特异动物反应器同步转化污泥与水体修复植物条件与过程研究

【摘要】随着生态理念和环保意识的提高,生态湿地技术已经被广泛应用于污水处理工程,并呈现出规模不断扩大的趋势,而湿地中的水生植物收获后及时处理对于保证湿地的修复效果,促进生态湿地的健康发展意义重大；同时,脱水污泥作为污水处理后的副产物,如何对其进行资源化利用也一直是现代环境领域研究的热点。本研究以这两种水体修复工程的副产物作为研究对象,利用太平二号蚯蚓构建蚯蚓动物反应器,对这两种污水处理副产物进行同步资源化处理,以探究水生植物-污泥混合物经蚯蚓动物反应器处理后的物质转移和污染物消减情况,得出主要结果如下：1.对蚯蚓动物反应器条件下不同配比狐尾藻与污泥的处理效果进行比较研究,结果表明,30%狐尾藻配比的处理效果要明显优于其它各处理,在该条件下,蚯蚓的成长性最好,经动物反应器处理30天后,处理材料的质量消减率达58.6%,体积消减率达60.9%,有机物的分解率达34.3%,同时,经蚯蚓动物反应器处理后产物的养分形态和微生物群落结构也发生了明显变化,处理后产物中速效态磷含量、放线菌和真菌菌群数量都呈显著增加的趋势(P<0.05)。2.不同水生植物品种的含水量和植物与污泥混合后的碳氮比可能是影响动物反应器处理效果的关键因子,因此,选用了4种含水量相似的水生植物(狐尾藻、圆币草、黄花水龙、大漂)作为研究对象,参考前期研究得出的植物最佳配比,对蚯蚓动物反应器条件下不同植物品种的处理效果进行比较研究,结果表明,这4种高含水量水生植物-污泥混合物具有相似的处理效果,经反应器处理后,4种植物-污泥混合物的减量化效率均超过了50%,处理后产物碳氮比显著降低(P<0.05),在处理末期各处理均达到了10：1左右的碳氮比平衡。综合考虑处理物的减量化、有机质含量变化等因素,反应器对狐尾藻和大漂的处理效果要略优于其它两种植物品种。3.纯污泥直接用于对小白菜的栽培,对其生长有一定的抑制作用,并有可能影响作物产量和导致作物对重金属的积累。而蚯蚓粪作为培养基质对小白菜的增产效果极显著,以纯污泥为原料的蚯蚓粪和以30%狐尾藻为原料的蚯蚓粪在对小白菜的增产效果上差别不大,但以30%狐尾藻为原料的蚓粪对小白菜中磷的累积量要显著高于以纯污泥为原料的蚯蚓粪。与未施肥的水稻土相比,2种蚓粪使小白菜地上部产量分别提高了147.1%和149.9%,且无明显的重金属积累现象,结果表明,经蚯蚓动物反应处理后的蚓粪可以作为植物生长的培养基质。4.通过外源添加珍珠岩可以提高蚯蚓动物反应器的处理效率,缩短处理时间,在2%,4%,8%,16%珍珠岩添加比例的处理效果对比中,以4%珍珠岩添加比例对反应器处理效率的促进作用最为明显。5.经蚯蚓动物反应器处理后样品中pH都有一定程度的降低,蚯蚓对样品中的Cu,Cr有一定的累积效应,但总体来说其体内的重金属水平仍处于一个在蚯蚓健康生长的合理范围内,处理后产物中全量重金属含量变化不大,但有效态重金属在处理后均呈显著降低的趋势(P<0.05),其主要原因是蚯蚓及微生物的活动导致体系内产生了许多小分子有机酸,其能够与有效态重金属进行螯合而使重金属失活。蚯蚓活动对四环素等环境污染物去除效果明显,在低浓度条件下,四环素可以在短时间内被完全分解,高浓度条件下,处理15天后对四环素的降解率也均在95%以上。
【作者】丁哲利；
【导师】杨肖娥；
【作者基本信息】浙江大学，植物营养学，2014，博士
【关键词】蚯蚓动物反应器；湿地植物；污泥；同步处理；减量化；污染物消解；条件优化；

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