污泥减量中水蚯蚓与六价铬相互作用机制研究

【摘要】水蚯蚓污泥减量技术已成功应用于城镇污水处理系统的剩余污泥减量中,此污泥减量技术经济、环境友好且无二次污染。而城镇生活污水尤其是工业废水剩余污泥中往往含有各种重金属等有毒物质,如能将该技术应用于此类污水处理系统的剩余污泥减量中,无疑会推动该技术的发展。铬盐是我国无机化工主要系列产品之一,“十二五”规划强调,环保部要重拳整治危险废物,产生铬盐等行业是重点。而铬盐中危害最大的是六价铬,如何高效经济地处理这些含铬的剩余污泥成为亟待解决的难题。本课题选取六价铬作为典型重金属代表,以水蚯蚓为研究对象,深入探究二者之间的相互作用机制。考察了六价铬胁迫下,pH值、溶解氧(DO)浓度及温度等主要环境因素对水蚯蚓呼吸速率的影响。正交试验结果表明,铬与环境因素的协同作用会对水蚯蚓呼吸速率产生较大的影响,低浓度的六价铬会对水蚯蚓的呼吸速率产生促进作用,高浓度会产生抑制作用。当六价铬浓度为2.5mg/L、温度26℃、pH=6.0、DO浓度为6.0mg/L,水蚯蚓呼吸速率最大；四个因素对水蚯蚓呼吸速率的影响由主到次为六价铬浓度、温度、DO浓度、pH值,影响水蚯蚓呼吸速率最主要的因素是六价铬浓度,而pH值对呼吸速率的影响最小。本文探明了六价铬对水蚯蚓体内酶活性的影响。曝气与未曝气条件下的试验结果表明,酶活性受溶解氧的影响较大。超氧化物歧化酶(SOD)活性在曝气条件下先抑制后被诱导,最大抑制率出现在0.80mg/L,48h时抑制率达91.59%；未曝气条件下,当浓度为0.1mg/L,42h时最大抑制率达98.08%。过氧化氢酶(CAT)活性在曝气与未曝气条件下,暴露6h时均被最大诱导,曝气与未曝气条件下诱导倍数分别为1.32、0.83。曝气条件下,过氧化物酶(POD)活性在整个暴露时段内的变化幅度并不明显,在未曝气条件下,POD酶活性在整个试验时段,活性基本处于被抑制状态。由此可见,水蚯蚓的抗氧化酶活性与溶解氧浓度密切相关,SOD酶对六价铬的毒害反应非常敏感。综合考察了六价铬浓度、pH值、水蚯蚓投加量和温度对水蚯蚓活体与死体吸附六价铬性能的影响。在研究浓度范围内,水蚯蚓死体达到吸附平衡的时间(2h左右)远比活体(30h左右)要短,但活体的吸附速率更高。当六价铬浓度低于或等于2.5mg/L时,对应的吸附率和单位质量吸附量为活体的高于死体的；pH由6.0变化到8.0时,活体对六价铬的吸附率和单位质量吸附量逐渐增强最后趋于稳定,pH为8.0时,吸附率与吸附量分别为56.45%和90.47mg/kg(dw)；pH从6.0变化到10.0,死体对六价铬的吸附率与单位质量吸附量先增大后减小,当pH=8.0时,吸附率与吸附量最大,分别为47.13%、75.53mg/kg(dw)。在0.1L的体系中,当水蚯蚓质量从1.0g(ww)增加5.0g(ww)时,活体的吸附速率从0.94μg/h提高到2.07μg/h,而死体的最快吸附速率仅为0.33μg/h,吸附率及单位质量吸附量也均为活体的高于死体的；温度对水蚯蚓活体与死体吸附六价铬性能影响较大,同温度下,死体的吸附率与单位质量吸附量均约为活体的二分之一。从六价铬吸附速率、吸附率及单位质量吸附量三方面看,水蚯蚓活体对六价铬的吸附贡献更大。当系统中死体与活体共存时,环境温度宜控制在22-25℃范围内,pH维持在7.5左右。水蚯蚓污泥减量系统中的含铬污泥经水蚯蚓捕食后,65.66%的铬分布至水蚯蚓及蚓粪中,水蚯蚓富集铬并将一部分铬迁移至蚓粪中,29.51%的铬仍在污泥中。水蚯蚓、污泥及蚓粪中的铬浓度均呈现先升高后下降的趋势,说明水蚯蚓在体内铬累积到一定浓度时会启动解毒机制。系统中63.27%的六价铬被水蚯蚓还原成三价铬,证实了水蚯蚓确实具有生物还原六价铬的能力。基于本课题的研究,为水蚯蚓在含铬污泥中应用的工艺条件的优化提供技术支持,为进一步推进水蚯蚓污泥减量技术理论添砖加瓦。
【作者】曹永青；
【导师】楼菊青；
【作者基本信息】浙江工商大学，环境工程，2014，硕士
【关键词】六价铬；水蚯蚓；呼吸速率；酶活性；吸附性能；生物富集迁移；还原；

【参考文献】
[1]黄世民.LY12铝合金长桁零件退漆过程腐蚀现象分析[J].航空工艺技术.1991(04)
[2]贾明武.蜂窝电话用锂离子电池标准分析对比[J].电子质量.2001(04)
[3]温钧明.嵌入式智能数字测试仪的研究[D].河北经贸大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[4]吴心虹.肾性贫血患者NGAL与铁代谢的关系及其与中医证型相关性研究[D].福建中医药大学,中西医结合临床（专业学位）,2014,硕士.
[5]王晓岚.成都铁路局生活系统职工满意度调查论证及研究[D].西南交通大学,工商管理（专业学位）,2014,硕士.
[6]王开弘,丁川.基于零售商具有公平偏好的渠道网络委托-代理模型[J].控制与决策,2015,03:565-571.
[7]骆盼育.正交放置平屋盖的风致干扰效应研究[D].北京交通大学,2014.
[8]季湘铭.发达地区农户参与农民专业合作社的意愿及满意度的影响因素分析[D].浙江大学,2010.
[9]赵娜.20世纪30年代华资银行在陕西的农贷研究[D].宁夏大学,专门史,2014,硕士.
[10]高洪涛.地方政府信用评价与提升问题研究[D].华中师范大学,行政管理,2003,硕士.
[11]任静.严寒地区住宅和办公建筑人体热适应现场研究[D].哈尔滨工业大学,供热、供燃气、通风及空调工程,2014,硕士.
[12]谭维娜.基于网格的风险文件分析框架设计和实现[D].山东大学,软件工程（专业学位）,2013,硕士.
[13]刘立山.中国电影评奖制度研究[D].西南大学,电影学,2013,硕士.
[14]刘青.北京市基层民政执法存在问题及对策[D].中国社会科学院研究生院,法律,2014,硕士.
[15]高艳.浅谈科技俄语词汇的翻译策略[D].黑龙江大学,翻译,2013,硕士.
[16]高强.转子式机油泵参数化设计与流体特性分析[D].上海工程技术大学,车辆工程,2011,硕士.
[17]黄江涛,刘自伟.层级数据仓库结构模型设计[J].微机发展,2005,12:33-34+37.
[18]吕宏升.肩峰下滑囊在肩袖撕裂中的作用及意义的研究[D].第四军医大学,外科学,2004,硕士.
[19]孟贺学.我国中小企业未来成长问题研究[D].武汉理工大学,产业经济学,2003,硕士.
[20]汪洋,吴跃.移动挖掘——从移动设备上监视股票市场[J].福建电脑,2004,06:46-47.
[21]潘东麟.面向JIT生产过程的CAPP系统[D].天津大学,机械制造及其自动化,2004,硕士.
[22]葛俊丽,罗晓燕.新媒介时代外语教学新视角:多元识读教学法[J].外语界,2010,05:13-19.
[23]翁东明,郭瑞,张宏伟,程樟峰,田云,余晶晶,王月霞,刘金亮.浙江省自然保护区落叶阔叶林群落物种组成与结构比较研究[J].浙江大学学报(理学版),2014,05:600-610.
[24]张景彩.两类最优带约束强部分平衡2-设计[D].苏州大学,应用数学,2014,硕士.
[25]吴丛新.基于视频的交通参数采集算法研究[D].湖北大学,应用数学,2012,硕士.
[26]唐辉.宁夏石嘴山工业园区地下水铅污染风险预测研究[D].长安大学,水利工程（专业学位）,2013,硕士.
[27]胡凤娟.动态环境下多船编队及避障研究[D].广东工业大学,检测技术与自动化装置,2013,硕士.
[28]谢敏.交叉上市的市场反应:中国A股和H股市场的实证研究[D].上海交通大学,金融,2013,硕士.
[29]张静.角色扮演类网络游戏玩家互动行为对忠诚度影响之研究[D].浙江大学,2007.
[30]李旭.网络化多自主体系统分布式编队算法研究[D].燕山大学,控制理论与控制工程,2014,硕士.
[31]高超.栝楼悬浮细胞体系对积雪草酸的生物转化及活性评价研究[D].福建中医药大学,中药学,2013,硕士.
[32]刘亨昌.磷酸酯表面活性剂合成及结构与性能的研究[D].河北科技大学,纺织化学与染整工程,2012,硕士.
[33]曾顺丽.管理层权力视角下中国上市公司薪酬粘性实证研究[D].成都理工大学,企业管理,2013,硕士.
[34]蒋康涛.低速轴流压气机旋转失速的数值模拟研究[D].中国科学院研究生院（工程热物理研究所）,2004.
[35]郭翠萍.脑干皮质脊髓束及内侧丘系的DTI及DTT研究及临床应用[D].南方医科大学,影像医学与核医学,2012,硕士.
[36]王凯.留守儿童教育问题研究[D].华中师范大学,农村与区域发展,2014,硕士.
[37]宋微.超级电容器用MnO_x基复合材料的制备及其电化学性能[D].燕山大学,2014.
[38]张凯亮.凋亡相关蛋白Bcl-x1在舌鳞状细胞癌中的表达及意义[D].兰州大学,口腔临床医学,2012,硕士.
[39]梁智.半导体光催化剂BiVO_4的软化学合成与可见光催化性质表征[D].南京理工大学,材料工程,2013,硕士.
[40]孟德阳.房企换活法[J].英才,2012,07:58-59.
[41]裴岩.论劳动者预告辞职制度[D].辽宁大学,法律,2012,硕士.
[42]陈正正.汉语形声字研究三十年[J].云南师范大学学报(对外汉语教学与研究版),2014,01:72-80.
[43]高凤麟.“微设计”理念及其实践方法研究[D].中国美术学院,设计艺术学,2014,博士.
[44]马静静.石墨烯负载钯铜纳米催化剂的制备及其催化性能的研究[D].合肥工业大学,2014.
[45]杨娜.频域OCT观察视网膜脱离复位术后黄斑微结构改变与视功能恢复关系的研究[D].河北医科大学,眼科学,2013,硕士.
[46]何丽琼.复合型纳米TiO_2/SnO_2催化剂的制备及其光催化性能研究（Ⅱ）[D].浙江工业大学,2012.
[47]王有振WangYouzhen.高校保障性住房建设可行性分析[J].城市建筑.
[48]王子栋,郭治.摄动离散LYAPUNOV方程解的上下界估计[J].自动化学报,1999,01:120-124.
[49]何凌毅,樊莉萍.一个基于Java的可视化挖掘工具的设计和实现[J].计算机应用研究,2001,10:138-141.
[50]谷美瑜.骆家辉北京外国语大学演讲模拟交替传译实践报告[D].山东财经大学,英语口译（专业学位）,2014,硕士.