污染底泥中重金属生物沥浸去除的工艺优化研究
生物沥浸技术是基于硫氧化细菌(sulfur-oxidizing bacteria)催化氧化和生物产酸原理的生物新技术，该方法反应温和、耗酸少、运行成本低，但应用于底泥重金属去除的研究历史较短，仍有许多技术问题需要进一步探索。
本文采用序批式培养试验分别研究了固体浓度、硫粉添加量和温度对生物沥浸法去除污染底泥中重金属(Zn、Cu和Cr)的影响，结果表明固体浓度(10％w/w)、硫粉浓度(3g/L)和温度(28℃)条件对污染底泥中重金属的生物沥浸最为有利，Zn、Cu和Cr的去除率分别为62-74％、73-79％和21-25％。
在上述研究中发现，底泥沥浸后约有50％以上的硫粉未被利用(S0含量16～24kg/t干泥)而残留在底泥中。本研究根据单质硫的理化性质制成了不同形态的硫颗粒(硫球和硫片)，并探讨了不同硫形态对底泥沥浸效果的影响及其循环再用的可行性。结果显示，硫粉、硫球和硫片均可有效为硫氧化细菌提供能源，以硫球和硫片为底物可有效将其回收利用，循环再用中硫片的利用效果较硫球稳定。采用BCR法对生物沥浸过程中底泥重金属形态进行分析发现，可氧化态与可还原态重金属转化为酸可溶态是生物沥浸中重金属有效去除的主要原因，残渣态在整个过程中变化很小，沥浸底泥中残留Zn、Cu和Cr的残渣态分别占76.2％、81.2％、82.7％，可见生物沥浸处理后底泥环境风险较低。
采用自行设计的一套50L小型离心式搅拌反应器(CIR)处理污染底泥，连续运行5批次的生物沥浸试验表明：污染底泥中重金属可得到有效去除，沥浸底泥中异养菌总数变化不大，大肠菌群和链球菌去除率达90％，底泥有机质和全氮损失较小，磷的损失达78％。此外，沥浸底泥的脱水性能有很大提高(比阻仅为原始底泥的21％，离心脱水率提高15％)。以碱渣为添加剂，采用水泥固化/稳定化生物沥浸脱毒底泥的研究表明，水泥掺入量0.2-0.4kg/kg的沥浸底泥固化体龄期14d时无侧限抗压强度达100kPa，满足填土与土地填埋处置强度要求；毒性浸出实验表明，沥浸底泥固化体Zn、Cu和Cr浸出率显著降低。
基于以上结果，可以看出生物沥浸技术可有效去除污染底泥中重金属，具有较好的应用前景。
污染底泥;重金属;生物沥浸去除;工艺优化;硫氧化细菌;催化氧化
中国海洋大学
硕士
环境工程
单红仙;方迪
2009
中文
X703;TQ033
82
2009-09-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）