蚯蚓重组污泥微环境促进微生物协同增效的机理研究

采用表居型赤子爱胜蚓（Eisenia foetida）和微小双胸蚓（Bimastus parvus）对城市污泥进行堆肥试验。围绕蚓触圈，采集污泥、蚯蚓体表黏液和蚓粪样品，测定蚯蚓黏液、蚓粪的脱氢酶、β-糖苷酶、磷酸酶、蛋白酶、尿酶等主要酶的活性，采用平板菌落计数法对处理前后污泥进行直接细菌计数和真菌计数，确定蚯蚓生物活性因子和微生物总量。以细菌16S rRNA基因为基础，采用PCR技术、电泳技术等免培养分子生物学法，探讨蚯蚓机械运动、体表黏液和蚓粪、蚯蚓摄食与排泄对微生物种类、数量、原生动物和后生动物变化的影响。以蚯蚓、微生物（细菌）的生态位为主线，基于食物链和污泥特性，研究蚯蚓重组污泥微环境对微生物的协同增效机理，为研制高效且适合寒旱区的蚯蚓堆肥生物反应器提供科学依据。

选用2种表居型蚯蚓，从解决蚯蚓生存环境，保持原污泥微生物降解活性入手，研究蚯蚓与微生物协同增效机理，蚯蚓对污泥降解过程中微环境影响。采用污泥（含水率80%）造粒技术，克服了蚯蚓在城镇脱水污泥中不能生存的环境适应性问题，消除添加辅料和预处理对原污泥中微生物种群及营养元素改变的影响。使蚯蚓直接处理脱水污泥成为可能。.造粒改善了污泥整体的供氧状况，增加了污泥氧交换的比表面积，扩展了蚯蚓的活动空间，可以提高单位体积污泥中的蚯蚓生物量，加快污泥降解速率。.有蚯蚓与无蚯蚓的对比实验发现，蚯蚓参与加快了污泥中有机质的降解，但未改变降解的路径。这可能是因为污泥造粒增强了氧向污泥内部的渗透，人工翻混促进了污泥氧气交换量，有助于代谢产物的扩散，削弱了蚯蚓活动对氧渗透和代谢产物扩散的促进作用，使得微生物的作用更加突出。.蚯蚓活动提高了污泥酸碱缓冲容量，减小了pH波动幅度。蚯蚓通过控制污泥有机碳和有机氮无机化过程酸碱的释放和消耗，实现了对污泥微环境酸碱调理，平抑了pH变化，为微生物高效稳定发挥作用提供了相对稳定的条件。.PCR-DGGE分析表明，蚯蚓的存在降低了污泥中16S rDNA（细菌）和18S rDNA（真核微生物）多样性。蚯蚓堆肥产物中发现了新的特征条带。.主成分分析表明，蚯蚓处理污泥主要经历以有机质的生物降解，氨化和硝化为主要特征的三个阶段。蚯蚓活动对氨化和硝化过程均有很强的促进作用，对硝化过程的促进作用更为显著，蚯蚓密度越高，作用越明显。.温度显著影响污泥有机质降解，但不改变稳定化路径。温度越接近氨化菌、硝化菌和蚯蚓共同适宜生长的温度，就越有利于蚯蚓与微生物协同作用的高效发挥。