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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 蚯蚓處理對城市污泥穩(wěn)定性及重金屬遷移轉(zhuǎn)化的影響
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡介：
- 通過蚓糞和污泥以不同比例配比，通過蚓糞接種對蚯蚓處理污泥重金屬形態(tài)轉(zhuǎn)化和理化特性的影響方面的研究，探明蚓糞在其中所起到的作用。有望以預(yù)期結(jié)果為參考依據(jù)，利用蚯蚓處理城市污泥并加以適當(dāng)調(diào)控，以進(jìn)行減量化、資源化、安全化。
- 詳細(xì)介紹：
- 城市污泥是城市污水處理廠經(jīng)過各級處理凈化污水所產(chǎn)生的沉淀物質(zhì)。隨著污水處理設(shè)備的普及和污水處理率的提高，污泥的產(chǎn)量也急劇增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前世界上生產(chǎn)污泥已達(dá)1億噸/年，而污泥的處理費(fèi)用高達(dá)污水廠總運(yùn)行費(fèi)用的40%-60%。在我國，農(nóng)用污泥占了很大比例，原因是污泥中含有豐富的有機(jī)質(zhì)和氮磷鉀,是一種很好的有機(jī)肥。通過堆肥使污泥N、P、K等含量提高適于農(nóng)用，但由于污泥中含有重金屬物質(zhì),阻礙了農(nóng)用技術(shù)的發(fā)展。 經(jīng)過無害處理的污泥能優(yōu)化土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤的有機(jī)質(zhì)，促進(jìn)作物發(fā)育。降低污泥的重金屬含量，改善污泥的理化特性是污泥農(nóng)用的關(guān)鍵。 蚯蚓是環(huán)節(jié)動物，是維持土壤肥力的重要生物，它們大量吞食有機(jī)物質(zhì)，通過砂囊的機(jī)械研磨和腸道內(nèi)的生物化學(xué)作用進(jìn)行分解和轉(zhuǎn)化，是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中土壤循環(huán)的一個重要環(huán)節(jié)。蚯蚓可以富集污泥中的重金屬，原因是蚯蚓體內(nèi)的黃色組織中的黃色細(xì)胞具有富集重金屬的作用。在微生物的協(xié)同作用下，蚯蚓利用自身豐富的酶系統(tǒng)(蛋白酶、脂肪酶、纖維酶、淀粉酶等)將有機(jī)廢棄物迅速分解、轉(zhuǎn)化成易于利用的營養(yǎng)物質(zhì)，加速了堆肥穩(wěn)定化過程。大量研究表明，使用蚯蚓堆肥的污泥重金屬含量普遍降低，營養(yǎng)物質(zhì)含量有所上升，并且對pH，電導(dǎo)率等有所影響。蚯蚓處理污泥源于20世紀(jì)70年代，美國的研究者Hartenstein等人在紐約州立大學(xué)有目的用蚯蚓處理污泥，之后，其他國家也致力于這項(xiàng)研究中。我國在蚯蚓處理污泥研究方面起步比較晚，楊建采用蚯蚓生態(tài)濾池對生物膜污泥進(jìn)行分解穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)。 蚓糞是一種均一且有自然泥土味的細(xì)碎類物質(zhì),具有很好的通氣性、排水性和高持水量,并具有良好的吸收和保持營養(yǎng)物質(zhì)的能力,相對于較大的表面積而言,還有利于蚓糞中許多有益微生物的生存.盡管蚓糞中營養(yǎng)物質(zhì)的種類和含量因所取食原料的不同而不同,但總體來說,蚯蚓所取食的各種有機(jī)質(zhì)都轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的腐殖質(zhì)類復(fù)合物,更有利于植物的吸收和利用.同時,蚓糞中還含有大量的細(xì)菌、放線菌和真菌,這些微生物的代謝作用還可以改變土壤的各種理化性質(zhì),使土壤成分更加復(fù)雜多樣和更有利于植物的吸收利用,并會對其它微生物的活動產(chǎn)生一定的影響,如抑制植物的土傳病害等。蚓糞中的生物和化學(xué)成分并不是互不相干的,蚓糞中含有的某些微生物種類,能通過正常的生命活動吸收、固定外源化學(xué)元素,增加蚓糞中N、P、K等元素的含量,提高蚓糞的營養(yǎng)價值。而蚓糞中本身所含有的某些化學(xué)物質(zhì),又會對在其中生活的微生物產(chǎn)生正向或負(fù)向的影響。因?yàn)轵炯S的這些特點(diǎn)，它常被作為高效的有機(jī)肥料和綠化土壤的改良劑。 本研究的內(nèi)容是蚓糞接種對蚯蚓處理污泥重金屬形態(tài)轉(zhuǎn)化的影響，關(guān)于這方面的研究國內(nèi)外都比較少。通過將污泥和蚓糞以不同比例混合，研究蚯蚓對污泥理化特性的影響和重金屬形態(tài)轉(zhuǎn)化的作用，以及接種蚓糞會對該研究產(chǎn)生的影響。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 基本思路 ? 配制不同比例的蚓糞和污泥，通過蚯蚓堆制后，對土壤和蚯蚓進(jìn)行優(yōu)化處理； ? 依據(jù)土壤優(yōu)化處理結(jié)果，測定污泥和蚓糞不同配比混合樣品中的全量Cu、Zn、Pb、Cd，有效態(tài)Cu、Zn、Pb、Cd和Cu、Zn、Pb、Cd形態(tài)分級，表明接種蚓糞對蚯蚓堆制污泥重金屬變化的影響。 ? 依據(jù)蚯蚓優(yōu)化處理結(jié)果，測定其理化性質(zhì)。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- ?研究的科學(xué)性在于模擬自然條件下蚯蚓污泥堆肥過程，得到的結(jié)論更加符合實(shí)際客觀條件，操作可行性較大，對實(shí)際的應(yīng)用有指導(dǎo)作用。 ?研究的創(chuàng)新性主要在于蚓糞的接種和經(jīng)過蚯蚓處理導(dǎo)致污泥理化特性的變化，分析出其中的原因，則在實(shí)際運(yùn)用中可以很快速簡便的實(shí)現(xiàn)，對蚯蚓堆肥污泥的運(yùn)用有非常大的現(xiàn)實(shí)意義。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實(shí)意義
- ◇ 理論意義 探明在蚯蚓堆制污泥重金屬的形態(tài)轉(zhuǎn)化和理化特性變化的過程中，蚯蚓處理污泥的能力，特別是蚓糞在其中所起到的作用 ◇ 現(xiàn)實(shí)意義 尋求污泥處理更有效的新方法，降低污泥處理所需的成本。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 本文研究了加入不同配比的蚓糞情況下，蚯蚓處理污泥后，重金屬發(fā)生的形態(tài)轉(zhuǎn)化以及對污泥理化特性的影響。結(jié)果表明：經(jīng)過蚯蚓處理，Cu、Zn、Pb的含量增加，而對Cd沒有明顯影響；能增加有效態(tài)Cu、Pb 的含量，降低有效態(tài)Zn的含量，而對Cd影響不大；能降低交換態(tài)Cu、Zn的含量，能增加不可利用態(tài)Cu、Zn的含量；pH從酸性升高趨于中性，電導(dǎo)率高于原基質(zhì)；有機(jī)質(zhì)含量有所下降，全氮含量在蚯蚓的作用下有所下降，但是下降幅度有限，因此C/N比減??；全磷的含量下降，但是速效磷的含量上升且比較明顯；全鉀及速效鉀均無明顯變化。隨著蚓糞的含量在配料中所占的比例增加，Cu、Zn的含量明顯增加，Pb的含量變化不大，Cd的含量稍有下降；有效態(tài)Cu、Zn含量增加，但有效態(tài)Zn占總量的百分含量降低，有效態(tài)Pb含量降低，而有效態(tài)Cd不受影響；交換態(tài)和不可利用態(tài)Cu含量都增加，但不可利用態(tài)Cu的百分含量卻降低，交換態(tài)Zn的含量逐漸增加，不可利用態(tài)Zn所占總量的百分含量有所增加；pH升高，電導(dǎo)率上升， C/N比同期下降，有效態(tài)N、P量同比上升，K仍無明顯變化。
獲獎情況
- 在校第十二屆“挑戰(zhàn)杯”賽獲一等獎
鑒定結(jié)果
- 經(jīng)鑒定，情況屬實(shí)
參考文獻(xiàn)
- [1] 孫海東.城市生活污泥的生物（蚯蚓）消解及其資源化利用研究[D].江蘇:揚(yáng)州大學(xué),2008. [2] 劉昭兵.蚯蚓對城市污泥中鎘、鉛及養(yǎng)分生物有效性的影響[D].武漢:華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,2007. [3] 華玉妹.污泥中Cu、Pb和Zn的生物瀝濾研究[D].浙江:浙江大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院,2005. [4] 黃玉蛾.污水污泥中重金屬去除方法研究[D].湖南:湖南大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,2007. [5] Couillard D,Zhu S.Bacterial leaching of heavy metals from sewage sludge for application agricultural application[J].Water Air Soil Pollut,1992,63(1-2):67-83. [6] Richard B K,Steenhuis T.Effect of sludge Processing mode,soil texture and soil PH on metal mobility in undisturbed soil columns under accelerated loading.Environ Pollut, 2000,109:327-346. [7] 劉小麗.蚯蚓處理對城市污泥肥效及重金屬生物有效性的影響[D].武漢:華中農(nóng)業(yè)大學(xué),2003.
同類課題研究水平概述
- 蚯蚓堆肥技術(shù)是基于蚯蚓在自然生態(tài)系統(tǒng)中所具有的促進(jìn)有機(jī)物質(zhì)分解轉(zhuǎn)化功能以及固體廢棄物堆肥處理的基礎(chǔ)上，發(fā)展起來的一項(xiàng)針對城市生活垃圾、農(nóng)業(yè)廢棄物和城市生活污水污泥中的有機(jī)部分的生物處理技術(shù)。它是在污泥堆肥基礎(chǔ)上引入蚯蚓，蚯蚓在堆肥處理污泥過程中，尋覓合適的營養(yǎng)物質(zhì)作為食物，污泥進(jìn)入蚯蚓體內(nèi)到最后以蚯蚓糞的形式排出，相當(dāng)于一套完整的污泥處理工藝，此間既有蚯蚓體內(nèi)分泌物的化學(xué)作用以及蚯蚓體內(nèi)腸道微生物的生化作用，還有研磨、消化等物理化學(xué)作用，其整個流程如圖3.1所示。在整個過程中，不僅有蚯蚓的吞噬消化作用，而且由于蚯蚓在污泥中的活動再加上其特殊的生物學(xué)功能，加速了污泥中的微生物的活動，蚯蚓與微生物協(xié)同作用從而加速污泥中有機(jī)物質(zhì)的分解轉(zhuǎn)化。 與其它國內(nèi)目前國內(nèi)普遍使用的處理技術(shù)相比，它克服了污泥資源化最大的限制因素，避開了其它技術(shù)的缺點(diǎn)，充分體現(xiàn)了其優(yōu)越性。與污泥農(nóng)用技術(shù)相比，它解決重金屬污染的難題；與填埋技術(shù)相比，它不僅不需要大量的土地，而且徹底解決了污泥的問題，而填埋并未最終避免環(huán)境污染，而只是延緩了污染發(fā)生的時間；與焚燒相比，它不需要巨額投資而且也不產(chǎn)生二次污染；與堆肥技術(shù)相比，它可以縮短污泥的堆肥周期，解決了重金屬殘留問題，提高了養(yǎng)分增加了肥料中的微生物。
