蚯蚓—微生物协同处理城市污泥的研究

发布时间：2017-10-26 08:35

  本文关键词：蚯蚓—微生物协同处理城市污泥的研究

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【摘要】：城市污泥(Sewage sludge)是污水处理过程中产生的有机沉淀物,营养成分含量高,具有农业利用的价值和潜力,但也含有大量重金属、病原体、有机污染物等有害物质,不经过恰当处理可能会造成二次环境污染。目前国内主要采用的填埋、焚烧及土地利用等方式存在资源浪费和环境污染的风险,利用蚯蚓和微生物处理具有高效快速、环保无污染的优势,由于气候条件差异,对热带地区污泥处理效能的关注较少。本文以海口市城市污泥和赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)为主要研究对象,分析了海口市城市污泥理化性质及其主要污染物成分,研究了添加不同含量木薯渣对蚯蚓处理城市污泥的影响和蚯蚓-微生物协同处理的效果,处理前后污泥细菌多样性的变化,探讨热带地区蚯蚓-微生物协同处理城市污泥与农业废弃物的效果,旨在为热带地区开展城市污泥与农业废弃物共同资源化利用提供新思路和研究基础。研究结果如下：1.海口市城市污泥有机质含量59.61%,全量氮、磷、钾含量分别达到41.17、20.23、20.40 g·kg-1,速效氮、磷、钾含量分别为1.17、0.44、10.21 g·kg-1;重金属除Zn外其余均未超过污泥农用A级标准；E PAHs (Total polycyclic aromatic hydrocarbon)含量为6.44 mg·kg-1,超过了我国污泥农用标准的限值5 mg·kg-1。o2.木薯渣与污泥配比的处理组蚯蚓生长繁殖良好,存活率、蚯蚓个体增重及总产茧量上优于100%污泥。蚯蚓处理后污泥的有机质和全氮含量均有所下降,碱解氮含量明显增加,C组(80%污泥+20%木薯渣)处理后污泥中全磷与速效磷、全钾与速效钾含量增幅均最高,对增加污泥肥效的效果最好。PAHs含量在A、B、C三组污泥中降低幅度分别为10.48%、15.44%、29.74%,蚯蚓体内含量增加幅度分别为24.59%、40.19%、51.71%,C组(80%污泥+20%木薯渣)降低PAHs含量效果最佳。3.不同方式处理后,各组污泥有机质和全氮含量均有所下降,全磷、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾增幅最大的均为C3组(80%污泥+20%木薯渣+蚯蚓+EM菌(Effective Microorganisms));处理后污泥中PAHs含量均下降,协同处理C3组对污泥PAHs含量降低幅度更大,其蚯蚓体内富集PAHs幅度也最高。协同处理对增加污泥营养、PAHs的降解效果均最好。4.污泥细菌多样性研究的最佳分类水平为“科”,处理后C1、C2、C3组污泥中细菌多样性均高于处理前；从物种组成上来看,与处理前相比,处理组污泥中生丝微菌(Hyphomicrobiaceae)、红螺菌(Rhodospirillaceae)和赤杆菌(Erythrobacteraceae)等与分解有机物和降解污染物有关的微生物相对丰度增加,说明微生物的作用可能降低了污泥中PAHs含量；而协同处理C3组污泥PAHs含量降低幅度最大,赤杆菌(Erythrobacteraceae)的相对丰度增加最多,说明它可能对降解PAHs贡献较大。处理后物种表达情况也有明显变化,有害菌如黄杆菌(Flavobacteriaceae)、黄单胞菌(Xanthomonadaceae)等表达量降低,而互营杆菌(Syntrophobacteraceae)和慢生根瘤菌(Bradyrhizobiaceae)等有益于降解有机污染物和提高营养元素含量的微生物表达量增加,而协同处理组主要是假单胞菌(Pseudomonadaceae)、类芽孢杆菌(Paenibacillaceae)等有机物分解、降解PAHs和促进植物生长相关微生物的表达量升高,说明假单胞菌和类芽孢杆菌可能对协同处理组在增加营养元素和降低PAHs含量方面贡献较大。
【关键词】：城市污泥 木薯渣 蚯蚓 协同处理 细菌多样性
【学位授予单位】：海南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 1 前言12-20
• 1.1 城市污泥的性质12-15
• 1.1.1 污泥中有益成分13
• 1.1.2 污泥中有害成分13-15
• 1.1.2.1 重金属13-14
• 1.1.2.2 多种病原体14
• 1.1.2.3 多种有机污染物14-15
• 1.2 城市污泥国内外处理处置现状15-17
• 1.2.1 处理处置现状15-16
• 1.2.2 污泥处理处置发展趋势16-17
• 1.3 木薯渣处理现状17
• 1.4 蚯蚓处理城市污泥国内外研究进展17-18
• 1.5 选题依据、研究内容及意义18-19
• 1.6 技术路线19-20
• 2 海口市城市污泥理化性质及主要污染物成分分析20-27
• 2.1 材料与方法20-23
• 2.1.1 主要试剂与仪器20
• 2.1.2 实验材料20-21
• 2.1.3 实验方法21-23
• 2.1.3.1 理化性质测定方法21
• 2.1.3.2 重金属测定21-22
• 2.1.3.3 PAHs测定22-23
• 2.1.4 数据处理与分析23
• 2.2 结果与分析23-25
• 2.2.1 污泥基本理化性质23-24
• 2.2.2 污泥重金属含量分析24
• 2.2.3 污泥中PAHs含量24-25
• 2.3 讨论25-26
• 2.4 结论26-27
• 3 蚯蚓处理城市污泥和木薯渣混合物的效果研究27-36
• 3.1 材料与方法27-28
• 3.1.1 主要试剂与仪器27
• 3.1.2 实验材料27
• 3.1.3 实验设计27-28
• 3.1.4 分析方法28
• 3.1.4.1 理化性质测定方法28
• 3.1.4.2 PAHs测定28
• 3.1.5 数据处理与分析28
• 3.2 结果与分析28-33
• 3.2.1 添加木薯渣对蚯蚓生长繁殖和发育的影响28-29
• 3.2.2 对污泥理化性质的影响29-31
• 3.2.2.1 污泥pH、EC变化情况29-30
• 3.2.2.2 污泥营养成分变化情况30-31
• 3.2.3 污泥及蚯蚓体内PAHs含量的变化31-33
• 3.3 讨论33-34
• 3.4 结论34-36
• 4 蚯蚓-微生物协同处理污泥与木薯渣效果的比较研究36-43
• 4.1 材料与方法36-37
• 4.1.1 主要试剂与仪器36
• 4.1.2 实验材料36
• 4.1.3 实验方法36-37
• 4.1.4 分析方法37
• 4.1.4.1 污泥营养成分测定方法37
• 4.1.4.2 PAHs测定37
• 4.1.5 数据处理与分析37
• 4.2 结果与分析37-41
• 4.2.1 对污泥营养成分的影响37-39
• 4.2.2 对污泥和蚯蚓体内PAHs含量的影响39-41
• 4.3 讨论41-42
• 4.4 结论42-43
• 5 蚯蚓-微生物协同处理对污泥细菌多样性的影响43-52
• 5.1 材料与方法43-45
• 5.1.1 供试材料43
• 5.1.2 主要试剂和仪器43-44
• 5.1.3 实验方法44-45
• 5.1.3.1 污泥样品DNA提取44
• 5.1.3.2 PCR扩增及产物回收44-45
• (1) 引物设计44
• (2) PCR扩增条件44
• (3) PCR产物回收纯化44-45
• 5.1.3.3 Hiseq测序45
• 5.2 结果分析45-50
• 5.2.1 OTU稀释曲线45
• 5.2.2 OTU Alpha多样性分析45-46
• 5.2.3 物种分类与样品比较分析46-50
• 5.2.3.1 最佳分类水平的确定46
• 5.2.3.2 物种分布堆叠图分析46-47
• 5.2.3.3 物种分类热图分析47-49
• 5.2.3.4 主成分分析49
• 5.2.3.5 最佳分类水平上的聚类分析49-50
• 5.3 讨论50-51
• 5.3.1 样品物种组成50
• 5.3.2 物种表达情况50-51
• 5.4 结论51-52
• 6 结论、创新点和展望52-54
• 6.1 结论52-53
• 6.2 创新点53
• 6.3 展望53-54
• 参考文献54-61
• 在读期间发表的论文及待发表的论文61-62
• 致谢62

【参考文献】

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本文编号：1097900