表面活性剂在污泥生物淋滤中的应用研究

论文摘要

伴随着城市化进程的加快,我国污水处理率大大提高,导致污水处理厂的污泥产量急剧增加。污泥中含有很多有害物质,在不经处理、处置的情况下进入环境,会直接给水体、大气及土壤等环境带来二次污染。相对我国国情,污泥农用是最好的处理方法。而污泥中的有害物质,特别是重金属元素,成为污泥农用的限制因子,所以如何去除污泥中重金属成为污泥农用要解决的关键问题。在污泥重金属的去除中,起源于微生物湿法冶金的生物淋滤法因具有耗酸极少、运行成本低、重金属去除效率高、实用性强等优点越来越受到关注。生物淋滤法的主要原理是利用化能自养型的嗜酸性硫杆菌的生物氧化及其产生的低pH值环境使以难溶性形态存在的重金属溶出进入水相,再通过固液分离而去除。在以氧化硫硫杆菌为主的淋滤系统中,由于元素硫的疏水性,其在反应器中分散困难,从而很难与硫杆菌充分接触,使得硫的细菌氧化产酸反应成为生物淋滤技术的限速步骤。考虑到表面活性剂具有湿润性与增溶性,也许可在生物淋滤体系中用于增强元素硫的亲水性与分散性。本实验研究不同浓度的Tween-80和OPD对土著氧化硫硫杆菌的影响。发现两种表面活性剂都对氧化硫硫杆菌的生长有不利影响。通过驯化试验,发现投加0.5-10.0g/LTween-80能强化驯化硫杆菌氧化元素硫的能力,并随着投加量的增加,元素硫的氧化率提高。但是在污泥生物淋滤实验中,随着Tween-80投加量增加,这种促进作用先加强后被抑制。Tween-80最佳投加量为6.0g/L,这时元素硫的生物氧化率显著提高,污泥酸化加快,经过8d的淋滤,Cu和Zn的淋滤效果可达到最佳,溶出率分别为91.9%和90.4%,而对照组在第10d淋滤效果达到最佳,分别为80.1%和85.2%。但是当Tween-80浓度大于6.0g/L时,硫杆菌的生长和繁殖受到抑制,使生物淋滤反应速度减缓,去除效率较低。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 污泥组成特点及其对环境的影响
• 1.1.1 污泥组成特点
• 1.1.2 污泥对环境的影响及危害
• 1.2 污泥的处理方法
• 1.2.1 污泥浓缩
• 1.2.2 污泥稳定化
• 1.2.3 污泥脱水与干化
• 1.2.4 污泥干燥
• 1.3 污泥的处置方法
• 1.3.1 污泥填埋
• 1.3.2 污泥排海
• 1.3.3 污泥焚烧
• 1.3.4 污泥制造建材
• 1.3.5 污泥土地利用
• 1.4 污泥土地利用中存在的重金属问题
• 1.4.1 重金属的危害
• 1.4.2 重金属污染特点
• 1.4.3 污泥土地利用中重金属污染的控制对策
• 第2章 城市污泥重金属处理技术研究
• 2.1 污泥重金属稳定化
• 2.1.1 生物固定法
• 2.1.2 污泥堆肥法
• 2.1.3 药剂稳定法
• 2.2 污泥中重金属的去除方法
• 2.2.1 化学方法
• 2.2.2 电动力修复方法
• 2.2.3 植物修复技术
• 2.2.4 生物淋滤法
• 2.3 生物淋滤法的主要机理和研究现状
• 2.3.1 生物淋滤菌种
• 2.3.2 生物淋滤机理
• 2.3.3 生物淋滤的主要影响因素
• 2.3.4 生物淋滤法方去除城市污泥中重金属的效果
• 2.3.5 前景展望
• 第3章 污泥基本理化性质及重金属形态分析
• 3.1 实验材料与方法
• 3.1.1 采样方法的确定
• 3.1.2 样品的采集
• 3.1.3 样品的制备
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 污泥的含水率（%）的测定
• 3.2.2 污泥pH值的测定
• 3.2.3 污泥有机质含量的测定
• 3.2.4 总氮的测定（重铬酸钾—硫酸消煮法）
• 3.2.5 总磷的测定（酸溶—铝锑抗比色法）
• 3.2.6 污泥中Cu和Zn含量的全量分析法
• 3.2.7 污泥中重金属的各形态分析
• 3.3 实验结果与分析
• 3.3.1 污泥样品的理化性质
• 3.3.2 污泥样品的营养组成
• 3.3.3 污泥中重金属的总量
• 3.3.4 污泥中重金属形态分布
• 3.3.5 本章小结
• 第4章 表面活性剂对硫杆菌生长影响的研究
• 前言
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 供试材料
• 4.1.2 污泥固有硫杆菌的驯化分离及富集培养
• 4.1.3 表面活性剂对硫杆菌氧化硫能力的影响
• 4.1.4 混合硫杆菌的驯化
• 4.1.5 表面活性剂对驯化硫杆菌氧化硫能力的影响
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 Tween-80浓度对氧化硫杆菌氧化元素硫能力的影响
• 4.2.2 OPD浓度对氧化硫杆菌氧化元素硫能力的影响
• 4.2.3 Tween-80浓度对驯化氧化硫杆菌氧化元素硫能力的影响
• 4.2.4 OPD浓度对驯化氧化硫杆菌氧化元素硫能力的影响
• 4.3 结论与启示
• 4.3.1 结论
• 4.3.2 启示
• 第5章 表面活性剂强化污泥生物淋滤Cu、Zu的研究
• 前言
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 污泥样品的理化性质
• 5.1.2 污泥重金属淋滤实验
• 5.2 结果与讨论
• 4^2-的影响'>5.2.1 Tween-80浓度对淋滤过程中pH值与SO₄^2-的影响
• 5.2.2 Tween-80浓度对污泥重金属淋滤效果的影响
• 5.2.3 淋滤前后重金属形态分析
• 5.3 结论
• 结论
• 参考文献
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
• 致谢