垃圾焚烧飞灰浓度对黑曲霉生长及重金属生物淋滤效果的影响

采用黑曲霉生物淋滤飞灰中的重金属,探讨了不同飞灰浓度对菌体生长、pH值、产生的有机酸种类及金属溶出效果的影响,并比较了生物淋滤处理前后飞灰的浸出毒性.结果表明,黑曲霉在代谢生长过程中产出的有机酸使pH值下降,将重金属从固相的飞灰中溶出.呈碱性并含有毒重金属的飞灰使黑曲霉的生长出现了延迟期.当飞灰质量浓度为20 g/L时,菌体生长量在192 h达到最大值(28.61 g/L),淋滤结束后的最低pH值为3.85,重金属溶出效果最佳.其中,Cd的溶出率达93.06%,Mn、Pb和Zn的溶出率均在70%左右,Fe、Cr和Cu的溶出率分别为22%、33%和47%.经生物淋滤后的飞灰中7种重金属浸出浓度远低于国家控制标准.     

利用响应面法优化生物淋滤飞灰处理条件的研究

利用响应面法进行试验设计,选定蔗糖初始浓度、黑曲霉孢子浓度、投加的飞灰浓度以及飞灰投加时间作为影响因素,对生物淋滤城市生活垃圾焚烧飞灰的处理条件进行优化.通过响应面法,得到飞灰中Cd、Cr、Fe、Mn、Zn及重金属总量与4种因素之间的非线性回归方程,确定了生物淋滤的最适条件范围:蔗糖初始浓度为114~126g/L;黑曲霉孢子浓度为(1.6~2.1)×107个/mL;飞灰浓度为29~39g/L;飞灰投加时间为3.6~4.4d.在最适条件下,70g/L飞灰经20d生物淋滤后,溶出重金属总浓度降为901mg/L,占飞灰中重金属总量的41%,处理后飞灰的重金属浸出毒性远低于国家标准.     

生活垃圾焚烧飞灰的加速碳酸化处理

针对垃圾焚烧飞灰中钙及两性重金属含量高的特点,在高液固比(10:1)条件下对焚烧飞灰进行加速碳酸化处理以改善飞灰的理化特性.采用XRD、SEM、压汞分析以及硫酸硝酸毒性浸出方法,对加速碳酸化处理后飞灰的晶相、形貌、孔隙特征及重金属(Pb、Cu、Zn、Cd、Ni、Cr)浸出特性进行了研究.结果表明,加速碳酸化处理后飞灰中的CaClOH峰消失,而CaCO3的峰增加,且强度增加.加速碳酸化处理可以有效降低焚烧飞灰的pH值, Pb、Cu、Zn和Ni的浸出分别减少了99.7%、93.9%、90.6%和27.8%,而Cr的浸出浓度增加了29.7%.     

模型化研究pH对垃圾焚烧飞灰金属浸出的影响机制

浸出液pH是影响城市生活垃圾焚烧飞灰金属浸出的主要因素.通过比较pH变化浸出测试和Visual MINTEQ模拟结果,研究了浸出液pH对飞灰金属浸出特性的影响机制.结果发现,酸性条件下(Cd、Zn、Ni:pH＜8;Pb、Cu、Cr:pH＜6;Al:pH＜4),金属会随pH降低而大量溶出;两性金属Pb和Zn,在强碱性条件时浸出浓度亦会增加,pH=12.5时可分别达42和2.4 mg·L-1.飞灰中金属的pH相关浸出行为可通过Visual MINTEQ模型很好地模拟.模拟计算结果表明,浸出液pH的变化会改变金属在浸出体系中的化学形态,从而影响金属的浸出浓度;不同pH下Pb、Zn、Cu、Ca和Al的化学形态和浸出行为主要由溶解/沉淀平衡决定,吸附作用对其影响不大;在酸性至中性pH条件下,飞灰中HFO会吸附Cd、Cr和Ni而降低其溶解度,但在碱性条件下这些重金属的浸出又转而由溶解/沉淀平衡控制.     

传统酸浸和微波酸浸处理飞灰重金属的效果及重金属的形态变化特征

采用HCl作为浸出剂,在不同的浸出条件下对垃圾焚烧飞灰中重金属进行浸出试验,并采用连续提取程序对酸浸稳定化处理前后的Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn进行形态分析,研究了传统酸浸和微波酸浸对7种重金属的浸出效率及处理前后的形态变化特征.结果表明,酸浸处理能够有效地从飞灰中提取重金属,浸出效率依次为Zn≈Pb＞Cd＞Mn＞Cu＞Cr＞Ni.微波效应可以明显提高大部分重金属的浸出效率,在液固比(L/S)=25 mL/g、时间7 min和1 mol·L-1HCl条件下Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn的浸出率分别为80.17%、15.05%、58.25%、62.42%、8.88%、89.25%和93.03%.对飞灰酸浸残渣进行的连续提取实验表明,传统和微波酸浸处理后飞灰中重金属的可交换态、碳酸盐结合态和Fe-Mn氧化物结合态明显减少,重金属以残留态存在为主,飞灰稳定性显著提高.     

可溶性磷酸盐处理焚烧飞灰的稳定化技术

对垃圾焚烧飞灰的基本物化性质进行了分析,表明焚烧飞灰的主要元素以Ca、Cl、K、S、Si等为主,另外还含有相当数量的重金属如Pb、Zn、Cu、Mn和Cr等,且Pb、Cu、Zn、Cd等重金属的浸出毒性远高于危险废物浸出毒性标准.研究采用可溶性磷酸盐对焚烧飞灰进行稳定化处理,分别考察了磷酸盐投加量、养护时间和pH值等因素对稳定化产物的影响.结果表明:磷酸盐可以对焚烧飞灰取得很好地稳定化效果,当磷酸盐投加量为3%时,飞灰中重金属Pb、Cd和Zn的浸出浓度能够分别降低97·5%、91·6%和95·5%;养护时间对稳定化产物稳定性的影响不大;稳定化产物能够在相当宽泛的pH范围内保持稳定,其长期稳定化效果很明显.     

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.     

纳滤膜浓缩液淋滤焚烧飞灰过程中氯盐溶出及重金属的迁移特性

为解决生活垃圾填埋场的纳滤膜浓缩液和生活垃圾焚烧飞灰协同处置中淋滤条件对氯盐和重金属溶出效果的问题,采用北京市某生活垃圾填埋场的纳滤膜浓缩液在不同液固比和酸碱条件下淋滤北京市某生活垃圾焚烧厂的焚烧飞灰,探讨氯离子溶出及重金属的迁移特性. 结果表明:在液固比为12∶1、8∶1和4∶1条件下,焚烧飞灰中氯离子的总溶出率分别为81%、76%和61%,液固比越大,导致填料高度越低,氯离子溶出越充分;在液固比为4∶1条件下,纳滤膜浓缩液pH分别为3.20和10.70时,氯离子可与含氧阴离子竞争吸附位置,导致氯离子的总溶出率较未调节pH时大幅提升,增幅分别为81%和83%;不同液固比和酸碱条件下,采用XRD对淋滤灰渣分析发现,淋滤灰渣中均未检测到NaCl和KCl的矿物相. 改变纳滤膜浓缩液的pH为3.20和10.70后,淋滤灰渣中重金属Pb、Zn、Cu、Cr、Cd和Hg的浸出浓度均满足《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》(GB 5085.3—2007)和《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889—2008)标准限值要求. 研究显示,纳滤膜浓缩液淋滤飞灰可脱除焚烧飞灰中的氯盐及部分重金属,淋滤灰渣经热处理后可焚毁截留纳滤膜浓缩液的有机物,热处理后灰渣有望实现安全资源利用.      

不同处理方法对硅灰稳固化垃圾焚烧飞灰重金属的影响

向飞灰中添加硅灰与一定比例的去离子水,混合均匀后分别进行自然养护、蒸汽养护和中温热处理.研究了自然养护和蒸汽养护条件下硅灰不同添加量对垃圾焚烧飞灰浸出毒性的影响,考察了蒸汽养护样与中温热处理样的重金属化学形态分布、晶体结构和微观形貌变化.结果表明：自然养护和蒸汽养护条件下,随着硅灰添加量由0%升至10%,飞灰中Pb、Cd、Cr和Cu的浸出浓度均随之降低.硅灰添加量为10%时,硅灰蒸汽养护样中Pb、Cd、Cr和Cu的浸出浓度略低于硅灰自然养护样,金属化学形态分布相比原灰变化较小;硅灰中温热处理对飞灰中Pb、Cd、Cu和Zn处理最为彻底,4种金属残渣态占比相比原灰分别从原灰的37.12%、11.82%、44.30%和51.94%升高至84.75%、75.49%、77.20%和67.40%,酸溶态分别由原灰的3.99%、54.92%、6.56%和10.49%降低至0.44%、9.37%、2.72%和3.59%.     

烟气净化工艺和焚烧炉类型对生活垃圾焚烧飞灰性质的影响

焚烧炉类型、烟气净化工艺和垃圾组成变化均会对生活垃圾焚烧飞灰性质产生影响.本文选择生活垃圾组成相似的9个焚烧发电厂烟气净化系统飞灰,考察源自不同焚烧炉型和烟气净化工艺焚烧厂飞灰的性质差异.研究表明:飞灰中含有大量的Ca和Cl,在"炉排炉+干法"飞灰中含量最高,而流化床飞灰中Al、Si、Fe等元素含量显著高于炉排炉飞灰;烟气处理工艺对飞灰矿物相组成影响不大,但矿物相含量受烟气处理工艺影响而不同;流化床飞灰中Cd含量较低,Pb、Zn含量略低于炉排炉飞灰;Cr、Ba、Cu、Ni等元素受烟气净化工艺影响较大,"炉排炉+干法"飞灰中的含量最少;烟气净化工艺改造目标仍集中在酸性气体和NOx控制上,改造前后重金属含量没有显著差异;炉排炉飞灰的Pb浸出毒性强于流化床飞灰,流化床飞灰中含量较低的Cr、Cu、Ni、Cd等重金属在醋酸缓冲溶液中浸出较多;飞灰酸中和能力与Ca含量线性相关;在强酸性(Cd、Ni、Zn:浸出液pH8;Pb、Cu、Cr:浸出液pH4)条件下,炉排炉飞灰的As、Cd、Cr、Ni、Pb、Zn元素的浸出浓度主要受重金属总量的影响,两者具有相似的顺序;焚烧炉燃烧形式导致重金属的化学形态不同、与含Al、Fe等化合物形成络合物等原因导致"流化床+半干法"飞灰的As、Ba、Cu、Ni、Pb的浸出浓度低于具有相似总量的炉排炉飞灰.     

一株高效脱硫菌的筛选及性能研究

生物法烟气脱硫技术具有独特的优势,高效菌株的筛选是重要条件。从污水处理厂活性污泥中分离到一株高效亚硫酸盐还原细菌SRB,该菌为兼性厌氧菌、弧状菌体、不产芽孢、革兰氏阴性,结合菌落形态等特征,判定为脱硫弧菌属。以单因素实验考查了pH、温度、SO32-浓度、培养时间对脱硫效率的影响,正交实验法确定了最佳工艺条件和影响因素顺序。结果表明,影响该菌株脱硫能力大小的因素顺序为SO32->温度>pH>时间,最佳脱硫条件为温度30℃、SO32-浓度为4 500 mg/L、pH 6.0、时间4 d,该优化条件下的脱硫效率为81.4%。     

一株DDT降解菌的筛选及其降解特性

以DDT为目标污染物,通过筛选获得了一株效果稳定的DDT降解菌,并对其进行形态学观察,生理生化特性及16S rRNA测序鉴定.经鉴定,该菌株属于甲基菌属（Methylovorus）,命名为Methylovorus sp. XLL03.菌株在pH值为7,温度30℃,外加碳源浓度0.5%,初始DDT浓度20mg/L时生长量最大.在pH值为6,温度30℃下,外加碳源（葡萄糖）浓度0.1%,初始DDT浓度20mg/L时对DDT的降解率最大.在优化条件下,4d后菌株XLL03对DDT最高降解率可达50.4%.利用GC-MS对DDT的降解中间产物进行定性分析,初步推断在菌株XLL03中,DDT最初分别通过脱氯和脱氯化氢生成DDD和DDE,随后DDD和DDE进一步脱氯得到DDMU,最终DDMU开环后又经过一系列反应被彻底矿化.在DDT的代谢过程中,未发现代谢中间产物的积累,表明菌株XLL03在修复受DDT污染的水或土壤中具有一定的应用前景.     

一株海洋石油降解菌的特性研究

从胜利油田石油污染水体中分离出的一株石油降解菌HB-1（Acinetobacter sp.）,在人工海水条件下,对该菌株的降解条件进行了优化,通过色谱-质谱联用（GC-MS）分析了石油组分降解前后的变化规律,并对其降解机理进行了初探. 结果表明:①菌株HB-1降解石油烃所需优势氮源为NH₄NO₃,氮磷比〔ρ（氮）/ρ（磷）〕约为3.18,转速200 r/min,φ（石油）为1.0%时为最佳降解条件;②菌株HB-1在淡水和海水中均能生长,但在海水中对石油烃的降解效果显著;③GC-MS分析表明,菌株HB-1对长链烃有明显的降解作用;④表面活性剂Tween 80能强化菌株HB-1对石油的降解,推断菌株在培养过程中产生了某种生物表面活性剂促使烃类易于为细胞吸收所利用.      

萘降解菌MQ合成靛蓝的研究

利用萘降解菌(丛毛单胞菌)MQ完整细胞对吲哚进行转化合成靛蓝,结果表明菌株MQ具有较好的靛蓝合成能力,靛蓝产量在4h左右即达到稳定.薄层色谱和高效液相色谱分析结果表明,合成的蓝色产物为靛蓝.考察了反应温度及摇床转速对靛蓝合成的影响,结果表明最适温度和转速分别为25℃和150r·min-1.随后,采用表面响应法确定了菌株MQ合成靛蓝的最优条件:菌株接种量OD6602.16,吲哚浓度200.55mg·L-1,pH=6.91.在最优条件下,菌株MQ合成靛蓝的产量为53.05mg·L-1,比初始条件下的产量提高了179%.     

1株金霉素降解菌的筛选及基于响应面法的降解条件优化

从河南驻马店金霉素制药厂活性污泥中分离、筛选出1株金霉素降解菌,经16SrDNA鉴定为芽孢杆菌属(Bacillus sp.),命名为JMS-B01。为进一步提高该菌株的金霉素降解率,对其进行降解条件优化。采用正交试验确定显著影响金霉素降解率的3个因素(温度、金霉素浓度、接种量),通过Box-Behnken试验设计及响应面法分析确定最佳降解条件。结果表明:拟合所得的预测值与实际值相关性良好,最佳降解条件为温度34.0℃、金霉素浓度102.5 mg/L、接种量2%(体积分数),在此条件下金霉素降解率可达到96.50%。其中,温度是影响菌株JMS-B01对金霉素降解率的最重要因素之一。     

芽孢杆菌B01固态发酵及其对园林废弃物堆肥的影响

菌剂的使用是目前促进园林废弃物堆肥的有效方法,但常用的菌剂往往为液态菌剂,其制作存在无菌操作要求高、产品存在运输不便等问题,拟尝试通过固体菌剂加以克服.以芽孢杆菌（Bacillus sp.）B01为研究对象,对其固态发酵过程中的载体、保护剂、接种量、装瓶量等常见工艺参数进行优化,制成固体菌剂,并与市售常见液体菌剂——EM菌进行对比,探究其对园林废弃物堆肥过程的影响.结果表明:B01固态发酵的最优载体配比为麦麸35%、米糠45%、乳糖6%、黄豆粉6%、硅藻土8%,保护剂为5%海藻糖,接种量为15%,装瓶量为15%,料水比为1:1.在该发酵条件下,B01固态发酵物活菌体数可达到2.62×1010 CFU/g（以干质量计）,存储90 d后,25℃下的存活率为30.19%.与EM菌相比,固体菌剂——B01可使园林废弃物堆肥过程中纤维素降解率提高11.04%、木质素降解率提高15.47%、腐殖质含量提高19.91%.研究显示,通过固态发酵条件的优化成功地将B01制成固体菌剂,该固体菌剂具有较高的活菌数量和较长的保质期,还可促进园林废弃物堆肥过程中木质素、纤维素的降解以及腐殖质的合成,具有显著的应用潜力.      

奇异变形杆菌TJ-1产絮凝剂的培养基优化研究

从活性污泥中分离出1株新型高效产絮凝剂菌TJ-1,经16S rDNA相似性分析鉴定为奇异变形杆菌(Proteus mirabilis),这是首次发现奇异变形杆菌能产微生物絮凝剂,对其进行了产絮凝剂培养条件优化研究.结果表明,TJ-1菌产絮凝剂的最佳培养基成分为:葡萄糖10g,蛋白胨1g,MgS040.3g,KH2PO42g,K2HP04 5g,去离子水1L,pH=7.0.絮凝实验结果表明,该菌在最佳培养条件下所产絮凝剂对高岭土悬液的絮凝率达到92%.     

胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)在餐厨垃圾废水中生长条件优化

为了探讨餐厨垃圾废水用作发酵基质生产液态解钾菌肥的可行性,选用胶质芽孢杆菌（Bacillus mucilaginosus）作为试验菌种,采用正交和单因素方法对相关生长因素进行了优化.结果表明,在餐厨垃圾废水中培养胶质芽孢杆菌经过3 d的调整期后进入对数生长期,6~7 d时活菌数达到最大,Ⅰ类废水活菌数为1.55×1010 CFU/mL,Ⅱ类废水活菌数为6.60×1010 CFU/mL.以Ⅱ类废水为基质进行正交试验确定的较优培养条件为pH=7、温度30℃、摇床转速160 r/min、接种量2.0%（V/V）.废水的pH和盐分对胶质芽孢杆菌的生长代谢影响极为显著:最适初始pH为7（活菌数为3.80×1010 CFU/mL和9.20×1010 CFU/mL）;随着ρ（NaCl）的增加,活菌数先升高后快速降低,最适ρ（NaCl）为4 g/L.Ⅰ类和Ⅱ类废水的最佳接种量分别为1.5%（活菌数为1.60×1010 CFU/mL）和2.0%（活菌数为6.40×1010 CFU/mL）.研究显示,胶质芽孢杆菌在餐厨垃圾废水中经过培养后可达到GB 20287-2006《农用微生物菌剂》中液态菌肥的活菌数（2.0×108 CFU/mL）,经湿热处理后的Ⅱ类废水对胶质芽孢杆菌的生长有明显的促进作用.      

假单胞菌XD-1(Pseuomonas XD-1)的产表面活性剂性能研究

从含油废水中分离到1株表面活性剂产生菌,经鉴定为假单胞菌(Pseuomonassp.),命名为XD 1.对假单胞菌XD 1的产表面活性剂性能进行研究,实验结果表明,在正交优化的培养基中发酵培养时,菌XD 1可将培养液的表面张力从70 0mN·m-1降至30 2mN·m-1,其产表面活性剂方式为生长相关型;经提取分析,菌XD 1所产表面活性剂为脂肽类和糖脂类物质的混合物,脂肽类物质为主要成分;菌XD 1所产表面活性剂的CMC值为50mg·L-1,在pH=6 0时表面活性剂表现出最佳活性;菌XD 1所产表面活性剂主要积累在胞内特定的细胞器中,并在细胞壁上产生一层粘附的表面活性剂膜,膜厚140nm,在生长过程中,菌体会将细胞器和细胞壁上的表面活性剂释放到胞外.将培养72h的菌体浸入双蒸水中,6h后菌体能把积累在细胞器和细胞壁上的表面活性剂释放到水体中.     

正交实验选择嗜碱细菌降解木质素的最优综合培养条件

在复合碳源的碱性液体培养条件下(pH≈10.5),用正交实验法对影响嗜碱木质素降解细菌6号菌株降解木质素的7种单因素培养条件进行了优化.结果表明,第1碳源用量等单因素在不同程度上对6号菌株产生的木质素降解酶Laccase和MnP以及木质素降解率都有一定促进作用.正交实验表明,其中第1碳源用量和T-80用量是显著性的影响因素,7种单因素的最佳综合水平为:37℃静置培养10d、第1碳源(蔗糖)1g/L、氮源NH₄NO₃1.2g/L、培养基70ml/250ml锥形瓶、初始pH值10.6和第2碳源接种后第4d加入、添加0.3%的表面活性剂T-80.