污泥生物脱毒后土地利用对农作物及土壤环境的影响研究:田间试验

以水稻为实验材料,通过田间小区实验研究了制革污泥在生物脱毒前后以及脱毒污泥和化肥混施对旱作水稻生长和土壤环境的影响.结果表明,原始制革污泥对水稻的生长有明显的抑制作用,产量与对照比较下降了27%;而经脱毒后的污泥对水稻的生长与对照比较有明显的促进作用,分蘖明显,水稻苗期叶绿素含量、生物量(鲜重)和产量分别增加了17.3%、17.96%、16.95%;污泥和化肥混合施用的水稻的产量增加了20%.同时,脱毒后污泥的施用提高了土壤中有机质的含量,增加到29.79%,全N的含量提高了20.00%.但是,施用生物脱毒污泥一个季度后土壤pH有所下降;土壤中的重金属铬有所增加,但仍未超过土壤环境质量一级标准.重金属铬主要富集在水稻根部,籽粒中铬的含量没有超过食品安全的标准.长期施用脱毒污泥要考虑环境安全性问题,即使对于生物沥浸处理后的污泥也最好不施用到进入食物链的农地上,可用在园林绿化等用途上.     

优势菌种浸取电解锰渣中锰的影响因素研究

采用电解锰废渣中分离出的一种锰抗性强的微生物Fusarium sp.浸取电解锰渣中的锰。研究了不同矿浆浓度、微生物生长活动、锰渣和培养基等对锰浸取效率的影响。结果表明,接种体积比为2%（v/v）时,矿浆浓度（m/v）对锰浸取效率影响显著,矿浆浓度过低（〈2%）或者过高（〉10%）对锰浸取效率都有不利影响。矿浆浓度为10%时锰浸取效率最高,达80%以上;微生物的生长活动对浸取过程有显著的影响;而锰渣的存在则能在一定程度上影响溶液的pH,进而影响锰浸取效率;培养基对锰浸取效率的贡献达50%左右。     

底物对生物沥滤去除污泥中Cu、Zn的影响

分别以FeSO2·7H2O、单质S粉为底物,对污泥中的重金属进行生物沥滤试验.通过分析生物沥滤过程中pH、Fe2+、SO22-的变化及Cu、Zn的滤出率.探讨不同底物对重金属生物沥滤的影响.试验结果表明,以FeSO2·7H2O或单质S粉为底物.利用污泥中固有的硫杆菌可以降低污泥的pH.从而使重金属滤出.以单质S粉为底物的处理中,污泥pH最低下降到2.1;以FeSO2·7H2O为底物的处理中,pH最低下降到2.6.经14 d的生物沥滤,以单质S粉为底物时,底物为6 g/L的污泥样品Cu、Zn滤出率最高,分别为18.8%和34.8%;以FeSO2·7H2O为底物时,底物为25 g/L的污泥样品Cu、Zn滤出率最高,分别为29.1%和36.8%.优于以单质S粉为底物的滤出效果.     

生物浸取电解锰渣中锰的研究

为了评价生物法浸取电解锰渣中锰的可行性,利用锰渣土壤中筛选出的2种锰抗性强的微生物Serratia sp.和Fusarium sp.浸取电解锰渣中的锰,并采用优化的BCR（European Community Bureau of Reference）连续萃取方案对浸取前后的金属锰进行形态分析,研究其浸出率和浸取前后锰的形态变化特征。同时考察了3种萃取剂EDTA、HNO₃和CaCl₂对锰的萃取效率及萃取后金属锰的形态变化。研究结果表明,Serratia sp.和Fusarium sp.对锰都表现出一定的浸取能力,Fusarium sp.的浸取能力尤为显著,3 d后锰浸出率达到56.5%,为锰污染的微生物治理和资源化利用提供科学依据。3种萃取剂对锰的浸取效果为EDTA>HNO₃>CaCl₂,平均萃取效率依次为50.0%、28.8%和21.2%。浸取前后,酸溶解态锰所占比例变化较显著,说明酸溶解态锰是比较容易浸取的形态。     

氧化亚铁硫杆菌浸铜作用研究

为研究氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,简称A.f)对铜浸出的作用,从某煤堆积水中分离得到A.f菌,利用该菌对铜进行浸出实验,设置3个处理,3个处理的浸出液分别为9 K培养基(简称S),成熟菌液(简称MS)和过滤除菌液(简称FS)。结果表明,3个处理中铜都得到了浸出,浸出铜浓度按S、FS和MS依次递增分别为4 433、5 377和6 296 mg/L;浸出初期,MS中的铜,浸出速度最快,过滤除菌液中次之,而培养基中的速度比较稳定,比前两者均慢,24 h后三者浸铜速度趋近一致;三者中pH、Eh变化相似,pH均先升高至3.4左右保持相对稳定,Eh均先迅速下降至280 mV后保持稳定。由实验可知,氧化亚铁硫杆菌主要在浸出初期促进了铜的浸出,且菌液中溶解氧氧化Fe2+以及酸性条件下氧化Cu0对铜的浸出作用不容忽视。     

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%.     

生物淋滤改善城市污泥的脱水性能

污水处理过程中产生大量剩余污泥,使得污泥脱水逐渐成为污泥处理的关键环节。本研究采用生物淋滤方法处理城市污泥,改善污泥脱水性能。通过污泥比阻、滤饼含水率和离心脱水率的变化评价生物淋滤改善剩余污泥脱水性能的效能。综合考虑污泥脱水性能改善效果和运行成本,生物淋滤优化条件为:硫粉投加量3 g/L;Fe2+投加量4 g/L;接种物投加量(接种物与供试污泥的体积比,mL/mL)0.4。在优化条件下,污泥体系被酸化至pH为2.0左右需要36～48 h,淋滤污泥的比阻由1.26×1014 m/kg降至8.14×1012 m/kg,降低了93.54%,滤饼含水率从98.39%降至73.68%,同时污泥离心脱水率从72%提高到83%。回调淋滤污泥pH至6.0,污泥比阻继续降至8.27×1011 m/kg,污泥比阻降低99.34%,污泥从难脱水状态转化为易脱水状态。通过污泥体系中铁离子和污泥絮体特征的变化,分析生物淋滤改善污泥脱水性能的机理。作为底物投加的Fe2+在微生物氧化作用下快速转化为Fe3+。生物氧化产生的Fe3+的絮凝作用可能是生物淋滤改善污泥脱水性能的主要机理。     

污泥中氧化亚铁硫杆菌的分离及其应用效果

以FeSO4.7H2O为能源物质,采用9K选择性培养基培养继以Leathen固体培养基平板接种法直接从污泥中分离出一株高度嗜酸的氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)菌株该菌株适应污泥环境速度快,易于驯化.序批式试验法研究表明,接种该菌株进行污泥生物淋滤可有效溶出污水污泥中重金属.经过4～10 d的生物淋滤,Cr、Cu、Zn的最高去除率可分别达到80%、100%和100%.     

制革污泥中铬的生物脱除及其对污泥的调理作用

构建了一个以70L生物淋滤反应器为主体的制革污泥生物除铬的工艺.实际运行结果表明,采用特异的硫杆菌TS6,反应6d,制革污泥中Cr溶出率可达到87 4%.随后进行的污泥沉降与离心脱水试验表明,生物淋滤具有显著的污泥调理功效,显著提高污泥沉降与机械脱水性能.生物淋滤处理的污泥,经12h的静置沉降,污泥体积可减少57 2%,并且无需添加任何絮凝剂,即可取得良好的机械脱水效果.生物淋滤处理导致的污泥体系pH的下降与Fe3 浓度的上升可能是污泥沉降与脱水性能得以改善的主要原因.     

生物沥浸的酸化效应对城市污泥脱水性能的影响

采用嗜酸性氧化亚铁硫杆菌Acidithiobacillus ferrooxidans LX5对供试污泥进行生物沥浸处理,并通过与化学酸化试验对比,从Zeta电位、溶胞作用及污泥絮体的形态结构等方面研究了污泥生物沥浸的酸化效应对其脱水性能的影响.结果表明,生物酸化过程中,随着pH的下降,污泥比阻由1.81×1012m.kg-1降到0.59×1012m.kg-1,污泥沉降率不断提高,在pH 2.90时达到48%,污泥Zeta电位逐渐升高,从-25.2 mV升至9.6 mV.化学酸化试验中,随着pH的下降,污泥比阻先降低再升高,并在pH 3.35时取得最小值2.6×1012m.kg-1,Zeta电位逐渐上升,于pH 2.90时趋于0.污泥中可溶性磷浓度随着pH下降不断升高,pH调至1.86时,污泥液相中总磷(TP)浓度超过600 mg.L-1,进一步通过显微镜对污泥絮体的观察发现,强酸会导致污泥中微生物细胞分解.在pH 3.35左右,化学酸化污泥和生物酸化污泥的颗粒结构都没有发生明显变化,但生物酸化污泥中存在一些可能是次生矿物的晶体.污泥Zeta电位趋近于0、次生矿物的形成是生物沥浸的酸化效应使城市污泥脱水性能提高的内因.