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污泥是城市污水厂发展过程中的副产物,其产量越来越大,成为环境治理难点,是目前全世界普遍存在的突出环境问题。污泥中积累的大量有毒有害污染物通过交换作用重新释放,成为土壤和大气二次污染源。为了更有效去除污泥各种污染物,本文结合桃浦污泥成分复杂特性,在气候室中用蚯蚓堆制处理污泥有机物,并对影响处理效果内、外在影响因素进行分析。
对供试污泥进行全面分析后,本文重点利用土壤微型动物蚯蚓作为堆制处理主体,以COD和挥发性固体表征蚯蚓堆制和普通堆制过程中污泥有机污染物降解的对比效果,以不同存在形式的碳为主线对有机物降解过程中存在的转化过程进行分析,选取苯酚和挥发性脂肪酸作为目标有机化合物对污泥产生气味原因进行分析;从内、外在影响因素对蚯蚓堆制处理污泥过程中有机物降解达到最佳效果的控制条件进行讨论;以各种数据分析为依据,结合蚯蚓新陈代谢特点和消化过程中对食物研压作用、润洗作用、酶分解作用、熬合/络合作用和与微生物协同作用的特性,讨论了蚯蚓降解污泥有机物的动力学,并对蚯蚓降解污泥有机物机制进行了初步探讨。
实验结果表明:
(1)不同存在形式中总碳、无机碳、总有机碳、水溶性有机碳和难溶性有机碳百分含量分别为34.35%、1.08%、33.27%、0.34%和32.93%;总碳主要以有机碳存在,有机碳以难溶性有机碳为主;总碳最大降解率和周期降解率分别为18.88%和16.20%;无机碳最大增加率达20.43%,周期增加率也达9.52%;总有机碳最大降解率为23.41%,周期降解率为20.29%;水溶性有机碳最大降解率达50%,周期降解率达35.29%;难溶性有机碳最大降解率为23.14%,周期降解率为20.13%。
(2)蚯蚓堆制过程中污泥COD百分含量先减小后有所波动,最大降解率和周期降解率分别达52.89%和31.24%;挥发性固体百分含量逐渐减小,最大降解率和周期降解率分别为21.79%和19.16%;C/N迅速下降后期有所波动,最小值和周期值分别为0.43和0.63;降解效果和腐熟度显著优于普通堆制;苯酚最大降解率达67.03%,周期降解率也达56.22%;挥发性脂肪酸最大降解率达26.09%,周期降解率也达15.22%。(3)COD、挥发性固体、总碳、总有机碳、水溶性有机碳、难溶性有机碳、苯酚的极值和极限降解率均出现在35天,挥发性脂肪酸的极值和极限降解率出现在42天;对于控制条件下有机物的降解效果,蚯蚓堆制处理污泥的最佳时间为35天。
(4)各不同有机指标变化间36对相关系数中28对都在0.5以上,相关系数多分布在0.6~0.8,占63.89%,各有机物降解间相关性除挥发性脂肪酸外均较好,关系密切;各有机物指标降解间相关系数在不同范围的分布呈正态分布。
(5)苯酚降解与速效钾、总磷、速效钾、pH值和Pb、Cd、Cr浸出毒性间的指数拟合相关系数分别为0.7355、0.5786、0.5087、0.845和0.7151、0.6123、0.5062;速效氮,速效钾、pH值和Pb、Cd、Cr浸出毒性的变化对污泥有机物降解有不同程度促进作用;总氮,总钾、速效磷和6种重金属总量变化对苯酚降解影响不大。
(6)以污泥COD和挥发性固体为主要有机物降解参数的研究,得出在2kg污泥中接种80g蚯蚓较为适合;COD降解率较高时污泥初始含水率范围是70%~80%;虽然在上海3~5月份的实际环境条件下,COD降解率波动略大于气候控制室中,但总体效果良好;接种微生物对蚯蚓堆制处理污泥有促进作用但效果不明显。