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...     

基于活体微生物揭示蚯蚓对污泥耐药基因转归的影响

为削减污泥蚯蚓堆肥产物中耐药基因(ARGs),以无蚯蚓组为对照,采用叠氮溴化丙锭对蚯蚓堆肥样品进行预处理,探究蚯蚓对污泥中活微生物种群及其ARGs的影响.结果显示,与对照组相比,蚯蚓堆肥产物中有机物矿化度与降解量分别显著提升82.5%与5.2%(P<0.05).并且接种蚯蚓使其产物中放线菌门的丰度显著增加了65.6%(P<0.05),而厚壁菌门和拟杆菌门的丰度分别显著降低了74.7%和34.6%(P<0.05).相较于对照组,蚯蚓堆肥致使sul1、sul2、ermF和tetM基因丰度分别显著减少了66.5%、82.8%、72.8%和77.6%(P<0.05),但ermB的丰度显著增加了5.7倍(P<0.05).蚯蚓堆肥产物中intI1基因丰度比对照组显著降低了67.2%(P<0.05),蚯蚓处理后ARGs总绝对丰度为4.19×10¹³copies/g,ARGs总去除率为82.6%,比对照组高45.4%.研究表明,蚯蚓可通过改变活细菌种群结构,减少ARGs潜在活体宿主的丰度,进而降低其传播扩散的潜在风险.     

四环素对污泥蚯蚓粪中微生物种群和抗性基因的影响

城市污泥中高含量的四环素可能会致使污泥蚯蚓堆肥产物中携带高丰度的抗性基因,降低其利用价值.本实验采用赤子爱胜蚓处理添加不同含量四环素(100、500和1 000 mg·kg-1)的新鲜污泥,以不添加为对照组,分析微生物种群和四环素抗性基因(tet C、tet G、tet M、tet W和tet X)及整合子基因(int I1)在不同四环素选择性压力下的变化,揭示四环素含量对污泥蚯蚓堆肥中微生物种群和抗性基因的影响.结果表明,添加四环素降低了污泥蚯蚓堆肥产物中变形菌门的丰度但增加了拟杆菌门的丰度,且四环素的含量与细菌的Shannon和Pielou指数有明显的负相关关系.同时,添加四环素致使int I1增加了4. 25倍;四环素类抗性基因增加了4. 7～186. 9倍,其中tet M基因丰度与四环素含量呈现出显著的正相关关系.因此初始污泥中较高含量的四环素会改变污泥蚯蚓粪的微生物种群结构,增加抗生素抗性基因的丰度和传播风险.     

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...     

城市生活污泥蚯蚓堆肥过程中重金属形态变化特征

利用蚯蚓处理城市生活污泥,研究了蚯蚓处理对污泥重金属总量及形态的影响。结果表明:污泥经蚯蚓处理后,污泥的pH值、有机质、总氮均有不同程度的降低,污泥重金属Cu、Zn、Ni、Pb含量分别降低了19.05%、12.10%、10.77%、24.90%。BCR连续提取结果表明:Cu以可氧化态为主,Zn及Ni以可交换态和可还原态为主,Pb以残渣态为主。蚯蚓处理对污泥重金属可交换态及可还原态影响不显著,但大幅降低了Cu、Zn、Ni、Pb可氧化态含量,降幅分别为19.79%、92.57%、35.18%、78.31%。蚯蚓处理总体上降低了重金属Cu、Ni、Pb的生物有效性。     

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.     

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。     

蚯蚓摄食污泥对其肠道功能区微生物种群及耐药基因的影响

以赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)为实验蚓种, 研究蚯蚓消化污泥前后, 其肠道各功能区微生物种群结构及耐药基因(ARGs)丰度的变化情况.为表征活体功能性微生物, 所取新鲜样品均采用叠氮溴化丙锭(PMA)预处理后, 再进行DNA相关分析.结果表明: 蚯蚓消化污泥5d后, 细菌16S rDNA和真核生物18S rDNA的丰度在其胃中分别显著增加了28.2倍和42.2倍(P<0.05), 而在砂囊和后肠中均显著性降低(P<0.05).此外, 蚯蚓消化污泥使其砂囊中的优势菌门由变形菌门变为软壁菌门, 胃中的优势菌门由拟杆菌门变为厚壁菌门, 而对后肠微生物种群结构的影响较小.对于ARGs而言, 大环内酯类耐药基因ermF、四环素类耐药基因tetX和磺胺类耐药基因sul2在蚯蚓胃中的丰度分别显著升高了1.9×10²倍、8.4×10⁵倍和25.9倍(P<0.05), 而在其砂囊和后肠中ARGs总丰度分别显著下降了11.0倍和45.2倍(P<0.05).基于网络分析结果显示, 蚯蚓摄食污泥可影响其肠道内ARGs宿主细菌的结构多样性.     

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.     

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.     

玉米芯生物炭对污泥蚯蚓粪中微生物种群及ARGs的影响

较多的抗生素抗性基因(ARGs)积蓄于剩余污泥中降低了污泥蚯蚓粪的农用价值.为削减污泥蚯蚓粪中的ARGs,向污泥中分别添加1.25％和5％(质量比)的玉米芯生物炭(简称玉米芯炭),以无添加为对照组,揭示玉米芯炭对污泥蚯蚓堆肥过程中微生物种群结构及ARGs的影响.结果表明:添加高含量玉米芯炭显著促进污泥有机质的矿化,提升...     

蚯蚓对城镇污泥堆肥过程中微型动物群落演替的影响

采用实验对比和除趋势对应分析（DCA）等方法,以城镇污泥中的微型动物为对象,研究蚯蚓对堆肥过程微型动物群落演替的影响.结果表明,蚯蚓仅影响微型动物群落数量,对演替进程无明显影响.堆肥过程微型动物群落演替可分为3个阶段：第1阶段（0~10 d）,固着类纤毛虫为优势类群阶段,该阶段微型动物变化多受限于环境的改变,蚯蚓影响较小;第2阶段（10~30 d）,固着类纤毛虫和轮虫向肉足虫和线虫为优势类群的过渡阶段,该阶段蚯蚓对线虫数量有一定的限制;第3阶段（30 d后）,肉足虫和线虫为优势类群阶段,该阶段蚯蚓对有壳肉足虫的增长产生了明显的抑制作用.群落多样性指数结果显示,蚯蚓在第1和第2阶段作用不明显,在第3阶段增加了微型动物的多样性和均匀度,减小了优势物种的优势程度.对固着类纤毛虫的同化作用是蚯蚓稳定堆肥环境、促进有机质降解的重要因素.     

白线蚓对蚯蚓处理城市污泥的影响

蚯蚓处理污泥反应器中,常伴大量的白色线蚓(寡毛纲、线蚓科).因此,本文以蚯蚓处理城市污泥为研究对象,初步探讨了白线蚓(Enchytraeus Spp.)接种密度对赤子爱胜蚓(Eisena fetida)处理城市污泥的影响.结果表明,白线蚓的密度显著影响了蚯蚓堆肥后产物的物理化学性质和蚯蚓的生物量.白线蚓接种密度与蚯蚓堆肥产物的pH值、电导率(EC)、总氮(TN)呈负相关;与其总有机碳(TOC)、有效磷(AP)、重金属Cu、Zn、Pb、Cr及Cd的含量呈正相关.同时较高的白线蚓接种密度显著降低了蚯蚓的生长率,但蚯蚓的卵数未受显著影响.由此可知,蚯蚓和白线蚓在反应器中存在食物链竞争关系.本研究建议对蚯蚓处理污泥反应器中的白线蚓采取一定的控制措施.     

Effect of seed sludge on characteristics and microbial community of aerobic granular sludge

Aerobic granular sludge was cultivated by using different kinds of seed sludge in sequencing batch airlift reactor.The influence of seed sludge on physical and chemical properties of granular sludge was studied;the microbial community structure was probed by using scanning electron microscope and polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis(PCR-DGGE).The results showed that seed sludge played an important role on the formation of aerobic granules.Seed sludge taken from beer wastewater treatment plant(inoculum A) was more suitable for cultivating aerobic granules than that of sludge from municipal wastewater treatment plant(inoculum B).Cultivated with inoculum A, large amount of mature granules formed after 35 days operation, its SVI reached 32.75 mL/g, and SOUR of granular sludge was beyond 1.10 mg/(g·min).By contrast, it needed 56 days obtaining mature granules using inoculum B.DGGE profiles indicated that the dominant microbial species in mature granules were 18 and 11 OTU when inoculum A and B were respectively employed as seed sludge.The sequencing results suggested that dominant species in mature granules cultivated by inoculum A were Paracoccus sp., Devosia hwasunensi, Pseudoxanthomonas sp., while the dominant species were Lactococcus raffinolactis and Pseudomonas sp.in granules developed from inoculum B.