蠕虫捕食污泥过程的生长特性及对污泥性质的影响

发布时间：2020-10-01 16:43

　　 近年来，基于蠕虫捕食的污泥减量技术引起了广泛的关注。这一技术通过构建污泥捕食者-蠕虫与污泥之间的食物链关系实现污泥量的削减，具有二次污染低和能耗省的优势。然而，目前的多数研究更关注于污泥减量效能，在蠕虫生长、蠕虫捕食对污泥性质的影响方面的研究较为薄弱，蠕虫在捕食污泥过程中的种群稳定性、捕食对污泥中重金属等成分和胞外聚合物等性质的影响尚不明确，以至于无法完善地指导实际应用的开展。 本研究将水生寡毛纲蠕虫-霍甫水丝蚓用于捕食污泥，深入研究蠕虫的生长特性和对污泥性质的影响。确定了与蠕虫发育阶段特性相适应的最优环境条件，考察了捕食污泥过程的蠕虫种群生长趋势；解析了典型的重金属在捕食过程中的相分布特征，探讨了污泥中重金属的赋存形式改变和蠕虫生理活性的影响；揭示了蠕虫生物捕食对污泥浓缩脱水性能和微生物活性的影响。 蠕虫生长特性和种群特征的研究表明：幼蚓个体是蠕虫发育阶段中环境耐力最高的阶段。在温度25℃、虫体初始密度11~12g-worm/L、以2.8m~3/（m~2·h）的间歇曝气供氧、 pH值6.5、钠盐浓度不高于200mg/L、污泥浓度2000~6000mg/L、SRT≤3d，载体厚度为1cm，自然光照的环境条件下，蠕虫生长和捕食污泥效能最优，获得的平均污泥减量效率为297mg-TSS/L/d。在最优条件下，蠕虫的整体生长发育时间为74.6d。在长期的捕食污泥过程中，蠕虫种群增长速率趋近于1，逐渐接近种群生长的稳定状态。 蠕虫生物捕食对污泥组分影响的研究表明：蠕虫捕食对污泥的碳氮成分没有特异选择性，对无机灰分略有累积；对难降解有机物没有明显的吸收作用。在蠕虫捕食过程中，泥相中4.1%的铜、9.7%的锌和4.8%的铅释放到水相中，同时，11.9%的铜、8.2%的锌和10.5%的铅累积在蠕虫体内；捕食后污泥相重金属含量为捕食前的81%以上。蠕虫捕食后污泥中以活跃化学形态存在重金属比例呈不变或降低趋势，捕食对污泥重金属生物利用度影响较弱。蠕虫捕食引起了有机碳和磷的明显释放。 蠕虫生物捕食对污泥性质影响的研究表明：蠕虫捕食降低了污泥的SVI值、zeta电位、粘度和结合态胞外聚合物浓度，改善了污泥的凝聚和脱水性能。蠕虫捕食过程通过剥离污泥胶核外部蛋白质结合层，降解污泥可溶性蛋白质物质，促进了污泥调质过程的电中和和压缩双电层作用，提高了污泥的脱水效率。蠕虫对污泥微生物菌群具有随机捕食作用，对污泥的整体微生物群落结构并未造成显著的冲击，捕食后污泥对氨氮和COD污染物具有较好的削减性能。 综上，霍甫水丝蚓是用于捕食污泥的较理想的微型动物。其生长特性能够适应长期的生物捕食，带来稳定的污泥减量效率和较低的环境影响。本研究结果为生物捕食污泥减量技术的完善和工艺应用的开展提供了理论参考和数据支持。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2013
【中图分类】：X703;X174
【部分图文】：

第 1 章 绪论质的系统考察，蠕虫捕食对污泥性质的作用机制仍需深入的分析。围绕蠕虫捕食技术存在的上述关键问题开展研究，以期深入探讨蠕效能和影响，为技术的发展和广泛的实际应用提供理论基础和技术 研究内容完善污泥的生物捕食技术为目标，将水生寡毛纲蠕虫-霍甫水丝蚓用研究蠕虫的生长发育特征和捕食污泥性能，揭示蠕虫生物捕食过程属等组成成分的变化和影响；解析捕食过程中污泥理化、生物性质为生物捕食污泥减量工艺的研究与应用提供理论依据和技术支持。

引言虫在污泥中的稳定生长和高效捕食是实现生物捕食工艺的关键。为的生长特性与捕食污泥的内在关联，本章围绕蠕虫在污泥中的环境，探寻适宜其稳定生长的环境条件和工艺参数；针对蠕虫的生长周生长发育的特征，围绕蠕虫的幼体发育期、中间发育期、成熟期三意义的生长发育阶段，探讨不同生长阶段蠕虫的环境耐受能力和捕根据蠕虫的阶段生长特性，确定长期的生物捕食过程的蠕虫种群生预测种群发展趋势，为高效稳定的污泥减量工艺的开发提供理论支蠕虫的生长周期甫水丝蚓生命周期约为 80~120d，经历卵、幼蚓、中间体和成熟蚓段 (图 3-1)。

图 4-2 蠕虫有机物特征基团分析（a-0d； b-20d； c-80d）Fig.4-2 Characteristic groups of organic conten of worms during sludge predation（a-0d； b-20d； c-80d）4.2.3 生物捕食过程污泥的基本元素特征为考察蠕虫在捕食污泥过程中所利用的污泥组分，分析了捕食过程中污泥基本元素的变化，结果如表4-2所示。随着蠕虫捕食污泥的不断进行，污泥中的C和N元素持续降低，说明了蠕虫对于污泥的捕食过程主要利用了污泥中的C和N元素。捕食后污泥的H和S元素略有增加。H元素的增加是来自于糖、脂和蛋白质代谢，蛋白质水解脱氨基脱羧基过程、糖代谢三羧酸循环过程产生的小分子酸、醇和碳氢化合物等物质。S元素在污泥中的存在形式是蛋白质、硫醇和硫酸盐，因此污泥中S元素的增加一方面可能是由于蠕虫将污泥中的蛋白质消化后，不能利用的S元素被排出体外进入污泥，另一方面是好氧环境不具有硫酸盐还原菌的氧化还原电位，S元素难以矿化脱除。- 49 -

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本文编号：2831712