近年來，基于蠕蟲捕食的污泥減量技術引起了廣泛的關注。這一技術通過構建污泥捕食者-蠕蟲與污泥之間的食物鏈關系實現污泥量的削減，具有二次污染低和能耗省的優(yōu)勢。然而，目前的多數研究更關注于污泥減量效能，在蠕蟲生長、蠕蟲捕食對污泥性質的影響方面的研究較為薄弱，蠕蟲在捕食污泥過程中的種群穩(wěn)定性、捕食對污泥中重金屬等成分和胞外聚合物等性質的影響尚不明確，以至于無法完善地指導實際應用的開展。 本研究將水生寡毛綱蠕蟲-霍甫水絲蚓用于捕食污泥，深入研究蠕蟲的生長特性和對污泥性質的影響。確定了與蠕蟲發(fā)育階段特性相適應的最優(yōu)環(huán)境條件，考察了捕食污泥過程的蠕蟲種群生長趨勢；解析了典型的重金屬在捕食過程中的相分布特征，探討了污泥中重金屬的賦存形式改變和蠕蟲生理活性的影響；揭示了蠕蟲生物捕食對污泥濃縮脫水性能和微生物活性的影響。 蠕蟲生長特性和種群特征的研究表明：幼蚓個體是蠕蟲發(fā)育階段中環(huán)境耐力最高的階段。在溫度25℃、蟲體初始密度11~12g-worm/L、以2.8m~3/（m~2·h）的間歇曝氣供氧、 pH值6.5、鈉鹽濃度不高于200mg/L、污泥濃度2000~6000mg/L、SRT≤3d，載體厚度為1cm，自然光照的環(huán)境條件下，蠕蟲生長和捕食污泥效能最優(yōu)，獲得的平均污泥減量效率為297mg-TSS/L/d。在最優(yōu)條件下，蠕蟲的整體生長發(fā)育時間為74.6d。在長期的捕食污泥過程中，蠕蟲種群增長速率趨近于1，逐漸接近種群生長的穩(wěn)定狀態(tài)。 蠕蟲生物捕食對污泥組分影響的研究表明：蠕蟲捕食對污泥的碳氮成分沒有特異選擇性，對無機灰分略有累積；對難降解有機物沒有明顯的吸收作用。在蠕蟲捕食過程中，泥相中4.1%的銅、9.7%的鋅和4.8%的鉛釋放到水相中，同時，11.9%的銅、8.2%的鋅和10.5%的鉛累積在蠕蟲體內；捕食后污泥相重金屬含量為捕食前的81%以上。蠕蟲捕食后污泥中以活躍化學形態(tài)存在重金屬比例呈不變或降低趨勢，捕食對污泥重金屬生物利用度影響較弱。蠕蟲捕食引起了有機碳和磷的明顯釋放。 蠕蟲生物捕食對污泥性質影響的研究表明：蠕蟲捕食降低了污泥的SVI值、zeta電位、粘度和結合態(tài)胞外聚合物濃度，改善了污泥的凝聚和脫水性能。蠕蟲捕食過程通過剝離污泥膠核外部蛋白質結合層，降解污泥可溶性蛋白質物質，促進了污泥調質過程的電中和和壓縮雙電層作用，提高了污泥的脫水效率。蠕蟲對污泥微生物菌群具有隨機捕食作用，對污泥的整體微生物群落結構并未造成顯著的沖擊，捕食后污泥對氨氮和COD污染物具有較好的削減性能。 綜上，霍甫水絲蚓是用于捕食污泥的較理想的微型動物。其生長特性能夠適應長期的生物捕食，帶來穩(wěn)定的污泥減量效率和較低的環(huán)境影響。本研究結果為生物捕食污泥減量技術的完善和工藝應用的開展提供了理論參考和數據支持。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2013
【中圖分類】：X703;X174
【部分圖文】：

第 1 章 緒論質的系統(tǒng)考察，蠕蟲捕食對污泥性質的作用機制仍需深入的分析。圍繞蠕蟲捕食技術存在的上述關鍵問題開展研究，以期深入探討蠕效能和影響，為技術的發(fā)展和廣泛的實際應用提供理論基礎和技術 研究內容完善污泥的生物捕食技術為目標，將水生寡毛綱蠕蟲-霍甫水絲蚓用研究蠕蟲的生長發(fā)育特征和捕食污泥性能，揭示蠕蟲生物捕食過程屬等組成成分的變化和影響；解析捕食過程中污泥理化、生物性質為生物捕食污泥減量工藝的研究與應用提供理論依據和技術支持。

引言蟲在污泥中的穩(wěn)定生長和高效捕食是實現生物捕食工藝的關鍵。為的生長特性與捕食污泥的內在關聯，本章圍繞蠕蟲在污泥中的環(huán)境，探尋適宜其穩(wěn)定生長的環(huán)境條件和工藝參數；針對蠕蟲的生長周生長發(fā)育的特征，圍繞蠕蟲的幼體發(fā)育期、中間發(fā)育期、成熟期三意義的生長發(fā)育階段，探討不同生長階段蠕蟲的環(huán)境耐受能力和捕根據蠕蟲的階段生長特性，確定長期的生物捕食過程的蠕蟲種群生預測種群發(fā)展趨勢，為高效穩(wěn)定的污泥減量工藝的開發(fā)提供理論支蠕蟲的生長周期甫水絲蚓生命周期約為 80~120d，經歷卵、幼蚓、中間體和成熟蚓段 (圖 3-1)。

圖 4-2 蠕蟲有機物特征基團分析（a-0d； b-20d； c-80d）Fig.4-2 Characteristic groups of organic conten of worms during sludge predation（a-0d； b-20d； c-80d）4.2.3 生物捕食過程污泥的基本元素特征為考察蠕蟲在捕食污泥過程中所利用的污泥組分，分析了捕食過程中污泥基本元素的變化，結果如表4-2所示。隨著蠕蟲捕食污泥的不斷進行，污泥中的C和N元素持續(xù)降低，說明了蠕蟲對于污泥的捕食過程主要利用了污泥中的C和N元素。捕食后污泥的H和S元素略有增加。H元素的增加是來自于糖、脂和蛋白質代謝，蛋白質水解脫氨基脫羧基過程、糖代謝三羧酸循環(huán)過程產生的小分子酸、醇和碳氫化合物等物質。S元素在污泥中的存在形式是蛋白質、硫醇和硫酸鹽，因此污泥中S元素的增加一方面可能是由于蠕蟲將污泥中的蛋白質消化后，不能利用的S元素被排出體外進入污泥，另一方面是好氧環(huán)境不具有硫酸鹽還原菌的氧化還原電位，S元素難以礦化脫除。- 49 -

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本文編號：2831712