基于蚯蚓密度调控污泥堆肥重金属有效性研究

目的为探讨不同蚯蚓投放密度对污泥中重金属有效性的影响,为污泥蚯蚓堆肥提供新思路。方法以不同密度赤子爱胜蚓(0,10,20,40条)和0g,25g,50g稻壳为添加剂对2kg污泥进行堆肥,探究不同蚯蚓投放密度下生活污泥重金属有效性变化。结果在一定稻壳添加量下,随蚯蚓密度增加,污泥pH(酸碱度)、OM(有机质)、TN(总氮)、TP(总磷)降低,EC(电导率)增加,随稻壳添加量逐渐增加,与蚯蚓协同作用下污泥pH、OM、TN、TP继续降低;在一定稻壳添加量下,随蚯蚓投放密度增加,污泥Cu、Zn、Pb、Cd总量降低,其中,50g稻壳协同40条蚯蚓堆肥时,Cu、Cd总量降低幅度达到最大,分别为34.04%、35.85%;在一定稻壳添加量下,随蚯蚓投放密度增加,污泥有效态Cu、Zn有升高趋势,有效态Cd有所降低,有效态Pb显著降低(P<0.05),其中,50g稻壳协同40条蚯蚓堆肥时,对污泥中Pb有效性钝化效果最显著,降低达到42.43%;通过相关性和回归分析可知,蚯蚓投放密度增加,通过改变EC影响Cu有效性、改变TN和TP影响Pb、Zn和Cd有效性。结论50g稻壳协同40条蚯蚓共同处理污泥时,对污泥中重金属活性降低效果最佳。

秸秆炭协助蚯蚓堆肥条件下污泥中重金属时间性变化特征

为降低生活污泥中重金属迁移性和有效性,提高其利用率,以某市生活污水处理厂剩余污泥为研究对象,设置污泥单独堆肥为对照组,添加蚯蚓和不同比例玉米秸秆炭(0%、2%、4%、6%和8%),探究秸秆炭协助蚯蚓堆肥条件下污泥中重金属浓度及其有效态的时间变化规律。结果表明,随堆肥时间增加(0~30 d),污泥pH和总氮(TN)浓度先升高后降低,总有机碳(TOC)浓度逐渐降低,电导率(EC)先降低后升高,总磷(TP)和总钾(TK)浓度逐渐增加,堆肥结束时,pH、TOC浓度和TN浓度分别较初始值平均降低6.38%、20.24%和13.44%;重金属Cd、Zn和Pb浓度先降低后升高,Cu、Ni和Cr浓度先升高后降低;重金属Cd、Cu、Ni和Zn有效态浓度先降低后升高,Cr和Pb有效态浓度先升高后降低,堆肥10 d时,Cd、Cu、Ni和Zn有效态浓度较初始值降低最多,平均降低40.99%、30.65%、16.23%和3.17%。秸秆炭的添加能改善污泥弱酸性环境,提高TK浓度,降低EC和TOC、TN、TP浓度;污泥中重金属(除Pb外)浓度及其有效态(除Cu和Pb外)浓度均随秸秆炭添加比例的增加而降低。通过相关性和逐步回归分析得出,秸秆炭协助蚯蚓堆肥主要通过改变污泥pH及EC与TOC、TP浓度影响重金属有效态浓度,且添加8%玉米秸秆炭时污泥中重金属浓度和有效态浓度降低效果最佳。

稻壳炭强化城市污泥蚯蚓堆肥过程中重金属变化特征

为探讨稻壳炭强化蚯蚓堆肥对污泥性质和重金属的影响,本研究以城市污泥为研究对象,添加不同比例稻壳炭对蚯蚓堆肥进行强化处理,探究不同生物炭剂量(污泥干质量的2%、4%、6%、8%)对城市污泥蚯蚓堆肥过程中重金属有效态以及赋存形态的影响。结果表明:堆肥过程中pH呈先上升后降低的趋势,电导率先降低后升高,有机质呈下降趋势;与对照组(不添加稻壳炭)相比,添加不同比例稻壳炭强化后的电导率、有机质分别降低28.96%~47.46%、2.84%~18.87%;稻壳炭强化的污泥堆肥中养分增加,总氮、总磷和总钾在8%添加量时分别提高9.89%、24.39%和2.51%。当稻壳炭添加到蚯蚓堆肥后,重金属从易迁移转化形态向稳定态转化,在8%添加比例时,Cd、Cu、Ni的残渣态占比较对照组分别提高3.57、19.12、9.27个百分点,有效态分别降低56.25%、34.22%、28.20%;添加4%稻壳炭使Pb由可交换态、碳酸盐结合态向稳定的有机结合态转化,且有效态降低27.69%。相关性分析发现稻壳炭强化蚯蚓堆肥,升高堆体pH降低了污泥中Cd、Cu、Ni、Pb有效态含量。研究表明,稻壳炭强化蚯蚓堆肥可显著提升城市污泥营养元素,改善理化性质,提高污泥中重金属钝化效率。

蚯蚓堆肥过程中重金属的迁移转化及影响因素

为了研究蚯蚓堆肥过程中重金属的迁移转化特征,利用不同质量的牛粪(350~400g)、秸秆(150~200g)和过磷酸钙(25~75g)混合配比成6组基质,探索分析添加蚯蚓(50~150g)堆肥过程中基质重金属(Cu、V、Mn、As、Zn和Cr)总量和形态的变化特征及其影响因素.结果表明:与添加蚯蚓质量为50g与100g相比,添加蚯蚓质量为150g时,Cu(总量27.00mg/kg,可氧化态22.03mg/kg)､Zn(总量288.89mg/kg,可还原态22.03mg/kg)､V(总量15.22mg/kg,残渣态8.87mg/kg)和Cr(总量26.79mg/kg)是显著较低的(P<0.05);4周的蚯蚓堆肥降低了Mn、As的总量和Cu、V的生物有效性,但增加了Cu、V、Zn的总量和Mn、Zn的生物有效性;基质pH值和有机质含量是影响堆肥过程中重金属总量及其形态明显变化的关键因素;基于潜在风险指数和风险评价编码法发现基质还田对土壤重金属污染的潜在风险较小.

污泥蚯蚓堆肥对染色体和质粒上耐药基因归趋的影响

染色体和质粒分别介导污泥中的抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)进行垂直和水平转移,使ARGs在亲代或不同菌种之间传播,导致污泥蚯蚓堆肥对ARGs的削减有限.为了解决这个问题,本实验通过研究蚯蚓堆肥过程中染色体与质粒上ARGs和移动遗传元件(Mobile genetic elements,MGEs)的丰度变化,以无添加蚯蚓为对照,进行20d的蚯蚓堆肥,探究蚯蚓堆肥对污泥中ARGs的垂直和水平转移的影响.结果显示:前10d是污泥蚯蚓堆肥中ARGs转移的高峰期.除了tetM,蚯蚓组其余ARGs丰度在质粒和染色体上均发生了显著的增加(P<0.05).与对照组相比,质粒上的ermF、ermB、tetX、sul1的丰度在蚯蚓组显著增加了1.02倍、1.97倍、2.43倍、0.75倍(P<0.05),而染色体上仅ermB在蚯蚓组显著增加(P<0.05).对于MGEs,质粒上的intI1丰度在蚯蚓组中比对照组显著增加了1.63倍(P<0.05),而染色体上的却截然相反,是对照组大于蚯蚓组.堆肥的后10d,两组染色体和质粒中的MGEs和总ARGs的丰度均降低,且蚯蚓堆肥组降低速度更快.蚯蚓堆肥中,在质粒上MGEs与ermF、ermB、sul2有显著的正相关性(P<0.05),而在染色体上MGEs与所有ARGs均无显著相关性.冗余分析发现,ARGs的变化与MGEs、蚯蚓堆肥引起的环境变化有关,而且环境因素如电导率、有机质、氨氮和硝酸盐氮,对质粒上ARGs和MGEs的影响比对染色体的更为强烈.综上所述,携带MGEs的质粒介导的水平转移是蚯蚓堆肥中ARGs难以削减的的主要原因.

蚯蚓粘液-秸秆炭共同作用对生活污泥堆肥中重金属的影响

生活污泥中富含的重金属限制其资源化利用,为钝化重金属活性,降低污泥毒害效果和提高其利用价值,以40 mL蚯蚓粘液和2%、4%、6%、8%秸秆炭为添加剂对2 kg污泥进行堆肥,研究粘液、粘液协同秸秆炭添加对污泥堆肥后重金属变化的影响。结果显示,与对照组污泥堆肥相比,粘液堆肥污泥后pH升高1.42%,总氮、总磷含量降低7.87%、14.18%(P<0.05);而粘液协同秸秆炭堆肥污泥后,污泥逐渐呈碱性,电导率提升5.71%~9.58%(P<0.05),有机质含量升高7.71%~24.60%(P<0.05),丰富了堆体中可溶性离子和有机物含量,但总氮、总钾含量分别降低19.10%~30.95%、7.87%~14.31%。在添加粘液对污泥堆肥后,重金属总量均表现出下降趋势,Ni、Zn、Pb的较活泼形态向难以降解的残渣态转化,使残渣态所占比例较CK处理分别升高61.81%、120.19%、72.51%;当添加粘液和秸秆炭对污泥堆肥后,重金属总量继续表现出下降趋势,碳酸盐结合态Ni和Pb、铁锰结合态Pb、可交换态Zn逐步向稳定的残渣态转化,而有机结合态Cu却向可交换态和残渣态转化,钝化了堆肥污泥中Ni、Zn、Pb,活化了Cu。最后根据分析得出结论,粘液协同秸秆炭改变污泥中pH来影响重金属Ni、Zn、Pb、Cu有效态,粘液+8%秸秆炭处理对污泥重金属的影响较为理想。

牛粪堆肥成型基质块蔬菜育苗灌溉方式

为优选蔬菜育苗成型基质的灌溉方式,提高成型基质蔬菜育苗效果,以牛粪好氧堆肥腐熟料和牛粪蚯蚓堆肥腐熟料为主料配方的成型基质块为研究对象,在低位浸泡灌溉和微喷灌溉条件下,其中牛粪好氧腐熟料成型基质块灌溉耗水量体积的处理水平分别为2 500、350、700、1 050、1 400、1 750 m L,用T1、T2、T3、T4、T5、T6表示;牛粪蚯蚓堆肥腐熟料基质块灌溉耗水量体积的处理水平分别为3 000、700、1 050、1 400、1 750、2 100 m L,用TS1、TS2、TS3、TS4、TS5、TS6表示,探讨不同灌溉条件对2种牛粪腐熟料成型基质块中全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)的迁移及其吸水特性和育苗效果。结果表明,2种牛粪腐熟料成型基质块在低位浸泡灌溉下,其灌溉充分,淋洗脱盐量相对较小,并且对成型基质块的冲刷,扰动较小;微喷灌溉最小灌溉量T2或TS2下,虽然其淋洗损失的TN、TP、TK小于低位浸泡灌溉,但成型基质块未能被充分湿润,影响育苗效果;微喷灌溉在T3、T4、T5、T6或TS3、TS4、TS5、TS6处理水平下,成型基质块中的TN、TP、TK淋洗损失量均大于低位浸泡灌溉,并且随灌溉量的增大而逐步增大。对牛粪好氧堆肥腐熟料成型基质块,育苗前期应选取微喷灌溉T4进行前充分淋洗,育苗后期采取低位浸泡灌溉保留幼苗生长所需养分;而对牛粪蚯蚓堆肥腐熟料成型基质块,TS1处理下黄瓜幼苗的茎粗(6.23 mm)、株高(138.09 mm)、地上部分干质量(758.85 mg)、地下部分干质量(147.92 mg)和壮苗指数(217.64)均为该试验中最大值,灌溉水利用率为2.79g/kg,该处理水平下幼苗生长及水分有效利用率均较优,即可采取TS1处理对牛粪蚯蚓腐熟料成型基质块进行灌溉。

磷石膏、红糖等对蚯蚓改良滨海盐土的促进作用

前期研究表明,施入园林废弃物作为饵料并投放蚯蚓能够降低滨海盐土盐分。通过田间对比试验,研究同时添加磷石膏和红糖对蚯蚓改良滨海盐土的促进作用。结果表明,在每平方米施入6.5 kg园林废弃物及50条蚯蚓(平均质量0.334 g)的基础上,添加磷石膏能够显著降低土壤pH以及水溶性钠离子(Na^+)和氯离子(Cl^-)的含量,但同时会显著增加土壤水溶性钙离子(Ca^(2+))及硫酸根离子(SO_4^(2-))含量;随着磷石膏施入量的提高,土壤全盐量呈现先降低后升高的趋势。添加红糖能够间接降低盐碱土壤水溶性Na^+和Cl^-的含量以及全盐量,但不同红糖施入量的处理间并无显著差异。根据试验结果,推荐在施入园林废弃物作为饵料并投放蚯蚓的基础上,同时添加1 kg m^(-2)的磷石膏及0.4 kg m^(-2)的红糖,以取得最佳的降盐效果。

蚯蚓和堆肥固定化添加模式对漆酶降解土壤五氯酚的影响

利用土壤五氯酚(PCP)污染模拟实验,研究两种不同生态型蚯蚓(赤子爱胜蚓Eisenia foetida和壮尾环毛蚓Amynthas robustus E.Perrie)和堆肥固定化添加模式对漆酶降解土壤PCP的影响。在42 d培养期内,测试了不同处理下PCP质量分数、漆酶活性,以及土壤呼吸和微生物碳氮等微生物指标。结果表明:堆肥固定化漆酶降解土壤PCP的效果优于壳聚糖固定化漆酶和自由漆酶,主要原因是堆肥固定化漆酶能够有效地提高漆酶稳定性,减缓其活性下降速度。此外,堆肥还能提高土壤微生物的数量与活性,显著提升土壤漆酶的活性。添加两种生态型蚯蚓对漆酶活性影响不显著,但均可以显著提高土壤微生物的数量与活性,加速土壤中PCP的降解。壮尾环毛蚓对土壤微生物数量与活性的提升效果优于赤子爱胜蚓。

牛粪好氧和蚯蚓堆肥腐熟料成型基质块制备及育苗试验

为优化蔬菜育苗成型基质的配方,提高成型基质蔬菜育苗效果,分别以牛粪好氧堆肥腐熟料和牛粪蚯蚓堆肥腐熟料为主料,草炭为辅料,吸水树脂为膨胀剂,木醋液为调节剂,黄瓜为指示植物,研究不同配方对成型基质块成型及育苗效果的影响,并对各目标指标进行综合评价,以确定较佳的成型育苗基质配方。试验结果表明：牛粪好氧堆肥腐熟料制成的成型基质块在膨胀性能、抗跌碎性及育苗期间破损情况优于牛粪蚯蚓堆肥腐熟料制成的成型基质块,但其p H值、EC值较高,使其存活率和茎粗株高等育苗特性与牛粪蚯蚓堆肥腐熟料相比较差。2种腐熟料基质配方可采取不同的调节方法改善其特性,蚯蚓堆肥腐熟料中添加适量秸秆类纤维状物质可以减小其成型基质块的跌碎率和破损率,牛粪好氧堆肥腐熟料中添加硫磺粉可以调节p H值。从基质块质量综合指数来看,既适合成型又有利于育苗效果的配方为：腐熟料和辅料的体积比为3：2~4：3;成型基质块中膨胀剂的含量以该试验中最小添加量27 m L左右最为合适,与总物料（腐熟料和辅料混合后的物料）的比值为5.5 m L/L;木醋液在2种腐熟料中的添加量不同,在牛粪好氧腐熟料中,木醋液添加量约为8.5 m L/L,而牛粪蚯蚓腐熟料中则为18 m L/L,此时两种腐熟料成型基质块的跌碎率均小于5%,破损率均小于20%和小于40%,幼苗存活率分别大于40%和大于70%,全株干质量全部大于100 mg。该研究结果可为蔬菜有机栽培成型基质的开发及其品质改善提供理论依据,具有重要意义。

蚯蚓对电刺激的响应及其与蚯蚓粪胁迫分离的参数量化

蚯蚓与蚯蚓粪快速高效分离是规模化蚯蚓生物消解农业废弃物的关键技术环节。针对目前电刺激分离蚯蚓方法在实际生产应用中缺乏相关定量参数等问题,该研究探讨了蚯蚓分离率对电刺激方式、强度、通断电循环周期时长、通电时长及电刺激耦合物料含水率、物料厚度等因子的响应关系,并分析了电刺激对蚯蚓生理生化指标的影响。结果表明,电刺激可促进蚯蚓与蚓粪分离,间歇式电刺激方式较持续式电刺激具有更好的分离效果;间歇式电刺激方式下,蚯蚓分离率与电刺激强度、通断电循环周期时长、通电时长均呈显著的开口向下一元二次抛物线关系,蚯蚓生长的物料含水率适宜值为52.60%,物料厚度越小,越有利于电刺激分离率的提高;电刺激处理对蚯蚓体内过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、乙酰胆碱酯酶、纤维素酶、可溶性蛋白含量无显著影响,但显著提高了丙二醛含量,蚯蚓经过5 d的恢复性驯养后,丙二醛含量可恢复至对照处理水平;综合蚯蚓分离率、技术参数易操作性等,采用间歇式电刺激方式分离蚯蚓,设计电刺激强度2 mA、通断电周期时长30 s、通电时长1 s,控制物料含水率50%左右、物料厚度20~25 cm,辅助210 lx白光光照,电刺激作业时间30 min,蚯蚓分离效率可达85%左右。研究可为快速高效分离蚯蚓活体与蚯蚓粪的设备研发与应用提供参考。

蚯蚓对牛粪中碳、氮及其他营养物质转化的影响

试验地位于安徽肥东县桂和养牛场,选择6个地块作为消解床,新鲜奶牛粪采用均匀堆垄铺在消解床上。分析了60 d内奶牛粪便自然堆制和蚯蚓堆制2种处理方式的堆制物的理化性质。结果表明,蚯蚓粪p H、总碳、有机碳、全氮、全钾含量均低于传统的牛粪自然堆制物,全磷、速效磷、速效氮和速效钾均高于牛粪自然堆制物,蚯蚓粪的速效氮和速效磷占全氮和全磷的百分比均分别逐渐升高。由此认为,与自然堆制相比,牛粪蚯蚓堆制加快了堆制物矿化速率,提高了堆制物速效养分含量。

高温堆肥与蚯蚓堆肥对城市污泥重金属形态的影响

采用高温堆肥和蚯蚓堆肥工艺,研究了城市污泥与锯末、粉煤灰或磷矿粉按不同比例混合堆肥前后重金属(Cu、Pb、Zn、Cd和As)交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残留态的变化。研究表明:高温堆肥和蚯蚓堆肥前后各试验污泥的重金属形态和含量呈现出不同的变化,都可以降低污泥中交换态Cu、Pb、Zn、Cd和As的含量;对于Cu和Pb,高温堆肥优于蚯蚓堆肥;对于Zn、Cd和As,蚯蚓堆肥优于高温堆肥。2种堆肥方式中,粉煤灰用量为10%的钝化效果优于20%,磷矿粉的钝化效果同粉煤灰一样。

超声波对污泥蚯蚓堆肥有机质和重金属的影响

联合超声波破解技术、好氧堆肥技术及蚯蚓处理技术,对污水处理厂剩余污泥进行处理,探讨超声波预处理对污泥蚯蚓堆肥有机质降解和重金属的影响.结果表明:超声波预处理技术对污泥腐殖化程度表现出协同效应,最优TOC反应动力学常数为0.0084d^(-1),是对照组的2.1倍;胡敏酸和HA/FA平均增长率分别为97.4%和191.5%,是对照组的1.26倍和1.37倍;可轻度减少污泥堆体重金属含量,同时对蚯蚓处理阶段重金属富集存在缓减效应,但对各阶段重金属形态影响不显著;蚯蚓处理可明显降低重金属生物有效性,至处理结束Zn、Cu、Pb、Ni、Cd、Cr、Hg、As非稳定态平均占比较好氧堆肥结束时下降28.3%、29.5%、29.1%、35.2%、3.3%、25.3%、36.4%、21.9%.

蚯蚓堆肥污泥研究述评

近年来,蚯蚓堆肥作为污泥处理的新选择,成为大家关注的热点之一。从适合于污泥堆肥蚓种的选取、蚯蚓堆肥处理前后污泥理化性质的改变、蚯蚓自身的变化、蚯蚓对重金属的富集去除作用和以植物生长分析法评估污泥处理的效果等方面对污泥蚯蚓堆肥的研究进展进行了述评,以期为污泥处理的相关研究和实际应用提供参考。

蚯蚓堆肥对餐厨垃圾的肥料化处理和生态综合利用评估

对城市垃圾进行无害化、资源化处理是各个城市面临的共同问题。通过蚯蚓堆肥实验,将蚯蚓分解餐厨垃圾产生的蚯蚓粪作为基质进行绿豆种植实验。对比清水环境、普通土环境和餐厨垃圾粉末环境种豆实验结果表明,蚯蚓粪环境种植绿豆,芽苗长势最好,证实蚓粪中确实含有大量对作物生长有促进作用的营养物质。通过蚯蚓堆肥对餐厨垃圾的肥料化处理和生态综合利用评估实验,为城市餐厨垃圾处理找到一种更为生态环保的方法。

蚯蚓堆制处理技术及发展前景

阐述了影响蚯蚓堆制处理效果的关键因素以及蚯蚓对堆制物物理化学性质的影响,总结了目前蚯蚓分解处理技术研究中存在的问题,并展望了其研究发展趋势。

垃圾堆肥与蚓粪浸提液对草坪植物种子萌发及初期生长的作用

通过研究蚓粪、堆肥及其混合浸提液浸种对黑麦草Lolium perenne、高羊茅Festuca arundinacea和早熟禾Poa pratensis种子萌发及初期生长的影响,结果表明:堆肥浸提液可以提高草坪植物的种子萌发率;各浸提液对黑麦草和高羊茅地上生物量的增加有明显的促进作用,其中以蚓粪浸提液的作用最明显,黑麦草和高羊茅的地上生物量分别比对照增加了70.71%和30.52%,各浸提液对早熟禾的地上生物量的增加有抑制作用;浸提液对草坪植物的根系生长有抑制作用,3种植物的根长、根质量和根冠比与对照相比有所降低;浸提液增加了植物的叶绿素含量,促进了植物的光合作用和生长。

农村生活有机垃圾蚯蚓堆肥处理研究进展

介绍了蚯蚓堆肥技术应用现状,适合蚯蚓堆肥的原料种类、蚯蚓堆肥对物料特性的影响及蚯蚓堆肥技术存在的问题和展望。这对实现农村资源的循环利用和可持续发展具有重要的意义。

生活垃圾堆肥草坪中蚯蚓对植物生长和抗氧化酶系的影响

通过在添加蚯蚓的生活垃圾堆肥基质上培植黑麦草、高羊茅和早熟禾,测定了草坪植物生物量、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,研究了蚯蚓活动对3种草坪植物生长和抗氧化酶系的影响。结果表明:蚯蚓活动使黑麦草、高羊茅的地上生物量分别增加了3.53倍和12.17倍,地下生物量分别增加127.45%和148.94%,而早熟禾地上生物量减少42.37%。放入蚯蚓后,黑麦草和高羊茅的MDA含量分别减少了51.30%和87.52%,早熟禾增加了16.74倍。黑麦草、高羊茅和早熟禾的SOD和POD活性在放入蚯蚓后,分别有所下降,SOD活性分别下降了64.93%,13.38%和83.56%,POD活性分别下降41.15%,54.41%和34.09%。黑麦草CAT活性提高了5.61%,而高羊茅和早熟禾分别下降11.73%和33.23%。可见,生活垃圾堆肥草坪中蚯蚓活动对植物生长及抗氧化酶系的影响因植物种类而异。