CN101811812A - 一种生物淋滤法去除污泥中重金属Ni的技术方法 - Google Patents

Abstract

一种生物淋滤法去除污泥中重金属Ni的技术方法，属于城市固体废弃物处理领域，是为解决城市污水处理厂含有重金属Ni较多的污泥农林回用受制约问题。具体步骤如下：向反应体系内投加适量的培养驯化的接种液，并将底物浓度与污泥量(干重)的比控制在0.6～0.9，污泥浓度10g/L～30g/L，溶解氧浓度7.0～8.0mg/L，污泥的回流比15％～32％，温度控制在25～30℃，定期补充反应器内蒸发所耗掉的水分。经过生物淋滤时间，使得重金属Ni的去除率高达55％～65％。

Description

一种生物淋滤法去除污泥中重金属Ni的技术方法

技术领域

本发明涉及城市固体废弃物处理技术，具体涉及一种提高生物淋滤法去除污泥中重金属Ni的技术方法。

背景技术

近年来我国对治污减排和污水治理问题得到充分重视，城市污水处理工程项目发展很快，然而对于随之产生的大量污泥，目前大多采用土地填埋处理，既浪费了大量的土地，又对环境造成了严重的二次污染。污泥的处理处置和利用已经越来越成为我国急需解决的大问题。事实上，城市污水处理厂剩余污泥处置和利用是一项世界性的技术难题，近年来是环境科学领域倍受关注的重要研究课题。

污水处理厂剩余污泥近些年不仅产量大，而且成分很复杂，它包括混入生活污水或工业废水中的泥砂、纤维、动植物残体等固体颗粒及其凝结的絮状物、由多种微生物形成的菌胶团及其吸附的有机物、重金属(铜、砷、铅、锌、铝、汞等)元素和盐类、少量的病原微生物、寄生虫卵等综合固体物质，还会产生有毒有害臭气。这些成分直接阻碍了污泥的资源化利用，因此为实现污泥的资源化利用，首先将污泥进行无害化处理是十分必要的。

因为污泥中也含有丰富的N、P、K、微量的氨基酸和植物生长所需的多种微量元素。目前国内外针对污泥的处理处置技术种类较多，但为广大学者普遍认同的是将污泥转化为农业肥料施用与农田。从长远来看这种污泥处置方法符合我国国情，构筑循环经济，实现资源利用，有利于城市和农业的可持续发展，具有广阔的发展前景。

面对这污泥无害化问题，生物淋滤作为去除污泥中重金属的最新技术，目前成为研究的重要课题之一。生物淋滤(bioleaching)技术：即利用特异化能自养型的嗜酸性硫杆菌的催化氧化作用降低污泥体系的pH值，使难容形态的重金属从固相溶出进入液相，在通过污泥脱水，而达到去除污泥中重金属的目的。生物淋滤技术最初应用于难浸提矿石或贫矿中金属的溶出与回收，并与20世纪80年代后期开始应用于污泥中重金属的浸出。生物淋滤技术的优点在于(1)硫细菌不是人和动物的病原菌。(2)可以利用废酸对污泥进行预酸化，可以和已有的好样污泥消化法结合，能充分利用已有的运行设施，运行费用低。(3)污泥中硫细菌生存能力适应性强，繁殖快，能快速启动淋滤重金属。(4)操作简单，运行过程无需特殊控制，在10～37℃范围内均能淋滤重金属。(5)生物淋滤既能有效去除污泥中重金属又能起到杀灭病原菌的作用。然而，生物淋滤对污泥中重金属的去除研究还处于初级阶段，对于生物淋滤的去除机理、影响因素的研究以及生物淋滤对某些重金属的去除效率较低等问题，目前还没有得到很好的解决，需要做大量的研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物淋滤法去除污泥中重金属Ni的技术方法，本发明经过生物淋滤时间，使得重金属Ni的去除率高达55％～65％。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种生物淋滤法去除污泥中重金属Ni的技术方法，该方法包括将生物淋滤处理方法与现有的SBR法相结合，采用瞬时进泥和瞬时排泥的方法；在生物淋滤前，从污泥中分离纯化氧化亚铁硫杆菌-这种生物淋滤细菌，并在此基础上制作生物淋滤的接种液，用于投加到反应器内。

所述的一种生物淋滤法去除污泥中重金属Ni的技术方法，其反应器内的温度控制在25～30℃，初始的pH值控制在5.65～5.75范围内。

所述的一种生物淋滤法去除污泥中重金属Ni的技术方法，其投加的底物，即生物淋滤细菌生长繁殖所需的能源物质为FeSO₄·7H₂O，并将其浓度与干重的污泥浓度的比控制在0.6～0.9。

所述的一种生物淋滤法去除污泥中重金属Ni的技术方法，其对浓缩污泥稀释，并将其浓度控制在10g/L～30g/L。

所述的一种生物淋滤法去除污泥中重金属Ni的技术方法，其在控制曝气量的前提条件下，将反应器内的溶解氧DO控制在7.0～8.0mg/L。

所述的一种生物淋滤法去除污泥中重金属Ni的技术方法，其在不投加接种液的条件下，为利于重金属Ni浸出，将反应器内的污泥回流比控制在15％～32％。

所述的一种生物淋滤法去除污泥中重金属Ni的技术方法，其生物淋滤法去除污泥中重金属的淋滤周期一般为8～10d。

附图说明

附图1为生物淋滤法去除污泥中重金属的反应器。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步解释：

图中：1体系供氧装置；2气体流量计；3主反应器；4温控系统。

本发明首先是通过以下方法分离纯化污泥中的氧化亚铁硫杆菌以及制备生物淋滤接种液，鲜污泥与150～270mL的氧化亚铁硫杆菌液体培养基混合，于25～30℃培养直至培养液体的氧化还原电位(ORP)上升至480～550mv以上，将1mL培养液与9mL液体培养基混合，如此继续倍比稀释到10^-9。将不同稀释度稀释液于固体平板培养基上培养(每个稀释度做几个重复)，待有白色菌落出现，将白色菌落制成菌悬液按上述做稀释分离，接下来将不同稀释度的稀释菌液继续在固体平板培养基上于25～30℃条件下培养，此重复，得到分离纯化的氧化亚铁硫杆菌。将分离纯化得到的氧化亚铁硫杆菌在新配的亚铁硫杆菌液体培养基上加富培养2～5次后，将上述菌液按比例接种到污泥中，并混入5～15g/L的FeSO₄·7H₂0，置于25～30℃培养。当pH值降低到2.5以下时该驯化周期结束。然后再按比例将上诉培养的菌液10～20mL转接至120～140mL新鲜污泥中，同时加入5～15g/L的FeSO₄·7H₂0继续培养，重复一次此操作，得到生物淋滤所需接种液。接下来向反应体系内投加3～6％的接种液，并将反应体系的初始pH值控制在5.65～5.75范围内，温度控制在25～30℃范围内，并对底物(FeSO₄·7H₂0)浓度与污泥量(干重)的比、污泥浓度、反应体系的溶解氧(DO)和污泥回流比等生物淋滤重要影响因素最优参数值进行选择，其最优参数值分别为：0.6～0.9、10g/L～30g/L、7.0～8.0mg/L、15％～32％。

最终，通过控制这些条件，经过8～9d的生物淋滤周期，使得污泥中重金属Ni的去除率较高。

实施例一：

取浓缩污泥于两个反应器内(其中一个反应器作为平行试验)，并将污泥浓度控制在10g/L～30g/L，同时向两个反应器内加入3～6％的驯化接种液，这两个反应器的有效容积为3L，采用空气曝气，空气速率维持在0.15～0.25m³/h，初始pH值控制在5.60～5.85，底物浓度与污泥量(干重)的比0.6～0.9，溶解氧浓度7.0～8.0mg/L mg/L，温度控制在25～30℃。定期补充反应器内蒸发所耗掉的水分。隔时间取样，样品在离心机上离心5～15min，将上清液和沉淀分离，测定上清液中的pH值及淋滤液中重金属的浓度。经过8～10d的生物淋滤周期后，其污泥中重金属Ni的去除率高达55％～65％，基本满足污泥农林回用标准。

实施例二：

具体方法与实施例一，不同的是在实施例二过程中不投3％～6％的驯化接种液，而是将实施例一淋滤周期结束后的沉淀污泥作为实施例二的回流污泥，其回流比为15％～32％。经过8～10d的生物淋滤周期结束后，其污泥中重金属Ni的去除率达到50％～60％，基本满足污泥农林回用标准。

Claims (7)

1.一种生物淋滤法去除污泥中重金属Ni的技术方法，其特征在于该方法包括将生物淋滤处理方法与现有的SBR法相结合，采用瞬时进泥和瞬时排泥的方法；在生物淋滤前，从污泥中分离纯化氧化亚铁硫杆菌一这种生物淋滤细菌，在此基础上制作生物淋滤的接种液，用于投加到反应器内。

2.根据权利要求1所述的一种生物淋滤法去除污泥中重金属Ni的技术方法，其特征在于反应器内的温度控制在25～30℃，初始的pH值控制在5.65～5.75范围内。

3.根据权利要求1所述的一种生物淋滤法去除污泥中重金属Ni的技术方法，其特征在于投加的底物，即生物淋滤细菌生长繁殖所需的能源物质为FeSO₄·7H₂O，并将其浓度与干重的污泥浓度的比控制在0.6～0.9。

4.根据权利要求1所述的一种生物淋滤法去除污泥中重金属Ni的技术方法，其特征在于对浓缩污泥稀释，并将其浓度控制在10g/L～30g/L。

5.根据权利要求1所述的一种生物淋滤法去除污泥中重金属Ni的技术方法，其特征在于在控制曝气量的前提条件下，将反应器内的溶解氧DO控制在7.0～8.0mg/L。

6.根据权利要求1所述的一种生物淋滤法去除污泥中重金属Ni的技术方法，其特征在于在不投加接种液的条件下，为利于重金属Ni浸出，将反应器内的污泥回流比控制在15％～32％。

7.根据权利要求1所述的一种生物淋滤法去除污泥中重金属Ni的技术方法，其特征在于生物淋滤法去除污泥中重金属的淋滤周期一般为8～10d。