复合硫杆菌生物浸出污泥中重金属的效果及与pH和ORP的关系

利用复合嗜酸性硫杆菌(氧化硫硫杆菌和氧化亚铁硫杆菌)在不同接种量下(5%,10%,20%)对城市污泥进行生物沥浸,探讨了沥浸过程中不同重金属的浸出效果及其与pH值和氧化还原电位(ORP)的相关关系.结果表明,该方法能有效地浸出污泥中的重金属,生物沥浸处理10d后.污泥中Cu、Zn和Ni的浸出率可分别达到98%、99%和90%,硫杆菌接种量越大,沥浸反应速率越快,20%接种处理10%接种处理5%接种处理未接种处理.污泥生物沥浸过程中pH的下降和ORP的上升,是促进污泥重金属溶出的主要驱动力,但其中Cu的浸出同时受pH下降和ORP上升的双重影响,而zn和Ni的浸出则主要受pH影响.污泥中Cu、Zn和Ni开始大幅度浸出的pH阈值大约为4、5和5左右.研究还发现,生物沥浸处理虽可使污泥中有机质、全氮、全磷和全钾含量有所下降,但并不影响其农业利用价值.     

生物沥浸对自然干化污泥重金属去除效果研究

重金属的去除是污泥农用需要解决的关键问题之一.本研究采用摇瓶实验,将氧化硫硫杆菌为功能微生物的生物沥浸技术应用于干化污泥重金属的去除,对山西省不同污水处理厂11个干化污泥样品进行了为期15 d的生物沥浸处理.分析了生物沥浸体系p H及SO2-4的变化情况,并对生物沥浸前后污泥中Cu、Zn、As、Cd、Cr等重金属去除率及有机质、全氮、全磷、全钾等养分的损失率进行了分析.结果表明,干污泥直接进行生物沥浸过程较为缓慢,无机酸对体系的酸化能够快速启动干化污泥的生物沥浸过程.无机酸酸化后,体系S0的生物氧化率逐渐提高,酸化速率加快,且污泥重金属去除率随着p H的降低而提高,生物沥浸过程结束后,供试污泥样品Cu、Zn、As、Cd和Cr的去除率分别为23.69%~77.62%、89.67%~97.80%、30.24%~84.31%、18.18%~97.05%和28.55%~67.11%,而污泥有机质、全氮、全磷和全钾的含量损失率分别为3%、1%、44%和8%,污泥剩余养分含量满足农用泥质标准(CJ/T309-2009)的限定值.Cu、Zn、As、Cd和Cr去除率与污泥有机质含量呈显著负相关关系(r=0.935、0.895、0.932、0.516、0.847,n=11).     

萃取-反萃法综合回收磷矿浮选尾矿中磷和镁

针对某磷矿浮选尾矿的资源特点,将其作为高镁低品位磷矿进行处理,用萃取-反萃法分离酸浸液中的镁和磷。选择正丁醇作为萃取剂,在磷酸浓度为30%、萃取相比为1:1,温度为常温,萃取时间为5min的均衡搅拌条件下,五氧化二磷萃取率可达68%以上;用水作为反萃剂,在其加入量为反萃前有机相体积的30%,反萃时间为3min,常温条件下进行反萃,反萃率可达90%以上。该研究为综合回收磷矿浮选尾矿提供了基础性资料,     

电镀污泥中镍的回收技术研究

采用30%N902从除杂后的电镀污泥氨浸液中回收金属镍。在萃取原料液pH=9,相比(A/O)=2∶1,反应时间为5min条件下可使镍的萃取率达到99%。负载有机相经水洗后,用2mol/L A/O=1∶1的硫酸进行反萃,反萃时间为30min,反萃级数为8级,得到产品硫酸镍。硫酸镍溶液中镍离子含量90g/L,其它杂质达到产品质量要求。     

超声波辅助浸取分离污泥中的重金属

以实验室合成的含重金属离子的污泥为研究对象,通过实验分析对比了不同pH下超声波对污泥中重金属离子去除率的影响。研究表明,在超声波的辅助作用下,一步酸浸法能使Cu-Fe混合污泥中的Cu和Fe完全分离,Cu和Fe的离子浸出率分别是97.47%和1.81%;超声波辅助两步酸浸法分离Cu-Cr污泥中的Cu和Cr,96.52%的Cu溶解在浸出液中,96.64%的Cr保留在浸出渣中,Cu、Cr可完全分离;在Cr-Fe混合污泥中,超声的辅助作用使两步酸浸后Cr的浸出率达97.05%,浸出渣中则含98.48%的Fe,2种金属得到有效的分离。酸浸过程中加入超声波对重金属的分离回收有明显的强化效果。     

生物沥浸预处理改善污泥脱水性能和去除重金属研究

通过生物沥浸预处理改善污泥脱水性能和去除其中的重金属,有利于降低后续污泥处理和处置过程中的成本和潜在的生态环境风险。以城市污水厂剩余污泥为研究对象,采用驯化所得的嗜酸性硫杆菌混合菌群为接种物,通过添加不同浓度的底物(FeSO4·7H2O)对污泥进行生物沥浸预处理试验,考察生物沥浸过程中污泥比阻(SRF值)和污泥中重金属含量的动态变化。结果表明:生物沥浸预处理可改善污泥的脱水性能并去除其中的重金属,污泥比阻降低率的变化范围为5.73%～79.53%,污泥中重金属去除率的变化范围为0.38%～90.84%,且底物浓度的改变对改善污泥脱水性能和提高污泥中重金属的去除率有一定的影响;当底物浓度为6g/L、生物沥浸5d时,可获得污泥最佳的脱水性能和污泥中重金属最佳的去除效果,在此条件下生物沥浸预处理后污泥的SRF值为0.52×1013 m/kg,污泥中重金属Zn、Cd、Cu、Ni、Pb和Cr的去除率分别为80.36%、76.89%、80.93%、86.04%、58.37%和58.52%。     

生物沥浸去除污泥重金属及改善脱水性能研究

从天然矿山酸性废水中富集制备了3种嗜酸性细菌混培物,开展了污泥生物沥浸实验,研究了沥浸去除污泥重金属(Cu、Zn、Cd)同时改善脱水性能的效果.结果表明,3种嗜酸性细菌混培物均可有效去除污泥中的重金属(P<0.01).沥浸12d后,改进型Starkey培养基富集的嗜酸性细菌混培物对Cu和Cd的去除率分别达到82.0%和82.9%,9K培养基富集的嗜酸性细菌混培物进行生物沥浸处理对Zn的去除率可达到87.5%.同时,生物沥浸还可以显著改善污泥的脱水性能(P<0.01).经过12d沥浸,污泥的离心脱水率可由73.1%上升到90.0%.显微观察和能谱分析结果显示,污泥脱水性能的改善是因为生物沥浸能使污泥结构由絮体状变成明显的颗粒状,并可形成以铁、氧和硫为主要元素组成的次生矿物规则晶体.     

生物沥浸处理对城市污泥脱水性能的影响研究

通过摇瓶培养试验研究了生物沥浸处理对城市污泥离心脱水率、污泥过滤比阻、泥饼压缩系数等脱水性能的影响,并分析了生物沥漫过程中污泥Ph、Fe2 、Fe2 、污泥颗粒Zeta电位、粳粒粒径分布的变化.研究表明,以亚铁和硫作为复合能源物质时,污泥经过生物沥浸处理后,其离心脱水率可从原始污泥的60%提高到74.4%;污泥比阻从处理前的1.83×109 s2·g-1下降到0.39×109 s2·g-1,降低了79%,压缩系数也从原始污泥的0.98降低为0.58,明显好于其他处理,达到不加絮凝剂而可直接机械压滤脱水的性能要求.研究还表明,污泥生物沥浸处理后.随着Ph的下降,污泥颗粒Zeta电位趋于零以及污泥20～60μm粒径范围的颗粒含量明显减少,可能是污泥脱水性能改善的重要原因之一.可见,污泥生物沥浸处理是一种在去除重金属的同时能够改善污泥脱水性能的技术.     

混合嗜酸菌浸出污泥中重金属机制判定方法

为判断混合菌种的生物沥浸机制,采用添加沥浸混合菌种+作用底物（硫酸亚铁铵、硫粉）、只添加作用底物和仅加硫酸3组实验,估算直接氧化作用（F₁₁）,化学氧化作用（F₁₂）和酸性浸出作用（F₁₃）的贡献率,从而获得混合菌种的重金属浸出机制.针对某污水处理厂剩余污泥的生物沥滤实验结果表明,Cu的浸出过程中F₁₁、F₁₂、F₁₃贡献率分别为92.55%、7.45%、0%,说明混合菌种作用下Cu的浸出机制主要为直接机制;Zn的沥浸作用中F₁₁、F₁₂、F₁₃贡献率分别为18.86%、44.35%、36.79%,判定Zn在混合菌种的作用下为间接机制.该法可在实际环境条件下判定重金属的生物沥浸机制,对相关研究和实际应用提供理论依据.     

溶剂萃取法回收4-溴-2-氟碘苯萃余废水中的碘

研究了4-溴-2-氟碘苯萃余废水中碘的回收方法。25℃下,测定了苯、环己烷等7种萃取剂对碘萃取的分配常数及环己烷对碘萃取的分配曲线。研究选用了萃取率与分配常数相对较高,毒性相对较低的环己烷为萃取剂,并探讨了萃取剂、反应时间、溶液pH值、温度、反萃剂等因素对碘单质去除率的影响。结果表明在室温20℃,不调节废水pH值,相比为1:5、萃取时间10 min的条件下,碘的萃取率可达到88%。在室温20℃,相比为4:5的条件下,采用0.1 mol/L的氢氧化钾为反萃剂,碘的单级反萃率可达到90%。     

Performance, microbial community and inhibition kinetics of long-term Cu2+ stress on an air-lift nitritation reactor with self-recirculation

Biological nitrogen removal process could be affected due to the presence of heavy metals owing to their toxicity and accumulation in the sludge.In this study,the impact of Cu~(2+)shock on a long-term nitritation operation was investigated in an air-lift reactor with selfrecirculation.Both the dynamics of microbial community and inhibition kinetics under Cu~(2+) stress were ascertained.The results showed that Cu~(2+) exerted severe inhibition on nitritation performance of an air-lift reactor(ALR) at 25 mg/L.The corresponding NH_4~+-N removal efficiency decreased to below 50%,which was mainly due to the variation of microbial community structure,especially the inhibition of nitrifiers like Nitrosomonas(the relative abundance decreased from 30% to 1% after Cu~(2+)inhibition).Kinetic parameters were obtained and compared after fitting the Haldane model.The long-term Cu~(2+) stress on the ALR aggravated the ammonium affinity and the resistance to substrate self-inhibition of the nitritation sludge,but reduced the resistance to Cu~(2+) inhibition.Furthermore,Cu~(2+)acted as uncompetitive inhibitor on nitritation process.Our results provide new insights into the nitritation characteristics under long-term Cu~(2+) stress.     

固定化活性污泥吸附重金属离子的试验研究

讨论了固定化活性污泥对重金属离子的吸附。在实验条件下 ,温度对固定化活性吸附金属的影响并不显著 ,而体系pH值和底物浓度的影响较为重要 ,固定化活性污泥对Cu2 + 的吸附符合Langmuir模型。研究了固定化细胞填充柱对各种金属离子的吸附特性和选择性 ,固定化活性污泥对Cu2 + 离子的吸附性能明显高于Cd2 + 和Zn2 + 。     

污泥预植重金属Cu炭化及炭中重金属的稳定性研究

提出一种污泥预植重金属炭化后固定的概念,并以重金属Cu为代表,以CuCl2的形式植入;研究了在不同Cu预植浓度、不同温度下炭化后污泥本身以及额外添加的重金属在炭中的保留率以及稳定特性,同时采用不同的浸出方法,确定与污泥炭最终处置目标相关的最大可预植量.结果表明,在污泥中Cu的预植量为0.5%(质量分数,以Cu元素计)时,经过热解炭化,90%以上的Cu都保留在污泥炭中,其固定效果与温度有关,400℃以上时,炭化温度越高,Cu越容易浸出.在污泥中预植重金属Cu存在最大容量限制,最大可预植量与污泥炭最终处置目标有关,若选择在卫生填埋场进行填埋,则Cu的预植量不宜超过0.5%.本研究提供了一种污泥包裹其他含重金属的废料共炭化实现无害化的新思路,从而达到用污泥治废的效果.     

我国城市污水处理厂污泥中重金属分布特征及变化规律

对由中国知网数据库和维普中文科技期刊全文数据库报道的近30年来我国城市污水处理厂污泥中重金属分布特征和年代变化规律进行了分析. 结果表明:近30年来城市污水处理厂污泥中w(Cd)、w(Pb)、w(Cr)、w(As)、w(Hg)、w(Cu)、w(Ni)、w(Zn)平均值或中位值均符合GB 18918─2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中污泥农用时污染物控制标准限值,但数据离散且呈偏态分布. 依据GB 18918─2002,1980─1989年我国城市污水处理厂污泥中重金属质量分数75%分位值中有w(Cd)、w(Cu)、w(Ni)、w(Zn)超标,90%分位值中有w(Cd)、w(Pb)、w(Hg)、w(Cu)、w(Zn)、w(Ni)超标;1990─1999年城市污水处理厂污泥中重金属质量分数75%分位值中w(Ni)超标,90%分位值中除w(As)外其他重金属均超标;2000─2010年城市污水处理厂污泥中重金属质量分数75%分位值中w(Ni)超标,90%分位值中w(Cd)、w(Cr)、w(Hg)、w(Cu)、w(Zn)、w(Ni)超标. 从年代变化看,我国城市污水处理厂污泥中w(Cd)、w(Cu)随年代逐渐下降,但w(Hg)、w(As)、w(Cr)、w(Zn)、w(Ni)、w(Pb)呈波动趋势. 近10年数据表明,我国城市污水处理厂污泥中w(Ni)、w(Cd)、w(Hg)超标倍数最高,在进行污泥处置时需要优先关注.      

天冬氨酸和柠檬酸对污泥中重金属萃取的比较研究

以天冬氨酸作为萃取剂,研究了其对上海桃浦污水处理厂污泥中重金属的萃取性能,重点考察了萃取体系pH值对重金属萃取的影响,并在相同条件下与柠檬酸的萃取过程进行比较.结果表明,随着萃取体系pH值的升高,重金属的萃取率逐渐降低.在较低pH值时,天冬氨酸对污泥中Zn、Ni及Cu的最高萃取率均大于85%;在整个实验pH值范围内,天冬氨酸对Ni及Cu的萃取率分别达到50%和40%以上.与柠檬酸对污泥中上述3种重金属的萃取结果相比较,天冬氨酸对Ni、Cu的萃取能力更高,而对Zn的萃取能力在pH≥3.0时不如柠檬酸.     

Effect of substrate concentration on the bioleaching of heavy metals from sewage sludge

IntroductionTheproductionofexcesssewagesludgeisincreasingrapidlywiththewidespreadofwastewatertreatment,whichcausesseriousproblemtothedisposalofsewagesludge .Landapplicationofsewagesludgeisthemostcost effectiveandfeasibleutilizationapproachatpresent.Howeve…     

污泥对樟子松生物量及其重金属积累和土壤重金属有效性的影响

采用盆栽试验研究了不同剂量污泥(体积分数,即污泥体积占污泥和沙土总体积的百分比,分别为:0、20%、33.3%、50%和100%)施用于风沙土条件下,污泥剂量对樟子松幼苗生物量及其对重金属的累积和土壤中重金属有效性的影响.结果表明,在养分含量低的风沙土中,施用污泥能够显著提高樟子松幼苗生物量,最适剂量为50%;污泥剂量的增加可促进樟子松植株对重金属的吸收和累积,在最适剂量(50%)条件下,樟子松植株中Cu、Cd、Pb、Zn的累积量分别是对照(不施污泥)的18.0、8.9、17.1、11.5倍;樟子松植株重金属吸收速率顺序为:ZnCuPbCd,而迁移系数顺序为:ZnCdCuPb;土壤中有效态重金属含量随污泥剂量的增加而增加,而植株收获后土壤中有效态重金属下降幅度均小于对照.     

中国城市污泥的重金属含量及其变化趋势

对相关研究结果的系统统计表明，Zn是我国城市污泥中平均含量最高的重金属元素，其次是Cu，再次是Cr，而毒性较大的元素Hg、Cd、As含量往往较低，通常在几个到十几个mg/kg范围内；70％统计样本的As含量在20ms／kg以内，而Cd、Cr、Ca、Hg、Ni、Pb、Zn含量则分别在2．8、250、417、5、75、130、1701ms／kg以内．我国城市污泥中的重金属含量普遍低于英美等发达国家，而且其中的重金属含量呈现逐渐降低的趋势．按照1984年颁布的《农用污泥污染物控制标准》(GB4284-84)，Zn是我国城市污泥中超标问题最突出的重金属，其超标率为55％；但按照2002年新修订的《城镇污水处理厂污染物排放标准(报批稿)》，Zn的超标率仅为9％．一方面，我国的土壤和儿童普遍缺Zn，另一方面，我国现行的农用污泥污染物控制标准对城市污泥中的Zn控制过于严格，而且也不尽合理，急需对其进一步完善，以合理解决城市污泥的处理处置途径，推动城市污泥的资源化和无害化利用．     

氧化亚铁硫杆菌生物浸出污泥中的重金属离子

为研究氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,At. f)对污泥中重金属的浸出机制,进行了空白、直接浸出(At. f)、加亚铁浸出(At. f +Fe2+)、加亚铁和硫酸浸出(At. f+Fe2++H2SO4)4组生物淋滤实验,分析淋滤前后污泥的成分和物相变化.结果表明加亚铁和硫酸浸出淋滤后Cu、Zn、Ni、Pb和Cr的去除率可分别达到90.8%、100%、87.5%、51.6%和83.3%,高于其他3种体系;定量计算和动力学拟合结果表明,5种金属在直接-间接(加亚铁)浸出中的质量含量和速率常数(k)均高于直接浸出.EDS和XRD证实污泥浸出前后样品组分主要是C(26.2%~37.5%)、O(32.5%~45.7%)和一些无机化合物(如铝盐和SiO2),生物淋滤后会造成营养元素(P和Ca)的部分流失.此外,ICP-MS分析表明其他金属(如Cd、Fe、Mn)也能同时被溶出.基于结果分析,提出FeSO4·7H2O和H2SO4的加入有助于生物淋滤系统的启动,其中Cu、Pb、Cr和Ni主要以间接浸出为主,而Zn是直接和间接浸出共同作用.