污泥（底泥）重金属生物淋滤效果研究

论文摘要

本文利用微生物方法,即生物淋滤法(Bioleaching)脱除污泥中的重金属,考察了影响污泥重金属生物淋滤的相关因素,并以此为基础,分析生物淋滤过程的作用机制,为该项技术的工业化应用提供理论指导。生物淋滤法具有成本低、去除效率高、脱毒后污泥脱水性能好等优点,近年来在国际上倍受关注。污泥生物淋滤法主要利用硫杆菌属将污泥中以难溶性金属硫化物直接或间接氧化成金属硫酸盐溶出,通过固液分离达到去除重金属的目的。目前,污泥重金属生物淋滤技术的研究刚刚起步,对利用污泥土著嗜酸性硫杆菌淋滤的效果、生物淋滤最佳工艺参数以及反应机理等内容的研究尚不全面。本实验通过接种硫细菌混合菌液,以S粉为底物,研究了S粉投加量与污泥含固率之比(SA/TS)对生物淋滤过程的影响,并考察了淋滤前后各种重金属的存在形态及营养物质的变化情况。结果表明,增大SA/TS值能显著缩短淋滤时间,提高淋滤效果。当SA/TS为2.5,经过8d生物淋滤,Cu和Zn的淋滤效果可达到最佳,溶出率分别为66.2%和63.9%。淋滤进行16d后,Pb的溶出率为30.8%。对于Cu,不论淋滤前后有机态都是较强的结合态。Zn的溶出主要是由于结合能力强的铁锰氧化态在淋滤过程中被大量溶出。Pb经过16d的淋滤,铁锰氧化态所占比例有所下降而有机态比例上升。加大SA/TS有利于提高S粉的利用率,对N的保存影响不大,但增加了P的流失。株洲霞湾港底泥重金属污染十分严重。生物淋滤法去除底泥中重金属虽然已有成功先例,但是对于霞湾港底泥这样一种碱度极高的特殊底泥该方法是否适用仍少有报道。通过考察不同的起始pH值对高碱度底泥生物淋滤的影响,发现设置起始pH值为7,不利于生物淋滤的启动,重金属溶出率较低。对于重金属Cu、Zn和Cd的溶出,起始pH值为6、5、4的处理溶出效果相近,但起始pH值为6时重金属溶出率更高。综合重金属去除效果和经济成本两方面考虑,调节底泥的起始pH值为6是合适的。淋滤前后底泥结构由松散的絮状变为紧实的块状,脱水性能明显改善。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 我国城市污泥的处理、处置现状
• 1.1.1 我国城市污泥产量发展状况
• 1.1.2 污泥的理化性质
• 1.1.3 城市污泥处理处置现状
• 1.2 污泥中重金属的去除方法
• 1.2.1 污泥重金属稳定化（固化）
• 1.2.2 化学浸提法
• 1.2.3 植物修复法
• 1.2.4 生物淋滤法
• 1.3 生物淋滤的主要机理及研究现状
• 1.3.1 生物淋滤的定义
• 1.3.2 生物淋滤法采用的菌种
• 1.3.3 生物淋滤法去除污泥重金属的基本原理
• 1.3.4 生物淋滤的动力学特征
• 1.3.5 影响生物淋滤的条件
• 1.3.6 生物淋滤工艺流程
• 1.4 课题的来源、研究目的和内容
• 1.4.1 课题的来源
• 1.4.2 研究的目的和意义
• 1.4.3 主要研究内容
• 第2章 硫粉投加量与污泥含固率之比对生物淋滤的影响
• 2.1 引言
• 2.2 实验目的
• 2.3 实验仪器和试剂
• 2.3.1 主要实验仪器
• 2.3.2 主要器皿
• 2.3.3 药品及试剂
• 2.4 主要特性参数与测定方法
• 2.4.1 相关的测量方法
• 2.5 实验污泥
• 2.5.1 污泥来源
• 2.5.2 供试污泥的物理性质
• 2.6 实验内容
• 2.6.1 硫细菌混合菌液的制备
• 2.6.2 污泥重金属淋滤实验
• 2.7 实验结果及讨论
• 2.7.1 细菌的酸化和催化氧化作用
• 2.7.2 重金属生物淋滤
• 2.7.3 小结
• 第3章 霞湾港底泥重金属污染现状调查及其生物淋滤
• 3.1 引言
• 3.1.1 霞湾港重金属污染状况
• 3.1.2 疏浚底泥生物淋滤技术
• 3.2 实验目的
• 3.3 实验仪器和试剂
• 3.3.1 实验主要仪器
• 3.3.2 主要器皿
• 3.3.3 药品及试剂
• 3.4 主要特性参数与测定方法
• 3.4.1 有机质的测定
• 3.4.2 其他参数的测定
• 3.5 实验内容
• 3.5.1 霞湾港底泥重金属污染调查
• 3.5.2 底泥重金属生物淋滤实验
• 3.6 实验结果及讨论
• 3.6.1 霞湾港底泥重金属分布空间特征
• 3.6.2 底泥生物淋滤试验
• 3.6.3 小结
• 第4章 结论和建议
• 4.1 结论
• 4.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录