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生活污水处理设施堵塞 上海请蚯蚓当“管道工”

来源:解放日报 2018-10-19 09:14

生活污水收集处理设施投运越久,越容易老化,要使净化能力恢复如初,往往需要投入大量成本更新。有没有更加经济且有效的“保养”手段,让生活污水收集处理设施不用“大动干戈”就能持续高效运转?上海环境科研工作者把目光投向一种叫“赤子爱胜蚓”的蚯蚓。经过近 10年的潜心钻研,该项理论研究已基本成型,可以在上海部分农村生活污水收集处理设施上推广应用。

人工湿地堵塞成世界级“顽症”

上海浦江镇汇北村9组,有一片毗邻肇沥港的人工湿地,每年温暖的日子里便绿意丛生。这片湿地其实是当地农村生活污水收集处理设施的一部分,一天可以处理45立方米的生活污水。

该设施由6个部分组成:格栅池、调节池、厌氧池、好氧池、沉淀池、人工湿地。上海市环科院水环境研究人员介绍,人工湿地污水处理技术是上世纪70年代兴起的一种新型生态污水处理技术,具有占地相对少、去污效果好、基建和运行费用低、工艺设备简单等特点,但如果设计或管理不善,会产生一些问题:其一,水生植物在冬季容易枯死,不及时收割,不仅削弱湿地净化效果,还反过来降低湿地过水能力;其二,污水放得太多,远超湿地的实际处置能力,污染物就会逐渐累积起来。

这些问题如果持续得不到解决,湿地内部空间就会因“粘”而变“小”,甚至堵塞,失去循环净化的功能。这时,生活污水只能在板结的湿地表层横流,渗透不进湿地,无法被净化,还可能因长期积水引发恶臭,恶化运行环境。

随着人工湿地的大量应用,其堵塞问题成为世界级“顽症”。美国环境保护署曾对100多个运行中的人工湿地调查发现,有将近一半的人工湿地系统在投入使用后的5年内出现了不同程度的堵塞,而现有的解决方案都治标不治本,比如调控进入湿地的污水量或选择更合理的湿地基质、植物等。最终,只能采用更换湿地表层基质或轮休的方式,前者耗费大量成本和时间,后者则需备用的人工湿地,否则就无法实现。

蚯蚓“管道工”让成本省95%

既然人工湿地的去污能力主要靠生物菌群和水生植物来实现,那能不能用类似的方法解决堵塞问题呢?经分析,人工湿地堵塞物中,有一成是蛋白质、多糖等有机物,虽然占比少,但正是它们“粘”住了湿地中的无机物,堵塞了“地道”,导致污水只能走“地面通道”。

沿着这条思路,上海市环科院的专家们想起了儿时翻土堆找蚯蚓的游戏,通过筛选,赤子爱胜蚓、威廉环毛蚓、水蚯蚓共三种蚯蚓进入“决赛”,最终,赤子爱胜蚓胜出,被大规模投入应用性试验。为何选赤子爱胜蚓?一是这种蚯蚓活动空间刚好与湿地堵塞层重合,且爱吃粘粘的多糖、蛋白质,并排泄出有益土壤的腐殖酸,相较其他品种的“管道工”,“绩效”更优异。二是这种蚯蚓有钻到湿地表层排泄的特性,等于把堵塞物搬运到了外部,进一步减轻了湿地内部的“交通”压力。

在奉贤一片100平方米的试验湿地内,记者见到了这些“管道工”,总共3斤的它们平均每天可以吃掉约0.18克到0.24克的堵塞物,经过21天的进食,试验湿地的孔隙率增加了近3个百分点,不再堵塞;而用来对照的另一片湿地,没有投放蚯蚓,堵塞导致的雍水面积扩大了50%。

排堵的效果很明显,那么经济性如何?据测算,投放赤子爱胜蚓的“保养法”,其成本可以比彻底更换湿地表层基质节省约95%。据透露,上海市环科院有关赤子爱胜蚓修复壅水湿地净化功能的研究已发表在国际环境工程领域的主流期刊《环境污染》上,今年申请得到了上海市浦江人才计划的资助,已经成功应用在上海青浦、崇明以及浙江等地的修复项目上。

蚯蚓并不完美关键看怎么用

用蚯蚓来“保养”生活污水收集处理设施,前景广阔。根据《2016上海农村统计年鉴》,上海农村每天产生生活污水约20多万吨,由于截污纳管等处置设施和配套不健全,仍有不少农村存在生活污水直排周边环境的问题。因此,上海计划到“十三五”末,75%以上的农村要完成生活污水收集处理设施改造。截至去年底,全市56%的农村住户已实施生活污水收集处理设施改造。其中一种主要的改造方式,正是在距离市政污水管网较远的村庄,通过敷设管道收集生活污水,采用人工湿地等类型的小型污水处理设施处理达标后排放。

不过蚯蚓并不完美,环科院研究人员坦言,目前的研究结论只支持将赤子爱胜蚓应用到人工湿地类型的农村生活污水收集处理设施,如果要应用到其他类型的生活污水收集处理设施,还不切实际。比如城市地下的排水管网堵塞问题,因为环境相对密闭,不利于蚯蚓存活;即使能存活,但管道内是流动的,投放的蚯蚓无法扎根在目标点位上进食。此外,为保障城市稳定运行,地下排水管网的排堵任务时间要求很紧,靠蚯蚓吃速度太慢,也不合适。

其实换个思路,不把蚯蚓直接投放到堵塞节点上,而是把堵塞物收集起来供蚯蚓食用,蚯蚓就会有更多用武之地。在国内外,将处理污水剩下的污泥收集起来,由蚯蚓消纳,已经是一项十分成熟的技术。一些造纸厂、污水处理厂、禽畜养殖场与蚯蚓养殖单位签约,将污泥、禽畜粪便等污染物定向送到蚯蚓养殖场,消化、排泄成可促进植物生长的腐殖质、激素等无毒物质。

业内人士算了一笔账,相比把污泥交给环保公司填埋或焚烧处理,请蚯蚓代劳的成本只有前者的三分之一左右;蚯蚓粪便经加工后还能作为产品销售,蚯蚓本身也是高蛋白饲料,其提炼出的蚓激酶,具有很高药用价值。

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