不同菌种对污泥生物淋滤过程中重金属去除效果的比较研究

摘要

污泥是污水处理过程的伴生产物，长期以来都是困扰污水处理厂正常运行的难题。由于我国城市污水处理厂处理程度不断的提高和处理规模的不断扩大，污泥的产量也与日俱增。但是现已应用的污泥处理技术水平普遍偏低，不能满足对污泥控制的需要，且污泥运行和处理的高费用已经成为污水处理厂正常运行的障碍之一，所以污泥问题一直是困扰污水处理厂正常运行的难题，研究污泥处理处置技术已成为当务之急。另外，城市污泥中有较多的有机物及植物生长所必需的营养元素，如N、P、K等，具有很好的肥效。无论是从经济效益、社会效益、环境效益还是处置效果等方面考虑，污泥的土地利用都是最有前景的污泥处置方法。我国是一个农业大国，污泥的土地利用符合我国国情，具有非常广阔的应用前景，有利于社会主义和谐社会的发展。经过污水处理厂的处理，污水中约有1/2～4/5的重金属转化到污泥，若果处理不当直接农用，这些重金属将会破坏土壤结构与功能，富集在土壤中的重金属，通过食物链影响整个生物圈甚至是人类的健康。因此，污泥农用最主要制约因素为，其中的重金属含量超过了污泥农用标准。目前，国内外对于污泥中重金属的去除方法主要有生物淋滤法、化学方法、电动修复及超临界流体萃取技术等。相比较而言，生物淋滤法由于具有运行成本低、耗酸量少、重金属沥出率高等优点而受到广泛关注。
　　 目前，国内外对污泥重金属生物淋滤技术的研究还处于刚刚起步阶段，而且对利用污泥土著嗜酸性硫杆菌淋滤效果的研究，不同菌种对污泥中重金属去除效果的影响的研究，以及淋滤后污泥重金属的环境行为等内容的研究还不够全面。
　　 本文以太原市杨家堡污水处理厂的污泥为实验对象，以求寻找一条适合太原市的污泥重金属去除方法，使太原市污泥达到农用的标准。试验污泥中Zn和Cd的含量分别为：620.2 mg/kg和32.97mg/kg，超过我国酸性土壤条件下污泥农用标准,需经处理后才能农用。同时Cu元素也是一种比较容易超标的重金属元素，污泥在农用之前必须采取一定措施使超标重金属的含量降低或者使其活性降低。所以本文将Cu、Zn、Cd作为主要的监控对象。实验表明，经生物淋滤法处理过的污泥可以达到污泥农用地标准。
　　 本文针对太原市污泥中重金属的特性，以太原市杨家堡污水厂的污泥作为培养基质，利用氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌来淋滤去除污泥中的重金属。主要研究了不同菌种对污泥生物淋滤过程中Cu、Zn、Cd去除效果的影响。研究还发现：从剩余污泥中筛选出来的硫杆菌能很快适应污泥环境，可以有效地去除污泥重金属；pH=4是污泥生物淋滤的启动值；ORP的上升和pH值的下降是相对应的；添加底物(Fe2+和S)可提高重金属的淋出率；对于太原市污泥来说使用氧化亚铁硫杆菌对主要重金属的滤出效果要比氧化硫硫杆菌好；各种处理条件下污泥中的总N和总P有较大流失，但仍能保持较好的肥效。本试验为污泥生物淋滤的深入研究提供了可靠的实验数据与研究方法，为生物淋滤技术的推广利用奠定了理论基础，为太原市污泥重金属的去除提供了一条有效的途径。