微生物对煤矿固体废弃物的脱硫效应

煤矸石是煤矿特有的一种固体废弃物,应用本实验室筛选出的氧化亚铁硫杆菌Thiobacillus ferrooxidans和嗜酸氧化硫硫杆菌Thiobacillus thiooxidans对宁夏大武口高硫煤矸石进行微生物脱硫技术及应用条件的研究,如不同煤矸石粒径、不同接种浓度和不同煤矸石浓度。2种脱硫细菌对煤矸石的脱硫效果显著,小粒径煤矸石的微生物脱硫效果更好。考虑脱硫成本及脱硫效率,Thiobacillus ferrooxidans菌最佳的接种浓度为25%,在Thiobacillus thiooxidans菌悬液中,能脱出最大量硫酸根的煤矸石最佳比例是10%。2种菌混合较单菌株脱硫效果更好,以Thiobacillus ferrooxidans∶Thiobacillus thiooxidans=2∶3的比例混合后对煤矸石的脱硫效果最佳,该结果为煤矿废弃物煤矸石的污染防治提供技术依据。     

合山市东矿矿区煤矸石淋滤液特征及其环境影响分析

以广西合山市东矿矿区的一座大型煤矸石堆为研究对象,通过采集煤矸石堆上的煤矸石样品进行浸溶试验,对煤矸石矿物化学成分以及煤矸石浸溶液、淋滤液中水化学成分进行了测试并对环境的影响进行了对比分析。结果表明:在煤矸石浸溶试验过程中,浸溶液水样pH值一直处于6.3~6.6之间,略显酸性,浸溶初期10h内,只有Cd、As和Pb浓度相对较高;背景样的pH值为7.89,略显碱性,其中SO2-4、Cd、Ni、Pb浓度分别为9.097 9mg/L、0.000 1mg/L、0.001 5mg/L、0.000 5mg/L,As浓度小于仪器检测限,故没有检测出来,并且背景样中的各项指标均符合《地表水质量标准》中的一类标准;而3个煤矸石淋滤液水样pH值处于5.5~6.5之间,都显酸性,并且淋滤液水样中SO2-4、Cd、Ni、Pb、As的浓度均远远超出了背景样,其中超出最多的为D-1样品中的SO2-4浓度为背景样的207倍,超出最少的为D-3样品中的Cd浓度为背景样的7倍;煤矸石淋滤液中重金属Cd、Ni、Pb、As的浓度都超过了背景样及雨水样,对环境的危害较大,若煤矸石继续堆积在矿区还将进一步危及水体、恶化水质。     

煤系固体废物与污泥混合用于矿区复垦的试验研究

矿区复垦作为生态恢复的重要手段,在国内外应用中有很多种方法,在此分析了粉煤灰、煤矸石及污泥各自的特点、应用特征,指出单一废物用于复垦存在的缺陷;通过对3种废弃物及其按不同质量比混合后各土样的pH值、电导率、氮（N）、磷（P）、钾（K）等理化指标的测定分析,研究了粉煤灰、煤矸石等煤系固体废物与污水处理厂排放污泥混合用于矿区复垦的可行性。结果表明：不同比例基质pH值、电导率、各配比样的营养标准均可满足植物生长的需要。说明该方法用于矿区生态修复的优势所在。     

煤系废物地聚合物稳定/固化重金属离子效果研究

基于传统地聚合物的硅铝质原材料的单一性和局限性限制了地聚合固化技术处置重金属离子的发展,因此,本文研究了煤系废物地聚合物稳定/固化重金属离子的性能.采用活性煤系废物代替常用的低钙粉煤灰、偏高岭土,以碱激发,研究制备了一种新型、高性能无机地聚合物,并对比分析了重金属离子(Co2+、Cr3+、Zn2+、Ni2+)的稳定/固化效果.结果表明,常温(20℃)、相对湿度95%时,煤系废物地聚合物的最佳配比为:煤矸石和粉煤灰的质量比m(G)∶m(CFA)=7∶3、微硅灰质量分数7%,无定形地聚合物凝胶紧密包裹在粉煤灰和煤矸石颗粒周围,固化体表面出现大量鱼鳞片状产物,层层交织,结构体致密.综合固化体抗压强度和浸出毒性的标准,Co2+、Cr3+、Zn2+、Ni2+的理想固化量分别为1.5%、2.5%、2.0%、1.5%,固化效果明显,稳定性良好,长期安全性.     

长期复合重金属污染对土壤解磷微生物的影响

为进一步了解长期重金属污染压力下解磷微生物群落分布及潜在功能的变化,采用宏基因组学技术系统分析了北京某金矿周边土壤中含phoD基因或pqqE基因的解磷微生物对不同程度的复合重金属污染的响应.结果表明:重金属对解磷微生物确有影响,随重金属浓度增加,解磷微生物相对丰度逐渐降低,酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)是重金属复合污染土壤中的解磷微生物的优势菌门.重金属是与解磷微生物群落最显著相关的因素,重金属As、Pb、Zn对解磷微生物影响较大,Nitrospirae、Acidobacteria、Gemmatimonadete、Proteobacteria更易受到重金属的影响发生群落结构改变,其中Nitrospirae对Cr、Cu、Pb、Zn、As、Cd多种重金属表现出敏感性.有效磷浓度与解有机磷微生物多样性呈显著正相关关系(P<0.05),碱性磷酸酶活性与解无机磷微生物多样性显著负相关,而土壤有机质、总氮、pH值对重金属污染土壤中解磷微生物多样性无显著影响.研究结果为进一步探索长期重金属污染压力下解磷微生物的生态适应机制提供参考.     

低分子有机酸对硫杆菌活性的抑制作用及对土壤重金属脱除的影响

施用有机肥能够降低污染土壤重金属溶解性和生物可利用性,但在淹水厌氧等环境中,有机肥会分解产生大量低分子有机酸,会抑制嗜酸性硫杆菌的生物活性.通过摇瓶实验研究了低分子有机酸对硫杆菌的毒害抑制效果和不同硫杆菌对各类有机酸的耐受水平.结果表明,纯体系培养下,A.ferrooxidans和A.thiooxidans活性抑制率在72 h内达到90%以上,所需甲、乙、丙、丁酸最低浓度分别为41.2、78.3、43.2、123.4 mg·L~(-1)和81.9、230.4、170.1、123.4 mg·L~(-1).其中,甲酸对A.ferrooxidans和A.thiooxidans的抑制作用最显著,A.thiooxidans相比A.ferrooxidans对4种有机酸具有更高的耐受性.新鲜重金属污染土壤在生物酸化初期(0 h)加入4种有机酸对后续土壤酸化过程影响较小,但12 h后加入有机酸却能使土壤生物酸化基本停止,导致土壤重金属脱除率大幅度下降.这为有机肥改良重金属污染土壤的生物修复可行性提供一定理论依据.     

氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌对铊矿尾矿浸出实验研究

分别利用氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans,简称T.f菌)、氧化硫硫杆菌(Thiobacillus thiooxidans,简称T.t菌)及以上两种混合菌对铊矿尾矿进行浸矿实验。实验结果表明:随着浸出时间的增加,各实验组p H不断降低,EC不断升高,Fe2+浓度先降后升;重金属As的浸出效果为:T.f菌混合菌T.t菌空白,Cu的浸出效果为:T.t菌T.f菌混合菌空白,Tl的浸出效果为:混合菌T.t菌T.f菌空白,Zn的浸出效果为:混合菌T.f菌T.t菌空白;单菌和混合菌实验组对重金属的浸出能力依次为:CuAsZnCrTlCd。表明T.f菌和T.t菌的存在将会促进铊尾矿中重金属的溶出,从而将加剧矿区环境污染。     

两种硫杆菌对河涌底泥重金属的生物沥滤

自矿山酸性废水中分离纯化得到氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans , T.f)与氧化硫硫杆菌(Thiobacillus thiooxidans, T.t),利用这2 种硫杆菌对广州郭村河涌底泥中Cd、Cr、Pb、Ni、Cu 和Zn 6 种重金属进行序批式生物沥滤试验.结果表明,T.f 菌对重金属的浸出能力高于T.t 菌.对Cd、Cr、Ni、Cu 和Zn 的浸出率T.f 菌最高可达60%、45%、70%、90%和75%,T.t 菌则分别为45%、34%、50%、65%和55%.二者对Pb 的去除率相当,均在25%左右.向T.f 菌分别提供S 粉与Fe²⁺,2 种底物对Cd、Ni、Cu 和Zn 的浸出效果无明显影响,而对Cr和Pb 的浸出,投加S 粉的浸出效果更好.同时向T.f 菌投加S 粉与Fe²⁺ 2 种底物,其浸出效果反而下降.可能是T.f 菌代谢生成的SO₄^2-与Fe³⁺易生成黄铁矾等沉淀物质,与溶出的重金属发生共沉淀,从而降低其浸出效果.     

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).     

氧化硫硫杆菌TS6的生长条件及其对重金属耐受性研究

采用纯培养的方法研究了温度和介质起始pH以及重金属对嗜酸性氧化硫硫杆菌(Acidithiobacillus thiooxidans TS6)菌株生长与活性的影响.研究表明,菌株TS6的最适生长温度为28℃,最适起始生长pH范围为2.0～6.0.在上述条件下,TS6旺盛生长,表现出氧化硫能力最强.通过检测TS6对几种重金属(Cr3 、Cu2 、Zn2 、Ni2 )的耐受性,结果发现TS6对上述重金属均有较强的耐受性,至少可耐受Cr3 、Cu2 、Zn2 、Ni2 的浓度分别达1500、400、1000和250mg·L-1.在相同的浓度下,不同重金属对TS6生长产酸作用的影响由小到大依次为Cr3 、Zn2 、Cu2 、Ni2 .随着TS6菌株驯化时间的延长,它们对重金属的耐受性可望得到进一步的增强,完全满足对各种污水污泥进行生物淋滤处理的条件.     

水洗过程对垃圾焚烧飞灰浸出特性的影响

通过水洗试验,对垃圾焚烧飞灰的浸出特性进行了研究.结果表明:水洗过程对飞灰中Cl,Na,K和Ca元素具有一定的去除效果,尤其是Cl元素的去除率在液固比为10 L/kg时可达到60.0%;经过水洗后飞灰XRD图中的钾盐和食盐的特征峰已经不明显,石英和石膏特征峰改变很小,KCl和NaCl是水洗过程中K,Na和Cl元素的主要去除形态;水洗对飞灰的酸中和容量影响较小;采用TCLP法和水平振荡法进行对比试验表明,水洗灰的重金属浸出质量浓度均低于原灰.      

不同浸取剂对垃圾焚烧飞灰浸出特性影响研究

研究了3种浸取液硝酸/氢氧化钠、冰醋酸/氢氧化钠、硝酸与硫酸混合溶液对垃圾焚烧飞灰浸出特性的影响.结果表明,①不同浸取剂对飞灰浸出液表现出不同的缓冲能力,浸取液缓冲能力大小顺序为：冰醋酸>硝酸与硫酸混合酸>硝酸;②在酸性较强时,醋酸浸取液对重金属Zn、Cd和Cr的溶解能力最强,其次为硝酸与硫酸的混合酸,而Pb的浸出浓度受浸取剂种类的影响不明显;③以醋酸浸取剂时,重金属Pb和Zn在液固比为40时出现最大浸出浓度,而Cd浸出浓度在液固比为20时出现最大值;硝酸与硫酸混合和硝酸浸取液的液固比增加时,重金属Pb、Zn、Cd和Cr浸出浓度逐渐减少.     

利用专性杀菌剂进行煤矸石山酸化污染原位控制试验

酸性煤矸石山中硫化物的微生物氧化,加剧了煤矸石山酸化、自燃和爆炸等环境污染、灾害. 通过分离纯化氧化亚铁硫杆菌,并添加不同剂量的杀菌剂,分析了Fe2+氧化抑制率、杀菌剂的使用效果及最佳使用浓度. 结果显示:试验用杀菌剂SLS和SBZ能有效地抑制煤矸石山的酸化. ρ（SLS）为10 mg/L时Fe2+的氧化抑制率达到75.69%;ρ（SBZ）为30 mg/L时Fe2+的氧化抑制率达到75.89%. 表明杀菌剂的使用可以促进煤矸石山的酸化污染控制、绿化和生态重建.      

络合剂对燃煤及木材飞灰生物氧化能力的影响

利用脱氧核糖氧化法考察了飞灰颗粒物,包括５种燃煤飞灰及一种燃木飞灰,生物氧化能力以及外加螯合剂的影响。结果证实,不同来源飞灰颗粒物氧化剂产生能力不同,且燃煤飞灰产生方式不同,催化氧化剂产生能力亦不同。     

湿法气浮处理粉煤灰废水的方法探索

阐述了湿法气浮处理粉煤灰废水的原理、工艺流程、工艺参数、主要设备等,列举了该方案投产后的成本和效益.     

固体废物浸出液中毒杀芬的分析研究

毒杀芬由于高毒性、高稳定性及生物累积性而备受关注,它由1000多种化合物组成.固废浸出液成分较复杂,建立准确可靠的固体废物浸出液中毒杀芬的分析方法具有重要意义.通过优化毒杀芬分析的色谱分析条件与固体废物浸出液中毒杀芬的前处理方法、探索其定性定量方法,建立了毒杀芬"数量化"的定性模式,最终建立固体废物浸出液中毒杀芬含量的分析方法.所建立方法的校准曲线相关系数大于0.998,检出限为1.16 g·L-1,RSD为5.01%,该方法被用于实际固体废物浸出液中毒杀芬的分析,回收率良好.方法的"数量化"的定性模式有望用于其他混合物的定性分析.     

城市垃圾焚烧飞灰的硅酸盐水泥稳定化效果研究

采用南方某城市生活垃圾焚烧厂的飞灰进行了硅酸盐水泥稳定化效果及工艺的研究,实验分别就水泥添加量、添加剂的使用、养护时间和浸取剂pH值等因素,考察了飞灰中重金属(Cd,Pb,Cu,Zn)的稳定化效果.结果表明,当硅酸盐水泥/飞灰=10%(质量比)时,采用硅酸盐水泥处理焚烧飞灰的稳定化产物中重金属的浸出浓度都已满足危险废物填埋场入场控制标准;当使用硅酸盐水泥对焚烧飞灰进行稳定化处理时,1d后其水化反应基本完成,此后稳定化处理后焚烧飞灰的重金属浸出毒性趋于稳定;pH相关性实验表明,当使用浸取剂的pH值在3～11的范围变化时,处理后的焚烧飞灰其浸出液的pH基本稳定在7左右,证明该法产生的稳定化产物对环境pH值有很好的适应性.     

煤矸石－粉煤灰－废石膏烧结陶粒

采用制粒烧结工艺成功地把煤矸石、粉煤灰及废石膏(或烟气脱硫污泥)制备成建筑用轻质陶粒,实现了对上述固体废物的资源化和稳定化。煤矸石等的配料比以及粉状原料的颗粒尺寸分布是在成球盘中制粒的主要影响因素。烧结过程中的影响因素较多,但烧结温度是影响产品质量的主要因素。煤矸石-粉煤灰-废石膏陶粒烧结过程发生在950—1250℃,最佳烧结温度为1200±50℃,制得的陶位坚硬如岩石,容重等级为900,筒压强度为9—15MPa,超过GB2838-81的筒压强度≥6.5MPa的规定。     

垃圾焚烧飞灰浸出特性

利用柱试验研究了我国垃圾焚烧飞灰在过流系统中的浸出特性. 结果表明:在过流系统中,浸出液的pH呈先升后降的趋势,并且在试验后期保持在碱性条件(pH在9.66左右);飞灰中阳离子(Na+,K+,Ca2+)和阴离子(Cl－,SO₄2－)的浸出主要集中在试验初期(第96 天),使初期浸出液含盐量很高;柱试验中4种重金属的浸出质量浓度〔ρ(Cd),ρ(Pb),ρ(Cu)和ρ(Cr)〕远低于批试验,但试验前期浸出液中的重金属浸出质量浓度相对较高;当浸取时间超过120 d时,虽然浸出液中重金属浸出质量浓度明显降低,但仍有一定量的重金属不断浸出.      

煤矸石－粉煤灰－废石膏烧结陶粒

采用制粒烧结工艺成功地把煤矸石、粉煤灰及废石膏（或烟气脱硫污泥）制备成建筑用轻质陶粒，实现了对上述固体废物的资源化和稳定化。煤矸石等的配料比以及粉状原料的颗粒尺寸分布是在成球盘中制粒的主要影响因素。烧结过程中的影响因素较多，但烧结温度是影响产品质量的主要因素。煤矸石－粉煤灰－废石膏陶粒烧结过程发生在９５０—１２５０℃，最佳烧结温度为１２００±５０℃，制得的陶位坚硬如岩石，容重等级为９００，筒压强度为９—１５ＭＰａ，超过ＧＢ２８３８－８１的筒压强度≥６．５ＭＰａ的规定。