生物淋滤法去除污水污泥中的Cu、Zn、Ni

摘要

随着我国污水处理设施的普及，污泥产量日益增加，由此产生了十分严竣的污泥问题。由于污泥中含有丰富的氮、磷、钾等营养元素，其资源化农林利用己经成为当今研究的热点，但污泥中重金属元素己成为制约污泥资源化农林利用的关键因素。因此对城市污泥进行重金属去除方法和资源化农林利用的系统研究，就显得有十分重要的意义。本文以太原市河西北中部污水处理厂的污水污泥作为试验对象，以有效去除和降低城市污泥中有毒有害重金属元素为目的，以污泥的资源化农林利用作为研究的最终手段，从生物方面对污泥中重金属的去除进行了分析研究。 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，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，近年来在国际上备受关注。污泥生物淋滤法主要利用硫杆菌属将污泥中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，对利用硫杆菌淋滤的研究，以及生物淋滤最佳接种量、反应器等内容的研究尚不全面。 本文首先简要介绍目前国内外污泥处理及处置的主要技术并提出污泥农林利用的必要性；然后着重论述了污泥中重金属处理的基本方法和理论。 第二部分主要介绍生物淋滤的细菌菌属的特性、生物淋滤的反应机理及影响生物淋滤过程中重金属去除效率的因素。 第三部分对太原市河西北中部污水处理厂浓缩污泥中重金属总量测定及形态进行分析:该污水厂浓缩污泥中所测定的重金属均未超过我国污泥农林利用碱性土壤标准；只有Cu和Zn超过污泥农林利用酸性土壤标准，经过重金属形态分析，污泥中Zn元素不但含量高，且不稳定形态所占比例普遍较高，超出污泥农林利用酸性土壤的标准。污泥在农林利用前对重金属进行处理是必要的。 第四部分针对太原市河西北中部污水处理厂浓缩污泥，利用氧化硫硫杆菌进行淋滤，研究了不用接种量对淋滤效果的影响，发现采用3％的接种量，沥滤效果较好，Cu，Zn和Ni沥出率分别为93.9％，83.4％和55.6％；硫浓度越高，污泥样品的pH值下降越快，3g/L和5g/L的硫浓度下最终pH值稳定在1.8左右，选择3g/L为最佳底物浓度。 论文第五部分设置了简单的淋滤反应器，以连续搅拌的方式运行的反应器，在不投加接种液的情况下，经过一个周期可以在18天左右达到较好的淋滤效果，后三周期生物淋滤达到较高去除率的时间越来越短。这是由于随着生物淋滤的进行，污泥中硫细菌经过驯化所用时间逐渐缩短。 第六章对全文做了总结，并对后续工作提出了建议，应对不同种类污泥重金属的淋出效率及污泥最佳接种量与最短淋出周期的关系还应进一步研究和优化；测定经过淋滤后营养成分损失情况；研究生物沥滤后污泥土地利用情况；污泥中重金属经固液分离分离后，对于淋滤液应该采用合理的回收措施。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章概述

1.1 绪论

1.1.1 污水污泥

1.1.2我国污水污泥现状及特点

1.2污泥的处理处置方法综述

1.2.1 污泥处理

1.2.2 污泥处置

1.2.3 污泥农林利用现状

1.2.4 国内污水处理厂污泥处理与处置现状

1.3污泥中重金属综述

13.1污泥中重金属

1.3.2污泥中重金属组分及形态

1.4污泥中重金属的处理方法

1.4.1微生物方法

1.4.2化学方法

1.4.3 电化学法

1.4.4植物修复

1.5 生物淋滤

1.5.1 生物淋滤的概念

1.5.2生物淋滤的菌种

1.6课题来源、研究目的与内容

第二章生物淋滤法的主要机理及研究现状

2.1 生物淋滤法的研究现状

2.2生物淋滤法采用的主要细菌和生物学特性

2.3生物淋滤重金属的机理

2.3.1 微生物对重金属离子的累积与吸附作用

2.3.2氧化亚铁硫杆菌去除重金属的作用机理

2.3.3氧化硫硫杆菌去除重金属的作用机理

2.4影响生物淋滤过程中重金属的去除效率的因素

2.4.1 污泥的种类与浓度

2.4.2底物种类与浓度

2.4.3温度

2.4.4 pH

2.4.5重金属种类

2.4.6 O2浓度和CO2浓度

2.4.7抑制因子

2.5 小结

第三章污泥中重金属总量测定及形态分析

3.1 试验对象与样品的处理

3.1.1 试验对象

3.1.2样品的预处理

3.2试验仪器及试剂

3.2.1 试验仪器

3.2.2化学试剂及药品

3.3重金属总量的测定

3.3.1试验方法

3.3.2试验结果及分析

3.4重金属形态分析

3.4.1 形态分析的概念

3.4.2试验方法

3.4.3试验结果及分析

3.5 小结

第四章 生物淋滤序批试验

4.1 样品来源

4.2试验仪器及装置

4.3 化学试剂及药品

4.4试验用菌的培养

4.4.1 混合硫细菌接种液的富集培养

4.4.2培养过程

4.5生物淋滤序批试验

4.5.1接种量优选

4.5.2最佳底物投加量

4.6 小结

第五章 生物淋滤反应器试运行

5.1材料与方法

5.1.1 试验装置

5.1.2反应运行条件

5.1.3 生物淋滤处理方法

5.2结果与讨论

5.2.1 第一周期pH变化

5.2.2第一周期污泥中重金属的去除效果

5.2.3 后三周期的生物淋滤效果

5.3 小结

第六章结论与建议

6.1 主要结论

6.2后续研究工作的建议

参考文献

致谢

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