利用嗜酸性硫杆菌去除制革污泥中铬的研究

本研究采用嗜酸性硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans和Thiobacillus thiooxidans)并添加S粉为能源物的生物淋滤技术应用于制革污泥中铬的去除(溶出).序批式试验结果表明,淋滤处理8d,Cr的溶出率可高达100%(污泥中铬的原始浓度为14519mg/kg).在能源物各种投加比例中,以4g/L的投加比例较好.研究表明,生物淋滤法去除制革污泥中铬主要是通过嗜酸性硫杆菌的新陈代谢使介质酸化而实现的.生物淋滤作用导致介质pH下降到2.0,是使制革污泥中铬大量溶出的一个临界点,在pH低于这个临界点时,污泥中铬去除率才可迅速达到80%～100%.这为重金属含量高的废弃物处理展示了一条全新的途径.     

制革污泥中铬的生物脱除及其对污泥的调理作用

构建了一个以70L生物淋滤反应器为主体的制革污泥生物除铬的工艺.实际运行结果表明,采用特异的硫杆菌TS6,反应6d,制革污泥中Cr溶出率可达到87 4%.随后进行的污泥沉降与离心脱水试验表明,生物淋滤具有显著的污泥调理功效,显著提高污泥沉降与机械脱水性能.生物淋滤处理的污泥,经12h的静置沉降,污泥体积可减少57 2%,并且无需添加任何絮凝剂,即可取得良好的机械脱水效果.生物淋滤处理导致的污泥体系pH的下降与Fe3 浓度的上升可能是污泥沉降与脱水性能得以改善的主要原因.     

耐酸性异养菌的分离及其在制革污泥重金属生物淋滤中的作用

从制革污泥中分离出一株异养微生物,经鉴定属于红酵母菌属(Rhodotorula sp.)R30, 测定菌株R30的适宜生长pH范围为3～7,但能耐受pH 2.5至1.5的酸性环境,最适生长温度28℃.酵母R30在污泥水溶性有机物(DOM)中培养96h,水溶性有机碳(DOC)从1485mg/L降至345mg/L,菌数达4.8×10⁷mL^-1.将污泥预酸化至pH 6.5,在进行污泥的生物淋滤过程中,添加酵母处理与不添加酵母处理的对照相比,淋滤时间减少了4d,淋滤周期显著缩短,在7d的淋滤时间内,重金属Cr的溶出率提高39%.     

表面活性剂强化污泥生物淋滤Cu、Zn的研究

通过接种经Tween-80驯化培养的污泥混合硫杆菌,研究了不同浓度表面活性剂Tween-80对污泥生物淋滤过程中重金属Cu、Zn溶出效果的影响.同时探讨了Tween-80对混合硫杆菌氧化元素硫能力的影响.结果表明,投加0.5~8.0g/L Tween-80能促进硫杆菌氧化元素硫,并随着投加量的增加,元素硫的氧化率提高.但是在污泥生物淋滤实验中,随着Tween-80投加量增加,这种促进作用先加强后被抑制.Tween-80最佳投加量为6.0g/L,这时元素硫的生物氧化率显著提高,污泥酸化加快,经过8d的淋滤,Cu和Zn的淋滤效果可达到最佳,溶出率分别为91.9%和90.4%,而对照组在第10d淋滤效果达到最佳,分别为80.1%和85.2%.但是当Tween-80浓度大于6.0g/L时,硫杆菌的生长和繁殖受到抑制,使生物淋滤反应速度减缓,去除效率较低.     

外源添加Fe2+对生物沥浸处理制革污泥的影响

利用嗜酸性硫杆菌复合菌群,通过摇瓶试验对制革污泥进行生物沥浸,研究了在以硫粉作为底物的基础上,添加不同量的Fe2+对污泥生物沥浸效果的影响.结果表明,在制革污泥生物沥浸处理中,外源添加Fe2+虽有助于加快生物酸化进程,特别是在pH>2的阶段该作用较为明显,但由于也促进了羟基硫酸高铁沉淀的生成,导致已溶出的Cr3+部分被重新固持,因此,在制革污泥生物沥浸中外源加Fe2+促进Cr溶出的效果并不明显.此外,外源添加Fe2+在较小程度上可降低污泥的比阻值.从而使污泥更易脱水.但Fe2+不同添加量之间差异较小.综合考虑药剂成本和处理效率,在制革污泥生物沥浸中添加Fe2+对大幅度加快Cr溶出速率和显著提高污泥脱水性并没有理想效果.     

固体浓度对生物淋滤法去除制革污泥中铬的影响

采用序批式摇床培养,研究了含固率为2%～10%的污泥浓度对生物淋滤法去除制革污泥中重金属Cr效果的影响.结果表明,淋滤处理8d,不同浓度处理Cr的去除率均达95%以上;污泥浓度越低,则污泥中Cr的去除率相对越高,去除速率也越快.如含固率在6%以下的污泥其Cr的去除率在第6d时就达100%. 6%的污泥浓度在实际应用中较为合适.在相同的pH值条件下不同含固率的污泥均有相似的Cr去除率.Cr大量溶出时,具有明显的pH临界点.当pH<2时污泥中Cr的去除率才可达到80%以上.     

嗜酸硫氧化菌株的分离及其在污泥生物脱毒中的应用

以元素硫为底物,采用选择性液体培养基加富培养继以稀释平板法直接从污泥中分离出一株嗜酸硫氧化菌株SS-3.该菌株能将硫粉或硫代硫酸盐氧化成硫酸或硫酸盐,但不能氧化二价铁.序批式生物淋滤试验结果表明,接种该菌株并添加硫作为底物可有效加速污水污泥中重金属的溶出.经过15 d的生物淋滤,Cr,Cu,Zn的去除率可分别达到66.8%,95.4%,100%.      

污泥中氧化亚铁硫杆菌的分离及其应用效果

以FeSO4.7H2O为能源物质,采用9K选择性培养基培养继以Leathen固体培养基平板接种法直接从污泥中分离出一株高度嗜酸的氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)菌株该菌株适应污泥环境速度快,易于驯化.序批式试验法研究表明,接种该菌株进行污泥生物淋滤可有效溶出污水污泥中重金属.经过4～10 d的生物淋滤,Cr、Cu、Zn的最高去除率可分别达到80%、100%和100%.     

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.     

酸化污泥回流的生物淋滤技术处理制革污泥

采用回流——即在原始污泥中添加淋滤结束的生物酸化污泥继续进行淋滤的方法,研究了回流比、混合污泥起始pH值、酸化污泥pH值对生物淋滤技术去除制革污泥中重金属铬的影响.结果表明,采用回流的方法能够同步完成原污泥的预酸化和接种,当控制回流后混合污泥的起始pH值在4.00左右时,经过3d的淋滤,污泥的pH值下降到1.95以下,污泥中铬的溶出率达到95%以上.     

桉树遗态Fe/C复合材料对水中Cr(Ⅵ)的动态吸附探讨

为研究桉树遗态Fe/C复合材料（PBGC-Fe/C）对水中Cr（Ⅵ）的净化能力及其动态吸附过程,以PBGC-Fe/C吸附剂为固定床,选择溶液初始pH、进水流速、溶液初始浓度、吸附剂投加量和环境温度为影响因素开展动态吸附试验分析.结果表明:在溶液初始pH为2,进水流速为5.14 mL/min,吸附剂投加量为2 g和环境温度为35℃的条件下,PBGC-Fe/C对水中Cr（Ⅵ）的最佳平衡吸附容量达到10.72 mg/g;提高溶液初始pH、进水流速和溶液初始质量浓度或降低吸附剂投加量均可缩短反应穿透时间和衰竭时间;Thomas和Yoon-Nelson模型均能较好地描述PBGC-Fe/C对水中Cr（Ⅵ）的动态吸附过程,说明该吸附过程中内部扩散和外部扩散均为非限速步骤,吸附速率常数（k_Th）随着进水流速的增大从1.3×10-3 mL/（min·mg）升至2.6×10-3 mL/（min·mg）,随着溶液初始质量浓度的增大从2.7×10-3 mL/（min·mg）降至1.4×10-3 mL/（min·mg）.研究显示,PBGC-Fe/C对水中Cr（Ⅵ）具有较好的动态吸附能力,具有较好的市场应用前景.      

1株低温石油烃降解菌的分类鉴定及降解特性研究

从渤海油船泄漏区域的海底泥中筛选到1株能降解柴油的低温石油烃降解菌T7-2,初步鉴定为红平红球菌(Rhodococcus erythropolis).研究表明,利用工业乙醇无机盐培养基培养液体种子是适宜的,其最适温度和pH分别为15℃和7.8,工业乙醇最适加入量为0.5％,菌体浓度为10⁸ CFU/mL.接种人工海水烃降解培养基后,通过补加氮源 (NH₄)₂SO₄ 2.64　g/L、磷源Na₂HPO₄ 2.5 g/L和酵母粉 0.015 g/L后,15℃振荡培养7　d,降解率可以达到73.2％.该菌降解烷烃的范围很广泛,C12～C36均有不同程度的降解.     

六价铬还原细菌Bacillus cereus S5.4还原机理及酶学性质研究

从宝钢电镀污泥中分离得到1株六价铬还原细菌Bacillus cereus S5.4,在液体LB培养基中培养72　h完全还原2　mmol/L Cr⁶⁺.测定该菌株六价铬还原后细胞内外六价铬和总铬浓度,检测细胞各组分六价铬还原能力,并结合扫描电镜分析六价铬还原前后细胞形态的变化.结果表明,细菌的细胞壁膜能阻止六价铬进入细胞,是六价铬发生还原的主要场所,其通透性的改变将影响六价铬还原酶的作用;该菌株六价铬还原酶为非分泌型,在细菌细胞内侧发生作用.测定六价铬还原酶活性和稳定性：其最适温度范围25～37℃,最适pH 7,Cu2＋有增强六价铬还原酶活性的作用;在37℃,该菌株六价铬还原酶K_m为125.61 μmol/L,V_max为7.68 nmol/(min·mg).     

电镀污泥焚烧过程中的热分析以及重金属的迁移规律

选取一种典型的含重金属危险废弃物电镀污泥,研究了电镀污泥的热特性以及不同重金属元素———铅(Pb)、镉(Cd)、铜(Cu)、锌(Zn)、镍(Ni)和锰(Mn)在焚烧产物中的迁移和排放特征.热重分析结果表明,干电镀污泥热重的升温过程中主要有几个失重高峰:100℃,150℃和600℃,其中100℃和150℃主要是电镀污泥中的挥发酚的析出,以及一些有机物质的热解和焚烧,而600℃主要是碳酸盐分解的结果;从能谱分析可知电镀污泥主要由O,S,Al,Ca,Cr,Fe等元素,还有一些次要元素如Mg,Cu,Zn,P,Cl,C组成.升温过程中,非金属元素C和Cl有较为明显的下降,Cr,Fe,Mg在900℃以内变化不大.从迁移规律实验可知,重金属Mn、Pb、Ni和Cu在焚烧过程中随着温度升高含量逐渐降低,其中又以Ni的含量下降最为明显,而Cd则正好相反有明显的富集效应.     

硫酸盐还原颗粒污泥对溶液中Cr(Ⅵ)去除特性及总Cr平衡吸附研究

利用小型EGSB反应器培养的硫酸盐还原颗粒污泥进行Cr(Ⅵ)去除实验,考察硫酸盐还原颗粒污泥对Cr(Ⅵ)的去除特性及对总Cr的平衡吸附并进行吸附等温式拟合.结果表明,颗粒污泥对Cr(Ⅵ)的去除是物理、化学及生物过程共同作用的结果,主要包括了还原及吸附作用.颗粒污泥对Cr(Ⅵ)的去除作用与环境因素、颗粒污泥的化学组成和结构的完整程度等密切相关.对Cr(Ⅵ)的去除速率随颗粒污泥投加量及Cr(Ⅵ)初始浓度的增加而提高;提高振荡速度和温度均可提高Cr(Ⅵ)的去除效率及对总Cr的吸附速率,但当振荡速度达到150r·min-1时或温度达到40℃时颗粒污泥会出现结构的离散并降低总Cr的平衡吸附量;pH值越低颗粒污泥对Cr(Ⅵ)的去除效率就越高,但颗粒污泥表面的硫化物在pH值为酸性时会转化成H2S气体逸出,并因此影响对总Cr的吸附效率.颗粒污泥对总Cr的最大吸附量为6.84mg·g-1,其对总Cr的吸附过程符合Langmuir吸附等温式.     

氧化铜催化五氯苯生成二英的研究

研究在加热条件下,五氯苯在CuO表面催化生成二英（PCDD/Fs）的过程.结果表明,在200～350℃,PCDD/Fs的生成量随温度的升高而增加;在350～450℃,PCDD/Fs的生成量随温度的升高而减少.温度较低时（200～250℃）,生成的PCDD/Fs以高氯取代同系物为主;温度较高时（400～450℃）,则以低氯取代的同系物为主.但温度的改变并没有引起同一氯取代度PCDD/Fs中的异构体分布模式发生规律性变化.通过比较400℃条件下CuO催化五氯苯生成PCDD/Fs与CuO催化OCDD/F的脱氯降解情况,推测了五氯苯生成PCDD/Fs的途径.低氯取代的PCDDs可能主要来源于五氯苯生成的高氯取代PCDDs的进一步脱氯降解.而PCDFs则主要由五氯苯脱氯降解生成的低氯取代产物直接缩合生成.     

Effect of periphyton community structure on heavy metal accumulation in mystery snail (Cipangopaludina chinensis):A case study of the Bai River, China

The ratio of metal:P stoichiometry was used to identify the accumulation pathways of heavy metals (V, Cr, Co, Ni, Cu, Cd, and Pb) from periphyton to snails Cipangopaludina chinensis Gray (C. chinensis) in the Bai River watershed. The results showed that periphyton communities were mainly composed of two types of algae, filamentous green algae and unicellular diatoms. The proportion of unicellular diatoms in the periphyton community is a key factor that influences metal accumulation in C. chinensis. The V, Cr, Co, Ni, and Cd content of C. chinensis increased steadily as the corresponding metal content of periphyton increased, but Cu and Pb in the snail did not increase in the periphyton. Mechanisms of V, Cr, and Ni accumulation were found to be related to the proportion of diatoms, while Cd and Pb accumulation were dependent on the physiological characteristics of C. chinensis. The accumulation of Cu in C. chinensis was closely related to their grazing behavior. The metal:P stoichiometry revealed that Cr, Ni, and Cd can reduce the potential ecological risks associated with increased P inputs to the ecosystem. V and Co were considered to be relatively safe, regardless of the periphyton P content. Finally, Pb may not be prone to transfer to higher trophic levels, and may pose the lowest ecological risks of the studied heavy metals, but Cu can cause potential ecological risks when eutrophication has occurred.     

低光低温联合作用对铜绿微囊藻复苏能力的影响

运用正交实验设计方法研究了低温低光联合作用对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa FACHB 905,以下称905)生长与光合活性的影响.采用比色法测定了铜绿微囊藻细胞叶绿素、类胡萝卜素的含量及组成比例,同时使用植物效率分析仪(Water-PAM)测定了905细胞的光合活性,并通过回复培养验证了其光合作用回复的能力.结果表明,相对于正常培养条件,低温低光对M.aeruginosa的生长均有不同程度的抑制作用,在9℃各处理组中,M.aeruginosa基本无法生长,因此可推测905细胞生长的温度阈值应高于9℃.在12℃各处理组中,光强为影响905细胞生长的主要因子,12℃、100 lx能促进其初期的生长,据此推测这一条件可能为微囊藻复苏的起始条件.15℃、100 lx处理组中,藻生长最快,生物量(以叶绿素a计)最大值为0.88 mg/L左右,分别为其他处理组的2～17倍;并且在15℃各处理组中,905细胞在"微光"(100 lx)处理组中叶绿素含量,电子传递速率及最大光量子产量均高于"低光"(500 lx)处理组,显示出相对于"低光"条件,铜绿微囊藻对"微光"的适应性更强.而回复培养的数据显示,9℃和12℃处理组样品在5 d内能迅速恢复其生长与光合活性,并最终与15℃处理组样品同样,荧光量子产量最终保持在0.55～0.6左右,并能稳定生长.研究结果对揭示铜绿微囊藻对湖泊底泥中越冬环境条件的耐受阈值及复苏的起始条件有重要意义.     

温度对厨余垃圾两相厌氧消化中水解和酸化过程的影响

实验考查了厨余垃圾在4个温度(25℃、37℃、40℃、50℃)条件下的水解率、挥发酸(VFA)产量和速率、乳酸产量和有机酸的组成.结果表明:温度对水解和酸化过程均有较大影响,在小于37℃范围内水解率和酸化率均随温度升高而增加,最大的VFA浓度在37℃下获得,达34.4g/L.超过37℃,酸化率下降而水解率继续增加,最大水解率在50℃下获得达82%.VFA中以甲酸和乙酸为主,并有少量丙酸和丁酸产生,同时乳酸浓度一直较高.通过实验确定了厨余垃圾水解酸化过程的最优温度条件为37℃.