城市污泥是指污水处理过程中产生的沉淀池污泥、浓缩污泥和脱水污泥。 脱水污泥作为污泥处理过程的最终产品，其成分复杂。 它是由大量微生物及其吸附的有机、无机物质组成的非均质高分子物质。 它在污水处理方面丰富。 过程中污染物含量30%~50%。

污泥是一种介于固体和液体之间的粘稠物质，具有很强的流动性。 由于污泥成分中胞外聚合物的特殊结构，污泥在处理处置过程中面临诸多问题。 同时，污泥中存在大量带负电的硫酸盐、磷酸盐、羟基等含氧官能团，与水分子有很强的亲和力，导致污泥含水率较高。 即使采用机械脱水，水分仍然难以排出。

污泥中含有多种毒物和危害，包括大量的重金属Cd、Pb、Cr、As、Hg等，以及氯酚（CPs）、多氯联苯（PCBs）、多氯二苯并二恶英/呋喃（耐火材料）等。 PCDD/Fs）、多环芳烃（PAHs）等有毒有害物质一旦进入土壤，不但难以消除，而且会迁移到植物中，进入食物链并逐步积累，危害人类健康。 污泥中含有大量病原菌、寄生虫卵、病毒等，如果不进行处理，势必对环境和人畜健康造成危害。

抗生素抗性基因（ARGs）作为一种新型环境污染物，比污泥中的抗生素更难降解，造成的环境危害更大，严重影响全球公共卫生安全。 同时，污泥作为营养物质，富含植物和农业益生菌所需的氮、磷、钾等营养物质。 脱水污泥经过适当处理后，可作为农业有机肥，适宜土地利用，有利于提高土地质量。 土壤环境中微生物的增加改变了种群结构，提高了土壤肥力，使脱水污泥实现资源化利用，也具有很高的经济价值。

二、蚯蚓堆肥技术机理

蚯蚓是一种常见的陆生环节动物，属于环节动物门寡毛纲。 它们日夜生活在土壤中，以畜禽粪便和有机废物为食。 蚯蚓具有环境适应能力强、繁殖速度快的特点。 它们与蚂蚁、白蚁一起被称为“生态系统工程师”，被亚里士多德誉为地球的肠子。 20 世纪 70 年代末，Hartemtein 等人。 将赤爱胜蚓引入污泥处理过程中，并将最终产品加工成土壤基质。 从那时起，这项技术已在世界各地得到部署。 广泛用于畜禽粪便、餐厨垃圾、城市污泥等的稳定化。学者们根据蚯蚓作为清道夫的生理特性以及蚯蚓加速有机物分解转化的特点，总结了蚯蚓堆肥技术。自然生态系统。

蚯蚓堆肥利用蚯蚓的取食、排便、消化、分泌粘液、挖洞等行为，有效降解土壤环境中的有机污染物。 它还通过行为活动调节土壤环境中微生物的数量和种群，加速有机物的降解。 蚯蚓通过摄食，将大颗粒的有机物聚集体通过砂囊磨碎成松散的小颗粒，供微生物利用。 蚯蚓的肠道是大量微生物生长繁殖的重要栖息地。 排便过程中，肠道微生物跟随颗粒物进入土壤环境，极大地刺激了环境微生物的活性，调节环境微生物种群，加速有机物的降解。

蚯蚓有极强的消化能力。 通过其肠道分泌的各种酶（如蛋白酶、酯酶、淀粉酶、纤维素酶、几丁质酶等），可以加速基质中纤维素和蛋白质成分的分解，加速有机物的消化。 碳、含碳化合物和有机磷的生物降解最终将有机废物中的氮、磷、钾、钙等重要营养物质转化为更容易被植物吸收和利用的形式。

蚯蚓分泌的粘液含有大量蛋白质、氨基酸和糖类，能促进微生物和植物的生长繁殖，从而提高土壤肥力。 蚯蚓体表的粘液对自身也起到保护作用。 蚯蚓的穴居行为使土壤疏松、多孔，为微生物的生存创造了良好的外部条件。

蚯蚓堆肥是蚯蚓加工的产物。 它是一种细碎的物质，重量轻、不发霉、无臭并具有泥土气味。 它不仅具有良好的孔隙率、透气性、排水性、持水性高和比表面积大，而且还含有多种农业益生菌。 污泥蚯蚓堆肥是利用蚯蚓和微生物的协同作用，分解转化污泥中的难降解有机物，从而实现污泥减量化和稳定化的技术。

用于城市污水和污泥处理的常见蚯蚓种类是赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)，属于板蚓科爱胜蚓属。 适应性强，繁殖率高，能有效降低污染物溶解量。 有机碳含量高，因此更适合污染物处理。 蚯蚓堆肥作为一种资源化技术，因其成本低廉、有效、可持续处理有机物而受到广泛关注。

与传统堆肥产品相比，蚯蚓堆肥产品更稳定、更均匀。 更重要的是，它含有更高的植物营养素和更丰富的农业益生菌，被认为是优质的土壤改良剂。 研究表明，蚯蚓能富集污泥中的重金属，对Cd、Pb、Zn等有较强的聚集能力，提高重金属的生物有效性。 因此，蚯蚓堆肥已成为我国污泥资源化利用的主要方法。

微生物是影响脱水污泥降解和稳定的重要因素之一，是污泥生物处理的主力军。 它们主要通过生物捕食来实现污泥的稳定化和减量化。 污泥蚯蚓堆肥是一种生态处理技术，其微生物群落的组成对有机物的降解和转化起着至关重要的作用。 蚯蚓首先摄入富含有机物的污泥，并将其排泄到堆肥系统中，引起基质的物理、化学和生物性质的变化。 然后它们以污泥中的真菌和一些细菌为食，这对微生物量产生直接影响，从而形成与周围土壤环境不同的微生物群落结构。 研究表明，污泥经过蚯蚓肠道处理后，微生物种群和数量显着增加。 蚯蚓肠道是一个共生的消化系统，含有大量的微生物，并与它们形成互利关系。 蚯蚓粪中富含的养分在环境中长期存留，对微生物生物量产生间接影响。 蚯蚓的肠道微生物虽然来自其生长的环境，但其菌落结构却是独一无二的。 因此，蚯蚓堆肥不仅通过改变蚯蚓堆肥基质的理化性质来影响蚯蚓堆肥微生物群落，而且还通过肠道消化、体表粘液的分泌和排泄来调节微生物种群。

经过蚯蚓消化道后，污泥颗粒变小，碳氮比降低。 这种现象促进了细菌，特别是氨化细菌、有机磷降解细菌以及需氧和厌氧纤维对营养物质的吸收。 毒素分解细菌的生长和繁殖。 蚯蚓对堆肥中微生物群落结构的影响随堆肥时间的变化而变化。 在堆肥初期，系统中的细菌大部分属于变形菌门、拟杆菌门、疣微菌门、放线菌门和厚壁菌门。 后来系统中细菌和真菌的多样性显着增加，拟杆菌门和变形菌门以及放线菌门逐渐成为蚯蚓堆肥中的主要优势菌。 此外，蚯蚓粪中具有分泌几丁质酶能力的细菌多样性指数显着提高，且蚯蚓粪中还含有多种对病原菌有较强抑制作用的微生物。

三、污泥蚯蚓堆肥的生物污染问题

生物污染物是限制污泥农业利用的重要因素，包括抗生素抗性基因、病原菌和病毒等。 近年来，全球范围内过量使用抗生素治疗人畜疾病，导致环境中出现大量抗生素暴露和残留。 通过环境选择压力和耐药基因的水平转移，环境中的耐药菌产生，耐药基因在环境中广泛存在。 抗生素抗性基因作为一种新型环境污染物，比抗生素更难降解，造成的环境危害也更大。

污水处理厂作为城市污水的收集地，污水来源复杂，污水处理过程中生物处理密度高，导致污水厂内耐药基因含量较高。 研究表明，污泥中存在的抗性基因主要有氨基糖苷类、万古霉素、四环素类(tet)、磺胺类(sul)、氟喹诺酮类(qnr)、大环内酯类(erm)等。 和β-内酰胺（ndm）等抗性基因。 有研究表明，现有污泥处理工艺中的厌氧消化抗性基因无法有效去除，且在污泥处理过程中抗性基因会增加； 而好氧堆肥工艺对抗生素有较高的去除效果，但对抗性基因没有明显的去除效率。 对于蚯蚓堆肥，一些研究结果表明，蚯蚓堆肥可以降低遗传元素的丰度，但对抗性基因的丰度没有明显的去除作用。

污泥作为病原菌的最佳生长环境，含有病原微生物生长所需的营养物质。 有统计显示，城市污泥中至少含有24种致病菌。 污泥农业利用过程中，病原微生物进入土壤环境并暴露于空气和水环境中，对土壤植物和人体健康造成危害。

大量研究表明，蚯蚓堆肥技术是一种环保、可持续的有机固体废物处理技术。 然而，限制蚯蚓堆肥作为有机废物处理处置方法广泛推广的主要问题是缺乏足够的科学证据证明蚯蚓堆肥过程中病原微生物的减少。 与传统堆肥技术相比，蚯蚓堆肥缺乏持续高温杀灭病原微生物的阶段。 基于堆肥产品的环境安全风险，国内外少数学者做了相关研究。

研究表明，在有机垃圾处理过程中，蚯蚓堆肥可以降低大肠杆菌、肠炎沙门氏菌、总大肠菌群、粪大肠菌群等病原微生物的丰度，但处理后的产品中病原菌含量仍达不到标准。我国《污泥农业污染物指标控制》（GB 4284-2018）标准。 对病原微生物的研究发现，蚯蚓堆肥可以去除94%的粪大肠菌群，但对降低肠杆菌科细菌的rplp基因丰度没有明显作用。 此外，肠道病毒evn1-2在蚯蚓堆肥过程中表现出明显的增长趋势，堆肥产品的干燥并没有显着抑制肠道病毒。 这表明，蚯蚓堆肥和干燥工艺加工的产品在农业使用中仍然存在较高的风险。

作为地球上最丰富的生物实体，病毒在地球的生化营养循环中发挥着重要作用。 它们是影响物种多样性的关键因素，也是水平基因转移的媒介。 病毒严格来说是细胞内寄生虫。 在宿主细胞的细胞外环境中，病毒不能独立进行代谢活动，也不能通过分裂进行繁殖。 然而，病毒一旦进入宿主细胞，就会释放出病毒基因组，并利用宿主细胞的大分子合成装置进行复制和表达，从而导致病毒的繁殖。 然而，对污水污泥蚯蚓堆肥过程中病毒的研究很少，污水污泥农业利用会增加病毒传播的风险。 因此，在提高有机物降解效率、降低生物污染物扩散风险的同时，是当今污泥处理处置需要解决的主要问题。 蚯蚓堆肥协同干燥工艺可以快速降低污泥含水率，加速有机物的降解效率和矿化，产品也更加稳定。 但该工艺对生物污染物的去除效果尚不显着，有待进一步研究。