底泥性质对重金属生物淋滤效果的影响

生物淋滤技术是一项可以将重金属从污染底泥或土壤中分离出来的环境修复技术,具有反应温和、耗酸少、运行成本较低、去除效率高,以及脱毒后底泥的脱水性能好等优点。然而,底泥成分复杂、流域特异性高,这使得相似的生物淋滤工艺对不同底泥的重金属去除效果不尽相同、淋滤技术的工艺参数标准化难度增加。综述了底泥性质对淋滤反应的3方面影响:底泥中的有机质与酸可挥发性硫化物(AVS)会改变重金属的形态;pH、可还原性硫、水溶性有机物(DOM)会对淋滤功能菌的活性产生影响;底泥粒度和耗酸能力(ACC)也会影响重金属的化学淋出效果。在此基础上提出今后该技术有待开展的研究内容,以期为该技术的进一步推广应用提供理论依据和技术支撑。     

生物淋滤技术对城市污泥中高浓度重金属的去除

实验以单质硫粉作为能源基质,考查了生物淋滤技术针对城市污泥中高浓度重金属的去除效果,探讨了生物淋滤处置前后污泥中重金属的形态变化规律。结果表明,生物淋滤技术能够有效去除污泥中的高浓度重金属。在硫粉投加量为4 g·L-1、HRT为5 d、污泥回流比为50%、污泥浓度为4%、温度为30℃的条件下,生物淋滤系统pH值可降低至1.5左右,污泥中残留重金属Zn、Cu、Cr、Ni分别可降低至400、400、900和200 mg·kg-1左右,达到了《城镇污水处理厂污泥处置林地用泥质》（CJ/T 362-2011）标准重金属限值。生物淋滤处置后,污泥中残留重金属Zn、Cu、Cr、Ni均主要以稳定形态存在,环境风险较低,为进行土地利用奠定了物质基础。     

氧化硫硫杆菌JJU-1生物淋滤去除污泥中的重金属

将前期分离得到的嗜酸性氧化硫硫杆菌JJU-1（Thiobacillus thiooxidans JJU-1）接种于污水处理厂污泥中,进行为期7 d的生物淋滤实验,对淋滤过程中的pH值、氧化还原电位（ORP）和重金属去除率进行检测。研究结果表明：氧化硫硫杆菌JJU-1不同接种量处理浸出液的pH下降幅度不同,当接种量为15%时,浸出液pH下降最快,其ORP达到最大值（444 mV）,Cu、Cd和Pb的去除率分别高达79.2%、96.6%和93.4%。添加能源物质S可以明显降低淋滤液的pH,当能源物质S投入量增加到12 g·L-1时,淋滤7 d后,浸出液的pH下降至1以下,浸出液的ORP在S添加量为16 g·L-1时达到最大值（477 mV）,20 g·L-1 S粉添加量条件下,Cr、Cu和Pb的去除率最大,分别为98.8%、74.3%和85.8%;然而,添加能源物质S对Cd的浸出无明显影响。以上研究结果表明,氧化硫硫杆菌JJU-1在去除污泥中重金属方面有着广阔的前景。     

去除污泥中重金属铬的生物淋滤反应器设计与应用

用微生物方法去除污泥中重金属（生物淋滤法）是近年来发展的新技术，探索工程化的条件有重要的应用价值。设计了一套容积为1m^3的生物淋滤反应器，由生物淋滤池、搅拌器、曝气器和空气压缩机等构成。其中，搅拌叶轮由平叶桨和斜叶桨组合而成。利用制革污泥进行了半连续的生物淋滤试验，结果表明，在反应器中污泥与菌体和营养物质能充分混匀，经过2-5d的处理，污泥pH持续下降到2．0以下，污泥中铬的溶出率达90％-99．5％。     

去除污泥中重金属铬的生物淋滤反应器设计与应用

用微生物方法去除污泥中重金属(生物淋滤法)是近年来发展的新技术,探索工程化的条件有重要的应用价值。设计了一套容积为1 m3的生物淋滤反应器,由生物淋滤池、搅拌器、曝气器和空气压缩机等构成。其中,搅拌叶轮由平叶桨和斜叶桨组合而成。利用制革污泥进行了半连续的生物淋滤试验,结果表明,在反应器中污泥与菌体和营养物质能充分混匀,经过2~5 d的处理,污泥pH持续下降到2.0以下,污泥中铬的溶出率达90%~99.5%。     

Fenton预处理对城市污泥重金属形态及生物淋滤溶出影响

针对生物淋滤处理城市污泥重金属Cr、As和Pd的溶出效率较低的问题,采用芬顿(Fenton)氧化法对城市污泥进行预处理,考察Fenton氧化对污泥中重金属Cr、As和Pd赋存形态转化及后继生物淋滤过程溶出率的影响。实验结果表明,经pH=4.00、Fe2+=1.00 g·L-1、H2O2=9 g·L-1的条件下Fenton预处理后,重金属Cr、As和Pb的存在形态均由稳定性较强的可氧化态和残渣态向不稳定的弱酸提取态和可还原态转化,其不稳定态比重分别由15%、30%、9%提高到了24%、41%、11%;生物淋滤实验结果显示,由于重金属形态变化,重金属Cr、As和Pb溶出率分别由52.71%、11.15%、33.19%提升至60.76%、24.32%、45.96%。Fenton预处理联合生物淋滤法提高了对重金属Cr、As和Pb的去除效果,有助于实现污泥的无害化处理处置。     

基于生物淋滤的城市污泥重金属溶出及形态迁移

利用生物淋滤法处理城市污泥,以生物淋滤过程中pH、ORP（氧化还原电位）变化以及重金属（Zn、Cu、Cd）溶出率为指标,考察淋滤菌接种比例、初始pH、淋滤时间对生物淋滤的影响,并分析了生物淋滤前后,重金属形态变化以及重金属的生物有效性和迁移性。结果表明富集筛选的嗜酸性氧化亚铁硫杆菌（A. f）可有效溶出污泥中的重金属。生物淋滤最佳条件为：初始pH=4.00,淋滤菌接种比例30%,重金属Zn,Cu,Cd在第10天的整体处理效果最优,溶出率分别达到75.30%、50.40%和74.44%。BCR形态分析表明：原污泥中Zn,Cu,Cd主要以弱酸提取态、可还原态和氧化态存在,残渣态较少;生物淋滤之后,3种重金属弱酸提取态、可还原态和氧化态含量有不同程度降低,其中,可还原态含量降低最为显著,残渣态基本无变化,并且淋滤后污泥中重金属氧化态及残渣态所占比例较淋滤前高,污泥稳定性得到提升。生物淋滤可以通过减少污泥中重金属含量和改变重金属形态降低其生物有效性和迁移性。     

底泥生长基质中重金属的迁移特征及生物有效性

河道底泥中重金属含量较高,重金属的迁移性及生物有效性是限制疏浚底泥土地施用或用作废弃场地修复基质资源化利用途径的主要因素。以沈阳细河待疏浚底泥为材料,通过盆栽实验的方法研究了河道底泥与碱性粉煤灰、炉渣和锯木屑配比基质中重金属在紫花苜蓿体内累积、迁移及生物有效性的变化。结果发现,配比底泥基质上紫花苜蓿生物量、株高及株径均好于纯底泥处理,其中底泥、粉煤灰、炉渣、锯木屑以2：0．5：0．5：0．5配比的s2处理中紫花苜蓿生物量是纯底泥处理的11．7倍。与底泥对照相比,配比底泥基质上植株体内重金属含量极显著降低,而且地上部重金属含量显著低于根部含量;底泥基质中紫花苜蓿地上部和根部对Cd、Cu、Pb、Zn的富集系数（BCF）显著低于底泥处理,但转移系数（TF）无显著变化,富集系数（BCF）和转移系数（TF）均小于1．0。紫花苜蓿种植后底泥基质中重金属含量显著低于农用污泥重金属控制标准,除Cd含量略高外,Cu、Pb和Zn含量低于土壤环境质量三级标准。这些结果表明,城市重污染河道底泥经过合理处置后,重金属浓度、活性及生物有效性降低,在其土地施用或废弃地修复中可以用作一些耐性植物的生长基质。     

生物脱氮除磷工艺中的丝状菌

在生物脱氮除磷工艺中,污泥膨胀是运行管理的难题。介绍了生物脱氮除磷工艺中丝状菌的种类和数量的变化,数据表明,生物脱氮除磷工艺中的丝状菌主要是微丝菌,其次是0675型和0914型菌。经分析认为,污泥龄的增加会促进丝状菌长度的明显增长并导致污泥膨胀,生物残渣的浓度是造成长泥龄污泥膨胀的原因之一。厌氧阶段有分解生物残渣的功能,可改善菌胶团菌的微环境,从而抑制丝状菌的过剩生长,控制污泥膨胀。     

3种修复剂对底泥中不同形态重金属去除效果评估

随着经济发展,越来越多的重金属通过各种途径进入水体,其中部分通过物理、化学或生物作用在底泥中沉积。在合适条件下,底泥中的重金属又会重新进入水体,危害水生生物以及人类健康。沸石粉、生物炭和镉康等材料常常被应用于底泥中重金属的修复,使重金属中能被生物利用的形态转化为残渣态。通过比较沸石粉、生物炭和镉康对底泥中非残渣态的Cu、As、Cd和Pb的去除效率,发现这3种修复剂均有一定的去除效果,其中沸石粉及生物炭对底泥中非残渣态的重金属去除效果较好。总体来讲,这3种用于底泥非残渣态重金属去除的修复剂的性价比表现为：沸石粉 > 生物炭 > 镉康。     

生物沥滤去除污泥、土壤和底泥中3种重金属比较研究

以硫酸亚铁为底物,对城市污泥、土壤和河流底泥进行生物沥滤实验,探讨了污泥、底泥和土壤在沥滤过程中重金属的去除效果和化学形态转化规律,了解当地土壤在酸化条件下重金属的释放过程,并对三者的研究结果进行比较分析。结果表明,污泥生物沥滤对重金属（Zn、Cu和Pb）的沥滤的沥滤效果较佳（去除率75.45%、63.12%和40.96%）。沥滤过程中,重金属Cu在生物沥滤中期（3~5 d）沥出效果较好,而Zn和Pb则在沥滤后期（5~9 d）。同一重金属在不同沥滤体系中的形态变化过程差异较大,沥滤后的污泥、土壤和底泥中的重金属大部分呈现稳定状态。     

微生物沥浸法去除底泥中的重金属

以硫酸亚铁盐为底物,培养以氧化亚铁硫杆菌为主要菌种的土著沥滤微生物,采用批式方法对湘江长沙段底泥进行微生物沥浸实验。实验结果表明,底物投加量与底泥固体浓度比(Sd/Sc)为1.5时已能满足底泥的微生物沥浸要求,进一步研究发现底泥固体浓度为13%、底物投加量为19.5 g/L、沥浸时间为6 d时,底泥中超标重金属Cd、Zn和Cu的去除率可分别达到83.1%、75.3%和61.2%;沥浸后底泥中大部分重金属以残渣态存在,且含量低于农用污泥中污染物控制标准,其中硫化物有机结合态Cu浸出较Zn、Cd需更低的pH,且Cu以间接机理浸出为主;以Fe2+为底物的沥浸体系中,黄铁矾的重吸附或共沉淀是沥浸实验后期重金属浸出率下降的原因之一。     

河流重金属污染底泥的稳定化实验研究

以实现河道疏浚底泥中富含的重金属Cu、Zn、Ni的稳定化为目标,选用EDTA、DTCR、Na2S、Na2S2O3、膨润土、水泥及自主研发的特殊胶凝材料作为稳定剂,对底泥中的重金属进行固化稳定,通过分析稳定后重金属浸出液浓度及赋存形态变化,探讨各药剂稳定效果,并寻求稳定剂的最佳投加量.研究表明,7种稳定剂对3种重金属的综合稳定化效果由好到差依次为:水泥> 胶凝材料> 膨润土> DTCR> 硫化钠> 硫代硫酸钠> EDTA;对Cu、Zn、Ni单种重金属而言,稳定效果最好的药剂分别为膨润土、胶凝材料及DTCR,而EDTA则使重金属浸出液浓度升高.除EDTA外,其他药剂对重金属Cu和Zn的稳定效果要明显优于Ni.根据稳定后重金属赋存形态变化结果,EDTA可使重金属可交换态比例升高,而膨润土对重金属4种形态分布基本无影响,其他药剂使重金属可交换态比例降低.     

氧化亚铁硫杆菌对电子垃圾焚烧迹地重金属形态的影响

采用生物淋滤法处理电子垃圾焚烧迹地重金属严重污染的土壤。所用氧化亚铁硫杆菌是从矿坑废水中通过一系列培养、分离和纯化得到。实验结果表明,生物淋滤法可以有效地去除土壤中重金属Cu、Ph和Zn,去除率的大小顺序为Zn〉Cu〉Pb;采用五步连续提取法分析处理前后土壤中重金属的存在形态,结果表明,通过氧化亚铁硫杆菌处理受重金属污染的土壤,可以促使易移动的重金属结合态的溶解（可交换态、碳酸盐结合态和Fe—Mn氧化物结合态）,并使难移动的重金属结合态向易移动的重金属结合态转变。     

氧化亚铁硫杆菌对电子垃圾焚烧迹地重金属形态的影响简

采用生物淋滤法处理电子垃圾焚烧迹地重金属严重污染的土壤。所用氧化亚铁硫杆菌是从矿坑废水中通过一系列培养、分离和纯化得到。实验结果表明,生物淋滤法可以有效地去除土壤中重金属Cu、Pb和Zn,去除率的大小顺序为Zn>Cu>Pb;采用五步连续提取法分析处理前后土壤中重金属的存在形态,结果表明,通过氧化亚铁硫杆菌处理受重金属污染的土壤,可以促使易移动的重金属结合态的溶解（可交换态、碳酸盐结合态和Fe-Mn氧化物结合态）,并使难移动的重金属结合态向易移动的重金属结合态转变。     

不同浸提剂对污染河道底泥中重金属的浸出影响

以某有色金属冶炼企业排放口下游河道底泥为研究对象,分别采用无机酸(盐酸、硫酸、硝酸)和有机酸(醋酸、柠檬酸、苹果酸和丁二酸)研究在不同酸性条件(pH为2~6)下Pb、Cd、Zn、Cu的浸出效果。结果表明,有机酸的浸提能力明显高于无机酸,且4种重金属的浸出浓度均随着pH的升高而迅速降低。对无机酸而言,当pH3时,重金属的浸出浓度趋于稳定;对有机酸而言,在pH为2~5的较大范围内,醋酸表现出较高的浸提能力,而柠檬酸对Pb和Cu没有明显的浸出效果。结合泥质特点,从重金属的络合、沉淀、水解、吸附等反应过程对其浸出特征进行了分析,同时提出醋酸良好的缓冲能力是其浸提效果优于其他有机酸的重要原因。     

生物沥浸法去除猪粪中重金属的研究

探讨以猪粪为培养介质,驯化和加富培养获得硫细菌混合菌液,并研究其对猪粪中重金属的生物沥浸效果。结果表明：猪粪可以在18 d内完成驯化,经3轮富集培养的猪粪粪液可作为硫细菌接种菌液。采用此菌液对猪粪粪液接种并投加硫粉,经过9 d的生物沥浸,Cu、Zn和Cd的沥出率分别达到93.0%、90.1%和67.8%。     

pH值对霞湾港沉积物重金属Zn、Cu释放的影响

以霞湾港(铜霞路段)的底泥沉积物为研究对象,采用重金属连续浸提法对重金属Zn、Cu在沉积物中的5种形态进行浸提,分析了其分布特征和在不同pH值与时间的条件下重金属的释放规律。研究结果表明,重金属Zn主要以铁锰氧化物结合态和碳酸盐结合态的形态存在,Cu主要以有机结合态和残渣态的形态存在,可交换离子态的重金属含量都很低。重金属Zn、Cu从沉积物中的释放,主要是在酸性条件下发生,在酸性区内释放量随pH的升高而迅速降低。释放能力和释放速率均为ZnCu,它们释放的过程基本相似,释放速率都比较小,向环境中的释放是个长期过程。