质无大、中规模技术参数的空白，方便对处理后的肥泥进行转运，在处理后的旧床旁边设置新的混合基质处理床，即省力省时，而且在转移过程中不会对蚯蚓造成伤害。

[1] 张馨文，朱静平，杨海英.蚯蚓活动对培养床基质中TN、TP含量及分布的影响[J].环境工程学报,2016,10(7):3800-3804.

[2] 王富强，王海花，张禹，等.蚯蚓处理热带农业废弃物木薯渣的可行性[J].江苏农业科学,2016,4(6):457-460.

[3] 洪敏，郭婧.蚯蚓生物滤池对污水中有机物的去除[J].中国林业产业,2016(5):274.

[4] 尹朝阳，雍毅，叶宏，等.蚯蚓生物处理混合基质系统动力学研究及探讨[J].四川环境,2016(3):101-106.

[5] 刘殿锋，连宾，吴春昊.蚯蚓对土壤中有机化学成分组成的影响[J].地球与环境,2016,44(3):318-328.

[6] 陈学民，雷旭阳，伏小勇，等. 温度对蚯蚓处理城镇混合基质稳定化过程的影响[J].环境科学学报,2016,36(6):2079-2084.

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[8] 李丹，王德汉，曾婷，等.接种蚯蚓堆制处理造纸混合基质的试验研究[J].中国造纸学报,2010(25):22-26.

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[10]郭端华，范敏，赵柳军，等.蚯蚓生物处理对竹浆造纸混合基质生物活性的影响[J].贵州农业科学,2011,39(5):103-105.

Study on the biological treatment of pulp sludge

GUO Duanhua, LI Ling

(Guizhou Tongzi Chitianhua Chemical Co., Ltd., Tongzi Guizhou 563203, China)

In view of the solid slag treatment problem in industrial production, this paper presents biological treatment for mixed matrix of solid slag. Then earthworms are thrown into mixed matrix treatment bed, and covers materials in the mixed matrix processing bed. When the earthworm density is more than 5 000 per SQM, removing the excess earthworms and cleaning up the sludge and weeds with the earthworm treatment is up to 60 days. Research shows that the method can effectively improve the ability of soil water retention, permeability, and accelerate the decomposition of organic material in the sludge, and is a processing method with high efficiency and low cost.

mixed matrix; earthworm; biological treatment; solid slag

2016-09-05

贵州省科技厅社发攻关项目(黔科合SY字〔2014〕3044号)，贵州省科技厅社发重大专项黔科合重大专项(字[2015]6011号)。

郭端华，男，1958年出生，应用研究员，从事化工工艺研发、工业固渣方面工作。

环境保护

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2016.05.33

X705

A

1004-7050(2016)05-0106-02