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城市污水污泥中含有大量的N、P、K、有机质等营养物质,具有改良土壤结构、提高土壤肥效等作用。污泥在农用之前应对其中的重金属进行去除,以降低重金属对环境的危害。生物沥滤法是去除污泥中重金属的一种行之有效的方法,在去除污泥中重金属方面具有良好的前景。 目前已有较多关于生物浸矿过程动力学模型的研究,而关于生物沥滤污泥过程动力学模型的研究却鲜少见到。生物浸矿动力学的研究对象为金属矿物,将其直接应用于成分复杂的污泥体系生物沥滤过程的模拟是难以匹配的。本文以桂林市七里店污水净化厂浓缩池污泥为研究对象,开展了污泥生物沥滤过程重金属滤出机制及沥滤动力学的研究。 在生物沥滤过程中,主要发生化学和电化学反应过程、沥滤细菌的生长过程、传质过程以及传热过程。本文主要研究了前两种过程,针对不同重金属滤出的主要机制以及在各化学形态之间的迁移情况进行探讨,结果表明:Zn在生物沥滤过程中最高去除率为80.59％,滤出的主要机理为Fe3+氧化作用,其次为酸溶作用,好氧消化作用不释放Zn。Pb滤出的主要机理为酸溶作用,其次为生物氧化作用,最高去除率为52.09%,氧化亚铁硫杆菌能快速提高Pb的去除率,曝气不利于Pb的释出。Ni的滤出机理是由Fe3+氧化作用和酸溶作用共同控制,最高去除率为72.68%,氧化亚铁硫杆菌能快速提高 Ni的去除率,曝气有利于Ni释出。Cr滤出的主要机理为酸溶作用,最高去除率为67.15%,氧化亚铁硫杆菌能快速提高Cr的去除率,曝气有利于Cr释出。Cu滤出机理是由Fe3+氧化作用,最高去除率为68.01%,氧化亚铁硫杆菌能持续提高Cu的去除率,曝气有利于Cu释出。Cd滤出机理是Fe3+氧化作用,最高去除率为73.86%,曝气不利于Cd释出。 对氧化亚铁硫杆菌菌株ATF-1的生长情况进行研究,结果显示:在300C的培养条件下,ATF-1菌的比生长速率为0.154h-1,倍增时间为8.17h,世代时间G为5.81h,增代数n为5.88h。结合对数生长期试验参数,推导出的生长速率方程,使用Matlab编制运算程序,得到参数μmax、R和KS的值,依次为0.183h-1、4.581g/L、0.617g/L。将所得参数代入生长速率方程,得到氧化亚铁硫杆菌菌株ATF-1的生长速度表达式: 分别推导出以酸溶作用为滤出机理的Pb、Cr、Zn、Ni的滤出动力学公式,以及以Fe3+氧化作用为滤出机理的Cu、Cd、Zn、Ni的滤出动力学公式。