嗜酸性硫杆菌和黑曲霉处理回收电镀污泥重金属的研究

摘要

电镀污泥作为一类含有大量有价重金属的危险固废，随着社会发展其资源化利用价值日益体现，分离回收电镀污泥中的有价重金属一方面可以使危险固废变为一般固废，一方面可以使有价重金属得到资源化利用。生物法处理重金属含量相对较低的电镀污泥，具有环境友好、成本低、可循环接种使用等优点。故尝试使用嗜酸性硫杆菌和黑曲霉对电镀污泥进行浸出，并对浸出液中的有价重金属进行分离回收。
　　利用嗜酸性氧化硫硫杆菌(Acidothiobacillus thiooxidans TS6缩写A.thiooxidansTS6)和嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidothiobacillus ferrooxidans LX5缩写A.ferrooxidansLX5)对含固率为3％的电镀污泥进行沥浸处理，使得电镀污泥中的Ni、Cr与Cu的浸出率分别达到92.9％、85.1％及96.8％，高于同pH硫酸浸出系统浸出率(尤其是Cr)，但其周期较长（驯化后15d），工程应用价值不大。而利用含固率为1％的城市污泥培养A.thiooxidans TS6所得的无机酸液能在短时(2 h)内有效浸出电镀污泥中的Ni、Cr和Cu，与同pH硫酸浸出效果基本一致，能大大降低处置成本，且利用A.thiooxidans TS6菌种产生的酸液处置电镀污泥的成本低于硫酸处理。针对无机酸浸出液，采用氢氧化钠调pH能有效分离回收重金属，当pH调到2.8左右时能有效分离沉淀铁，在沉Ni之前，为了达到最大程度的Ni的回收率，可以将体系pH控制在5.6以下较为接近处，为了得到最大纯度的Ni沉淀物，可以考虑将体系pH控制在5.8或略微高于5.8。化学沉淀分离法可以有效分离回收其中的有价重金属Ni，可以使得Ni的回收率达到82.56％。
　　黑曲霉直接对电镀污泥进行沥浸处理效果较差，而在Aspergillus niger Y9(A.nigerY9)培养的第9d加入电镀污泥，然后进行6d的生物浸出处理，Ni、Cr、Cu的浸出率分别达到91.9％、74.4％及55.2％。柠檬酸和葡萄糖酸是黑曲霉A.niger Y9分泌的促进电镀污泥重金属浸出主要有机酸。直接采用A.niger Y9在纯培养基中培养15d后产生的生物有机酸浸提电镀污泥仅4h，其对Ni、Cr和Cu的浸出率就可分别为:85.0％、63.8％，和57.9％。四种有机酸对Ni、Cr、Cu浸出效果是:柠檬酸＞苹果酸＞草酸＞葡萄糖酸;四种酸在混合处理时，可以认为是既没有桔抗作用又没有协同叠加作用。采用A.niger Y9产生的柠檬酸等有机酸直接浸提具有时间短的优势，工程应用前景较好。针对有机酸浸出液，利用Chelex-100树脂能有效吸附生物有机酸电镀污泥浸出液中的Ni、Cu，能大幅度的分离Ni与Cr。利用HCl可以有效解吸Chelex-100树脂上所吸附的重金属Ni及Cu，使得Chelex-100树脂的得到较高的会用率，但是需要较高浓度的HCl才能以将Cr解吸出来。利用树脂吸附后的生物有机酸电镀污泥浸出液，用HCl调到其浸出电镀污泥前的相同的pH后可以再次对电镀污泥进行回用处理，能够再次将电镀污泥中的重金属有效浸出，从而可以大大节约成本。
　　由成本分析可知，最终采用的处理工艺是:最终采用A.thiooxidans TS6酸液处理电镀污泥，然后采用化学沉淀法分离回收重金属。

目录

声明

论文说明

摘要

第一章 电镀污泥处理与资源化技术研究进展(代文献综述)

1 电镀污泥的产生

2 电镀污泥的性质及危害

3 电镀污泥国内外的处理利用现状

4 电镀污泥中重金属处理技术与方法

4．1 固化处理技术

4．2 材料化技术

4．3 热处理法

4．4 有价重金属分离回收技术

4．5 典型的传统有价重金属回收工艺

5 课题研究背景及意义

6 课题拟采用的方法和技术路线

参考文献

第二章 嗜酸性硫杆菌对电镀污泥中Ni、Cr、Cu的浸出效果

前言

1 材料与方法

1．1 供试污泥

1．2 供试菌种

1．3 嗜酸性硫杆菌对电镀污泥中重金属溶出的研究

1．4 测定方法

2 结果与讨论

2．1 嗜酸性氧化硫硫杆菌单独在电镀污泥体系中的生长

2．2 嗜酸性硫杆菌混合菌种与单一菌种对电镀污泥的浸出影响

2．3 嗜酸性氧化硫硫杆菌酸液与同pH硫酸对电镀污泥浸出

2．4 电镀污泥酸浸出前后化学成分及重金属形态分析

2．5 嗜酸性硫杆菌酸液替代硫酸的成本分析及酸浸出后电镀污泥处置途径的思考

3 结论

参考文献

第三章 黑曲霉对电镀污泥中Ni、Cr及Cu的浸出研究

前言

1 材料及方法

1．1 供试菌种

1．2 黑曲霉对电镀污泥中重金属的浸出

1．3 化学有机酸和生物有机酸对电镀污泥中重金属的浸出

1．4 分析方法

2 结果与分析

2．1 不同加泥时间下黑曲霉对电镀污泥重金属浸出效果研究

2．2 生物有机酸与同pH商业有机酸对电镀污泥的浸出研究

2．3 同摩尔量(50 mmol／L)的有机酸对电镀污泥的浸出研究

2．4 生物有机酸对电镀污泥的浸出研究

3 结论

参考文献

第四章 化学沉淀法对无机酸电镀污泥浸出液中重金属的回收研究

前言

1 材料与方法

1．1 生物无机酸电镀污泥浸出液

1．2 无机酸浸出液中重金属的回收

2 结果与讨论

2．1 化学沉淀法回收无机酸电镀污泥浸出液中重金属的理论分析

2．2 化学沉淀法回收生物无机酸电镀污泥浸出液中重金属条件研究

3 结论

参考文献

第五章 黑曲霉生物有机酸电镀污泥浸出液中重金属的回收研究

前言

1 材料与方法

1．1 生物有机酸电镀污泥浸出液

1．2 化学氧化法回收重金属

1．3 树脂对有机酸电镀污泥浸出液的处理

1．4 树脂吸附后的有机酸浸出液的回用

2 结果与讨论

2．1 生物有机酸电镀污泥浸提液重金属回收——化学沉淀法尝试

2．2 树脂对浸出液中重金属的吸附

2．3 利用pH=1的HCl对树脂Chelex-100的活化研究

2．4 树脂吸附后的有机酸浸出液的回用

2．5 最终电镀污泥处置工艺研究

3 结论

参考文献

第六章 全文结论和建议

1 嗜酸性硫杆菌处理电镀污泥的结论

2 黑曲霉处理电镀污泥的结论

3 电镀污泥最终处置工艺

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

附录