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微生物淋滤法去除城市污泥中重金属的效果-医院地埋式污水处理设备厂家
浏览: 发布日期:2018-03-17

摘要:以广州市城市污泥作为培养介质,利用以硫代硫酸钠作为生长基质进行生命活动的氧化亚铁硫杆菌(T.f)和氧化硫硫杆菌(T.t)来淋滤去除污泥中的重金属,研究了不同底物含量及不同驯化污泥接菌量对重金属去除效果的影响。结果表明,在无驯化污泥接种的条件下,最佳基质投配率为10g•L-1;驯化污泥接种培养可以缩短污泥的酸化周期,并且在相同投配比条件下,接种培养较不接种培养的去除效果明显提高。驯化污泥接种量为10%、投配比为7g•L-1时,污泥中主要超标元素Cu、Zn、Cd和Ni的去除率分别达到67.2%,88.9%,82.4%和68.4%。同时,处理后污泥中的重金属含量可满足污泥农用的国家标准。
关键词:城市污泥;重金属;去除;微生物淋滤
城市污泥是采用活性污泥法处理污水过程中的副产物。据估算,目前我国城市污水处理厂每年排放的污泥量(干质量)大约为130万t,而且年增长率大于10%[1]。污泥是由多种微生物形成的菌胶团与其吸附的有机物和无机物组成的集合体,除含有大量的水分(可高达99%以上)外,还含有氮、磷等营养物质,以及难降解的有机物、重金属、盐类、少量的病原微生物和寄生虫卵等,因此,国内外的相关机构越来越重视污泥治理问题。城市污泥的处置方法通常有投海、填埋、焚烧、土地利用等。在这些方法中,投海已被弃用(1998年底国际公约已禁止污泥投海);由于占用大面积的土地,填埋方法也相应的在减少;焚烧可以降低污泥的体积,但是焚烧灰仍需填埋处理,并且污泥通常需要增加助燃物才能进行燃烧,这增加了污泥处理的经济成本[2];污泥土地利用实现了有机物的土壤→植物→城市→污水→污泥→土壤的良性大循环,被认为是最具吸引力的处置方式。但是,由于污泥中重金属含量较高,易引发严重的环境问题,成为制约污泥土地利用的关键因素[3-5]。因此,针对如何有效去除污泥中重金属这一问题,国内外众多学者展开了广泛的研究。结果表明,传统的化学方法去除效果明显,但处理费用较高,难以在实践中应用[6]。近年来,利用微生物技术去除污泥中重金属的研究取得了较大进展,尤其是生物淋滤技术,该技术是利用氧化亚铁硫杆菌与氧化硫硫杆菌等嗜酸性硫杆菌的生物氧化作用,将污泥中难溶性重金属从固相中溶出进入水相,再通过固液分离法加以去除。因其去除污泥中重金属的效果明显且处理成本低而受到广泛关注[7-11]。这其中很多研究都是先进行菌种的分离纯化,然后再淋滤去除重金属,在实际应用中这势必增加操作的复杂性。因此,本研究直接以需要处理的污泥作为培养介质,利用污泥中原有的具有淋滤作用的微生物来去除污泥中的重金属。
1材料与方法
1.1供试污泥
供试污泥来源于广州市猎德污水处理厂,为取自二沉池的剩余污泥。污泥质量浓度为10~15g•L-1,pH=6.88,干污泥中有机质含量为38.42%~41.65%,总氮含量2.85%~3.06%,总磷含量1.1%~2.28%。污泥中重金属元素含量见表1。从表1中可以看出,污泥中Cu、Zn、Cd、Ni均超过了我国酸性土壤施用污泥的农用标准。因此,在淋滤过程中主要对超标重金属进行检测。
表1供试污泥中重金属质量分数mg•kg-1

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1.2污泥的驯化和接种培养
取1L供试污泥于培养容器中,以不同投配比(5、7、10、13g•L-1)向污泥中投加培养基质Na2S2O3,置于30℃恒温水浴锅中进行曝气培养,并用pH计对污泥的酸化情况进行监测。当所测定pH值连续两天的变化幅度小于5%时,认定此时达到培养终点。取上述驯化污泥作为接种污泥,在室温25℃及连续曝气条件下,向原污泥中按不同接种量(5%、10%、25%)投加接种污泥来研究其对污泥驯化周期和重金属的去除效果的影响。接种量的计算式为:接种量(%)=接种污泥量/(处理污泥量+接种污泥量)×100%。
1.3分析项目及方法
试验过程中的分析项目包括:污泥中六种重金属的测定(Cu、Zn、Cd、Cr、Pb、Ni),污泥中有机质含量、全氮含量和全磷含量测定。试验检测分析方法采用中国土壤学会编制的土壤农业化学分析方法[12]。淋滤过程中污泥的pH值采用WTW-82362 pH计(WTW,Germany)进行测定。
2结果与讨论
2.1不同投配比时污泥酸化速度和重金属的去除效果
以硫代硫酸钠作为培养基质,不同投加量对污泥驯化周期的影响如图1所示。

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图1硫代硫酸钠不同投配比时的污泥驯化周期

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