张晓琦,田 禹*,王 强(1.哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室,黑龙江 哈尔滨150090；2.哈尔滨工业大学市政环境工程学院,黑龙江 哈尔滨 150090；.黑龙江省环境保护科学研究院,黑龙江 哈尔滨 150056)

曝气强度对蠕虫捕食污泥过程的影响

张晓琦1,2,田 禹1,2*,王 强3(1.哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室,黑龙江 哈尔滨150090；2.哈尔滨工业大学市政环境工程学院,黑龙江 哈尔滨 150090；3.黑龙江省环境保护科学研究院,黑龙江 哈尔滨 150056)

利用寡毛纲蠕虫-水丝蚓(Limnodrilus sp.)的捕食实现污泥量的削减,并针对曝气强度对蠕虫捕食污泥过程的影响,考察了不同的曝气强度所引起的蠕虫活性、泥水性质和污泥减量效能等的变化.结果表明:蠕虫对曝气强度的耐受能力有限,其受损程度与曝气强度和时间正相关,低强度的间歇曝气下蠕虫受损数量较低,为总数的 1.7%.蠕虫的组织乳酸脱氢酶活力在 2.8～9.5m3/(m2·h)的曝气强度下明显升高,表现了较高的物质代谢和能量消耗水平.较低的曝气强度下污泥上清液中硝酸盐氮的累积较轻.蠕虫对污泥的捕食能够抑制低曝气强度下溶氧缺乏所引起的污泥容积指数(SVI)增加,改善污泥的沉降性.在2.8m3/(m2·h)的间歇曝气下,污泥减量效率比连续曝气的污泥减量效率更稳定.

：曝气；蠕虫；捕食；污泥减量；污泥容积指数；脱氮

目前,我国城市污水污泥的产量迅猛增长,2011年,全国废水排放总量为652.1亿t[1],大部分废水采用活性污泥法进行处理,处理过程中约40%～60%的进水 BOD转化为污泥[2].这些污泥富含氮、磷等有机质和重金属等污染物,具有污染和可生物利用的双重属性[3].由于产量高和污染大,污泥的处理与处置已成为当前迫切需要解决的重大环境问题.由于传统的污泥处置技术如填埋、焚烧、农用等存在能源耗费或二次污染等技术瓶颈[4],寻求低能耗、低二次污染的污泥处理新技术成为了国内外学者的关注热点.

生物捕食技术是近年来的新兴发展方向,具有纯生态、低能耗和低二次污染的优点.污水污泥是一个微生物生态系统,由底物(污染物)到污泥中的细菌和真菌类微生物组成了食物链,通过在污水污泥中投加污泥捕食者—微型动物,可以延长这一食物链.根据食物链理论,低营养级的物质和能量以10%～20%的低转化效率被高营养级利用,因此,微型动物的生长必将消费大量的污泥,从而明显地削减污泥浓度[5-6].20世纪 90年代, Ratsak等[5]发现了微型动物的污泥捕食现象,此后Rensink[7-8]和Lee等[9]开始了对生物捕食技术的探索;Hendrickx等[10-11]、Huang等[12]、Tian等[13]和 Wei等[14]设计了多种新型的生物捕食污泥减量反应器,探讨了污泥减量的效能.近年来,污水处理系统中的水生寡毛纲动物的污泥减量性能引起了关注.水生寡毛纲颤蚓科的水丝蚓在污水处理行业称为“蠕虫”,具有较强的污泥吞食能力,在我国分布广泛,是微型动物捕食技术较理想的“捕食者”.根据蠕虫自身的生物特性,在生物捕食系统中提供适宜其生长的环境条件是实现污泥减量的前提和关键.然而,已有研究更关注污泥捕食效能,而较少地关注蠕虫的生长活性.

蠕虫是低等环节动物,在自然水体中,头部扎入底泥,尾部在水中摇摆,以穴居的方式生活, 对来自环境的物理刺激敏感[15],在感知环境异常后迅速缩入洞穴躲避.在污泥环境中,为保证蠕虫在较高的密度下生存和捕食,必须提供合理的辅助供氧措施.曝气是将空气中的氧强制向液体中转移的过程[16].利用空气压缩机曝气是生物捕食系统常用的供氧方式.以往的研究中虽然对生物捕食系统的溶解氧浓度进行过探讨[11],但曝气对蠕虫捕食污泥过程的作用和影响鲜有报道.由于蠕虫畏惧环境中的物理刺激,曝气引起的泥水循环流动可能对蠕虫的生长存在不利影响,以至于降低污泥减量效能.同时,蠕虫捕食过程引起泥水性质的变化,如营养物质的释放和污泥沉降性的改变等,这些性质变化关系到捕食后污泥的后续处理,而不同曝气强度下的蠕虫捕食对泥水性质的影响程度也可能不同.因此,本研究以曝气强度为切入点,探讨不同的曝气强度引起的蠕虫生理活性、捕食效能、污泥沉降性能和污泥上清液水质变化,以期解析曝气强度和蠕虫捕食污泥过程的内在关联,获得保障蠕虫良好生长和稳定捕食污泥的最佳曝气条件,为完善生物捕食技术提供理论研究基础和技术参考.

1 材料与方法

1.1 实验材料

挑取个体强壮、颜色鲜红并且活性较好(在水体中尾部摆动活跃、触碰后收缩反应灵敏)的寡毛纲、颤蚓科、水丝蚓属(Oligochaeta, Tubificidae, Limnodrilus sp.)的蠕虫待用.蠕虫来源于自然环境,因此实验前以自来水对其进行温和冲洗,并置于室温自来水中过夜,以清除虫体表面和肠胃中的泥土、枯叶等杂质.

污泥取自哈尔滨市太平污水处理厂的污泥回流泵房,原污泥浓度为 7000mg/L左右.取回的污泥采用SBR方法进行培养,污泥的培养采用人工模拟污水.正式实验时调节污泥浓度为3000mg/L左右.

1.2 实验过程

实验一:利用空气压缩机,以微孔曝气方式对蠕虫捕食污泥过程进行供氧.调节供气量,在污泥中分别施加曝气强度为 2.8,4.7,9.5m3/(m2·h)的连续曝气以及 2.8m3/(m2·h)的间歇曝气(曝停比为5min:15min)并投加蠕虫,投加比约为 12g/L,以不投加蠕虫的同样污泥作为对照,污泥停留时间为3d,比较原污泥和捕食后污泥、对照污泥的容积指数(SVI)、污泥浓度(MLSS)和污泥上清液的三氮和化学需氧量(COD)浓度,测定蠕虫组织中的乳酸脱氢酶(LDH)活力,评估曝气强度对生物捕食过程的影响.设置平行实验 3次.污泥浓度、污泥容积指数(SVI)和上清液水质依据标准方法测定[17-18].乳酸脱氢酶的活力使用南京建成生物工程研究所研制的 LDH试剂盒相应方法测定.

实验二:控制曝气强度分别为 2.8,4.7,9.5, 18.9,37.9m3/(m2·h),对装有300mL污泥混合液的烧杯持续曝气,另设一烧杯以2.8m3/(m2·h)的曝气强度间歇曝气(曝停比为 5min:15min);以不施加曝气的污泥混合液作为对照.每个烧杯中投加20条蠕虫并置于恒温培养箱中培养,温度为(25±1) .℃每天对烧杯中体长完整的蠕虫进行清点和计数,用以计算因曝气受损的蠕虫比例,连续观察3d.此实验重复进行3次.上述观察和计数结束后,在2.8m3/(m2·h)的曝气强度下分别以连续曝气和间歇曝气的方式培养蠕虫直至 20d,计算因曝气受损的蠕虫个数比例.

1.3 计算

2 结果与分析

2.1 曝气对污泥减量效率的影响

图1 连续和间歇曝气条件下的污泥减量效率比较Fig.1 Comparison of sludge reduction efficiency under continuous and intermittent aeration conditions

如图 1所示,曝气强度对污泥减量程度和稳定性产生显著的影响,当以 2.8,4.7m3/(m2·h)曝气强度实施连续曝气时,污泥减量效率随着时间的延长发生明显波动,考察期内平均污泥减量效率分别为23.5%和21.6%.当以9.5m3/(m2·h)的曝气强度实施连续曝气时,污泥减量效率明显降低,考察期内平均污泥减量效率仅为 7.9%.相比之下,2.8m3/(m2·h)的间歇曝气有利于污泥减量效率的稳定,在考察期内平均污泥减量效率为 28.7%.污泥捕食效率的波动和降低是蠕虫生长和捕食污泥能力的不稳定造成的.蠕虫具有敏感的神经系统,较强的曝气一方面引起蠕虫的“逃缩”反应,在神经元的作用下[14],使其肌肉收缩,从而进食受阻;另一方面也可能造成蠕虫身体的物理损伤,使能有效作用于污泥的蠕虫数量减少.

2.2 曝气对蠕虫活性的影响

2.2.1 蠕虫断裂比例 蠕虫是身体柔软的无脊椎环节动物,当曝气强度过大时蠕虫会被气泡和水流的剪切力折断.由表 1可见,在未曝气和2.8m3/(m2·h)间歇曝气的水体中,蠕虫在 3d的考察期内体长完整,受损蠕虫的比例为 0;当曝气强度≥4.7m3/(m2·h)时,蠕虫受损程度递增,并与曝气时间和强度正相关.以 37.9m3/(m2·h)的曝气强度连续曝气3d后,虫体断裂过度、形成了数段短小的体节,以至于无法计算其断裂比例.上述结果证明了蠕虫对曝气的有限的承受能力.已有研究表明,寡毛纲动物身体断裂后可能具有再生能力,断面的肌肉形成结节状的再生芽基,从而重新发育为完整的个体,但其再生能力与断裂水平有关,当蠕虫体节损失过多则不易再生[19].根据观察,本研究中过度断裂的蠕虫体节难以在污泥中再生.这些断裂的蠕虫体节在刚刚断裂时能够扭动,随着在污泥中停留时间的延长,在曝气的扰动下会逐渐失活、变白,最终在污泥中自溶消失.因此,蠕虫的断裂和受损严重时会显著影响生长的稳定性,进而影响其捕食活性.

根据 3d的考察结果,2.8m3/(m2·h)的曝气强度对蠕虫造成的物理损伤较小.因此,进一步延长蠕虫的停留时间为 20d,考察了以这一曝气量进行间歇和连续曝气时蠕虫的受损程度.结果表明,在 20d的考察期内,平均受损蠕虫个数比例分别为 5.6%和 1.7%.这说明对于蠕虫生长和生存而言,低强度的间歇曝气优于连续曝气,也说明即使是曝气强度较低的间歇曝气条件下,少量的虫体断裂也是不能避免的.

表1 不同曝气强度下蠕虫的受损比例(%)Table 1 Percentage of injured worm number under different aeration intensities (%)

图2 不同曝气强度下的蠕虫组织乳酸脱氢酶活力Fig.2 Lactate dehydrogenase activity in worm tissue under different aeration intensities

2.2.2 蠕虫生存的溶解氧 水生寡毛纲蠕虫是通过皮肤呼吸的环节动物,皮肤表面遍布稠密的微血管,血红素丰富,在溶解氧充足的环境下表现为鲜红色,当溶解氧缺乏时,血液与氧结合不畅表现为灰白色.将蠕虫放置入装满泥水混合物的密闭三角瓶中,考察其生存能够耐受的溶解氧下限,观察结果表明,当溶解氧浓度为 0.7mg/L 时蠕虫体表的红色基本正常,蠕虫抱团;当污泥中溶解氧浓度仅为0.2mg/L时,蠕虫颜色呈灰白色,匍匐于瓶底,仍能生存,将此蠕虫放入溶解氧浓度为2.0mg/L的泥水混合物中,蠕虫颜色立刻恢复为鲜红色;当溶解氧浓度降至 0mg/L,蠕虫死亡.因此认为蠕虫能够适应较低溶解氧环境,对低曝气强度具有适应能力.

2.2.3 蠕虫的乳酸脱氢酶变化 蠕虫捕食污泥的过程中,蠕虫的生存和生长需要消耗能量,能量消耗水平与环境条件的变化密切相关.乳酸脱氢酶是动物糖代谢过程中的末端关键酶系,动物组织中乳酸脱氢酶的活力表征其能量代谢的活跃程度[20].LDH活力升高,说明蠕虫代谢旺盛,能量消耗较大.由图2可见, 2.8～9.5m3/(m2·h)的曝气强度对蠕虫的能量代谢水平有显著的促进作用,蠕虫的 LDH活力和对照值相比提高了 6.3%～27.4%.这说明这一曝气范围下,蠕虫维持生命代谢的酶活性提高,这是由于其活动强度增大造成的,即蠕虫随着气泡和水流摆动的过程加强了肌体消耗.从能量供给的角度考虑,适当的能量消耗可能会促进其对糖代谢底物的需求,从而增加蠕虫对污泥的食欲.过大的曝气[曝气强度为18.9m3/(m2·h)]对蠕虫的LDH活力则有抑制作用,推断可能是由于激烈的曝气对蠕虫正常的生理机能造成了一定的破坏,一些机能代谢由于曝气环境的不适停止活动[20].观察发现,在长期连续曝气下的蠕虫虫体比间歇曝气的虫体略瘦弱,这说明虽然蠕虫的能量代谢在连续曝气时较大,但由于曝气对蠕虫的惊扰,消耗的能量无法有效地通过进食而补充.结合蠕虫在不同曝气强度下的污泥减量效率和受损程度,认为低曝气强度的间歇曝气对污泥捕食、蠕虫生长和能量代谢具有积极影响.

2.3 不同曝气条件对污泥上清液的营养物释放的影响

2.3.1 污泥上清液的氮素浓度 蠕虫的捕食和排泄会引起污泥中有机物向水相的释放.首先比较了初始污泥和不同曝气强度下蠕虫捕食后污泥的上清液氮素浓度,结果如图 3所示.在各个曝气强度下,经蠕虫捕食的污泥上清液中都观察到了氨氮的释放现象,但捕食后水体的氨氮浓度仍然较低,仅为 0.0057～0.0093mg/L.强曝气[9.5m3/ (m2·h)]下捕食后污泥上清液的氨氮浓度低于其他较低曝气强度下的浓度,这一方面是由于较强的曝气对氨氮的吹脱作用,另一方面也是由于蠕虫在这一曝气强度下断裂相对较多,活性降低,捕食的污泥较少,因此向污泥中释放的排泄物较少.

图3 曝气强度对污泥上清液氮素浓度的影响Fig.3 Effect of aeration intensity on nitrogen concentrations in supernatant of sludge

当曝气强度较低[2.8m3/(m2·h)]时,捕食后污泥上清液的硝酸盐氮累积程度较轻,并产生少量的亚硝酸盐氮;而曝气强度提高后[4.7,9.5m3/ (m2·h)],污泥上清液中的硝酸盐则发生明显的累积.这是由于曝气强度较低可导致污泥沉积,污泥沉积层内部存在一定的缺氧区,促进了微生物反硝化作用的进行,有利于硝酸盐的进一步转化[21];当曝气强度增高后,污泥趋于混合,污泥内部溶解氧浓度提高,溶解氧将穿透活性污泥絮体,破坏絮体内部的缺氧环境,抑制了氧敏感性酶-硝酸还原酶的活性,从而阻碍了微生物反硝化作用的进行,影响了硝酸盐的进一步转化.综合比较不同曝气条件下污泥上清液的氮素浓度变化,发现在蠕虫捕食污泥过程中虽然存在轻度的氨氮释放,但维持较低的曝气强度有利于缓解水体的硝酸盐累积和氮素的脱除.

2.3.2 污泥上清液的COD浓度 由图4可见,蠕虫捕食引起了污泥中 COD的释放,曝气强度为2.8m3/(m2·h)的间歇和连续曝气下,捕食后污泥上清液最终COD浓度分别约为初始浓度的2.8和2.9倍;当曝气强度提高至4.7m3/(m2·h)时,捕食后污泥上清液COD浓度为初始浓度的2.3倍;而当曝气强度为9.5m3/(m2·h)时,捕食后污泥上清液COD浓度约为初始浓度的0.6倍.蠕虫捕食污泥过程中存在COD释放和COD降解两个作用,上述结果说明 COD释放作用大于降解作用.相比于低曝气强度,较高曝气强度下捕食后 COD浓度较低,这一方面是由于此曝气强度下蠕虫捕食污泥效率较低,相应的营养物释放较低;同时,较高曝气强度下供氧更充分,污泥对污染物的有氧代谢能力也相应提高.然而,由于较低的曝气强度下更有利于蠕虫对污泥的捕食,在保证蠕虫有效捕食的前提下,捕食过程中会不可避免地发生COD的明显释放.

图4 曝气强度对污泥上清液COD浓度的影响Fig.4 Effect of aeration intensity on COD concentrations in supernatant of sludge

2.4 曝气对污泥SVI的影响

由图 5可见,当曝气强度为 2.8～4.7m3/(m2·h)时,对照组污泥的SVI值上升了7.8%～22.9%,而蠕虫捕食后污泥的 SVI值均略低于初始值,证实了在这一曝气强度范围下,蠕虫的捕食作用可以改善污泥的沉降性并抑制污泥的膨胀.对比这一曝气强度范围的捕食后污泥 SVI值可以发现,2.8m3/(m2·h)的间歇曝气下蠕虫捕食后污泥的SVI值降低幅度更大,蠕虫对污泥SVI膨胀的抑制作用也更为明显,这也间接证明了这一曝气强度下蠕虫对污泥的作用更充分.污泥沉降性的改善是由于污泥絮体结构的变化导致的[22].蠕虫对污泥的撕扯、吞食、消化和排泄作用可以看作是“生物溶胞”的过程,一方面,被吞食的菌体在蠕虫肠道水解酶的作用下发生破壁水解,经过蠕虫消化后剩余残渣排出体外,这部分残渣主要为代谢产物、未消化完全的菌体碎片和污泥中无法被消化降解的无机成分,Hendrickx等[23]证实,蠕虫的粪便密度高于污泥,因此更容易被浓缩.与此同时,蠕虫对污泥絮体的撕扯也导致污泥絮体粒径的迅速降低,疏松的污泥发生解絮作用,污泥粒径降低,使其沉积时絮体间的空隙减少,污泥体积降低.

溶解氧与污泥的沉降性密切相关,当溶解氧浓度较低时,污泥SVI上升,存在膨胀的可能[24-25].当曝气强度为 2.8～4.7m3/(m2·h)时对照组污泥的SVI值上升即是由于溶解氧传质不均匀造成的.而当曝气强度为9.5m3/(m2·h)时,对照污泥的SVI呈降低趋势,也证明了溶解氧较高时对SVI值的抑制作用.试验中观察到曝气强度为 2.8～4.7m3/ (m2·h)的对照污泥底部有发黑、厌氧的情况出现,但当有蠕虫存在时污泥没有厌氧的迹象,可见蠕虫的摆动和穿行也促进了污泥中氧的传输,从而缓解了污泥因为氧缺乏而导致的 SVI上升、沉降性变差的趋势.因此,可以认为在较低的曝气强度下,蠕虫的捕食能够改善污泥的沉降性能.

图5 曝气强度对捕食后污泥沉降性的影响Fig.5 Effect of aeration intensity on sludge settling after predation by worms

3 结论

3.1 低强度的间歇曝气有利于蠕虫捕食污泥性能的稳定.蠕虫在2.8m3/(m2·h)的间歇曝气下平均污泥减量效率为28.7%.

3.2 当曝气强度≥4.7m3/(m2·h)时,蠕虫受损程度与曝气时间和强度成正比.以2.8m3/(m2·h)的间歇曝气20d后,受损蠕虫的平均个数比例较低,为总体的1.7%.

3.3 在曝气强度为2.8～9.5m3/(m2·h)的污泥捕食过程中,蠕虫的乳酸脱氢酶活力升高,说明曝气使蠕虫代谢旺盛,能量消耗增大.

3.4 捕食过程中污泥上清液中存在轻度的氨氮释放,当曝气强度为2.8,4.7m3/(m2·h)时,污泥形成沉积层,水体的硝酸盐累积减少,有利于氨氮的转化.

3.5 蠕虫的捕食作用可以缓解低曝气强度时污泥的微膨胀趋势,改善污泥的沉降性.

[1] 环境保护部.中国环境状况公报 [R]. 2011.

[2] 吴 敏,杨 健.关于城镇污水处理厂实行污泥排放量考核与控制的讨论 [J]. 给水排水, 2002,28(9):25-27.

[3] 邱兆富,周 琪.国内城市污水污泥的特点及处理处置对策 [J].中国沼气, 2004,22(2):22-25.

[4] Canales A, Pareilleux A, Rols J L, et al. Decreased sludge production strategy for domestic waste-water treatment [J]. Water Science Technology, 1994,30(8):97-106.

[5] Ratsak C H, Kooijman S A L M, Kooi B W, Modeling the growth of an oligochaete on activated sludge [J]. Water Research, 1993,27:739-747.

[6] Ratsak C H, Grazer induced sludge reduction in wastewater treatment [D]. Amsterdam: Vrije University, 1994.

[7] Rensink J H, Corstanje R, Pal J. A newapproach tosludge reduction by metazoan [C]//10th European Sewage and Reuse Symposium, IFAT, Munich, 1996:339-364.

[8] Rensink J H, Rulkens W H. Using metazoa to reduce sludge production [J]. Water Science Technology, 1997,36(11):171-179. [9] Lee N M, Welander T. Use of protozoa and metazoa for decreasing sludge production in aerobic wastewater treatment [J]. Biotechnology Letters, 1996,18(4):429-434.

[10] Hendrickx T L G, Elissen H J H, Temmink H, et al. Operation of an aquatic worm reactor suitable for sludge reduction at large scale [J]. Water Research, 2011,45(16):4923-4929.

[11] Hendrickx, T L G, Temmink H, Elissen H J H, et al. The effect of operating conditions on aquatic worms eating waste sludge [J]. Water Research, 2009,43(4):943-950.

[12] Huang Xia, Liang Peng, Qian Yi. Excess sludge reductioninduced by Tubifex tubifex in a recycled sludge reactor [J]. Journal of Biotechnology, 2007,127(3):443-451.

[13] Tian Yu, Lu Yaobin, Chen Lin, et al. Optimization of process conditions with attention to the sludge reduction and stable immobilization in a novel Tubificidae-reactor [J]. Bioresource Technology, 2010,101(15):6069-6076.

[14] Wei Yuansong, Lin Junxin. Sludge reduction with a novel combined worm-reactor [J]. Hydrobiologia, 2006,564:213-222.

[15] Drewes, C D. Neural Mechanisms of Startle Behavior [M]. New York: Plenum Press, 1984.

[16] 许保久,龙腾锐.当代给水与废水处理原理 [M]. 北京:高等教育出版社, 2000.

[17] 国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法 [M]. 4版.北京:中国环境科学出版社出版, 2006.

[18] APHA (American Public Health Association). Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater [M]. 19th ed. Washington DC: American Water Works Association and Water Environment Federation, 1998.

[19] 白桂芬,李 冰,刘 沛.蚯蚓再生及影响因素的研究进展 [J].赤峰学院学报:自然科学版, 2012,(9):34-36.

[20] 强摇俊,王 辉,李瑞伟,等.酸碱胁迫对不同体质量尼罗罗非鱼幼鱼能量代谢的影响 [J]. 应用生态学报, 2011,22(9):2438-2446.

[21] 王春荣,王宝贞,王 琳.两段曝气生物滤池的同步硝化反硝化特性 [J]. 中国环境科学, 2005,25(1):70-74.

[22] 诸 晖,魏源送,王亚炜,等.颤蚓对活性污泥沉降性能的影响[J]. 环境科学学报, 2008,28(5):910-915.

[23] Hendrickx T L G, Temmink H, Elissen H J H, et al. Aquatic worms eat sludge: Mass balances and processing of worm faeces [J]. Journal of hazardous materials, 2010,177(1):633-638.

[24] 杨亚红,彭党聪,李 磊,等.低 DO微孔曝气变速氧化沟脱氮能力恢复效果分析 [J]. 中国环境科学, 2013,33(3):436-442.

[25] 桂丽娟,彭永臻,甘冠雄,等.低 DO协同负荷引发的黏性膨胀和丝状菌膨胀 [J]. 化工学报, 2011,62(7):2042-2048.

“中国青年女科学家奖”评选揭晓 3位生态环境专家获奖

第十届“中国青年女科学家奖”颁奖仪式日前在北京举行,来自全国的10位青年女科学家获此殊荣,其中3位是生态环境领域的科学家.

她们是北京大学物理学院大气与海洋科学系研究员孟智勇、北京林业大学材料科学与技术学院教授许凤和云南大学生命科学学院副院长于黎.

孟智勇长期致力于中尺度(水平尺度为2～2000km)灾害性天气的研究,她在对北京2012年7月21日暴雨过程的研究中首次证实了北京历史上极其罕见的龙卷风天气的发生,为灾害性天气的监测预警提供了重要观测证据.

许凤从事生物质高值化利用研究,建立了秸秆全组分清洁分离新技术体系,保持了分离组分(纤维素、半纤维素和木质素)较高的化学和生物反应活性,可以作为生产生物乙醇、可降解塑料包装薄膜和环保胶黏剂的原料,实现了变废为宝,提高了可再生资源的利用效率.

于黎主要从事我国西南部珍稀濒危动物的分子进化研究,不仅揭示了它们的起源和演变过程,而且发展了分子进化的相关理论,推动了生物多样性演变机制及资源生物持续利用的分子基础研究,具有重要的保护生物学价值.

“中国青年女科学家奖”评选始于 2004年,旨在表彰和奖励在基础科学和生命科学领域取得重大科研成果的女性青年科学家,以促进科技进步和可持续发展.

摘自《中国环境报》

2013-12-27

Effect of aeration intensity on the process of sludge predation by worms.

ZHANG Xiao-qi1,2, TIAN Yu1,2*, WANG

Qiang3(1.State Key Laboratory of Urban Water Resource and Environment, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090, China；2.School of Municipal and Environmental Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090, China；3.Heilongjiang Provincial Research Institute of Environmental Sciences, Harbin 150056, China). China Environmental Science, 2014,34(2)：345～351

Sludge reduction can be achieved through the predation by oligochaeta worm-Limnodrilus sp.. To analyze the effect of aeration intensity on the process of sludge predation, changes in worm activity, sludge properties and sludge reduction efficiency under different intensities of aeration were investigated. The results showed that these worms had limited tolerance to aeration intensity. The number of injured worms increased with the increasing aeration intensity and retention time in sludge, and fewer injured individuals (1.7% of the total)was found under the mild intermittent aeration. The lactate dehydrogenate activity of worms was higher under the aeration intensity of 2.8～9.5m3/(m2·h), which may imply the higher level of material metabolism and energetic consumption of the worms at those aeration conditions. Less nitrate accumulation was found in the supernatant of sludge during the predation under the lower aeration intensity, and the increase in sludge volume index (SVI) caused by lack of dissolved oxygen was restrained by the worms, showing their performance for improving sludge settling. The sludge reduction of worms for the intermittent aeration of 2.8m3/(m2·h) was more stable than those for continuous aerations.

aeration；worm；predation；sludge reduction；sludge volume index；nitrogen removal

X703.5

：A

：1000-6923(2014)02-0345-07

张晓琦(1982-),女,黑龙江哈尔滨人,哈尔滨工业大学市政环境工程学院博士研究生,主要从事污泥减量化处理研究.

2012-05-10

城市水资源与水环境国家重点实验室基金(2011DX01);国家创新研究群体科学基金(51121062)

* 责任作者, 教授, hittianyu@163.com, ciciliar@163.com