生物淋滤技术去除污水污泥中重金属的研究

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1、生物淋滤技术去除污水污泥中重金属的研究ok3osulfidoxidans及其相近的菌种可以在较高温度条件下实现较快的淋滤速率。极端嗜高温菌可以在70℃时生长,并利用硫或硫代硫酸盐作为能源,主要包括Sulfolobousviz.S.ambivalens、S.brierleyi和Thiobactersubterraneus。3生物淋滤机理污泥厌氧消化是国内外污泥消化的主要形式,厌氧消化污泥中重金属70%以难溶性的硫化物(Cr主要以Cr(OH)3形式)形式存在[7],在氧化亚铁硫杆菌等细菌的作用下,金属硫化物变成可溶性的金属硫酸盐,通过固液分

2、离可达到去除污泥中重金属的目的。一般认为生物淋滤污泥中重金属有两种作用机理[8-9]:3.1直接机理细菌通过其分泌的胞外多聚物直接吸附在污泥中金属硫化物(MS)表面,通过细胞内特有的氧化酶系统直接氧化金属硫化物,生成可溶性的硫酸盐,见式:M表示重金属(1)通常,污水污泥中的金属硫化物如NiS,CuS和ZnS等可以通过上式所示的机理被溶解。3.2间接机理在以硫为基础的淋滤过程中,污水污泥中的元素硫或还原性硫化物通过氧化硫硫杆菌氧化成硫酸,进而污泥中的pH来提高重金属的溶解[10]。(2)(3)Me为二价金属。在以铁为基础的淋滤过程中,细菌

3、在液相中先将Fe2+氧化到Fe3+,Fe3+随后再通过与重金属硫化物的反应而淋滤出来。在这个过程中,细菌不需要接触到矿物的表面[11]。(4)(5)反应式(4)和(5)构成了一个循环,使得越来越多的重金属被淋滤出来,在反应式(5)中产生的硫酸还可以促进以硫为基础的间接淋滤过程。4淋滤模式4.1序批淋滤模式目前,关于污水污泥重金属淋滤的实验室研究大多都是在序批式反应器中进行。ercier[16]报道了使用氧化亚铁硫杆菌在CSTR和带污泥回流的CSTR(CSTRL)是污泥消化过程和生物淋滤过程在同一个反应器中进行,实现病原体、污泥挥发性固体

4、和重金属的同步去除。SSDML可以在序批或连续式曝气搅拌槽反应器中得以实现。通常,以硫为基础的生物淋滤过程在中性pH的条件下开始反应,所以可以与好氧污泥的消化过程组合在一起。Tyagi等[19]的研究结果表明提供论文代写和代写论文服务]污泥固体含量对SSDML工艺有明显影响,重金属的溶解率随着污泥固体含量从8.7提高到29.6g/L而降低。氧气浓度对SSDML工艺也有明显影响,当氧气浓度从2提高到7mg/L时,氧化还原电位、酸化率和总挥发性固体的降解率都得到了提高[20]。5规模化应用存在的问题尽管生物淋滤技术可以高效的去除污水污泥中的

5、重金属,但是目前还没有实现规模化应用。目前主要存在的技术问题如下:5.1污泥肥料成分含量的损失污泥生物淋滤过程中存在一个主要的关注热点是可能的肥料成分含量的损失。污泥中75%的营养元素可以在淋滤的过程中损失掉。在淋滤过程中,pH通常都降至2以下,在降低的pH和较高的氧化还原电位条件下使得污泥中的有机物被氧化,进而使得污泥中的营养元素被溶解出来。N的损失也可能是因为污泥中微生物的蛋白质结构被破坏所致。淋滤的时间越长,损失的营养元素含量将会越多。Shanableh和Ginige[21]发现在生物淋滤污泥过程中有76%的P和38%的N被损失了

6、。L工艺有明显影响,重金属的溶解率随着污泥固体含量从8.7提高到29.6g/L而降低。氧气浓度对SSDML工艺也有明显影响,当氧气浓度从2提高到7mg/L时,氧化还原电位、酸化率和总挥发性固体的降解率都得到了提高[20]。5规模化应用存在的问题尽管生物淋滤技术可以高效的去除污水污泥中的重金属,但是目前还没有实现规模化应用。目前主要存在的技术问题如下:5.1污泥肥料成分含量的损失污泥生物淋滤过程中存在一个主要的关注热点是可能的肥料成分含量的损失。污泥中75%的营养元素可以在淋滤的过程中损失掉。在淋滤过程中,pH通常都降至2以下,在降低的p

7、H和较高的氧化还原电位条件下使得污泥中的有机物被氧化,进而使得污泥中的营养元素[1][2]下一页被溶解出来。N的损失也可能是因为污泥中微生物的蛋白质结构被破坏所致。淋滤的时间越长,损失的营养元素含量将会越多。Shanableh和Ginige[21]发现在生物淋滤污泥过程中有76%的P和38%的N被损失了。Wong等[22]发现在较低的起始pH时,以氧化亚铁硫杆菌淋滤污泥会有39%N和45%P的损失,但是在pH为6时N和P的损失基本可以忽略。Blais等[23]也发现在污泥起始pH为1.5时,淋滤过程会有44%的P损失,而起始pH为2.5

8、时P的损失只有6%。5.2污泥调理和脱水性能在生物淋滤技术规模化应用前另一个需要注意的是污泥的调理和脱水性能。淋滤过程完成后,污泥需要在絮凝剂的帮助下进行脱水,脱水后的污泥中和后才能作为肥料使用。然后,在p