蚯蚓對城鎮(zhèn)污泥微生物數(shù)量、活性及種群結(jié)構(gòu)影響的研究.pdf

1、城鎮(zhèn)污泥是城市污水處理廠的必然產(chǎn)物，其特點是含水率和有機質(zhì)含量高，微生物易于生長繁殖，有機物厭氧條件下分解產(chǎn)生大量氨氣、硫化氫和硫醇等有害氣體，由此帶來的環(huán)境問題日益突出。同時，污泥中亦包含豐富的可被植物利用的營養(yǎng)物質(zhì)，因而具有很高的農(nóng)用價值。然而，對其穩(wěn)定化處理也將成為后續(xù)利用的關(guān)鍵。
　　蚯蚓處理廢棄物是一種生物化學處理過程，在蚯蚓與微生物（基質(zhì)微生物和蚯蚓腸道微生物）共同作用下將有機物分解轉(zhuǎn)化為一種更穩(wěn)定的物質(zhì)。盡管微生物負

2、責有機物的分解轉(zhuǎn)化，但蚯蚓的腸道和蚓糞作用顯著影響微生物種群特征（微生物活性，數(shù)量及種群結(jié)構(gòu)），進而改變有機物分解路徑。基于上述分析，本文主要研究一下幾點：（1）綜合幾種生化參數(shù)來評價蚯蚓處理城鎮(zhèn)污泥的穩(wěn)定化特征；（2）借助聚合酶鏈反應-變性梯度凝膠電泳（PCR-DGGE）及測序手段明確蚯蚓處理城鎮(zhèn)污泥過程中微生物種群結(jié)構(gòu)的演變；（3）考察溫度的變化對蚯蚓處理城鎮(zhèn)污泥微生物種群的影響。主要結(jié)果與結(jié)論如下。
　　第一，脫水污泥穩(wěn)定化

3、呈先快后慢的趨勢，接種蚯蚓可減小體系pH的變化幅度，加速有機物的礦化。相比對照組，污泥接種蚯蚓的產(chǎn)物微生物碳量（MBC）和脫氫酶活性（DHA）顯著降低。蚯蚓顯著提高了處理系統(tǒng)前期 MBC，加速有機質(zhì)的降解，從而導致后期MBC與DHA均較低，最終處理產(chǎn)物穩(wěn)定化程度更高。
　　第二，蚯蚓處理城鎮(zhèn)污泥的過程可分為初始階段，分解活躍階段，分解持續(xù)階段，分解結(jié)束四個階段，并且接種蚯蚓使得小粒徑污泥的穩(wěn)定化速度比大粒徑污泥快，尤其是在實驗20

4、-40天。PCR-DGGE顯示，與未接種蚯蚓的污泥體系比較，蚯蚓對真核微生物種群影響較細菌種群更明顯。而兩種粒徑蚯蚓處理體系的細菌種群多樣性減小，表現(xiàn)為許多降解菌，如Chitinophagasp.，F(xiàn)lavobacterium succinicans，unculturedSaprospiraceae bacterium，uncultured Flavobacteriia bacterium在實驗后期消失，說明產(chǎn)物中能夠被這類細菌利用的有

5、機物質(zhì)已基本被降解。Ochrobactrumsp.和Nitrosomonas halophila兩種氮素轉(zhuǎn)化有關(guān)的細菌在50天后突然出現(xiàn)或許表明最終產(chǎn)物已達到腐熟。從真核微生物種群變化來看，出現(xiàn)了許多能夠降解復雜聚合物的木霉?？偠灾?，黃桿菌 Flavobacteria和鞘氨醇桿Sphingobacteria等細菌，絲足蟲類Cercozoa，霉菌Molds等真核微生物是蚯蚓處理污泥整個過程的優(yōu)勢種群，對于污泥的穩(wěn)定化具有重要意義。由MB

6、C及細菌和真核微生物DGGE圖譜變化可知，污泥的穩(wěn)定化過程是在蚯蚓的攝食活動和特定降解菌共同作用下完成的。
　　第三，3種溫度條件下，MBC和DHA均呈現(xiàn)相似的變化趨勢，實驗結(jié)束時，MBC和DHA在溫度為25℃時最低，體系穩(wěn)定化最好。而細菌和放線菌數(shù)量均呈現(xiàn)類似的結(jié)果。相比初始污泥，蚯蚓處理產(chǎn)物的16S rDNA細菌種群多樣性均升高，但25℃提高幅度最小，可能與溫度高時蚯蚓活性增強有關(guān)。聚類分析顯示，15℃和20℃體系細菌種群比較

7、接近，與污水處理系統(tǒng)溫度較接近。測序數(shù)據(jù)表明，Arenibacter echinorum和Acidobacteria bacterium IGE-004為25℃體系特有細菌，前者使系統(tǒng)氮素損失最大，而酸桿菌的出現(xiàn)與污泥中復雜有機物降解有關(guān)，因而也說明25℃體系的生化反應更劇烈。對18S rDNA微生物種群而言，聚類結(jié)果顯示，溫度對真核微生物種群影響較大。T. virginica，A. macrocystis，Pyxidiophorasp