【摘 要】
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我国污泥产量逐年增加,土地利用是目前最具有经济效益且环保的处置方式,而重金属含量是影响其合理有效处置的重要因素之一。生物沥浸作为一种重金属处理技术,具有环境友好且低成本的优点,但存在反应效率低、沥浸时间长等技术瓶颈,考虑如何提高反应速率是目前研究热点之一。因此,本文将重金属污染污泥作为研究对象,通过碳材料催化硫杆菌生物氧化污泥的研究,揭示其提升反应速率的机理。此外,将生物沥浸与电动修复技术联合,解
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我国污泥产量逐年增加,土地利用是目前最具有经济效益且环保的处置方式,而重金属含量是影响其合理有效处置的重要因素之一。生物沥浸作为一种重金属处理技术,具有环境友好且低成本的优点,但存在反应效率低、沥浸时间长等技术瓶颈,考虑如何提高反应速率是目前研究热点之一。因此,本文将重金属污染污泥作为研究对象,通过碳材料催化硫杆菌生物氧化污泥的研究,揭示其提升反应速率的机理。此外,将生物沥浸与电动修复技术联合,解决生物沥浸液相中残余的高浓度重金属,为污泥生物沥浸去除重金属提供理论依据和技术思路。本文主要研究结论如下:对生物沥浸反应进行了参数优选,考虑到较高的处理量和较低的处理成本,选择底物投加量为4 g/L、接种量为10%、污泥浓度为40 g/L,此时的Zn、Cu、Cd和Ni的去除率分别为79.3%、74.1%、70.9%和74.6%。在Fe2+介导的生物沥浸反应体系中,投加碳材料会促进Fe2+的加速氧化,活性炭对Fe2+氧化促进效果相较于生物炭更为显著,硝酸改性处理相较于未改性更为显著。通过相关性分析得出,Fe2+氧化会直接导致p H下降和ORP上升（p＜0.05）,从而间接导致重金属的去除。相较于对照组,投加碳材料至多可缩短反应总时间的44%。通过FTIR、XPS等表征结果显示,碳材料中存在如醌/氢醌等氧化还原官能团,且随着醌羰基C=O比例的提高,Fe2+氧化速率提升,使得Alicyclobacillus属、Acidiphilium属和Acidithiobacillus属等功能菌的生长繁殖速度加速,两种细菌之间存在较强的协同作用,从而促进了生物沥浸反应进程,缩短了反应时间。将生物沥浸和电动修复技术进行联合,研究了投加活性炭对联合技术去除重金属的影响。通过考察电流及p H变化规律发现,相较于对照组,投加活性炭可在较短的时间内高效浸出污泥固相中的重金属,有利于后续的电动修复。通过重金属总量及BCR形态分析发现,体系中投加活性炭可使污泥固相中的重金属总量更低且更趋向于稳定。
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