蚯蚓去除污泥中重金属的装置及去除方法与流程

本发明涉及污泥中重金属的去除装置及方法，特别是一种蚯蚓去除污泥中重金属的装置及去除方法。

背景技术：

近年来，资源回收利用成为社会可持续发展的热门话题，对城市污泥中含有的大量N、P、K及有机质等肥料元素的收集利用有着长远的发展前景。而在污水处理的工程中同样会有较多的Cu、Zn等重金属离子残留在污泥中，其对污泥的直接回收利用造成了阻碍。在不断地研究中发现，利用化学方法可以达到比较理想的去除效果，但由于化学试剂的添加使得处理成本高居不下，而且不同化学处理工艺对营养元素的副反应不明确，还容易造成二次污染，实现大规模处理尚遥无可期；生物法去除重金属操作简便，去除率高，经济效益明显，尤其最近研究较热的蚯蚓生物分解技术不仅可以富集重金属，还可以通过消化系统稳定肥料，分解有机物，消灭部分病菌，去除臭味，改善污泥土壤条件。受蚯蚓生活习性的制约，蚯蚓去除重金属的方法存在周期长，处理区域不均匀的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种提高蚯蚓活性，缩短处理周期的蚯蚓去除污泥中重金属的装置及去除方法。

本发明的装置采用如下技术方案：

一种蚯蚓去除污泥中重金属的装置，包括并列设置的第一处理室和第二处理室，第一处理室和第二处理室之间设置有隔板，隔板上部设置有贯通孔，隔板上部设置有可抽拉薄板，第一处理室底部设置有第一排水孔和第一供水管，第二处理室底部设置有第二排水孔和第二排水管，第一处理室和第二处理室上部装有避光保温箱盖；第一处理室内依次设置有底层污泥层、蚯蚓层和上层污泥层，蚯蚓层掺合有培养基；第二处理室内依次设置有底层污泥层、培养基层和上层污泥层，培养基层掺合有引诱剂；第一处理室内的上层污泥距离第一处理室顶端10至20厘米，第二处理室的上层污泥布置形式与第一处理室内的上层污泥布置方式相同。

采用上述技术方案的该装置，与现有技术相比，能够改善蚯蚓的生长条件提高活性，扩大活动范围，促进对重金属的富集率。

装置的优选方案是：

隔板上部位于贯通孔的一侧设置有可抽拉薄板，隔板的两边分别设置定位块，定位块上设置有定位凹槽，定位凹槽内装有可抽拉薄板，可抽拉薄板上设置有与定位凹槽相匹配的凸肩，可抽拉薄板的顶端设置有定位卡块，定位卡块卡在定位凹槽的上端。

第一供水管上排布有第一供水孔，第二供水管上排布有第二供水孔。

第一供水管和第二供水管分别呈蛇形结构布置在第一处理室和第二处理室。

第一处理室和第二处理室的顶部分分别装有照明装置。

第一处理室和第二处理室的底部分别装有垫脚，垫脚上支承金属防护网。

本发明的方法采用的技术方案是：

装置去除蚯蚓的方法，按如下步骤进行：

1）首次将污泥置于第一处理室内，在污泥层上均匀接种蚯蚓，在蚯蚓层放置培养基，然后，在蚯蚓层再撒上污泥，上层污泥厚度保持10至12厘米，均匀铺撒，保持自然孔隙度，上层污泥应保证污泥表面与第一处理室上方边缘存在10至20厘米的距离；

2）完成第一处理室的布置后，对第二处理室进行布置：先布置底层污泥，在底层污泥上撒培养基的同时掺合引诱剂；然后，在培养基层上再布置污泥层，上层污泥厚度保持10至12厘米，均匀铺撒，保持自然孔隙度，上层污泥应保证污泥表面与第二处理室上方边缘存在10至20厘米的距离；

3）盖上避光保温箱盖，并定期观察蚯蚓活性及第一处理室的温度、水分以及pH值外界条件，保持适宜蚯蚓生长繁殖的稳定条件，同时对污泥总重金属量和单个蚯蚓进行抽样测定，观察指标含量及蚯蚓繁殖情况；

4）待污泥表面已堆满蚯蚓粪时，将表层蚯蚓粪刮除，若检测污泥中重金属含量未达标，污泥捣碎后放回；打开照明装置，并抽除中间的可抽拉薄板，使第一处理室和第二处理室保持连通状态；然后打开水泵向第一处理室缓慢注入水，保证水位达到隔板最底部贯通孔以下1至2厘米，即可关闭水泵；

5）等蚯蚓全部由隔板上的贯通孔进入第二处理室后，与此同时，对第一处理室内污泥进行均匀翻捣，若发现仍有剩余蚯蚓则将其人工转移至第二处理室，将可抽拉薄板插回，阻断第一处理室和第二处理室，然后打开第一处理室底部排水孔，将第一处理室中的水控干；若污泥中重金属检测达标后，则取出泥土晾干回收，然后，按步骤2）对第一处理室进行布置：置入底层新未处理污泥、培剂基及引诱剂，上层覆盖新未处理污泥；若未达标，对第一处理室进行均匀翻捣，则加入蚯蚓培养基和引诱剂；

6）第一处理室蚯蚓全部转移后，对第二处理室进行如下处理：

6-1）盖上避光保温箱盖，并定期观察蚯蚓活性及第二处理室的温度、水分以及pH值外界条件，保持适宜蚯蚓生长繁殖的稳定条件，同时对污泥总重金属量和单个蚯蚓进行抽样测定，观察指标含量及蚯蚓繁殖情况；

6-2）待污泥表面已堆满蚯蚓粪时，将表层蚯蚓粪刮除，若检测污泥中重金属含量未达标，污泥捣碎后放回；打开照明装置，并抽除中间的可抽拉薄板，使第一处理室和第二处理室保持连通状态；然后打开水泵向第二处理室缓慢注入水，保证水位达到隔板最底部贯通孔以下1至2厘米，即可关闭水泵；

6-3）等蚯蚓全部由隔板上的贯通孔进入第一处理室后，与此同时，对第二处理室内污泥进行均匀翻捣，若发现仍有剩余蚯蚓则将其人工转移至第一处理室，将可抽拉薄板插回，阻断第一处理室和第二处理室，然后打开第二处理室底部排水孔，将第二处理室中的水控干；若污泥中重金属检测达标后，则取出泥土晾干回收，然后，按步骤2）对第二处理室进行布置：置入新的未处理层的底层污泥、培养基及引诱剂，新的上层未处理的污泥；若未达标，则加入蚯蚓培养基和引诱剂；如此，两个处理室往复循环，待污泥中重金属达标后，更换未处理污泥。

上述技术方案的处理方法，由于蚯蚓置于两个处理室中循环处理，蚯蚓通过水进行驱赶，以及通过引诱剂的作用，实现蚯蚓的无伤害转移，能够增加蚯蚓于污泥中的活性，提高富集重金属的效率；此处理方法能够用于重金属去除的连续化生产，缩短处理周期，同时能够方便处理完的污泥回收利用。

处理方法的优选方案是：

步骤4）中的表层蚓粪，如果检测达标，捣碎后能够直接用于施肥，如果检测后重金属未达标，捣碎后放回。

第一处理室和第二处理室内的底层污泥厚度15厘米，第一处理室内的蚯蚓层与培养基的混合层厚度5厘米，上层污泥厚度10厘米。

引诱剂采用糖类香精。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是可抽拉薄板与隔板连接结构示意图。

图3是图2的俯视图。

图4是图2的B向视图。

图5是两个处理室内的布置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例详述本发明：

本实施例中，第一处理室1、第一排水孔2、第一供水管3、第二供水管4，第二排水孔5、第二处理室6，隔板7，贯通孔8，可抽拉薄板9，照明装置10，保温箱盖11、垫脚12，金属防护网13，

第一处理室1和第二处理室6两者并列平齐设置，第一处理室1和第二处理室之间6设置有隔板7，隔板7将第一处理室1和第二处理室2完全阻断；隔板7上部设置有均布的贯通孔8，贯通孔8排列成数行数列，均布的贯通孔8大约占据隔板7上部一半的位置。

隔板7上部位于贯通孔8的一侧设置有可抽拉薄板9，可抽拉薄板9的一面紧贴隔板7的一面设置，隔板7的两边分别设置定位块701，定位块701上设置有定位凹槽702，定位凹槽702内装有可抽拉薄板9，可抽拉薄板9上设置有与定位凹槽702相匹配的凸肩902，可抽拉薄板9的顶端设置有定位卡块901，定位卡块901卡在定位凹槽701的上端。

定位块701的高底低于隔板7的上顶端边缘，定位卡块901置于定位块901上后，与隔板7的上顶端连缘相平齐。

第一处理室1底部设置有第一排水孔2和第一供水管3，第一排水孔2的底部装有第一堵塞，第一供水管3上均匀布置有第一供水孔，第一供水管3呈曲折形或蛇形结构布置在第一处理室3底部，第一供水管3的一端伸出第一处理室1外部并与第一供水泵连接。

第二处理室6底部设置有第二排水孔6和第二供水管4，第二排水孔5的底部装有第二堵塞，第二供水管4上均匀布置有第二供水孔，第二供水管4呈曲折形或蛇形结构布置在第二处理室6底部，第二供水管4的一端伸出第二处理室6外部并与第二供水泵连接。

由于第一处理室1和第二处理室6两者并列平齐设置，因此，两者的上部装有同一个避光保温箱盖11，该保温箱盖11透气不透光；第一处理室1和第二处理室6内的顶部（四面的内壁上分别装有照明装置10）接近保温箱盖11的位置分别装有照明装置10；照明装置10可以采用小灯泡之类的，是为了防止初次接种蚯蚓时，蚯蚓排斥新环境而爬出装置。

第一处理室1和第二处理室2的四个边角底部分别装有方形垫脚12，方形垫板采用四棱柱体，垫脚12上支承金属防护网13，金属防护网13的作用在于保护第一供水管3和和第二供水管4的伸出端以及对两个处理室的底板起到支承作用；金属防护网13与两个处理室的底板面积之和相等。

第一处理室1内依次设置有底层污泥层101、蚯蚓层102和上层污泥层103，蚯蚓层102掺合有培养基，培养基为少许；第二处理室6内依次设置有底层污泥层102、培养基层202和上层污泥层203，培养基层202掺合有引诱剂，引诱剂采用糖类香精；第一处理室1内的上层污泥层101距离第一处理室顶端20厘米，第二处理室6的上层污泥层202距离第二处理室6顶端20厘米。

实施例1：

去除蚯蚓的方法，基于前述的处理装置，按如下步骤进行：

1、首次将污泥置于第一处理室1内，在底层污泥层101上均匀接种蚯蚓层102，在蚯蚓层102放置培养基，培养基采用少许（培养基的投加量占蚯蚓重量的10%），培养基的作用是使蚯蚓旺盛繁殖并适应污泥环境。然后，在蚯蚓层102再撒上上层污泥103，上层污泥层103厚度保持10厘米，均匀铺撒，保持自然孔隙度，上层污泥层103应保证污泥表面与第一处理室1上方边缘存在20厘米的距离；蚯蚓层102厚度5厘米左右；底层污泥层厚度15厘米左右。

2、完成第一处理室1的布置后，对第二处理室6进行布置：先布置底层污泥层201，在底层污泥层上撒培养基的同时掺合少量引诱剂（培养基和引诱剂的质量比为2：1，二者质量之和占蚯蚓质量的10%至15%）， ；然后，在培养基层上再布置污泥层，上层污泥厚度保持13.5厘米，均匀铺撒，保持自然孔隙度，上层污泥应保证污泥表面与第二处理室上方边缘存在20厘米的距离。培养基层厚度1.5厘米左右，底层污泥层厚度15厘米左右。

3、盖上避光保温箱盖11，并定期观察蚯蚓活性及第一处理室1的温度、水分以及pH值等外界条件，保持适宜蚯蚓生长繁殖的稳定条件，同时对污泥总重金属量和单个蚯蚓进行抽样测定，观察指标含量及蚯蚓繁殖情况。

4、待蚯蚓粪排放不活跃或污泥表面已堆满蚯蚓粪时，说明蚯蚓已达到一种相对稳定的惰性生活状况，需对其进行驱赶来激发蚯蚓活性。将表层蚯蚓粪刮除，若检测污泥中重金属含量未达标，污泥捣碎后放回；打开照明装置10，并抽除中间的可抽拉薄板9，使第一处理室1和第二处理室6保持连通状态；然后打开水泵通过第一供水管3向第一处理室1内缓慢注入水，保证水位达到隔板最底部贯通孔8边缘以下1至2厘米，即可关闭水泵。

步骤4中的表层蚓粪，如果检测达标，捣碎后能够直接用于施肥，如果检测后重金属未达标，捣碎后放回。

5、等蚯蚓几乎全部由隔板7上的贯通孔8进入第二处理室6后，与此同时，对第一处理室1内污泥进行均匀翻捣，若发现仍有剩余蚯蚓则将其人工转移至第二处理室6内，将可抽拉薄板9插回，阻断第一处理室1和第二处理室6，然后打开第一处理室1底部第一排水孔2，将第一处理室1中的水控干；若污泥中重金属检测达标后，则取出泥土晾干回收，然后，按步骤2对第一处理室1进行布置：置入底层新未处理污泥、培剂基及引诱剂，上层覆盖新未处理污泥；若未达标，则加入蚯蚓培养基和引诱剂；对第一处理室进行均匀翻捣。

6、第一处理室1蚯蚓全部转移后，对第二处理室进行如下处理：

6-1、盖上避光保温箱盖11，并定期观察蚯蚓活性及第二处理室6的温度、水分以及pH值等外界条件，保持适宜蚯蚓生长繁殖的稳定条件，同时对污泥总重金属量和单个蚯蚓进行抽样测定，观察指标含量及蚯蚓繁殖情况。

6-2、待蚯蚓粪排放不活跃或污泥表面已堆满蚯蚓粪时，将表层蚯蚓粪刮除，若检测污泥中重金属含量未达标，污泥捣碎后放回；打开照明装置11，并抽除中间的可抽拉薄板9，使第一处理室1和第二处理室6保持连通状态；然后打开第二水泵通过第二供水管4向第二处理室6缓慢注入水，保证水位达到隔板7最底部贯通孔以下1至2厘米，即可关闭第二水泵。

6-3、等蚯蚓几乎全部由隔板7上的贯通孔进入第一处理室4后，与此同时，对第二处理室6内污泥进行均匀翻捣，若发现仍有剩余蚯蚓则将其人工转移至第一处理室1，将可抽拉薄隔板9插回，阻断第一处理室1和第二处理室6，然后打开第二处理室6底部的第二排水孔5，将第二处理室6中的水控干；若污泥中重金属检测达标后，则取出泥土晾干回收。然后，按步骤2对第二处理室6进行布置：置入新的未处理层的底层污泥、培养基及引诱剂，新的上层未处理的污泥；若未达标，则加入蚯蚓培养基和引诱剂；如此，两个处理室往复循环，待污泥中重金属达标后，更换未处理污泥。

此外，在整个处理方法操作过程中，对于污泥和蚯蚓接种量可以通过预实验确定，即在实验开始前，将不同梯度的污泥量和不同梯度的同型蚯蚓置于同一室内培养，同培养时间后检测重金属去除率，选取重金属去除率最高的一组梯度，作为实验时污泥的置入量和蚯蚓的接种量，其中蚯蚓的量在实验时应保证为预实验的1.8至2.0倍。

实施例2：

基于蚯蚓去除污泥中重金属的装置的去除方法，按如下步骤进行：

1、首次将污泥置于第一处理室1内，在底层污泥层101上均匀接种蚯蚓层102，在蚯蚓层102放置培养基，培养基采用少许（培养基的投加量占蚯蚓重量的10%），培养基的作用是使蚯蚓旺盛繁殖并适应污泥环境。然后，在蚯蚓层102再撒上上层污泥103，上层污泥层103厚度保持10厘米，均匀铺撒，保持自然孔隙度，上层污泥层103应保证污泥表面与第一处理室1上方边缘存在20厘米的距离；蚯蚓层102厚度5厘米左右；底层污泥层厚度15厘米左右。

2、完成第一处理室1的布置后，对第二处理室6进行布置：先布置底层污泥层201，在底层污泥层上撒培养基的同时掺合少量引诱剂，培养基和引诱剂的质量比为2：1，二者质量之和占蚯蚓质量的15% ；然后，在培养基层上再布置污泥层，上层污泥厚度保持13.5厘米，均匀铺撒，保持自然孔隙度，上层污泥应保证污泥表面与第二处理室上方边缘存在20厘米的距离。培养基层厚度1.5厘米左右，底层污泥层厚度15厘米左右。

3、盖上避光保温箱盖11，并定期观察蚯蚓活性及第一处理室1的温度、水分以及pH值等外界条件，保持适宜蚯蚓生长繁殖的稳定条件，同时对污泥总重金属量和单个蚯蚓进行抽样测定，观察指标含量及蚯蚓繁殖情况。

4、待污泥表面已堆满蚯蚓粪时，说明蚯蚓已达到一种相对稳定的惰性生活状况，需对其进行驱赶来激发蚯蚓活性。将表层蚯蚓粪刮除，若检测污泥中重金属含量未达标，污泥捣碎后放回；打开照明装置10，并抽除中间的可抽拉薄板9，使第一处理室1和第二处理室6保持连通状态；然后打开水泵通过第一供水管3向第一处理室1内缓慢注入水，保证水位达到隔板最底部贯通孔8边缘以下2厘米，即可关闭水泵。

步骤4中的表层蚓粪，如果检测达标，捣碎后能够直接用于施肥，如果检测后重金属未达标，捣碎后放回。

5、等蚯蚓全部由隔板7上的贯通孔8进入第二处理室6后，与此同时，对第一处理室1内污泥进行均匀翻捣，若发现仍有剩余蚯蚓则将其人工转移至第二处理室6内，将可抽拉薄板9插回，阻断第一处理室1和第二处理室6，然后打开第一处理室1底部第一排水孔2，将第一处理室1中的水控干；若污泥中重金属检测达标后，则取出泥土晾干回收，然后，按步骤2对第一处理室1进行布置：置入底层新未处理污泥、培剂基及引诱剂，上层覆盖新未处理污泥；若未达标，则加入蚯蚓培养基和引诱剂；对第一处理室进行均匀翻捣。

6、第一处理室1蚯蚓全部转移后，对第二处理室进行如下处理：

6-1、盖上避光保温箱盖11，并定期观察蚯蚓活性及第二处理室6的温度、水分以及pH值等外界条件，保持适宜蚯蚓生长繁殖的稳定条件，同时对污泥总重金属量和单个蚯蚓进行抽样测定，观察指标含量及蚯蚓繁殖情况。

6-2、待污泥表面已堆满蚯蚓粪时，将表层蚯蚓粪刮除，若检测污泥中重金属含量未达标，污泥捣碎后放回；打开照明装置11，并抽除中间的可抽拉薄板9，使第一处理室1和第二处理室6保持连通状态；然后打开第二水泵通过第二供水管4向第二处理室6缓慢注入水，保证水位达到隔板7最底部贯通孔以下1至2厘米，即可关闭第二水泵。

6-3、等蚯蚓全部由隔板7上的贯通孔进入第一处理室4后，与此同时，对第二处理室6内污泥进行均匀翻捣，若发现仍有剩余蚯蚓则将其人工转移至第一处理室1，将可抽拉薄隔板9插回，阻断第一处理室1和第二处理室6，然后打开第二处理室6底部的第二排水孔5，将第二处理室6中的水控干；若污泥中重金属检测达标后，则取出泥土晾干回收。然后，按步骤2对第二处理室6进行布置：置入新的未处理层的底层污泥、培养基及引诱剂，新的上层未处理的污泥；若未达标，则加入蚯蚓培养基和引诱剂；如此，两个处理室往复循环，待污泥中重金属达标后，更换未处理污泥。

此外，在整个处理方法操作过程中，对于污泥和蚯蚓接种量可以通过预实验确定，即在实验开始前，将不同梯度的污泥量和不同梯度的同型蚯蚓置于同一室内培养，同培养时间后检测重金属去除率，选取重金属去除率最高的一组梯度，作为实验时污泥的置入量和蚯蚓的接种量，其中蚯蚓的量在实验时应保证为预实验的1.8至2.0倍。