黄铁矿与硫粉配合使用提高污泥重金属淋滤效果的研究(摘要)

【作者】 周顺桂； 周立祥； 王世梅； 方迪； 占新华；

【机构】 南京农业大学资源与环境学院；

【摘要】 去除污泥中高含量的有毒重金属是妥善解决污泥处置出路,使污泥得以再生利用成为优质农业有机肥源的有效途径。污泥重金属的去除方法通常有两种:化学浸提法和生物淋滤法.化学浸提法利用无机酸或有机络合剂如H石场、HN场,HCI、EDTA等处理污泥以溶解和浸提其中的重金属,它虽能在短时间内大幅度去除重金属,但它也存在耗酸量较大、处理费用高、操作不便等缺点,并且处理过程中产生的硫化氢等有害气体,二次污染问题较严重。因此该法难以应用于实际工程。生物淋滤技术是国际上近十年来发展起来的一项非常有前景的净化污泥的环境生物技术,它是利用化能自养型的嗜酸硫杆菌,如氧化亚铁硫杆菌(月亡人左功tobacillu,ferrooxidans)与氧化硫硫杆菌(月d‘介五tobacillus thtooxidans)等直接作用及其代谢产物(酸或高铁离子)的间接作用,将污泥中难溶性重金属从固相中溶出进入水相,再通过固液分离加以去除的一种技术。生物淋滤技术的关键是底物的选择,底物的种类与数量不仅制约着生物淋滤过程中优势菌群的类别、数量和演替和污泥的酸化进程,同时也控制着重金属的去除效率和运行成本。常用的底物有两种:硫酸亚铁和硫粉。根据所添加底物的不同,现有的生物淋滤技术工艺又可分为两类:第一类是亚铁氧化工艺,它以亚铁盐为底物,以亚铁氧化菌(主要是月.ferr口口对而ns)为作用菌群,此工艺可虽可有效去除污泥中Zn,cu等重金属,但它需要预酸化污泥至pH簇4.0,这不仅增加了操作难度,同时增加了运行成本;第二类是硫氧化工艺,它以硫粉为底物,以硫氧化菌(主要是刁.thtooxidans)为作用菌群,这一工艺无需污泥预酸化,而且据报道它对AI、Cr、Ni等金属比铁氧化工艺更有效,因为它更强的产酸能力.然而,由于此工艺所需要添加的硫粉的t往往较大(硫5一10留L污泥),并且只有40%一60%被氧化而得以有效利用,其余的硫粉残留于脱毒污泥(重金属去除后的污泥),这不仅会导致土壤的“后酸化效应”,也增加了运行成本。黄铁矿(Fes:)是地壳中含量最丰富的硫化矿,它暴露于地表的空气与水中会产生硫酸,这是酸性矿区废.水的主要形成原因。微生物,尤其是月.ferrooxidan,,可大大地加速这一进程,月.ferroox翻ran,是无机化能自养菌,它既能通过氧化亚铁、元素硫或硫代硫酸钠等还原性硫化物,又通过氧化FesZ获得生命活动的能量.鉴于此,我们推测它也可能用于生物淋滤技术中作为硫杆菌的底物。并且,它价格低廉,只有硫酸亚铁或硫粉的十分之一左右。为此,本文采用污泥中分离的两株嗜酸硫杆菌(月.ferrooxi.dans和月.thtooxidans)的复合菌株,将硫粉用t降低至常规用量的20%一40%(目的是防止或降低“后酸化效应”),并与黄铁矿配合进行无籍预酸化的生物淋滤试验,研究了黄铁矿与硫粉两种底物配合使用对污泥中重金属生物淋滤效果的影响。结果表明:(1)在污泥生物淋滤过程中,FesZ与s粉配合作为嗜酸硫杆菌复合菌株的底物能大幅度降低污泥pH和提高oRP。经过一s天的生物淋滤,污泥pH可从原始的7.86下降至2.7,o砂从原始的95mv上升至67一mv。(2)以Fes:与s配合并接种嗜酸硫杆菌,可加速污泥中重金属的生物浸出。Zn和Cu的去除率最高可分别达到89.2%、56.5%;而单独加黄铁矿并接种的处理中两者的去除率分别仅为1 2.0%和0.9%;单独添加硫粉并接种处理中分别为85.2%、37.6%。不接种处理无论添加何种底物,都几乎观测不到Zn与Cu的去除。(3)生物淋滤过程中z。的去除主要受控于pH,并且存在一个pH4.9的阅值。而c。的去除同时受pH与ORP两种因素所控制,并且只有当pH(4.0和ORP)480mv才开始浸出。本文首次将廉价的黄铁矿应用于生物淋滤技术中,并报道了它与硫粉配合使用提高污泥重金属去除率,进一步脸证了采用生物琳滤技术去除污泥中重金属的可行性。更多还原