蚯蚓处理污泥的环境适应性

ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｆｏｏｄ，ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ，ａｎｄ ｆａｃｔｏｒｓ
ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｓｌｕｄｇｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
ａｓ ａｓ
ｗｅｌｌ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ
ｓｈｏｗ ｔｈａｔ
ｅａｒｔｈｗｏｒｍｓ ｇｒｏｗ ｕｐ ｑｕｉｃｋｌｙ
ａｎ
ｔｈｅｙ ｅｎｊｏｙ ｂｉｏ－ｆｉｌｍ ｓｌｕｄｇｅ ｗｉｔｈ
由图５可知，除了第２８ ｄ外，Ｗ２和Ｗ３的呼吸 率差异不显著，且呼吸率的变化趋势与蚯蚓的日增 长倍数趋势基本吻合，增长速率快，呼吸率大．第５ 周食料营养供应不足时，蚯蚓的呼吸率也呈现明显
下降趋势．Ｗ１中蚯蚓在３５ ｄ中未出现食料不足现 象，第５周时还保持良好的增长趋势，故此时呼吸率
和ＳＯＤ酶活性．Ｔ４中的蚯蚓由于环境温度过高，表
摘要：研究了不同食料、不同含水质量分数、不同温度条件下 蚯蚓处理生物膜污泥的生理生态状态变化，并分析了影响蚯 蚓处理污泥的因素．结果表明，蚯蚓对生态滤池生物膜污泥 具有较好的适口性，实验室条件下在生物膜污泥中日增重平 均值为０．０２５ １～Ｏ．０３９ １倍．含水质量分数为１２％～１８％、 温度为１５～２５℃的石英砂为介质的生物膜污泥为蚯蚓的理 想生存条件．蚯蚓呼吸率的变化趋势与日增长倍数趋势基本 吻合，温度是影响蚯蚓呼吸率的重要因子，当食料充足时，２５ ℃条件下蚯蚓的呼吸率高于１５℃条件下的呼吸率，温度过 低（５℃）或者过高（３５℃）蚯蚓都不能正常呼吸． 关键词：生物滤池；蚯蚓，污泥；环境适应性 中图分类号：Ｘ
７０３
蚯蚓生物滤池在传统污水生物反应器中引入蚯
蚓等物种，延长和扩展了反应器中原有食物链，通过 微生物和蚯蚓的协同共生作用，可同步实现污泥的减
量化与稳定化ｎｑ］．该工艺利用蚯蚓在滤床中分解和
利用污水和污泥中的有机物和营养物质、清通滤床堵 塞物以及促进含氮物质的硝化与反硝化作用，集物理 过滤、吸附、好氧分解和污泥处理等功能于一身［３］． 国内外对蚯蚓在土壤自然环境中生理生态状态 的研究比较成熟，在受到环境污染物抑制作用下蚯
Ｆｉｇ．２ Ｅａｒｔｈｗｏｒｍｓ’ｇａｉｎｅｄ ｗｅｉｇｈｔ ｉｎ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ
ｗｉｔｈ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｃｏｎｔ．ｍｔｓ
蚯蚓在Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４中的日增重倍数见图３． 试验２周后发现由于温度过低，Ｔ１中蚯蚓大部分死 亡，死亡的蚓体细长，身体变软，体色变浅，有断裂现
表含水层的速率小于蚯蚓消耗氧气的速率，导致呼 吸率下降［７］．经综合分析，蚯蚓在石英砂为滤料的生
ｇ．
ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ
收稿日期：２００８—０３—１４ 基金项目；国家科技支撑计划世博科技专项资助项目（２００７ＢＡＫ２７８０５） 作者简介：陆志波（１９７９一），男，讲师，工学博士，主要研究方向为水资源管理与废水资源化技术．Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｕｚｈｉｂｏ＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｌ＇ｎ
ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ ｒａｔｅ ｉｎ ｅａｒｔｈｗｏｒｍｓ
ｃａｎ
２５℃ｉＳ ｈｉｇｈｅｒ
ｎｏｔ
ｂｒｅａｔｈｅ ｎｏｒｍａｌｌｙ ｗｈｅｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉＳ ｌｏｗ
（５℃），ｏｒ ｈｉｇｈ（３５℃）． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｖｅｒｍｉｆｉｌｔｅｒ； ｅａｒｔｈｗｏｒｍ， ｓｌｕｄｇｅ；
态治理中．试验前挑选体态丰满、色泽红润、反应灵 敏的健康成蚓，体重０．１～０．２
针对蚯蚓在特殊环境中如生物滤池中滤料与生物膜 污泥混合物中的环境适应性研究较少． 为研究不同的气候条件下蚯蚓对生物滤池中截 留的生物膜污泥的适口性以及对滤池中生存介质环 境的适应性，通过实验室单因素试验设计，研究和分 析蚯蚓在不同食料环境、不同温度和含水质量分数 情况下的生理生态适应性变化，以指导蚯蚓生物滤 池中的蚯蚓环境因子调控，为蚯蚓的相关参数变化 作出合理的推测和解释．
Ｆｉｇ．４
图４蚯蚓在不同食料中的呼吸率变化
Ｖ盯ｉｔｉｏｎ ｏｆ ｅａｒｔｈｗｏｒｍｓ’ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ ｒａｔｅ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｆｏｏｄ
象，有的断成多节，呈串珠状．因Ｔ１中蚯蚓数量过 少，不能继续下步试验，故将Ｔ１各组存活的３条蚯
蚓在低温下保存，用于测定蚯蚓的蛋白质质量分数
ｎ ｎ
方法确保４种处理过程的含水质量分数分别为６％，
１２％，１８％和２４％，其数值均为石英砂介质与生物膜
污泥的泥沙混合物的含水质量分数．试验在常温下 进行，温度范围１５～２５＂Ｃ．
不同温度试验设Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３和Ｔ４共４种处理
过程，各重复３次．每种处理过程投加１
０００
ｇ泥砂
准 ＼ 籁 逛 嘲 鲁 皿 骚 辑
固体稀释法［１０］，钾（１Ｎ）采用碱性过硫酸钾消解法［１１］．
万方数据
同济大学学报（自然科学版）
第３７卷
始下降．由于蚯蚓死亡或逃逸，Ｗ１在前２周、Ｗ４在 第１周蚯蚓日增重倍数出现负值，但之后未再发生 死亡或逃逸现象，蚯蚓总生物量持续增重．说明经过
一定时间驯化，蚯蚓对逆境具有较强的适应能力．
中蚯蚓呼吸率（每克体重呼出Ｃ０２）平均值范围分别 为（１．９０～４．０９）×１０—３ ｍｍｏｉ・ｈ。和（１．７８～５．９４）
∞凹∞∞舛∞吆叭ｏ
０ｍ
个蚓茧按１条计．每次测定蚯蚓的呼吸率，比较蚯蚓
的生理活性．培养３５ ｄ后保存蚯蚓活体样测定蛋白
质和ＳｏＤ（超氧化物歧化酶）质量分数．
１．３
图１蚯蚓在不同食料中的日增重倍数
Ｆｉｇ．１ Ｅａｒｔｈｗｏｒｍｓ’ｇａｉｎｅｄ ｗｅｉｇｈｔ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｆｏｏｄ
蚓的生态毒理学试验，如呼吸率、酶类、蛋白质含量
文献标识码：Ａ
变化也有较多报道［４。５］．２０世纪８０年代以来，人们
将蚯蚓引人到有机废弃物处理技术中，用人工控制
Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｅａｒｔｈｗｏｒｍ ｉｎ Ｓｌｕｄｇｅ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
ＬＵ Ｚｈｉｂｏ，ＤＥＮＧ
隔３ ｄ浇１次水，控制３种处理过程的含水质量分数
均保持在１２％左右．试验在常温下进行，温度范围
１５～２５℃．
异．ｎ，砣中蚯蚓日增重平均值范围分别为０．００３ ８～
０．０２３ １＂－一０．０３９
１倍．Ｆ１中蚯蚓在前３
不同含水质量分数试验设Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３和ｗ４ 共４种处理过程，各重复３次．每种处理过程加
ｅａｒｔｈｗｏｒｍｓ’
实验材料 供试蚯蚓为赤子爱胜蚓（Ｅｉｓｅｎｉａ ｆｏｅｔｉｄａ），购 于上海市郊某蚯蚓养殖厂．该蚓种繁殖快、趋肥性 强，是人工养殖的常用蚓种，广泛应用于环境污染生
ｉｎ １５℃，
ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ
ｒａｔｅ．Ｗ１ｌｅｎ
ｆｏｏｄ
ｉＳ
ｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ。ｅａｒｔｈｗｏｒｍｓ’ ｔｈａｎ ｔｈａｔ
泥和腐熟牛粪分别风干、研磨、过６０目筛，测定其
ｐｎ值及有机质（０Ｍ）、有机碳（Ｃ）、总氮（ＴＮ）、总磷
（ＴＰ）、总钾（ＴＫ）等质量分数Ｗ见表１．表中Ｗ（Ｎ）
为氮的质量分数．
表１供试食料主要化学性质比较
Ｔａｂ．１ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｆｏｏｄ’ｓ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
×１０‘３
ｍｍｏｌ・ｈ～．Ｆ１中蚯蚓呼吸率前３周稳步上
升，从第４周开始下降；Ｆ＇２中蚯蚓呼吸率在第４周出 现最大值，第５周又开始下降．呼吸率的变化趋势与 蚯蚓的日增重倍数趋势基本吻合，增重速率大，呼吸
絮
籁 逛 栅 罂 鬻 辑
率大．第５周食料营养供应不足，蚯蚓呼吸率也呈现 明显下降趋势．
里
图２蚯蚓在不同含水质量分数条件下的日增重倍数
混合物和１０条蚯蚓，每隔３ｄ浇一次水，含水质量分 数均控制在１２％左右．试验在ＰＹＸ一２５０Ｓ—Ａ生化
ｎ ｎ ｎ ｎ ｎ ｎ
培养箱中进行，处理的温度分别为５，１５，２５，３５℃．
以上３组试验分别在第７，１４，２１，２８，３５ ｄ用镊 子挑出蚯蚓，称总重，称重前用蒸馏水冲洗蚓体表 面，并用吸水纸擦干．第３５ ｄ仔细挑出所有蚓茧，每
Ｔｏｎｇｊｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００９２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｓｔｕｄｙ ｉＳ ｍａｄｅ ０ｆ ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ａｎｄ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ
ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ
ｅａｒｔｈｗｏｒｍｓ ｔｒｅａｔｉｎｇ ｂｉｏ－ｆｉｌｍ ｓｌｕｄｇｅ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
的方法实现蚯蚓堆肥处理城市垃圾、禽畜粪便、农作
物秸秆及有机污泥等废弃物，并主要考察了堆肥对 象成分的变化及对蚯蚓生长繁殖的影响［６－７Ｉ．单独
Ｄｅｈａｎ，倒Ｑｉａｏｙａｎ，ＺＩ－ＩＡＯ
Ｌｉｍｉｎ
Ｒｅｕｓｅ，
（Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｒｔ笃ｏｕｒｃｅｓ
现出不同程度的烦躁不安，前２周陆续发生逃逸现 象，到第３周全部蚯蚓逃逸．将没有蚯蚓的Ｔ１和Ｔ４ 继续置于原环境中用以测定３５ ｄ后的物质参数．从 图中可见，除了Ｔ２由于第１周出现蚯蚓死亡外， Ｔ２，Ｔ３中的蚯蚓在３５ 长快，但差异不显著．
最大．Ｗ４中蚯蚓除第２周外，呼吸率基本处于较低 水平，这是由于含水质量分数过高时，蚯蚓体表水分 很多，但环境中即食料中的氧气减少，氧气扩散到体
ｎｅ
Ｔｈｅ
ｔｒｅｎｄ ｏｆ
ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ
ｅａｒｔｈｗｏｒｍｓ’ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ ｒａｔｅ
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ｂａｓｉｃａｌｌｙ
ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ｗｉｔｈ
ｉＳ
ａｎ
ｔｈａｔ ｏｆ
ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｇａｉｎｅｄ ｗｅｉｇｈｔ． ｆａｃｔｏｒ
ｔｏ
１材料与方法
１．１
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ｉｍｐｏｒｔａｎｔ
第３７卷第５期 ２００９年５月
同济大学学报（自然科学版） ＪｏＩ瓜ＮＡＩ．ＯＦ ＴＯＮＧＪＩ
Ｉ】ＮＩｖＥＲＳｌＴＹ（ＮＡｌｌ瓜ＡＩ，ＳＣ嗍）
Ｖ０１．３７ Ｎｏ．５ Ｍａｙ ２００９
文章编号：０２５３—３７４Ｘ（２００９）０５—０６４６—０５
蚯蚓处理污泥的环境适应性
陆志波，邓德汉，陈巧燕，赵丽敏
（同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室，上海２０００９２）
１ ０００
周保持稳定的增长速率，但从第４周开始由于食料中 的营养物质消耗殆尽，故体重明显减小；Ｆ２中蚯蚓在
ｇ泥砂混合物和１０条蚯蚓，通过风干或加水的
前２周对新的食料有个适应的过程，增长较慢，到第４ 周增长速率达到最高峰，第５周出现增长速率下降． 总体上蚯蚓在Ｆ２中增长较快，且持续增长时间更长，
这是由于与腐熟牛粪相比，虽然生物膜污泥的０Ｍ、有 机碳稍低，但其营养成分（ＴＮ，ＴＰ）却远高于腐熟牛 粪，能够满足蚯蚓的生长需要．
万方数据
第５期
陆志波，等：蚯蚓处理污泥的环境适应性
供试食料采用生物滤池截留污泥和牛粪．生物 滤池截留污泥取自上海市竹园污水处理厂蚯蚓生物 滤池，其介质为８～１２目的石英砂，泥砂混合物含水 质量分数约１２％．试验前人工剔除少量白色线蚓和 其他杂质．参照食料为腐熟牛粪，取自蚯蚓养殖厂附
近的奶牛厂．筛洗泥砂混合物，将洗下来的生物膜污
１．２实验方法
食料适口性试验设ｎ，Ｆ２共２种处理过程，每 种处理过程重复３次．其中Ｆ１中放入９００ ｇ石英砂
及１００ ｇ腐熟牛粪，搅拌均匀；Ｆ２的小盆中放人
１ ０００
２结果与讨论
２．１蚯蚓的日增重倍数情况
ｇ泥砂混合物．Ｆ１，Ｆ２中各投加１０条蚯蚓．每
２８
蚯蚓在Ｆ１和砣中的日增重倍数见图１．除了第
ｄ外，蚯蚓在２种食料中的增重倍数没有显著性差 ９倍和Ｏ．０２５
ａｖｅｒａｇｅ
ｉｎｃｒｅａｓｅ ａｂｏｕｔ ２．５１％～３．９％ｉｎ ｔｈｅ ｗｅｉｇｈｔ ｐｅｒ
Baidu Nhomakorabea
ｄａｙ．Ｉｎ ｔｈｅ ｂｉｏ－ｆｉｉｍ ｓｌｕｄｇｅ ｗｉｔｈ ｑｕａｒｔｚ ｓａｎｄ ｍｅｄｉｕｍ，ｔｈｅ ｉｄｅａｌ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｓ １２％～１８％，ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ １５～２５℃．
测试方法
（１）测定呼吸率在土壤微生物呼吸速率碱液吸
收法［８］基础上作适当改进． （２）测定蛋白质质量分数采用考马斯亮蓝法， 测定ＳＯＤ酶活性采用黄嘌呤氧化法． （３）测定加（０Ｉ圆采用马福炉灼烧法［９］，幻（Ｃ）采用 蚯蚓在Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４中的日增重倍数见图
２．试验一周后发现由于含水质量分数过低，Ｗ１中有 一组蚯蚓全部死亡，故将其剔除．从图中可见３５ ｄ中 Ｗ２和Ｗ３中蚯蚓日增重倍数最高，且两者之间不存 在显著性差异，并与第４周达到最大值，从第５周开