氧化亚铁硫杆菌密度与营养供给对硫铁矿生物氧化的影响

探究硫铁矿生物氧化过程的影响因素有利于揭示酸性矿山废水形成规律.本研究采用摇瓶试验,探究了氧化亚铁硫杆菌Acidithiobacillus ferrooxidans LX5(A.ferrooxidans LX5)密度对硫铁矿生物氧化的影响.同时,在菌密度为1.40×107cells·m L-1的环境中,研究了微生物营养(无铁改进型9K液体培养基)供给对硫铁矿生物氧化的影响.结果表明,A.ferrooxidans LX5及其营养成分的引入显著加速了硫铁矿生物氧化体系H+的释放,0.70×107~2.10×107cells·m L-1A.ferrooxidans LX5的引入,可使得H+释放量较无菌对照提高1.51~3.31倍.半量浓度和全量浓度无铁改进型9K液体培养基的加入,可使菌密度为1.40×107cells·m L-1硫铁矿氧化体系的H+释放量提高3.24与2.75倍.相对于A.ferrooxidans LX5密度为0.70×107cells·m L-1的体系,1.40×107cells·m L-1或2.10×107cells·m L-1A.ferrooxidans LX5的引入明显提高硫铁矿氧化体系总Fe离子与SO2-4的释放效率,且71.9%~88.3%的总Fe离子主要以Fe2+存在.微生物营养供给使得总Fe离子与SO2-4的释放效率加速显著,而总Fe离子几乎全部以Fe3+存在.当菌密度大于1.40×107cells·m L-1时,体系生物氧化后所得硫铁矿表面存在明显的侵蚀坑.相对于半量浓度改进型9K培养基养分供给,全量改进型9K液体培养基的引入由于体系次生铁矿物覆盖硫铁矿明显而抑制了总Fe离子与SO2-4的释放.硫铁矿氧化所得酸性废水经Ca O中和至pH约为7.00,总Fe近乎全部去除,而SO2-4去除率相对较低(26.7%~73.9%).本研究所得结果对明晰酸性矿山废水形成规律具有一定的指导意义.     

采用生物沥浸法和化学法调理深度脱水污泥的堆肥效果:生产性试验

利用生物沥浸法和以添加石灰与三氯化铁为代表的化学法对污泥进行调理,继而采用隔膜厢式压滤机深度脱水是目前在我国应用较为广泛的工艺,但系统比较两种工艺所产生的污泥的堆肥效果的研究还很鲜见.为此,本试验分别对相同来源的污泥用两种方法进行调理后再用机械脱水,将获得的污泥饼进行工程化高温好氧堆肥,并以相同来源的常规脱水污泥(CS,指含水率80%左右的污泥)作为对照,探究其堆肥过程及产品性质的差异.结果表明,采用条垛式堆肥(条垛底宽2.8 m、高1.2 m、长10 m),生物沥浸污泥(BS)和石灰调理污泥(LS)堆肥所需辅料仅为CS的9.1%.尽管BS堆体中的NH+4-N含量始终最高,但其氨气挥发量仅为LS堆体的9.7%和CS堆体的31.4%.42 d时各堆体的CO2释放速率和水溶性C/N相比堆肥前均明显下降,说明堆体均已腐熟.LS堆肥产品的种子发芽指数(GI)仅为57.3%,而BS堆肥产品和CS堆肥产品的GI均为90%左右,显然后两者对种子的毒害已完全消除.此外,BS堆肥产品中的养分含量(N+P2O5+K2O)明显高于LS堆肥产品和CS堆肥产品,总养分分别高出28.5%和73.0%;其速效养分指标WSN亦分别高出40.6%和102%.综上所述,较之LS堆肥或CS堆肥,采用BS高温堆肥不仅可以显著减少辅料的添加量,且其堆肥过程中的氨气损失少,堆肥产品腐熟度好,养分含量高,因此,污泥生物沥浸处理-高温发酵技术是对推动堆肥后土地利用极有帮助的深度脱水工艺和资源化方法.     

土壤性质对铜-芘复合污染土壤电动-氧化修复的影响研究

重金属-有机复合污染土壤的修复是污染土壤修复的难点之一.选取我国3种典型土壤（红壤、黄棕壤和黑土）,以铜和芘为模式污染物,分别代表典型的重金属和有机污染物,研究了不同土壤类型对电动-氧化技术处理铜和芘复合污染土壤的影响机制.试验中阴、阳极电解液的组分均为10%的羟丙基-β环糊精、12%H2O2和0.01 mol.L-1 NaNO3溶液,施加电压梯度为1V.cm-1.经过15 d电动修复后,红壤、黄棕壤和黑土中总芘去除率分别为38.5%、46.8%和51.3%,总铜去除率分别为85.0%、22.6%和24.1%.pH较高的黑土产生高电渗流,增加了氧化剂与污染物的接触,同时较低的黏粒含量也有利于芘的解吸.红壤的低pH和低有机质含量影响了重金属的形态分布,提高了铜去除率.研究表明不同土壤的pH、黏粒含量和重金属的形态分布等是影响不同类型土壤上铜和芘迁移和修复效率的主导因素.     

小麦/苜蓿套作条件下菲污染土壤理化性质的动态变化

土壤理化性质是影响污染土壤植物修复效果和修复后土壤适耕性的重要因素.以菲为多环芳烃(PAHs)代表物,采用植物土培和室内分析试验探讨了菲污染土壤小麦/苜蓿套作修复过程中土壤理化性质的动态变化.结果表明,种植植物明显提高了菲污染土壤pH,最大升高幅度可达0.61;相同菲污染水平条件下,套作处理土壤pH与单作处理差异不显著...     

不同污泥停留时间对城市污泥生物沥浸推流式运行系统的影响

采用有效容积为700 L的推流式生物沥浸反应器对城市污泥进行连续14 d的生物沥浸处理,利用折流方式将反应器从进泥端到排泥端沿程方向依次划分为1～6区.对不同污泥停留时间(SRT)条件下反应器运行时各区的pH.溶解氧(DO)值及污泥的脱水性能(用污泥比阻SRF表征)进行了系统的比较研究.结果表明,当反应器曝气量为1.2 m3.h-1,微生物营养剂加入量为4 g.L-1,SRT为2.5 d时,反应系统在72 h时运行达到稳定,相应反应器各区的pH分别为5.00、3.00、2.90、2.70、2.60与2.40.污泥的比阻值由1区的0.64×1013m.kg-1逐渐降低至6区的0.33×1013m.kg-1.当SRT为2 d时,生物沥浸系统在120 h达到稳定,各区相应的pH分别为5.10、4.10、3.20、2.90、2.70与2.60.相应的DO值分别为0.43、1.47、3.29、4.76、5.75与5.88 mg.L-1.污泥的比阻值由1区的0.56×1013m.kg-1逐渐降低至6区的0.20×1013m.kg-1.当SRT为1.25 d时,运行第48 h,反应器6区pH升高至3.00.污泥沿程流动过程中,微生物菌群对营养剂利用率降低,导致系统失衡.生物沥浸反应器污泥停留时间越长,推流式生物沥浸系统越易达到稳定.停留时间2 d可以作为工程应用时的较优污泥停留时间.生物沥浸后将污泥收集经过增强聚丙烯厢式压滤机脱水至含水率60%以下,此研究将为城市污泥生物沥浸后期工程化运行提供必要的参数支持.     

生物沥浸对精对苯二甲酸化工污泥脱水性能的提高及其重金属脱除效果

通过摇瓶培养试验研究了生物沥浸处理对精对苯二甲酸(PTA)化工污泥脱水性能和重金属去除效果的影响.研究表明,PTA污泥经生物沥浸后脱水效果得到了较好的改善,且营养剂最佳投加量为5g·L-1.经生物沥浸2d后污泥的pH从7.37下降到2.29,比阻从62.64×1012m·kg-1下降到2.36×1012m·kg-1,降低了96.23%.在最佳处理条件下对该化工污泥进行多批次生物沥浸中试试验,并对沥浸后污泥采用厢式压滤机脱水.结果表明,经生物沥浸处理后污泥静置24h,污泥沉降率可从2%提高到33%,厢式压滤脱水后泥饼含水率下降到45.9%,与对照相比,污泥体积减少了91.1%.泥饼中Cu、Cd、Pb、Zn、Co的去除率分别为95.15%、85.20%、42.11%、82.59%和64.42%;滤液中COD和氨态氮去除率分别为42.82%和74.98%.可见,生物沥浸法不仅能够较好地改善化工污泥的脱水性能,还能脱除污泥中的重金属.这对生物沥浸技术在PTA化工污泥上的应用和推广具有重要意义.     

城市污泥中Cu回收研究：生物沥浸-溶剂萃取-电积沉Cu技术

城市污泥通常含有大量有机质但也存在数量不等有害金属,在不影响污泥有益成分的基础上,去除和回收污泥中金属,既使污泥无害化又产生经济效益,意义重大.针对苏州某工业园区污泥重金属含量较高,研究利用生物沥浸-溶剂萃取-电积技术回收城市污泥中重金属Cu的工艺,并探讨了采用5-壬基水杨醛肟萃取剂M5640从城市污泥生物沥浸液中萃取分离Cu和Fe的最佳工艺参数.结果表明,经过生物沥浸处理72 h后,城市污泥中重金属Cu溶出率高达90%.当最佳工艺条件为:萃取剂体积分数为2%,相比(有机相与水相体积比,以O/A表示)为1/3,沥浸液pH为2.0时,沥浸液中Cu的一级萃取率达到95%以上,而Fe的共萃率低于10%;反萃取试验结果表明,在反萃取相比为2/1的条件下用1.5 mol/L硫酸溶液进行反萃取,Cu的一级反萃取率达到80.07%;反萃取后的富集Cu溶液作为电解液,在槽电压为2.1 V、电解温度为55℃条件下电积6 h,Cu回收率达到90%以上.在整个工艺中萃余液和反萃液均可循环利用无废液排放,对含Cu高的污泥,利用生物沥浸-溶剂萃取-电积技术回收有良好的应用前景.     

Ca2+对酸性硫酸盐环境中次生铁矿物合成的影响

通过摇瓶培养试验,在富铁酸性硫酸盐环境中,探析0、50、100、200或400mg/L Ca2+加入对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(A. ferrooxidans)生物合成次生铁矿物过程的影响.分析了体系pH值、氧化还原电位(ORP)、Fe2+氧化率、总Fe沉淀率以及次生铁矿物矿相等相关指标的变化情况.结果表明,0~24h培养过程中,各体系pH值、ORP、Fe2+氧化率及总Fe沉淀率变化幅度基本一致.24~108h培养过程中,体系中Ca2+加入量越大,Fe2+氧化越迅速,相应总Fe沉淀率相对较高.400mg/L Ca2+的加入使得体系Fe2+在72h氧化完全,总Fe沉淀率在108h达到39.1%.0、50、100或200mg/L Ca2+ 加入的体系在24~84h培养过程中,体系Fe2+氧化速率随着Ca2+加入量逐渐增加而依次升高,并在84h Fe2+氧化完全,且在108h,相应体系总Fe沉淀率分别为27.0%、29.7%、33.9%或36.9%.不同体系所得次生铁矿物均为施氏矿物与黄铁矾的混合物.本研究结果对明晰富铁酸性硫酸盐环境钙离子调控生物成因次生铁矿物合成的影响机理有一定指导意义.     

温度对制革污泥的生物淋滤除铬效果的影响

温度对利用嗜酸性硫杆菌脱除污泥中重金属的生物淋滤技术有着重要影响.本试验采用序批式摇床培养,在12～36℃范围内,研究温度对生物淋滤法脱除制革污泥中重金属铬效果的影响.结果表明,随着温度升高,污泥pH值下降以及ORP和SO42-上升的速率均显著提高,污泥中Cr的溶出率相应加快.反应温度在28～36℃时,制革污泥中接种嗜酸性硫杆菌同时添加4 g/L的S粉作为能源物质,生物淋滤反应8d,Cr的溶出率可高达100%.控温在28℃较适宜今后的工程应用.     

规模化猪场粪污废水生物聚沉氧化新工艺及其生产性实验效果研究

针对我国猪场粪污废水现行厌氧-好氧活性污泥法处理模式达标难度大、运行成本高的问题,研发出生物聚沉氧化新工艺(bio-coagulation dewatering followed by bio-oxidation, BDBO)。在广东惠州某5万头猪场构筑了采用该工艺的实际工程,通过现场采样,详细分析新工艺各个单元的污染物,包括化学需氧量(COD)、氨氮、总氮(TN)和总磷(TP)的变化情况,研究了新工艺对猪场粪污废水的处理效果及机制。结果表明,在水力停留时间(HRT)仅为2.5 d的新工艺系统中,猪场粪污原水(进水)的COD、氨氮和TP分别为(11 697±1 484)、(837±25)、(532±97)mg·L~(-1),处理出水水质分别为(273±58)、(44±9)、(4.5±1.0)mg·L~(-1),总去除率分别达到了97.7%、94.7%、99.2%,出水远优于广东省地方畜禽养殖业污染物排放标准(DB 44/613-2009)。运行成本大约6元·t~(-1),比原常规处理系统(采用生化处理+物化处理组合工艺)出水水质更好,成本约为原处理系统的1/2~1/3,并同步解决了污泥的深度脱水问题。研究发现新工艺可相对快速处理达标并且成本相对较低,其机制在于废水进入常规生化系统(A2/O)之前,高效去除了悬浮颗粒物(SS),使得以SS形式存在的COD、P和部分N被大幅度削减。新工艺解决了目前猪场废水处理时间长、难达标(尤其是氨氮)、运行成本高的难题。