生物淋滤电动修复湖泊底泥中的铬

该文采用生物淋滤电动复合技术修复底泥,经生物淋滤后底泥中铬形态发生了改变,可交换离子态、碳酸盐结合态的铬含量比例明显增加,而铁锰氧化物结合态、硫化物及有机结合态以及残渣态的比例含量明显下降(可为电动修复底泥时铬的迁移提供有利条件)。单纯电动修复铬的去除率为32.6%,单纯生物淋滤铬的去除率为25.1%,淋滤去除率与底泥的pH值和氧化还原电位紧密相关。经生物淋滤电动复合处理后,铬的去除总量可达53.4%。生物淋滤电动复合技术对可交换的离子态、碳酸盐结合态、硫化物及有机结合态的铬去除率较高,特别是对碳酸盐结合态的铬去除率达到61.1%。实验表明电动生物淋滤技术具有协同作用,适合湖泊底泥铬污染治理。

煤矸石动态淋滤中重金属污染物的释放规律研究

为探究煤矸石在雨水冲刷作用下重金属元素的释放规律及特征,以新疆某采矿区煤矸石为研究对象,采用动态模拟淋滤实验,研究煤矸石中Fe、Mn、Zn和Cu元素的释放规律。结果表明,Fe、Mn、Zn和Cu元素在淋滤前期溶出速率较快,淋出浓度较高,之后随着淋滤时间的延长,各金属元素溶出速率降低,淋出浓度减小,最后趋于稳定,释放达到平衡,整体表现为快速-慢速-平稳释放特征。结合地下水质量标准的要求和各重金属元素在淋滤期内的最大淋滤浓度,该矸石所在地的地下水适用于农业和部分工业用水;金属元素在淋滤期内(8d)的淋出值大小表现为Fe>Mn>Zn>Cu的顺序,Fe元素有相对较强的淋出活性,有向土壤和地下水迁移的潜在风险;矸石中重金属元素的淋滤释放呈指数曲线规律衰减,根据衰减模型可定量预测矸石中重金属在动态淋滤时对土壤和地下水的污染强度。本次实验结果为建立煤矸石堆放条件提供了数据支撑,并为煤矸石堆放场周围水体和土壤的污染治理提供了重要的科学依据。

珠江口盆地深水区古潜山强风化淋滤带储层分布规律及其主控因素

珠江口盆地深水区古潜山钻井资料极少,严重制约了古潜山有利储层的预测和天然气勘探进程。为此,以该盆地白云凹陷东部古潜山为例,综合利用井资料和高精度三维地震数据,对该古潜山的强风化淋滤带储层分布进行了重点解剖,在明确其储层微观和测井响应特征的基础上,通过井—震标定,依托高精度三维地震数据揭示了古潜山强风化淋滤带储层的分布规律,并探讨其主控因素。研究结果表明:①古潜山强风化淋滤带储层具有低密度的测井响应特征,其内部斜长石和云母等矿物严重蚀变,斜长石内的裂缝因强烈的溶蚀改造变宽和不同程度弯曲;②古潜山强风化淋滤带储层在地震剖面上呈空白反射,且具有明显的垂向非均质性,分布在古潜山现今地貌西部的高点和东部的斜坡上;③在始新世早期及其之前,该区古潜山均位于古地貌高点,长期的强风化淋滤作用有效地促进了强风化淋滤带的形成,中—晚始新世,东强西弱的差异伸展导致西部强风化淋滤带仍处于地貌高点,而东部则由于断块旋转和岩浆底侵导致的抬升转变为现今的斜坡部位。结论认为,大气降水沿古潜山内幕断裂的差异渗流导致了差异风化,造就了古潜山强风化淋滤带储层的垂向非均质性;古地貌是主控古潜山强风化淋滤带储层东西差异分布的主要因素。

煤矸石模拟淋滤实验中重金属污染物的释放特征分析

以新疆某采矿区煤矸石为研究对象,采用动态淋滤实验研究煤矸石中Cu、Cd、Cr、Pb的淋出浓度特征,分析4种金属元素的释放规律,评价其对环境的污染程度,考察淋滤条件对金属元素释放的影响。结果表明,Cu、Cd、Cr、Pb在淋滤前期表现为淋出浓度较高,释放速率较快的特征,随着淋滤时间的延长,各金属元素的淋出浓度降低,释放速率减缓,直至淋滤后期淋出浓度趋于稳定,释放量达到平衡;释放量和淋出率分别表现为Cr>Cu>Pb>Cd和Cd>Cr>Cu>Pb;除Cd外,其余金属元素的释放量随淋滤液pH值的减小和氧化还原电位的增加而升高。

煤矸石污染组分静态淋滤溶出特征研究

本研究以江西萍乡某煤矿集中开采区煤矸石为研究对象,采用静态淋滤实验对煤矸石中污染物溶出特征进行研究。实验结果表明:(1)在相同实验条件下,初始pH值越小,K、Ca、Mg、Na、As、Zn和Pb元素的溶解释放速度越快,溶解释放量也越大,污染组分更容易析出;(2)在相同淋溶时长、矸石重量相同的情况下,粒径越小的煤矸石溶解越充分,K、Ca、Mg、Na、As、Zn元素释放速度越快,元素溶解释放总量越大;Pb、Cr、Mn、Cu元素浓度受煤矸石粒径影响不大;(3)淋溶液中,As和Pb元素浓度超出国家规定的地下水Ⅲ类水质量标准,这表明在雨季需要重点针对As、Pb元素开展矿区水环境治理研究。本文为建立规范的煤矸石堆放条件提供数据基础,同时为煤矸石堆放场周围地下水污染治理提供科学依据。

电镀污泥中的有价金属生物淋滤资源化回收技术

电镀污泥含铜、镍、锌等重金属,属于危险废物,必须进行无害化处理。同时,电镀污泥含的重金属又是不可多得的资源,具有资源回收价值。微生物淋滤技术具有反应温和、产生二次污染物少等优点,与酸浸出相比具有优势。本文介绍了生物淋滤技术在电镀污泥资源回收有价金属方面的应用,并提出了发展趋势。

浸泡淋滤作用下煤矸石重金属元素的释放规律及特征研究

为探究天然煤矸石在雨水浸泡淋滤作用下重金属元素的释放规律及特征,通过扫描电镜(SEM)对天然煤矸石进行表征以观察其淋滤前后的微观形貌,借助X射线衍射(XRD)技术测定煤矸石淋滤前后的矿物成分组成及变化情况.结合模拟降水连续静态浸泡与动态淋滤试验,考察在不同固液比、粒径、pH、土壤介质条件下煤矸石中重金属元素的释放规律与特性.结果表明:(1)淋滤后的煤矸石表面凹凸结构较多,淋滤前后煤矸石中各矿物相含量差异较小.(2)As、Mn的浸出浓度均较高,最大释放率大小表现为As>Cd>Cu≈Ni>Mn>Cr>Zn>Pb. As的累积释放对周边土壤环境以及地下水产生不利影响的风险较高.(3)连续动态淋滤试验在pH为3时,Mn、Cu、Zn、Ni的累积释放量明显较高,As、Cr在中性条件下的累积释放量高于在酸性条件下.引入土壤介质这一因素后,Cr、As的累积释放量均明显减少,这两种重金属元素均呈现出在土壤中积累的状态.研究显示:对于相同煤矸石堆存量,降雨量越大,重金属的释放总量越高,固液比为1∶20时,As释放量最高可达2.822μg/L;Cr、As呈现出在土壤中积累的状态,煤矸石淋滤后Cr、As对土壤存在潜在污染风险,同时也需考虑其对周边地下水的影响.

酸雨淋溶下MICP固化铅污染土的淋滤特性研究

酸雨可与MICP矿化作用过程中生成的碳酸盐反应,破坏材料的结构强度,使被固定的重金属离子再次释放,但该技术在酸雨环境下的研究较少,耐酸腐蚀性尚不明确,因此对酸雨入渗作用下MICP固化重金属污染土的淋滤特性的研究具有现实意义。本文设计了pH值为3.5、4.5、5.6的3种典型的酸雨条件,用pH值为7.5的去离子水作对照,通过土柱淋滤的方法对MICP固化粉土进行了实验研究,分析不同酸雨pH值对MICP固化铅污染土样的强度、pH值、Pb^(2+)、Ca^(2+)淋出量及Pb^(2+)赋存形态的影响。结果表明:随酸液pH值降低,MICP固化试样的强度降低,淋出液pH值降低,Pb^(2+)、Ca^(2+)淋出量增加,固化试样中可交换态的Pb2+增加,当pH值为5.6时,试样受酸雨影响较小,pH值降为3.5时,试样变化显著。

降雨对废弃尾矿分层土壤重金属Cu、Pb、Zn的淋滤释放影响规律

为探究废弃尾矿中三种典型重金属元素Cu、Pb、Zn在不同降雨pH值、降雨强度以及降雨历时综合影响条件下的淋滤释放变化规律,以辽宁省辽阳县寒岭镇某废弃尾矿库为对象,在实验室配制与现场实际情况相符的不同污染程度的土壤样品,采用大型土柱分层装填,模拟降雨进行淋滤实验。结果表明:pH值越低,各出水口淋出液中铜铅锌的含量均越大,酸性淋滤下的重金属浓度相比碱性淋滤要更高,三种重金属的累积释放量为Zn>Pb>Cu;底部出水口重金属浓度一直保持是最大的,各土柱溢流口淋出液的重金属浓度不为0;总体上,淋出液中的重金属Cu、Pb、Zn含量均随着降雨强度的增大呈增加趋势;在酸性降雨条件下,淋出液中铜、铅、锌的含量也均随淋滤时间的增大呈增加趋势,弱碱性淋滤条件下则正好相反。

降雨淋滤下废弃尾矿土重金属迁移及其与抗剪特性相关性研究

废弃尾矿在经过降雨淋滤作用后重金属含量会沿垂直剖面呈现出明显的规律性,对其抗剪强度也有较大的影响,探究它们之间的变化规律有较大理论和现实意义。以辽宁省辽阳县某铜铅锌共生废弃尾矿库为背景,在实验室配制与现场实际分层情况相符的尾矿土壤样品,通过自制的大型土柱分层装填,开展淋滤试验。分析分层土壤中重金属元素在不同降雨p H值、降雨强度、降雨历时综合影响下的垂向迁移特征基础上,通过直剪试验进一步探究淋滤作用对尾矿的抗剪强度的影响以及重金属污染物含量与抗剪特性之间的相关性。结果表明:(1)酸性降雨下,土壤中重金属Cu和Zn含量在0~20 cm深度显著降低,而碱性淋滤下含量稍有增大;随着p H值的增大土壤的抗剪强度总体是变小,内摩擦角逐渐变大、黏聚力逐渐变小;(2)同一土柱中,Cu、Pb和Zn浓度随分层深度增加逐渐减小;随降雨强度的增大而增大;淋滤作用能有效增大尾矿的抗剪强度;尾矿淋滤后的抗剪强度指标与降雨强度呈正相关;(3)分层土壤中Cu、Pb和Zn浓度随淋洗时间的增加,三者相比初始水平均有大幅度的减少,铅没有出现表层累积的情况;尾矿淋滤后的抗剪程度与降雨时长也呈正相关;但尾矿流量组的抗剪强度指标增加明显小于时间组的强度指标;(4)淋滤后的尾矿抗剪强度与重金属污染物含量呈反比关系。研究结果可为我国废弃尾矿库污染物迁移以及稳定性分析提供重要参考。

生物淋滤技术的科学计量分析

随着城市化和工业化的不断推进,重金属污染对环境的持久性伤害受到广泛的关注。生物淋滤技术因其成本低、效率高和衍生污染程度低等优点受到越来越多的关注。借助CiteSpace软件,以Web of Science(WOS)核心合集为文献检索数据库,根据作者、发表期刊、被引频次、国家/地区、文献类别等标准对2011—2021年的生物淋滤技术研究进行了全面的科学计量分析。结果表明:(1)该领域的文献类型主要是研究性论文,且论文总数逐年稳步上升;中国总发文量居首位,遥遥领先其他国家。(2)利用生物淋滤技术从赤泥、废旧印刷电路板和废催化剂等二次资源中回收稀有金属是该领域的研究前沿。与基因组学等生物科学紧密结合,进一步探讨生物淋滤过程中微生物分子层面的作用机理是当前的热点课题。(3)生物淋滤技术未来的研究方向主要是发展跨学科合作,与其他技术结合扬长避短,提高生物淋滤技术效率,加快生物淋滤技术的后续处理研究,避免二次污染,形成完整的工艺体系。

两相淋滤实验在深海铁锰结核研究中的应用

两相淋滤实验能够分离深海铁锰结核的水生矿物相和残留矿物相组分,为研究深海铁锰结核成矿作用以及古海洋环境提供直接信息。为了探讨两相淋滤实验在不同成因类型铁锰结核成矿作用研究中与全岩样品分析结果的差异,本文选取了西太平洋海山区和东太平洋CC区6个站位的铁锰结核样品进行了全岩样品矿物学和元素地球化学分析,利用两相淋滤实验分别提取了铁锰结核样品的水生矿物相和残留矿物相组分,并进行了元素地球化学分析。结果表明,不同类型铁锰结核的两相淋滤实验中残留相质量占比为14.0%~17.6%,变化较小,残留矿物相组分中Nb、Rb、Ta、Ti、Zr等元素含量较高。水生矿物相组分中的Co、Ni、Cu、Zn、Sr、REY元素含量及其比值变化与全岩样品基本一致。水生矿物相与残留矿物相中Ti、Nb、Sr含量的比值与全岩样品的Mn Fe值呈较好的负相关关系,可作为研究铁锰结核成矿环境的指标参数。

小秦岭金矿区尾矿渣淋溶淋滤实验研究

针对灵宝市西部小秦岭金矿区尾矿渣重金属污染问题。基于矿山工作区的矿坑排水、生产废水、地表水、地下水、尾矿库渗滤液、土壤等样品的分析、评价,进行了蒸馏水淋溶尾矿渣和最大重金属浓度淋溶液淋滤纯净土实验,结果表明,尾矿渣淋溶液中重金属浓度随淋溶时间增加而增大,浓度顺序为铅>铜>镉>汞;尾矿渣柱中重金属浓度随淋溶时间增大而减小,随垂向深度增加而升高,浓度顺序为铅>铜>汞>镉;纯净土柱中重金属浓度随淋滤时间增加而升高,随垂向深度增加而减小,浓度顺序为铅>铜>镉;重金属在淋溶出尾矿渣和淋滤入纯净土时,其浓度均在20~40 cm范围内发生较大变化。上述结论有助于地表水和土壤重金属污染防治的相关对策制定与实施。

原状污泥与淋滤污泥不同脱水方法实验分析

生物淋滤技术能在一定程度上改善污泥的脱水性能。聚乙二醇溶液对污泥进行渗析脱水,其脱水效果显著,但渗析中排水板的有效影响范围有限。为探索更有效的污泥脱水方法,对原状污泥和淋滤污泥开展自重浓缩、离心分离、聚乙二醇溶液渗析三种脱水实验,发现经生物淋滤处理后的污泥其脱水效果皆优于原状污泥,且生物淋滤联合聚乙二醇溶液渗析脱水效果最佳。聚乙二醇溶液渗析实验在一定浓度下能将污泥含水率降至60%以下,能实现污泥的深度脱水,因此污泥经生物淋滤处理后其脱水性能得到明显改善。

直接与间接生物淋滤法去除城市生活垃圾焚烧飞灰中重金属的研究

城市生活垃圾焚烧飞灰中的某些金属含量与低品位矿相似,可以利用。该研究分别采用黑曲霉在含有飞灰的培养基中直接淋滤和黑曲霉发酵液间接淋滤处理飞灰中的重金属,比较了2%和5%(w/v)的飞灰投加量下两种生物淋滤方法中Cd、Cr、Cu、Fe、Mn、Pb和Zn的溶出效果。结果表明,黑曲霉利用碳源产出有机酸将金属从固相溶出;随着飞灰投加量的增大,直接与间接生物淋滤的金属溶出率均降低;在高飞灰投加量(5%)下,飞灰的重金属对菌体的毒性较大,间接生物淋滤能避免菌体与飞灰直接接触,因而7种金属溶出效果均明显优于直接生物淋滤;间接生物淋滤比直接生物淋滤处理时间缩短1/3;而在低飞灰投加量(2%)下,间接生物淋滤处理12 d(包括产酸阶段与处理飞灰阶段)与直接生物淋滤处理18 d相比,飞灰中Cu和Cr的溶出率高于直接生物淋滤,其他金属溶出率均略低于直接生物淋滤。由此可知,间接生物淋滤能在较短时间内脱毒高投加量的飞灰,而直接生物淋滤较适合处理低投加量的飞灰。

生物淋滤法脱除城市生活垃圾焚烧飞灰中的重金属:底物浓度的影响

通过接种嗜酸性硫杆菌复合菌株(氧化亚铁硫杆菌与氧化硫硫杆菌)并采用序批式试验,研究了底物浓度(硫粉投加比例)对城市生活垃圾焚烧飞灰中重金属生物淋滤脱除效果的影响.结果表明,5g/L的硫粉投加比例对重金属的去除与底物利用最为有利.在此条件下淋滤处理飞灰15d,Cd、Zn、Cu、Pb的去除率分别可达到89.7%、81.8%、72.6%、29.3%,硫粉的利用率达到65.2%.TLCP毒性试验表明,飞灰的重金属毒性被有效脱除.飞灰中重金属的去除或溶出主要依赖于硫杆菌生物氧化S0所导致的浆液酸化.

尾矿库淋滤液中氟垂向迁移的土柱淋滤试验

淋滤液引起地下水系统污染问题日益突出.本文针对承钢双大尾矿库淋滤液引起地下水氟污染问题展开研究,通过现场勘探、取样,以及尾矿砂矿物成分和粘粒含量分析,在此基础上进行室内土柱淋滤试验以模拟氟在尾矿砂中的迁移过程,研究其迁移行为特征和影响因素.研究结果表明,由于尾矿砂矿物成分中铁绿泥石和正长石等粘土矿物居多,是氟的良好吸附剂,因此该过程主要受解吸-吸附作用控制.具体表现为在上部尾矿砂中解吸作用占优和下部尾矿砂中吸附作用占优,致使氟含量随深度增加有增大的趋势,这与钻孔岩芯段中氟含量随深度变化曲线相符,也与尾矿砂粘粒含量随深度增加的特点相一致,说明氟迁移过程的主要影响因素是尾矿砂的矿物成分和粘粒含量.了解这一过程为后期地下水氟污染治理提供参考.

燃煤灰渣中砷的连续柱淋滤特性及表生运移作用初探

采用连续柱淋滤试验装置对高砷煤燃烧灰渣进行动态淋滤实验研究,用模拟酸雨淋溶土柱的试验方法探讨煤及燃煤灰渣对土壤的污染及表生运移作用,重点研究燃煤灰渣在不同酸度模拟酸雨条件下对污染土壤中重金属元素砷的淋滤液性质影响。高砷煤燃煤灰渣的动态淋滤实验表明,灰渣淋滤受体系、pH值、吸附和共沉淀作用等因素的影响,高砷及中砷煤灰在淋滤初期其砷的阶段淋滤浓度升幅均较大,但不同的煤灰出现砷淋滤浓度高峰值的时间点有所不同。针对同一燃煤灰渣,淋滤液酸性越强,灰渣中砷的阶段淋滤浓度相对较大,但均属弱淋滤强度。模拟酸雨作用于土壤之上的煤样或灰渣时,随着模拟酸雨酸性的增强,其淋滤液中砷的阶段淋滤率呈递增趋势;中砷灰或中砷煤中砷的阶段淋滤率和60 h总淋滤率分别小于0.5%、2%,属弱淋滤强度。淋滤液的酸性越强,煤及其燃烧灰渣在堆积过程中对土样中渗透砷含量的能力越高。含砷量较高的煤及其燃烧灰渣在堆积或利用过程中通过雨水等自然界长期淋滤作用有可能产生砷危害的累积效应。

微紫青霉菌菌株GXCR对低品位黄铜矿中的Cu和Fe的生物淋滤及其淋滤机制

研究了Penicillium janthinellum菌株GXCR对低品位黄铜矿中的Cu和Fe的生物淋滤浸出。结果表明摇浸淋滤效率优于静置浸没淋滤效率,对Cu的淋滤浸出效果最佳;在添加最佳碳源(10%蔗糖,W/V)、氮源(1.5%NaNO3,W/V)、摇浸淋滤和最佳条件组合(淋滤培养基初始pH 6.0,矿石大小200目,矿石浓度5%(W/V)和初始接种菌量3.0×105分生孢子/mL)时,Cu的浸出率达到87.31%(W/W);摇浸淋滤时影响Cu的生物浸出的主要因素是淋滤培养基初始pH(F>F0.05);对Cu和Fe淋滤起主要作用的有机酸分别是柠檬酸和草酸;浸没淋滤效率低是与柠檬酸和草酸产量低有关;GXCR的生物淋滤机制有2种:柠檬酸和草酸的生化作用和菌体附着生长所产生机械压力对矿石的破碎作用。

黄铁矿与硫粉配合提高污泥重金属的淋滤效果

通过接种嗜酸性硫杆菌复合菌株(氧化亚铁硫杆菌与氧化硫硫杆菌)并采用序批式试验,研究了黄铁矿与硫粉2种底物配合使用对污泥中重金属生物淋滤效果的影响.结果表明,2种底物配合可加速污泥中重金属(Zn, Cu)的浸出,显著提高其去除率.经过18d的生物淋滤,在2种底物配合并接种的处理中,Zn和Cu的去除率分别可达89.2%,56.5%;而在单独加黄铁矿并接种的处理中两者的去除率分别为12.0%, 0.9%;单独添加硫粉并接种处理中分别为85.2%,37.6%,进一步验证了生物淋滤技术去除污泥中重金属的可行性.