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城市污泥蚯蚓堆肥过程中的营养元素、酶活性及微生物动态研究

作　者: 李碧洁
导　师: 张松林
学　校: 西北师范大学
专　业: 环境科学
关键词: 蚯蚓堆肥营养元素酶活性微生物
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

污泥蚯蚓堆肥是一种高效的、环保的城市污泥处理方法。本文在露天试验条件下对污泥蚯蚓堆肥过程中的酶活性、微生物和营养元素的动态变化及有关影响因素进行了分析研究。首先通过预试验确定以新鲜污泥为蚯蚓堆肥主体试验的条件。主体试验设定四组，其中筐①—③为接种蚯蚓的平行试验组，而筐④为未接种蚯蚓对照组。在为期35天的堆肥试验过程中具体做了以下工作：(1)对污泥蚯蚓堆肥的温度、pH值等试验条件进行了摸索，以期优化污泥蚯蚓堆肥环境。(2)对堆料中的有机质及营养元素动态变化进行了阶段性检测，以了解堆肥过程中营养物质的动态变化情况。(3)分阶段检测了堆料以及蚯蚓排泄物中的酶活性变化情况，以确定关键酶的作用。(4)对堆料中三大微生物类群的数量进行了监测分析，以确定堆肥过程中微生物数量的动态变化及其与蚯蚓的可能关系。研究结果表明：(1)蚯蚓能够很好地适应新鲜污泥环境。为期35d的堆肥过程中，蚯蚓平均体重增加了1倍左右，繁殖状况良好。(2)环境条件变化。四筐的堆肥温度在第5d时达到最高，之后波动下降。本试验堆体体积偏小，故受环境温度的影响较为明显。试验用泥呈酸性，堆肥过程中pH值基本呈上升趋势，最终达到弱酸性。堆肥过程中电导率EC的总体变化趋势为前期有小波动、变化不明显，后期明显上升。(3)历时35d的堆肥过程中，各试验筐有机质含量整体降低了70%左右，主要是因为有机质在微生物、蚯蚓的作用下大量分解。硝态氮的含量在堆肥过程中呈现增长趋势，初期含量较低，21d后含量迅速增长，与湿度、微生物以及氨化、硝化作用有关。速效磷含量在堆肥过程中稳定上升，但四组试验筐变化规律各不相同，可能与有机质矿化、磷酸酶活性等多种因素相关。四组试验筐速效钾的含量增幅都较大，尤其是后期（28d-35d）增长十分明显。(4)堆肥前期脲酶活性相应升高，7d后开始下降。后期筐①—③有小幅上升，而筐④无此现象，并且在这一时间内排泄物中未检测到脲酶，因此脲酶活性小幅上升与蚯蚓体表分泌物有关。堆肥过程中磷酸酶活性整体先上升、后下降。堆肥前期温度升高，而此时磷酸酶活性也相应提高，因此磷酸酶活性前期的升高可能与温度有关，而随着有机质的加速分解，后期有机磷含量降低，磷酸酶活性此时也相应降低。土壤蛋白酶来源于微生物、植物和动物，污泥由于无动植物活动所以蛋白酶含量较低。前期随着蚯蚓数量及重量的增加，蚯蚓的活动、蛋白酶活性不断增强。但在中后期由于有机质含量下降，蚯蚓增重变缓，导致了蛋白酶活性下降。(5)堆肥前7d，微生物活性降低，7d后呼吸作用增强，第21d时，四组试验筐全部都达到极值。堆肥结束时，接种试验筐均高于未接种试验筐，说明蚯蚓活动提高了微生物活性。初始污泥中细菌较为丰富，达到了2.4×109个/g。前14d中细菌数量不断下降，随后各试验筐的细菌数都有升高趋势。温度上升促使真菌活动增强，数量增大。7-14d各组试验筐的真菌数开始降低，14d又开始小幅度上升，堆肥结束时各组试验筐均上升到略高于初始阶段的水平。整个试验过程中，真菌数量变化不大。初始污泥中放线菌数量并不高，整体上看，堆料中放线菌的数量变化经历了“升高—降低—升高”的变化过程，而且未接种试验筐④的变化与接种试验筐的变化类似，说明蚯蚓对放线菌的影响不明显。

全文目录

摘要  8-10
Abstract  10-13
第一章绪论  13-22
  1 引言  13-14
  2 污泥蚯蚓堆肥的研究概况  14-15
    2.1 蚯蚓的生物学特性  14
    2.2 蚯蚓处理污泥的优势  14-15
  3 污泥蚯蚓堆肥的研究进展  15-17
    3.1 污泥蚯蚓堆肥物料的营养物质变化  15-16
    3.2 污泥蚯蚓堆肥的酶活性研究进展  16-17
    3.3 污泥蚯蚓堆肥的微生物活动研究进展  17
  4 本文的主要研究内容  17-19
  参考文献  19-22
第二章试验材料与方法  22-30
  1 试验材料  22
    1.1 供试蚯蚓  22
    1.2 供试污泥  22
  2 试验设计  22-29
    2.1 预试验  22-23
      2.1.1 干污泥  22
      2.1.2 污泥与基质混合  22-23
      2.1.3 新鲜污泥  23
      2.1.4 预试验结果  23
    2.2 主体试验  23-24
    2.3 营养元素测定  24-26
      2.3.1 有机质测定方法——水合热重铬酸钾氧化—比色法  24-25
      2.3.2 硝态氮测定方法——硝酸试粉法  25
      2.3.3 速效磷测定方法——NaHCO3 浸提—钼锑抗比色法  25-26
      2.3.4 速效钾测定方法——四苯硼钠比浊法  26
    2.4 酶活性测定  26-28
      2.4.1 脲酶活性测定方法  26-27
      2.4.2 磷酸酶活性测定方法  27-28
      2.4.3 蛋白酶测定方法  28
    2.5 微生物测定  28-29
      2.5.1 微生物量测定  28-29
      2.5.2 平板计数  29
  3 数据统计分析  29
  参考文献  29-30
第三章结果与讨论  30-58
  1 污泥蚯蚓堆肥过程中的蚯蚓生长、繁殖及环境条件  30-36
    1.1 蚯蚓的生长、繁殖情况  30-32
      1.1.1 蚯蚓平均重、蚯蚓日增重倍数  30-31
      1.1.2 蚯蚓的繁殖情况  31-32
    1.2 污泥蚯蚓堆肥过程中的环境条件变化  32-36
      1.2.1 污泥蚯蚓堆肥过程中的温度变化  32-33
      1.2.2 污泥蚯蚓堆肥过程中的 pH 值变化  33-35
      1.2.3 污泥蚯蚓堆肥过程中的电导率（EC）变化  35-36
    1.3 本节小结  36
  2 污泥蚯蚓堆肥过程中营养元素的动态变化  36-44
    2.1 堆肥过程中有机质的变化情况  36-38
    2.2 堆肥过程中硝态氮变化情况  38-40
    2.3 堆肥过程中速效磷的变化情况  40-42
    2.4 堆肥过程中速效钾的变化情况  42-44
    2.5 本节小结  44
  3 污泥蚯蚓堆肥过程中酶活性的变化  44-49
    3.1 堆肥过程中的脲酶活性变化  45-46
    3.2 磷酸酶活性在堆肥过程中的变化情况  46-48
    3.3 蛋白酶活性在堆肥过程中的变化情况  48-49
    3.4 本章小结  49
  4 污泥蚯蚓堆肥过程中微生物的数量动态变化  49-54
    4.1 微生物生物量（土壤呼吸作用强度）  50-51
    4.2 堆肥过程中的细菌变化  51-52
    4.3 堆肥过程中的真菌变化  52
    4.4 堆肥过程中的放线菌变化  52-53
    4.5 本节小结  53-54
  参考文献  54-58
第四章结论与展望  58-60
  1 结论  58-59
  2 展望  59-60
硕士期间发表论文  60-61
致谢  61

城市污泥蚯蚓堆肥过程中的营养元素、酶活性及微生物动态研究

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