蚯蚓处理对两种粒径城市污泥水解酶活性的影响研究

发布时间：2018-04-21 15:58

本文选题：蚯蚓堆肥 + 污泥粒径　；参考：《兰州交通大学》2015年硕士论文

【摘要】：污泥是污水处理后的另一大废弃物,处理不当会造成二次污染。蚯蚓处理污泥可以使污泥变废为宝,实现污泥的利用价值。它是在蚯蚓和微生物的协同作用下分解污泥中的有机物,改善污泥性状使其矿质化,无害化。为使蚯蚓堆肥过程中,更好地适宜蚯蚓生活、提高降解速率,将污泥颗粒化,增加污泥与氧气接触面积,可使好氧堆肥充分,提高蚯蚓处理效率。污泥堆肥实质是将污泥中各类有机物不断水解使其小分子化,后续供微生物继续氧化分解、吸收利用以达到其腐殖化的生化反应过程。由于这一过程中糖类、脂肪类、蛋白类等大分子有机物第一步的降解必须在微生物分泌的水解酶作用下进行,因此研究水解酶活性的变化可以从本质上揭示污泥降解的生化反应机理,通过水解酶活性的变化规律可以推断糖类、脂肪类、蛋白质类大分子物质在处理过程的矿质化进程和程度,对今后实现蚯蚓堆肥工业化、提高堆肥效率有重要的意义。本研究以颗粒污泥为堆肥物料,将污泥制成两种粒径大小,利用蚯蚓处理污泥,系统地研究了堆肥过程中蔗糖酶、脲酶、蛋白酶、脂肪酶、FDA水解酶活性以及处理过程中,含水率、有机质、电导率、pH、微生物量碳、水溶性有机碳、铵态氮、硝态氮值的变化规律。以污泥为原料的堆肥实验,分别进行两种因素(污泥粒径、蚯蚓)、两种水平(5mm和14.5mm粒径、接种蚯蚓、不接种蚯蚓)的4种处理。实验结果表明:1.4种处理方式中,接种蚯蚓和减小污泥粒径,都不改变污泥降解过程中5种水解酶活性变化趋势,仅对水解酶在堆肥不同时间段活性高低水平有不同程度影响;通过双因素方差分析可知,其中:接种蚯蚓和减小污泥粒径两种因素都对蔗糖酶、蛋白酶、脲酶、脂肪酶、FDA酶5种水解酶活性高低变化的影响在堆肥不同阶段呈现显著性差异(p0.05);此外,添加蚯蚓和减小污泥粒径产生的交互效应分别对蔗糖酶活性变化(20~60d)、脲酶活性变化(10~60d)、FDA水解酶活性变化(20、40d)都呈现显著性差异(p0.05),而对蛋白酶和脂肪酶活性的变化未达到显著性水平(p0.05)。2.蚯蚓处理两种粒径污泥过程中,5种水解酶中虽然有在堆肥不同时间段上下波动,但堆肥结束时5种水解酶整体变化都有不同程度地下降:堆肥结束时,5mm与14.5mm粒径蚯蚓组蔗糖酶活性比初始分别降低约82.6%、61%;脲酶活性分别比初始降低约94.5%、96.3%;蛋白酶活性比初始降低约22.5%、20.2%;脂肪酶活性分别比初始降低约76.5%、74.1%;FDA酶活性分别比初始降低约60.8%,49.9%。5种水解酶不同程度地降低,说明堆肥过程实现了其污泥的稳定。3.通过相关性分析,结果显示,减小污泥粒径未改变各水解酶间相关关系。且两种粒径污泥蚯蚓堆肥过程中5种水解酶活性都呈现较好的正相关,个别酶活性间相关系数高达0.8以上。4.通过主成分分析可提取3个主成分即可反映堆肥过程原指标中所表示信息,各主成分评价堆肥质量的影响力依次为:主成分1主成分2主成分3,且从因子负荷中可知,5种水解酶活性在两种粒径蚯蚓堆肥中都有着较高的权重,表明水解酶活性在堆肥中的重要性和影响力。5.蚯蚓处理两种粒径污泥过程中对理化指标的影响:(1)经蚯蚓处理后,促进了有机质矿化,增强硝化作用,促进生化反应程度,同时堆肥期间有机质地不断分解,使得微生物量碳大幅度降低。堆肥结束时,有机质的最终去除率分别为28.5%、21%;电导率比初始分别升高2.93倍、2.63倍;硝态氮含量分别比初始提高153倍、77倍;微生物量碳比初始降低97%、87.88%。水溶性有机碳含量在堆肥中期变化较大,堆肥结束时其值与初始值相当。(2)当减小污泥粒径后,因比表面积的增大,污泥颗粒间充氧较足,5mm粒径蚯蚓组pH(在30~50d)、有机质(10~60d)、微生物量碳(20,40~60d)、水溶性有机碳(20~30d,50d)显著低于14.5mm粒径蚯蚓组;电导值(30~60d)及硝态氮含量(30~60d)显著高于14.5mm粒径蚯蚓组(p0.05)。6.通过水解酶活性和理化指标间的相关性分析结果可知:5种水解酶都与微生物量碳、有机质成正相关,且蔗糖酶、脂肪酶、脲酶、FDA酶与微生物量碳和有机质成极显著正相关(p0.001),同时与电导率(除14.5mm粒径蚯蚓堆肥中蛋白酶外)变化成显著负相关。实验结果显示,减小污泥粒径对蚯蚓堆肥效率的提高有良好效果,对污泥矿质化具有积极的促进作用,且减小污泥粒径和接种蚯蚓的交互效应对个别指标的影响呈现显著性差异,可进一步强化堆肥过程的程度。
[Abstract]:This paper deals with the biochemical reaction mechanism of sludge degradation . The results showed that the activity of proteinase , urease , lipase and the activity of 5 kinds of hydrolases decreased by about 82.6 % and 64.3 % respectively .

【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703

【参考文献】