污泥生物沥滤中硫细菌变化和胞外多聚物作用的研究

通过序批试验,分析污泥生物沥滤过程中pH值、异养菌数量变化以及硫细菌的形态,探讨了污泥中重金属在胞外多聚物(EPS)中的分布变化.结果表明,污泥经生物沥滤后异养菌大量死亡.扫描电镜和透射电镜对污泥微生物形态的观测发现,随着生物沥滤时间的延长,生物沥滤污泥明显比对照污泥中的微生物分布紧密,而且杆状和短杆状菌呈现逐渐增多趋势.生物沥滤后期出现受损的细菌胞体以及释放了细胞物质的细菌空壳.污泥沥滤液中EPS含量有所增加,沥滤过程中EPS的松散结合态与紧密结合态的比值呈现先上升后下降趋势,可反映沥滤前期细菌处于加速生长期的居多,而后期处于减速生长期的细菌逐渐增多.污泥EPS中重金属含量在生物沥滤几天后表现持续增长,Cu、Pb和Zn分布于EPS中的最高含量分别占污泥中总量的14.7%、20.3%和24.2%.延长酸化时间,EPS可被水解,而导致其中重金属含量呈现一定下降趋势.     

生物沥浸对精对苯二甲酸化工污泥脱水性能的提高及其重金属脱除效果

通过摇瓶培养试验研究了生物沥浸处理对精对苯二甲酸(PTA)化工污泥脱水性能和重金属去除效果的影响.研究表明,PTA污泥经生物沥浸后脱水效果得到了较好的改善,且营养剂最佳投加量为5g·L-1.经生物沥浸2d后污泥的pH从7.37下降到2.29,比阻从62.64×1012m·kg-1下降到2.36×1012m·kg-1,降低了96.23%.在最佳处理条件下对该化工污泥进行多批次生物沥浸中试试验,并对沥浸后污泥采用厢式压滤机脱水.结果表明,经生物沥浸处理后污泥静置24h,污泥沉降率可从2%提高到33%,厢式压滤脱水后泥饼含水率下降到45.9%,与对照相比,污泥体积减少了91.1%.泥饼中Cu、Cd、Pb、Zn、Co的去除率分别为95.15%、85.20%、42.11%、82.59%和64.42%;滤液中COD和氨态氮去除率分别为42.82%和74.98%.可见,生物沥浸法不仅能够较好地改善化工污泥的脱水性能,还能脱除污泥中的重金属.这对生物沥浸技术在PTA化工污泥上的应用和推广具有重要意义.     

城市污泥生物沥滤过程中重金属滤出途径的研究

以硫酸亚铁为底物,嗜酸氧化亚铁硫杆菌为沥滤微生物对城市污泥进行生物沥滤实验,并以硫酸化学沥滤污泥处理和硫酸亚铁化学氧化沥滤污泥处理为对照来分析生物沥滤过程中6种重金属(Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Ni)的滤出途径。根据各处理中重金属去除率和化学形态的变化,通过估算生物沥滤过程中酸溶作用和Fe~(3+)氧化作用对重金属滤出的贡献率来推测各重金属的主要滤出途径。结果表明:Zn、Cu及Cd主要滤出途径为Fe~(~(3+))氧化作用,Pb和Cr主要通过酸溶作用滤出,而Ni的滤出则由Fe~(3+)氧化作用和酸溶作用共同控制。     

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).     

污泥中重金属生物沥滤的工艺参数优选和反应机制探讨

筛选污泥生物沥滤中硫杆菌混合菌液的最佳接种量,并对生物沥滤的重金属形态变化和酸化过程等进行探讨.结果表明,采用2%接种量时,污泥中Cu Cu2 ,Pb2 和Zn2 可在4～6d达到与高接种量相同的沥出效率,沥出率分别为96 5%,41 4%和82 9%.Cu Cu2 从污泥中的沥出主要是通过直接机制由硫化物转变为交换态,Pb2 的沥出主要是由直接机制和间接机制的共同作用将碳酸盐结合态和硫化物结合态转变为交换态,而大部分Zn2 通过间接机制由有机结合态和碳酸盐结合态沥出.污泥在硫杆菌的产酸作用下,pH值呈下降趋势,最终稳定在1 6左右.另外分析了沥滤液中NH 3 N变4 N、NO-化以说明生物沥滤过程中污泥细胞的水解情况.     

污泥中重金属和多环芳烃(PAHs)的存在特性及其相互关系

在深入研究9种不同污水处理厂污泥中重金属存在形态和15种PAHs含量水平的基础上,讨论了污泥中PAHs和重金属含量之间的相互关系.结果表明,生活污水污泥中Zn的含量最高,其次为Cu,而As和Cd含量较低;工业废水污泥中各重金属含量差异较大,制革污泥的Cr含量超过15000 mg·kg-1.污泥中As、Cr、Cu、Pb主要以可氧化态和残渣态存在;Ni和Zn的酸溶态及可还原态的比例较高;Cd在不同污泥中的形态分布变化较大.生活污水和工业废水污泥中∑PAHs的平均含量相差不大,分别为13.74 mg·kg-1和13.95 mg·kg-1.不同污泥中各PAHa呈现4环>3环>2环>5环>6环的分布特征,化石燃料不完全燃烧和石油类污染是污泥中PAHs的主要来源.污泥中低分子量(2环和3环)PAHs与Cd、Ni、Zn等重金属含量存在显著的相关关系,这种相关关系与重金属作用于污泥中的微生物并最终影响微生物对PAHs的降解有关.     

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.     

生物沥浸处理中微生物菌群和胞外聚合物对城市污泥脱水性能的影响

探讨城市污泥生物沥浸过程中微生物菌群和胞外聚合物(EPS)变化对污泥脱水性能的影响,对进一步揭示生物沥浸法提高污泥脱水性能机理具有重要意义.本研究通过摇瓶试验探讨了硫杆菌和异养微生物菌群数量的变化及EPS在生物沥浸法提高城市污泥脱水性能中的作用.试验结果表明,在生物沥浸处理的前2 d内,由于硫杆菌A.ferrooxidans LX5和A.thiooxidans TS6的大量生长,导致生物沥浸污泥的pH从初始的4.62显著下降至2.47,进而导致污泥中异养菌数量从初始的2.65×108CFU·mL-1下降至8.20×106CFU·mL-1,污泥中EPS含量从初始的28.18 mg·g-1(以VSS计,下同)显著下降为13.53 mg·g-1.A.ferrooxidans LX5和A.thiooxidans TS6的大量生长、异养微生物细胞的死亡破裂及EPS含量的下降共同促使污泥的结合水含量从初始的37.28%下降至21.10%,最终导致污泥比阻从初始的5.14×1012m·kg-1显著下降至6.92×1011m·kg-1.通过验证试验发现,原始污泥在剥离EPS后其比阻仅为原来的11.23%,其脱水性能与生物沥浸2 d后的污泥在0.05水平上没有显著性差异.因此,污泥中A.ferrooxidans LX5、A.thiooxidans TS6和异养微生物菌群数量的改变及EPS含量的减少是生物沥浸法提高污泥脱水性能的两个重要因素.     

施用鸡粪和猪粪对2种土壤As、Cu和Zn有效性的影响

在水稻土和赤红壤中分别以质量分数2%和4%施人含As、Cu和Zn的鸡粪和猪粪,以不施肥为对照(CK)进行通菜盆栽试验,研究施入鸡、猪粪对土壤As、Cu和Zn有效性的影响.结果表明,施用鸡、猪粪几乎均比CK显著提高通菜地上部生物量,而且水稻土中生物量显著高于赤红壤.施用粪肥显著提高通菜As含量和As吸收量,呈高量处理>低量处理、猪粪>鸡粪处理且在水稻土>赤红壤的规律.除水稻土中Cu含量外,施用粪肥也显著提高通菜Cu、Zn含量及吸收量.通菜收获后,所有处理土壤总A6含量比试验前稍微降低、有效As含量及有效As占总As质量分数则大幅下降,但几乎所有粪肥处理土壤Cu和Zn的总含量、有效含量及有效质量分数均提高.与CK相比,粪肥处理土壤总As、有效As分别提高0.3～3.0 mg·kg-1和0.01～0.034 mg·kg-1,有效As质量分数增加0.033～0.178个百分点;总Cu、有效Cu提高3.1～30.4 mg·kg-1和5.2～19.4 mg·kg-1,有效Cu质量分数增加1.2～34.1个百分点;土壤总Zn、有效Zn提高-10.6～79.6 mg·kg-1和4.0～65.9 mg·kg-1,有效Zn质量分数增加1.0～64.2个百分点.如以土壤重金属有效含量增量及有效质量分数提高来评价其有效性变化,则粪肥提高土壤As、Cu和Zn有效性的作用为高量处理>低量处理且在赤红壤中作用大于水稻土.     

生物沥滤去除污泥重金属:污泥固体浓度和类型影响

研究了污泥固体浓度和污泥类型对Cu、Pb和Zn生物沥滤的影响。结果表明,污泥固体浓度越高,重金属沥出效果越差;高固体浓度污泥pH值降低缓慢,其SO42-产生量明显高于低污泥浓度。低固体浓度污泥下,氮磷钾营养物质流失量比高固体浓度污泥明显增多。厌氧消化污泥和生污泥中重金属的生物沥滤效果差异不大,但厌氧消化污泥的肥效流失明显高于生污泥。     

黄铁矿与硫粉配合提高污泥重金属的淋滤效果

通过接种嗜酸性硫杆菌复合菌株(氧化亚铁硫杆菌与氧化硫硫杆菌)并采用序批式试验,研究了黄铁矿与硫粉2种底物配合使用对污泥中重金属生物淋滤效果的影响.结果表明,2种底物配合可加速污泥中重金属(Zn, Cu)的浸出,显著提高其去除率.经过18d的生物淋滤,在2种底物配合并接种的处理中,Zn和Cu的去除率分别可达89.2%,56.5%;而在单独加黄铁矿并接种的处理中两者的去除率分别为12.0%, 0.9%;单独添加硫粉并接种处理中分别为85.2%,37.6%,进一步验证了生物淋滤技术去除污泥中重金属的可行性.     

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.     

蜈蚣草对污染土壤中As、Pb、Zn、Cu的原位去除效果

通过2年的原位修复试验,探讨了蜈蚣草对污染土地中As、Pb、Zn、Cu的修复(去除)潜力.研究结果表明,蜈蚣草除了能富集As外,对Pb也有较强的富集能力,地上部Pb含量可高达1303mg·kg-1·蜈蚣草生物量达到了极大值时,地上部As、Pb、Zn、Cu含量可分别高达1455、937、365、101mg·kg-1.蜈蚣草对As和Pb都具有良好的修复效果,每年刈割2次蜈蚣草,As、Pb分别能够去除15.5kg·hm-2·a-1和8.5kg·hm-·2a-1.蜈蚣草对As、Pb、Zn有很强的耐性,在土壤中Pb、Zn、Cu含量高达10913、2511、510mg·kg-1时,不会显著降低蜈蚣草的生物量.     

生物淋滤联合类Fenton反应去除污染土壤中重金属的效果

针对我国南方地区广泛存在的土壤重金属污染问题,以广东韶关铅锌矿周边污染农田土壤为研究对象,探讨利用生物淋滤方法与生物淋滤联合类Fenton反应对土壤Cu、Zn、Cd和Pb的去除效果,并采用序列化学提取(SEC)方法,分析不同处理对土壤中4种重金属形态分布的影响.结果表明,经12 d生物淋滤Cu、Zn、Cd和Pb的去除率分别达到66.5%、55.1%、72.8%和35.6%,其中无机结合态重金属去除效果最好,固相中剩余重金属主要以稳定的残渣态形式存在.2 d生物淋滤联合类Fenton反应在优化的H_2O_2浓度(5 g·L-1)下,对上述4种重金属的去除率分别为55.6%、50.6%、60.7%和30.5%,低于12 d生物淋滤处理,但显著高于H_2SO_4酸化、2 d生物淋滤、化学Fenton反应等对照处理.生物淋滤联合类Fenton反应可以实现原土壤中残渣态、有机结合态和无机结合态等较稳定态重金属的有效去除,使处理后土壤中4种重金属Cu、Zn、Cd和Pb的含量分别低于50、200、0.3和250 mg·kg~(-1)的标准限值.该方法兼具生物淋滤高去除效率和Fenton反应快速处理等优势,对于修复重金属Cu、Zn、Cd和Pb等复合污染的土壤具应用前景.     

硫粉投加量与污泥含固率之比对生物淋滤过程的影响

通过接种污泥硫细菌混合菌液,研究了S粉投加量与污泥含固率之比(SA/TS)对城市污泥中重金属生物淋滤效果的影响.结果表明,增大SA/TS值能显著缩短淋滤时间,提高淋滤效果.当SA/TS为2.5,经过8 d生物淋滤,Cu和Zn的淋滤效果可达到最佳,溶出率分别为66.2%和63.9%.淋滤进行16 d后,Pb的溶出率为30.8%.对于Cu,不论淋滤前后有机态都是较强的结合态.Zn的溶出主要是由于结合能力强的铁锰氧化态在淋滤过程中被大量浸出.Pb经过16 d的淋滤,铁锰氧化态所占比例有所下降而有机态比例上升.加大SA/TS有利于提高S粉的利用率,对N的保存影响不大,但增加了P的流失.     

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

IntroductionTheproductionofexcesssewagesludgeisincreasingrapidlywiththewidespreadofwastewatertreatment,whichcausesseriousproblemtothedisposalofsewagesludge .Landapplicationofsewagesludgeisthemostcost effectiveandfeasibleutilizationapproachatpresent.Howeve…     

保定城区地表灰尘污染物分布特征及健康风险评价

以河北省保定市城区为研究区域,采集了保定城区内办公区、商业区、居住区、工业区、交通区和屋顶6个类别共14个采样点的地表灰尘,分析了地表灰尘重金属和营养元素N、P在不同区域的分布特征,并分析了其可能来源.最后,应用重金属健康风险评价模型（Chronic Daily Intake,CDI）对地表灰尘中Cd、Cr、Cu、Pb和Zn 5种重金属进行了健康风险评价.结果表明,城市屋顶灰尘污染物质含量普遍高于其它区域,之后依次是商业区>交通区>工业区>办公区>居住区,Cd(5.10 mg·kg-1)、Cr(470 mg·kg-1)、Pb(997 mg·kg-1)、Zn(1377 mg·kg-1)和P(999 mg·kg-1)的最大值均来自屋顶灰尘,而Cu(867 mg·kg-1)和N(19.40 mg·kg-1) 的最大值则来自商业区的地表灰尘.重金属Cd和Cr具有复合污染特征,来源复杂且多样化;重金属Pb、Zn和Cu的含量在各区域中的变化趋势较一致且显著相关,主要来源于交通排放.Cd的平均致癌风险指数均达到了1.25×10-5,超过了美国EPA 10-6的标准,由此将导致每百万人增加12.5个癌症患者,已对当地居民的身体健康造成了严重的威胁;各种重金属的平均叠加风险度达0.124,重金属摄入为慢性参考剂量的10%左右,不会对居民的身体健康产生较大的非致癌风险.     

亚铁离子对混合接种污泥淋滤的影响

通过对污水污泥加富培养和驯化制成污泥生物淋滤的混合接种物。用混合接种物接种,固定能源物质硫粉质量浓度为2g／L,研究FeSO4·7H2O的投加量对污泥中重金属Cu,Zn,Pb,Cd生物淋滤的影响。实验结果表明,FeS04·7H20的加入量为5-10g／L时淋滤效果最为合适。在28℃,180r／min的条件下淋滤15d,Cu,Zn,Pb和Cd的溶出率可分别达到81、09％,81．40％,67、55％和56、59％。通过比较发现,采用混合接种物进行生物淋滤,与采用纯种茵相比在重金属溶出和营养物质保存方面都有较好的效果。