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城镇污泥作为污水处理后的产物,是一种由有机残片、微生物、无机颗粒、胶体等组成的复杂非均质体,极易腐化发臭,如果处理不当将会对环境造成二次污染。蚯蚓堆肥作为一种环境友好的、可持续的安全生物处理技术逐渐被我们所熟知。在蚯蚓堆肥过程中,其效果往往取决于环境因子是否适宜,而温度是其中最重要,也是较容易控制的因素之一。温度对蚯蚓的生长繁殖以及代谢活动均有巨大影响,同时对改变微生物的代谢活性以及种群结构也有着重要作用。温度通过影响酶的活性,进而影响微生物的生长速率及基质利用率;同时温度还会影响有机物生化反应中某些中间产物形成速率,这些变化直接反映在微生物种群结构上。而在不同温度条件下微生物组成的差异,又会对蚯蚓堆肥产生不同的效果。基于上述分析,我们将城镇污泥制成5mm颗粒,进行如下研究:(1)蚯蚓堆肥对城镇污泥稳定化过程的影响;(2)温度对蚯蚓处理城镇污泥稳定化过程的影响;(3)利用聚合酶链反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)探讨温度对蚯蚓处理城镇污泥微生物种群结构的影响。(1)通过研究三个温度(15℃、20℃、25℃)条件下,蚯蚓处理组和对照组中理化和生化指标随时间的变化发现,蚯蚓处理组和对照组随时间变化趋势大致相同。蚯蚓存在时,蚯蚓通过吞食和同化代谢污泥中有机质,加快了有机质的降解,进而将其中的有机氮转化为矿质氮,促进了有机氮的矿化。而提高温度则是提高了蚯蚓和微生物的代谢活性,进而加快其生命活动,以促进有基质的矿化。至实验结束时,三个温度条件下的蚯蚓处理组的微生物量碳(MBC)和脱氢酶活性(DHA)均低于处理组,说明蚯蚓处理组系统稳定度要优于对照组。相关矩阵分析表明蚯蚓的存在能够显著促进了系统中矿质氮的转化,系统矿化程度和稳定化程度更高。此外,蚯蚓的存在提高了处理系统前期微生物量碳量(MBC),加速有机质(OM)的降解,从而导致后期微生物量碳量(MBC)与脱氢酶(DHA)均较低,终产物更加稳定。(2)通过分别比较蚯蚓处理组在三个温度条件下(15℃、20℃、25℃)理化、生化指标的变化,研究温度对蚯蚓堆肥稳定化过程的影响。结果显示,在整个稳定化过程中,随温度升高,蚯蚓处理组中有机质(OM)、微生物量碳(MBC)降低,电导率(EC)、NH4+-N、NO3--N升高,而脱氢酶活性(DHA)随温度变化不具有明显规律性;而污泥组中有机质(OM)、微生物量碳(MBC)、脱氢酶(DHA)、电导率(EC)、NH4+-N、NO3--N均呈明显规律性。PCA分析结果表明,蚯蚓处理城镇污泥稳定化过程主要包括三个阶段,分别以有机质生物降解,氨化和硝化为特征。实验结果表明,以蚯蚓适宜生长温度控制蚯蚓堆肥,将更有利于蚯蚓与微生物协同作用的高效发挥。温度能改变蚯蚓处理城镇污泥的稳定化效率,但并不改变稳定化路径。(3)利用PCR-DGGE技术测定了15℃、20℃、25℃堆肥中微生物种群结构的变化,研究温度对蚯蚓处理城镇污泥微生物种群结构的影响。结果表明,随温度升高和时间的延长均导致了细菌和真核微生物种群多样性均降低,且温度的升高能够促进微生物种群的变化。温度在15℃、20℃、25℃条件下,系统中主要的细菌和真核微生物种群类别并未发生变化,而差异主要体现在某些弱势微生物的存在与否以及共有微生物的相对数量的不同。堆肥结束时,三个温度组系统中均以降解纤维素、几丁质等难降解有机质为主的微生物为优势种群,且温度高,相对数量多,系统中难降解有机质含量高,系统更稳定。