随着污水处理设施的普及,污泥产量日益增加,污泥土地利用费用低,适合我国国情,是最为可行、最为现实的消纳途径,但污泥中存在的重金属对人类健康和环境具有潜在威胁。生物沥滤是—种富有前景、经济高效的降低污泥中重金属含量的途径。本研究以生污泥为研究对象,对重金属生物沥滤工艺的开发利用进行有益探索,主要研究内容包括六个方面:最佳工艺参数优选,生物沥滤机制探讨,污泥细胞内重金属分布和优势微生物分析,影响因素讨论,生物沥滤后污泥安全性评估以及生物沥滤反应器的运行。 投加混合硫细菌接种液可明显促进污泥中Cu、Pb和Zn的沥滤,缩短沥滤周期;采用2%接种量,沥滤时间控制在5～6天时,Cu、Pb和Zn沥出率与高接种量很相似,沥出率分别为96.5%、41.4%和82.9%。硫浓度越高,污泥样品pH值下降越快,3g/L、4g/L和5g/L的硫浓度下,Cu、Pb和Zn的沥滤效率相差不大。综合考虑经济成本和重金属沥滤效果等多项因素,选择2%接种量和3g/L硫为最佳工艺参数。 采用连续形态测定可描述生物沥滤中重金属不同形态之间的转化,通过生物沥滤前后重金属形态变化可分析其沥滤机制。Cu从污泥中的沥出主要是通过直接机制由硫化物转变为交换态,Pb的沥出主要是由直接机制和间接机制的共同作用将碳酸盐结合态和硫化物结合态转变为交换态,而大部分Zn通过间接机制由有机结合态和碳酸盐结合态沥出。 运用透射电镜和能谱仪联合技术分析Cu、Pb和Zn在污泥细胞中的微分布得知,污泥细胞中含有较多Cu、Pb和Zn,但在胞内不同部位的分布并不均匀;细胞对于Zn的积累能力小于Cu和Pb,胞内Zn含量明显低于Cu和Pb。吸附或结合在细胞外和积累在胞内的重金属必然经由EPS溶出,不同金属在EPS中的含量变化情况存在明显差异,Cu、Pb和Zn在整个周期分布于EPS中的最高含量分别占其污泥中总量的14.7%、20.3%和24.2%。 污泥经生物沥滤后,原有异养菌大量死亡,从最初2.5×10~9个/mL到1.2x10~7个/mL。污泥沥滤液中VFA、多糖呈现较大幅度增加,而蛋白质和EPS增加幅度较小。SEM和