微波辅助生物淋滤废旧碱性电池锌锰的溶出

以氧化硫硫杆菌为淋滤菌株对废旧碱性电池电极材料中Zn、Mn进行生物淋滤,考察了生物淋滤、化学浸提和微波辅助处理对Zn、Mn浸出率的影响。实验结果表明,在能源底物单质硫浓度20 g/L、初始pH值1.0、淋滤培养温度35℃、固液比为1%条件下,经过9 d生物淋滤,微波辅助处理的生物淋滤体系Zn、Mn浸出率均达到49%左右,优于其他淋滤体系。溶出动力学研究表明,Zn的溶出动力学符合化学反应控制模型,Mn的溶出则表现较为复杂。此外,SEM-EDS、XRD分析可知,原样经过微波辐照,部分ZnMn2O4分解为MnO,促进了Mn的溶出。     

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。     

废旧锂离子电池中钴的回收

采用高温煅烧-酸浸-化学沉淀工艺回收废旧锂离子电池中的钴,根据电极材料的热重性质确定煅烧温度,探究不同因素对钴的浸出和沉淀效果的影响,利用响应面技术优化酸浸过程,并对酸浸液进行回收处理。实验结果表明：煅烧温度为500 ℃时可充分去除黏结剂;优化实验得出H2SO4+H2O2体系浸出钴的最佳实验条件为液固比（mL ：g）6.15,浸出温度96.34 ℃,浸出时间44.52 min,H2SO4浓度1.20 mol·L-1,浸出率97.51%;当浸出液pH为1.5,[C2O42-]/[Co2+]比值为1.10,反应温度为70 ℃,沉淀时间为50 min时,钴的沉淀率为95.69%。回收得到的CoC2O4纯度高,晶体结构较好。     

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。     

丝状菌对生物淋滤去除底泥中重金属的促进作用

利用氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,A.f)对采自株洲霞湾港底泥中的Cu、Cd、Pb和Zn 4种重金属进行生物淋滤实验,在实验中加入丝状菌考察其对重金属去除效果的影响。结果表明,丝状菌可以有效抑制低分子量有机酸对A.f的毒害作用,促进各种重金属的去除。当加入10%(体积比)的丝状菌后,生物淋滤过程中系统pH值在5 d内降低到2以下,Fe2+在4 d内完全氧化。经过10 d的处理,Cu、Cd、Pb和Zn 4种重金属的最高去除率分别达到76.3%、92.5%、52.6%和88.5%,与不加入丝状菌的处理相比,达到最大去除率所需的时间缩短1~2 d,4种重金属中,丝状菌的加入对Pb的去除促进作用最为明显,其去除率增加1倍左右。因此,在生物淋滤处理重金属-有机物复合污染底泥工艺中接入丝状菌对处理效果有很好的促进作用。     

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。     

废旧镍镉电池的生物沥滤处理——沥滤停留时间的影响研究

用污泥加硫酸化液沥滤镍镉电池中的重金属是一种全新的工艺,该工艺主要由生物酸化反应器和金属沥滤反应器两个反应器组成.生物酸化反应器中产生的酸液就是沥滤电池中重金属的反应液.研究表明,酸化液在沥滤反应池的停留时间对沥滤的效果有显著影响.在1、4、7、12 d 4个停留时间中,4 d的效果是最好的,对金属Cd和Ni都用40 d左右基本实现了全部滤除;1d略微慢一些,Cd用了40 d,Ni用了45 d;7 d和12 d的沥滤时间都长于50 d.4 d产生的金属废液量是1 d的1/4,考虑到后续处理金属沥滤废液的工作量,选择4d的停留时间要优于1d.     

生物淋滤-Fenton对印染污泥脱水性能的影响

采用嗜酸性硫杆菌生物淋滤联合Fenton氧化法对印染污泥脱水性能进行了研究。结果表明,生物淋滤过程中pH下降速率随着硫粉添加量增加而变快,经生物淋滤处理后污泥的脱水性能在一定程度上得到了改善。对生物淋滤后的污泥进行了Fenton氧化处理,获得的最佳反应条件为反应时间2h,H2O2和Fe2＋添加量分别为6g／L和0．5g／L。在该条件下,污泥上清液中总有机碳（TOC）由20．8mg／L增加到356．6mg／L;污泥比阻（SRF）和滤饼含水率分别由5．98×10^11s2／g和88．75％减少至1．26×10^11 S2／g和82．85％。生物淋滤-Fenton氧化法在污泥破解程度和脱水性能改善方面均优于单独Fenton氧化法。     

生物淋滤-Fenton对印染污泥脱水性能的影响

采用嗜酸性硫杆菌生物淋滤联合Fenton氧化法对印染污泥脱水性能进行了研究。结果表明,生物淋滤过程中pH下降速率随着硫粉添加量增加而变快,经生物淋滤处理后污泥的脱水性能在一定程度上得到了改善。对生物淋滤后的污泥进行了Fenton氧化处理,获得的最佳反应条件为反应时间2 h,H2O2和Fe2+添加量分别为6 g/L和0.5 g/L。在该条件下,污泥上清液中总有机碳(TOC)由20.8 mg/L增加到356.6 mg/L;污泥比阻(SRF)和滤饼含水率分别由5.98×1011s2/g和88.75%减少至1.26×1011s2/g和82.85%。生物淋滤-Fenton氧化法在污泥破解程度和脱水性能改善方面均优于单独Fenton氧化法。     

Effect of oxygen limitation on solid-bed bioleaching of heavy metals from contaminated sediments

The effects of oxygen limitation on solid-bed bioleaching of heavy metals (Me) were studied in a laboratory percolator system using contaminated sediment supplemented with 2% elemental sulfur (So). Oxygen limitation was realized by controlling the gas flow and oxygen concentration in the aeration gas. The oxygen supply varied between 150 and 0.5 mol So (-1) over 28 d of leaching. Moderate oxygen limitation led to temporarily suppression of acidification, rate of sulfate generation and Me solubilization. Lowering the oxygen supply to 0.5 mol O2 mol So (-1) resulted in retarding acidification over a period of three weeks and in poor Me solubilization. Oxidation of So occurred even under strong oxygen limitation at a low rate. High surplus of oxygen was necessary for almost complete oxidation of the added So. The maximum Me solubilization was reached at an oxygen supply of 7.5 mol O2 mol So (-1). Thus, the oxygen input during solid-bed bioleaching can be reduced considerably by controlling the gas flow without loss of metal removal efficiency. Oxygen consumption rates, ranging from 0.4 x 10(-8) to 0.8 x 10(-8) Kg O2 Kg dm (-1) S(-1), are primarily attributed to high reactivity of the sulfur flower and high tolerance of indigenous autotrophic bacteria to low oxygen concentrations. The So related oxygen consumption was calculated assuming a molar yield coefficient Y O2/S of 1.21. The oxygen conversion degree, defined as part of oxygen feed consumed by So oxidation, increased from 0.7% to 68% when the oxygen supply was reduced from 150 to 0.5 mol O2 mol So (-1).     

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。     

元素硫颗粒粒径对污泥重金属生物沥滤的影响

以城市污水处理厂剩余污泥作为处理介质,土著嗜酸氧化硫硫杆菌(Acidithiobacillus thiooxidans,A.thiooxi-dans)为主要沥滤微生物,采用序批式生物沥滤装置,就投加150~725μm的不同粒径元素硫对沥滤的酸化效果、硫酸根产率和重金属去除效果的影响进行了研究。结果表明,在元素硫投配量为3 g/L,曝气强度为1.0 L/(min.L)的条件下,元素硫粒径在165~215μm范围减小时能显著改善污泥酸化速度、提高酸化程度和硫酸根产率。底物元素硫的最佳粒径为165μm,此时沥滤体系pH下降速率为0.85个pH单位/d,硫酸根的产率为454.9 mg/(L.d),沥滤6 d后污泥中高浓度重金属Cu、Zn、Cd的去除率达到70.3%、81.2%、87.8%.     

废旧镍-镉电池中镍镉的回收方法

废旧镍－镉电池中镍和镉的回收主要有火法冶金和湿法冶金两种处理方法，本文对目前研究状况进行了综述。     

Effect of different types of elemental sulfur on bioleaching of heavy metals from contaminated sediments

The application of two different types of elemental sulfur (S0) was studied to evaluate the efficiency on bioleaching of heavy metals from contaminated sediments. Bioleaching tests were performed in suspension and in the solid-bed with a heavy metal contaminated sediment using commercial sulfur powder (technical sulfur) or a microbially produced sulfur waste (biological sulfur) as substrate for the indigenous sulfur-oxidizing bacteria and thus as acid source. Generally, using biological sulfur during suspension leaching yielded in considerably better results than technical sulfur. The equilibrium in acidification, sulfur oxidation and metal solubilization was reached already after 10-14 d of leaching depending upon the amount of sulfur added. The metal removal after 28 d of leaching was higher when biological sulfur was used. The biological sulfur added was oxidized with high rate, and no residual S0 was detectable in the sediment samples after leaching. The observed effects are attributable to the hydrophilic properties of the biologically produced sulfur particles resulting in an increased bioavailability for the Acidithiobacilli. In column experiments only poor effects on the kinetics of the leaching parameters were observed replacing technical sulfur by biological sulfur, and the overall metal removal was almost the same for both types of S0. Therefore, under the conditions of solid-bed leaching the rate of sulfur oxidation and metal solubilization is more strongly affected by transport phenomena than by microbial conversion processes attributed to different physicochemical properties of the sulfur sources. The results indicate that the application of biological sulfur provides a suitable means for improving the efficiency of suspension leaching treatments by shortening the leaching time. Solid-bed leaching treatments may benefit from the reuse of biological sulfur by reducing the costs for material and operating.     

Pb/Zn冶炼废渣中重金属的生物浸出-盐浸处理

利用中温嗜热菌对某铅锌冶炼废渣进行生物浸出盐浸处理研究,并根据国家固体废物浸出毒性方法(HJ/T299-2007)对盐浸后余渣进行毒性分析。研究结果表明,在pH 1.5、温度65℃、矿浆浓度5%的优化条件下生物浸出3 d后,废渣中Cu、In、Ga和Zn的浸出率分别达到了91.5%、91.8%、84.9%和93.4%;盐浸生物浸出渣,其浸出液中Ag、Pb浓度分别为7.6和247.5 mg/L,可从废渣中有效回收Cu、In、Ga、Zn、Ag和Pb。生物浸出盐浸处理后余渣约为原渣量的70%;毒性分析浸出液中重金属元素Ag、As、Cd、Cu、Pb和Zn浓度分别为2～3.5、2～3、0.3～0.5、30～50、2～4、20～60 mg/L,低于国家危险废物鉴别标准(GB5085.3-2007)。根据试验结果,提出了针对冶炼废渣资源化、减量化、无害化的生物浸出盐浸联用工艺。     

高固液比下废旧锌锰电池生物淋沥的特性及机理

以Acidithiobacillus thiooxidans和Leptospirillum ferriphilum为淋沥菌株探讨高固液比条件下废旧锌锰电池中锌锰浸出的影响因素、特性及淋沥机理。研究了胞外多聚物（EPS）辅助淋沥浸提的影响、不同固液比淋沥体系代谢产物组成及特征的变化;借助扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、三维荧光光谱和接触角、表面能等测试手段分析菌株、电极材料的界面行为。结果表明：生物浸提中EPS的辅助吸附和氧化作用提升了40%左右的锌锰浸提效率;淋沥体系代谢EPS总荧光区域积分标准体积（φT,n）与锌锰的溶出呈显著正相关;EPS提高材料的亲水性,促进了材料和淋沥液的润湿接触,而高固液比下EPS的缺失降低了能源底物的利用和对电池材料的接触浸提。