城镇污泥蚯蚓堆肥硝化进程及其影响因素

硝化是城镇污泥蚯蚓堆肥稳定化的最后一个阶段,研究硝化进程及其影响因素对减少蚯蚓堆肥过程中的NH_4~+积累、氮素损失和加快蚯蚓堆肥稳定化过程具有重要意义.文章考察了蚯蚓生物量、环境温度以及好氧条件对蚯蚓堆肥NH_4~+、NO_3~-变化的影响.结果发现,蚯蚓生物量对NH_4~+、NO_3~-含量变化影响较大,并存在显著的跃变特点,即当蚯蚓生物量超过一定数量时,会显著加快氨化和硝化速率.环境温度显著影响堆肥氨化作用,影响大小顺序为25℃20℃15℃;环境温度仅对蚯蚓堆肥硝化速率产生影响,但不改变堆肥的硝化进程.蚯蚓堆肥好氧条件对硝化影响大于对氨化的影响,好氧条件优劣不但影响硝化进程还影响硝化速率,氧环境条件好的蚯蚓堆肥硝化进程启动早,硝化速率高.     

温度对蚯蚓处理城镇污泥稳定化过程的影响

在蚯蚓堆肥过程中,温度会对微生物和蚯蚓活性产生影响,进而影响堆肥效率.将城镇脱水污泥制成5 mm的颗粒,通过比较3个温度条件下(15、20、25℃)赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)处理城镇污泥过程中理化、生化指标的变化,研究温度对蚯蚓堆肥稳定化过程的影响.结果显示,在整个稳定化过程中,随温度升高,有机质(OM)、微生物量碳(MBC)降低,电导率(EC)、NH_4~+-N、NO_3~--N升高,而脱氢酶活性(DHA)随温度变化不具有明显规律性.主成分分析(PCA)结果表明,蚯蚓堆肥稳定化过程依次经历以有机质生物降解、氨化和硝化为特征的3个阶段.以蚯蚓适宜生长温度控制蚯蚓堆肥,将更有利于蚯蚓与微生物协同作用的高效发挥.温度能改变蚯蚓堆肥的稳定化效率,但并不改变稳定化路径.     

蚯蚓对城市污泥蚯蚓堆肥过程中微生物特征变化的影响

为揭示蚯蚓对城市污泥中微生物特征的影响和作用,本研究采用赤子爱胜蚓处理城市污泥,以无蚯蚓处理为对照,探讨蚯蚓对污泥堆肥中微生物数量、活性和种群变化的影响.结果显示:蚯蚓在前期能够显著提升脱氢酶的活性和细菌16S r DNA的丰度;从而加速有机物的降解,促进后期堆肥产物的腐殖质化.高通量测序结果表明:从60 d开始,蚯蚓组和对照组的细菌种群结构出现明显差异,蚯蚓处理能够显著增加最终产物的细菌种群的Chao1和Shannon指数.最终产物中,对照组的优势菌群为变形菌门(56%)、拟杆菌门(16.3%)和厚壁菌门(15.4%);蚯蚓组的优势种群有变形菌门(31.3%)、拟杆菌门(27.1%)、放线菌门(21.1%).与对照组相比,蚯蚓粪中放线菌和根瘤菌的丰度分别提高了13.1%和2.5%,表明蚯蚓的作用提升了堆肥产物作为微生物肥料的潜力.     

蚯蚓对污泥堆肥过程中活性真核微生物的影响

为揭示蚯蚓对污泥堆肥中真核微生物的调控作用,以赤子爱胜蚓处理脱水污泥,以无蚯蚓添加为对照处理,采用叠氮溴化丙锭（Propidium Monoazide, PMA）对样品进行预处理,探究蚯蚓对其肠道消化期（0～20 d）和腐熟期（20～30 d）中活性真核微生物数量和种群结构变化的影响.结果表明：与对照处理相比,第30 d时蚯蚓处理有机物降解量和矿化度分别提高16.36%和82.49%(p<0.01).真核微生物数量在肠道消化期呈上升趋势,但在第20 d时蚯蚓处理真核微生物数量比对照处理显著下降54.45%(p<0.01).蚯蚓处理真核微生物种群Shannon指数和Simpson指数呈先增后减趋势,在腐熟期剧烈下降,第30 d时比对照处理分别显著降低31.33%(p<0.05)和45.29%(p<0.01).第20 d时,与对照处理相比,蚯蚓处理使丝足虫与纤毛虫的相对丰度分别降低84.82%(p<0.01)和66.74%,而子囊菌和担子菌的相对丰度分别增加1.24倍和23.42倍（p<0.01）.第30 d时隐真菌占主导地位,其在蚯蚓处理的相对丰度较对...     

蚯蚓粪对城镇污泥降解的影响

以城镇污泥快速稳定化为目的,将污泥与蚯蚓粪以质量比2:1混合作为处理组(WF),以不添加蚯蚓粪的污泥作为对照组(W),在(20±1)℃条件下进行对比试验,试验共进行50 d,研究蚯蚓粪对城镇污泥降解过程的影响。结果表明:与对照组相比,处理组污泥中有机质(OM)浓度降低了4.2%,电导率(EC)提高了79.0%,N H 4 + -N浓度提高了110.0%,N O 3 - -N浓度降低了83.5%;试验过程中,处理组pH变化幅度低于对照组,蚯蚓粪能促进污泥氨化,稳定污泥pH;添加蚯蚓粪使城镇污泥中有机质降解程度更高,矿化速度更快,促使城镇污泥快速稳定。蚯蚓粪可用作加速城镇污泥生物降解的添加剂。     

好氧堆肥与蚯蚓堆肥对污泥处理污泥效果比较研究

采用自行设计的好氧堆肥装置和蚯蚓堆肥处理装置,以药渣为填充料,开展污泥的处理对比实验,并检测处理过程中各项指标和养分含量的变化,用紫外分光法测得污泥通过好氧堆肥和蚯蚓堆肥过程有机质含量的变化,将两种方法处理后的污泥分别对丁香进行施肥,结果发现施用经好氧堆肥处理后的污泥的丁香生长良好,虽然堆肥熟料中氮元素含量略偏低,但磷元素含量适中,对丁香的生长起到促进作用,经此处理的堆肥熟料由于其肥效高,营养元素丰富,从肥效和成本上有替代常规土壤的可能性,将具有良好的市场前景。而蚯蚓堆肥组中磷含量较高,若经适当处理,则可将其制成蚯蚓活性污泥复合肥,应用于沙地绿化树木的种植,其复合肥肥力高,对生态环境影响小,这种蚯蚓活性复合肥也将具有广阔的前景。     

污泥蚯蚓堆肥过程中胞外聚合物的结构变化

为揭示污泥胞外聚合物(EPS)特征与蚯蚓堆肥产物腐熟的关系,以无蚯蚓为对照组,探究蚯蚓堆肥对污泥EPS结构变化的影响.结果表明,蚯蚓堆肥显著加快了蚯蚓堆肥产物有机质的矿化速率,其电导率和硝酸盐氮含量比对照组产物分别显著提升了0.64和0.22倍(P<0.05).蚯蚓堆肥产物EPS层中的蛋白质和多糖的总含量比对照组产物分别降低了32.77%和31.54%.三维荧光结果表明,蚯蚓堆肥过程中蛋白质的荧光强度下降速率比对照组更高,其腐殖质在堆肥后期一直处于较高水平.污泥蚯蚓堆肥产物的紧密结合层(TB-EPS)和松散结合层(LB-EPS)中的色氨酸含量比对照组分别减少7.69%和13.62%,而LB-EPS和粘液层(SEPS)中腐殖酸含量比对照组分别增加了25.1%和7.82%.蚯蚓堆肥期间的硝酸盐氮含量和电导率均同SEPS、LB-EPS结构中的DOC、蛋白质和多糖含量呈显著正相关(P<0.05),其总DOC含量与EPS各层中的DOC及多糖含量呈显著相关性(P<0.05).实验过程中对照组仅有机质和DOC含量同EPS各层多糖含量呈显著相关(P<0.05).研究表明,蚯蚓堆...     

造粒处理对城镇污泥蚯蚓堆肥微生物群落碳源利用的影响

采用Biolog Eco微平板法探讨了城镇污泥造粒的预处理方法对蚯蚓堆肥系统中微生物碳源利用的影响.结果显示,造粒处理会显著提高城镇污泥中微生物群落对碳源利用的优势度和均匀度,但会降低碳源利用的多样性.与初始污泥相比,造粒处理对氧环境的改善在蚯蚓堆肥的前15 d明显提高了H1(a-D-乳糖)、A3(D-半乳糖酸γ内酯)、D4(L-丝氨酸)、C1(吐温40)、E1(a-环状糊精)、C3(2-羟苯甲酸)、B3(D-半乳糖醛酸)和F3(衣康酸)这8种碳源的代谢强度,增高幅度达到10.81%~24.83%.从碳源利用模式来看,蚯蚓堆肥系统中微生物的碳源利用表现出多元化向单一化发展的特点.胺类和酚类是微生物利用的主要碳源,约占总利用率的40%.污泥造粒和蚯蚓堆肥对胺类的利用无明显影响.与S组相比,15 d前造粒处理会提高氨基酸类和羧酸类的利用率8%以上,对酚类、聚合物类和碳水化合物类无明显影响.但这3类碳源对蚯蚓的作用更加敏感,蚯蚓可以使这3类碳源的利用率提高11%以上.15 d后随着基质中可利用物质的减少和蚓粪的积累,微生物对酚类、羧酸类和氨基酸类的代谢产生了明显的偏好,总体的碳源代谢能力却有所降低.     

基于光谱学分析蚯蚓堆肥对市政污泥水溶性有机物的影响

采用分子量分级、极性分析、光谱分析方法,研究了市政污泥水溶性有机物(DOM)在蚯蚓堆肥前后的变化特征。结果表明,蚯蚓处理后污泥DOM中300 D的组分含量高出对照组污泥6.50%,8 000 D的组分则少了56.25%;疏水性组分比例高出对照组50.76%。光谱分析表明,试验组中均存在羧酸、芳香族物质等,且蚯蚓处理后污泥DOM的蛋白质含量、分子量降低,多糖和芳香族物质含量增加。荧光光谱显示原始污泥中含有大量蛋白质和腐殖质,经过90 d降解生成色氨酸、酪氨酸等物质,且处理组腐殖化程度高于对照组。     

污泥四环素含量对蚯蚓堆肥中氨氧化菌群的影响

抗生素常积聚于脱水污泥中,其含量可影响污泥蚯蚓粪的氮肥价值.本研究通过向城市污泥中添加不同浓度四环素(0、100、500和1 000 mg·kg~(-1)),比较四环素含量对污泥蚯蚓堆肥过程中的硝化速率、氨氧化菌种群结构和丰度的影响,揭示四环素对污泥蚯蚓堆肥体中氨氧化作用的影响机制.结果表明,高含量四环素(1 000 mg·kg~(-1))显著抑制污泥蚯蚓堆肥过程的硝化速率(P 0. 05),但低含量四环素对硝化速率的影响并不显著.相比于氨氧化细菌(AOB),污泥蚯蚓堆肥体中氨氧化古菌(AOA)为氨氧化作用的主导者.低含量四环素(100 mg·kg~(-1))能显著提升氨氧化菌群amoA基因的丰度(P 0. 05);但随着四环素剂量增加,其对amoA基因的丰度有显著的抑制作用(P 0. 05).高通量测序结果表明,添加四环素改变了AOA和AOB的种群多样性及其结构,且AOA的α多样性和四环素含量之间呈负相关关系.     

SBR工艺活性污泥驯化过程中微型动物群落物种多样性及其稳定性研究

以SBR反应器培养驯化阶段的活性污泥微型动物群落为研究对象,系统考察了活性污泥驯化过程中微型动物群落结构与优势种群变化规律,同时探讨了微型动物群落物种多样性及其稳定性.结果表明,1活性污泥培养驯化是微型动物群落类群和种属增多后趋于稳定的过程:污泥培养驯化过程中微型动物群落,由驯化初期以鞭毛虫为单一优势类群向鞭毛虫、匍匐型纤毛虫、固着型纤毛虫、肉食性纤毛虫等4个共优势类群演变,优势种属也由单一的波豆虫属(Bodo sp.)逐步向波豆虫属(Bodo sp.)、钟虫属(Vorticella sp.)、累枝虫属(Epistylis sp.)、楯纤虫属(Aspidisca sp.)、斜管虫属(Chilodonella sp.)、半眉虫属(Hemiophrys sp.)等6个共优势种属演变;2活性污泥培养驯化是微型动物群落物种多样性水平增高后趋于稳定的过程:Shannon-Wiener多样性指数H'在培养驯化过程中先急剧增大后小幅降低直至相对稳定,较培养驯化前增大约75%;3活性污泥培养驯化是微型动物群落趋于稳定的过程:驯化初期到中期微型动物群落稳定性略有减小,驯化中期到后期有较大的增加并趋于稳定,这是微型动物群落总多度、物种数均先增大后逐渐趋于稳定的结果;4微型动物群落稳定滞后于其污泥成熟与污水处理效能稳定.     

生物载体内孔径对生物膜微型动物多样性与稳定性影响

为了给废水处理生产中最佳孔径的生物载体选型提供依据,本研究系统考察聚氨酯海绵生物载体5种孔径（0.6~4mm）大小对生物膜微型动物群落多样性以及稳定性的影响.结果表明：鞭毛虫、肉足虫等是运行前期与中期的优势种属,游泳型与固着型纤毛虫、轮虫是后期的优势种属.不同孔径载体在不同时期,微型动物多样性、稳定性等参数变化具有明显差异.小孔径（0.6mm）载体微型动物仅在运行中期内表现出较高多样性,中小孔径（1mm）载体多样性总体偏低,中大孔径（3mm）和大孔径（4mm）载体微型动物多样性波动剧烈.小孔径、中小孔径载体内微型动物稳定性好,中大孔径载体稳定性波动大,而大孔径载体最不稳定.中等孔径（2mm）载体内微型动物群落物种丰富度、均匀度高,多样性高且稳定（后期H=2.12、R=1.19、λ=0.16）,其微型动物群落最为稳定（后期W_H=0.13）,且表现出较好的废水处理效果,中等孔径是理想的生物载体内部孔径大小.在生物膜系统中,微型动物多样性稳定指数W_H可作为废水中CODc_r去除效果的指标参数.     

升温过程对藻类复苏和群落演替的影响

采用模拟升温方法培养太湖的冬季底泥,培养温度从5.5~30℃设计为8个水平,在各温度水平显微观察藻类群落组成,计算比生长速率,同时采用荧光法分析光合色素的浓度变化.结果表明,绿藻和硅藻在9℃时开始复苏,蓝藻在12.5℃开始复苏.虽然蓝藻复苏较晚,但是蓝藻复苏后的比生长速率高于绿藻和硅藻.12.5℃以后,藻类群落主要由蓝藻、绿藻、硅藻组成.在12.5℃和16℃时绿藻占优势;蓝藻在19.5℃以后占优势.叶绿素a浓度在9℃和16℃均明显升高,而藻蓝素浓度仅在16℃时明显升高.光合色素浓度的升高与绿藻和硅藻的复苏同步进行,但滞后于蓝藻的复苏.     

污泥絮体特征与微型动物运动速度相关性研究——以自由运动型微型动物为例

为了克服利用微型动物群落物种变化指示活性污泥运行状态存在的微型动物鉴别误判、分类和统计分析工作量大等问题,通过PCA法的相关性分析判断絮体微观形态参数降维成综合指标的可能性,采用“微型动物运动视频采集+定量图像分析”法表征微型动物的运动速度（平均线速度V和平均角速度W）,分析SBR系统中锐利楯纤虫（A.lynceus）等7种自由运动型微型动物的运动速度与污泥絮体微观特性之间的相关性.结果表明：多个污泥絮体微观形态参数之间存在较好的相关性,可降维成2大综合指标（絮体大小密实度（SC）和絮体形状规则度（SR））.絮体SC和SR指标与须足轮虫属（Euchlanis sp.）、凹扁前口虫（F.depressa）和锐利楯纤虫（A.lynceus）的运动速度之间具有较显著相关性（|r|>0.50,P<0.05）,因此利用典型的自由运动型微型动物运动速度变化能够快速指示污泥絮体的微观形态变化.     

Characteristics of microfauna and their relationships with the performance of an activated sludge plant in China

The occurrence and abundance of the microfauna groups were compared with the physico-chemical and operational parameters of the Baoding Lugang Sewage Treatment Plant in China. Attached and crawling ciliates were the dominant groups of ciliates. Crawling ciliates and testate amoebae showed a strong association with effluent BOD5 (biochemical oxygen demand). Therefore, these two groups are likely to be useful bioindicators since their number decreased as the process produced poor quality effluent. Testate amoebae also had significant negative correlations with effluent TN (total nitrogen), NH4 -N, SS (suspended solids) and SVI (sludge volumetric index), which means that this group of ciliates may be indicators of good performance of the activated sludge system. Carnivorous ciliates and flagellates had significant positive correlations with SVI, suggesting that these two groups may be indicators of bad settlement conditions of sludge. As identification of the microfauna species is difficult and time-consuming, we recommend using microfauna functional groups to evaluate the performance of the activated sludge system.     

水质改善的浮游植物群落演替机制模拟研究

模拟了广州市某河流的不同水质改善阶段,并研究其对铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）、斜生栅藻（Scenedesmus obliquus）、短线脆杆藻（Fragilaria brevistriata）和易变裸藻（Euglena mutabilis）生长及超氧化物歧化酶（SOD）活性的影响.同时,考察了由4种藻类构成的人工群落的生长特征和群落演替率,以探讨河流水质改善过程中浮游植物群落演替机制.结果表明：4种藻类对氮、磷营养盐和COD_Cr等胁迫的响应程度差异及种间相互竞争作用等是水质改善过程中导致浮游植物群落演替的影响因素;水质改善初期（1~3 d）,群落演替率与改善程度呈显著的正相关关系（p<0.05）;但较长时间（约13 d）处于相对稳定的环境条件下时,群落演替速率将趋于零,从而达到一个新的稳定状态.水质的不断改善将导致浮游植物的种类和数量呈现出蓝藻和裸藻逐渐减少,而绿藻和硅藻逐渐增多的变化趋势.     

印染污泥对蚯蚓的毒性效应研究

以珠三角地区4种印染污泥(textile dyeing sludge,分别记为TDS1、TDS2、TDS3、TDS4)为研究对象,首先采用化学分析方法评价印染污泥中多环芳烃(PAHs)的生态风险,进一步采用蚯蚓作为受试生物,研究了印染污泥的实际生态毒性效应.化学分析结果表明印染污泥进入环境后具有一定的生态风险,4种印染污泥中PAHs的平均含量为(2.233±1.868)ng·kg~(-1).蚯蚓毒性试验表明4种印染污泥对蚯蚓的半数致死浓度(14 d)分别为TDS1:185.7 g·kg~(-1)、TDS2:247.7 g·kg~(-1)、TDS3:177.6 g·kg~(-1)、TDS4:297.5 g·kg~(-1);TDS3印染污泥对蚯蚓体腔细胞溶酶体中性红停留时间抑制率在污泥浓度为100 g·kg~(-1)时达到25.4%,在400 g·kg~(-1)时达到96.8%;蚯蚓行为回避试验对4种印染污泥的回避阈值分别为TDS1:80 g·kg~(-1)、TDS2和TDS4:120 g·kg~(-1)、TDS3:40 g·kg~(-1);印染污泥对蚯蚓生态毒性与污泥中PAHs有关.本研究对印染污泥进入环境后的生态风险评估具有指导意义.     

不同用量竹炭对污泥堆肥过程温室气体排放的影响

采用城市污泥为堆肥基质,设置4个堆肥处理,分别为添加2.5%竹炭(S1,占污泥的质量分数)、添加5%竹炭(S2)、添加10%竹炭(S3)和未添加竹碳(CK),研究城市污泥堆肥过程中温室气体的动态变化特征及添加不同用量竹炭的影响.结果表明,CH_4排放主要在升温期和高温前期,占排放总量的99.01%~99.81%.当竹炭添加量低于5%时,CH_4排放量随添加量的增加而减少;竹炭添加量高于5%时,其排放量又明显增加.CO_2排放集中在升温期和高温期,占排放总量的75.65%~86.58%;添加竹炭可减少3.37%~13.48%的CO_2排放,但处理间不存在显著差异(P0.05).N_2O排放集中在升温期和降温腐熟期,添加竹炭能减少16.37%~41.52%的N_2O排放,竹炭添加量越多,减排效果越好(P0.05).S1、S2和S3处理CO_2排放当量(以干污泥计)分别为37.57、35.10和35.44 kg·t~(-1),比CK处理减少了14.81%~20.41%.添加竹炭能降低污泥堆肥温室气体排放,其中,以S2处理的减排效果较为显著.