硫酸盐还原活性污泥矿化固定酸性矿山废水中的镉

为了实现硫酸盐生物还原法处理酸性矿山废水(AMD)中镉(Cd)的稳定去除,受自然界硫酸盐还原菌诱导的生物矿化现象启发,以驯化的硫酸盐还原活性污泥为种泥,在上流式厌氧反应器内,通过维持进水浓度比COD/SO_(4)^(2-)=2∶1、水力停留时间(HRT)=72h实现了AMD中Cd的稳定矿化,其固化率为100%,且连续36d未见Cd^(2+)的溶出;污泥特性分析表明,硫酸盐还原产生的S2−将废水中的Cd^(2+)转移至污泥中,污泥中的Cd则逐步从不稳定态(可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化态、硫化物结合态)向稳定态(残渣态)转化,并在污泥表面形成大量离群的微米级镉硫矿;微生物群落结构分析表明,反应器中Desulfovibrio、Desulfuromonas、Acinetobacter、Delftia等丰度明显增加,推测协同代谢实现了Cd的稳定矿化。由此表明,硫酸盐还原活性污泥可通过矿化实现AMD中Cd的稳定去除,为AMD的高效处理及资源回收提供了新思路。

硫酸盐还原剩余污泥-生物炭制备及其对Cr(Ⅵ)去除

以硫酸盐还原剩余污泥(SRS)作为生物质原料,在500℃限氧条件下制备生物炭材料(SBC-500),并以某污水处理厂污泥浓缩池中的厌氧污泥制备的生物炭(BC-500)作为对照。采用SEM、XRD、FTIR及BET对两种生物炭进行了表征,并对比不同材料对Cr(Ⅵ)的去除能力。结果表明,与BC-500相比,SBC-500在产率、灰分及孔容方面具有优势,其BET比表面积为17.90 m^2/g,明显大于BC-500(10.24 m^2/g)。SBC-500表面孔道结构明显,生物炭内部镶嵌有不规则边缘晶型结构,XRD观测到石墨烯碳、非晶型碳及FeS晶型结构存在,FTIR图谱出现O==S==O的反对称伸缩振动峰。在pH为3,投加量为0.2 g,Cr(Ⅵ)初始质量浓度为10 mg/L,吸附48 h后,SBC-500对Cr(Ⅵ)去除率达到100%,Cr(Ⅵ)初始质量浓度增至200 mg/L时,SBC-500对Cr(Ⅵ)的吸附量为8.22 mg Cr(Ⅵ)/g,与BC-500相比,SBC-500对Cr(Ⅵ)具有更好的去除能力。

硫酸盐还原颗粒污泥对Cr的吸附机理解析

以硫酸盐还原颗粒污泥作为研究对象,进行Cr的吸附容量研究及吸附等温线拟合,测定颗粒污泥中的硫化物含量、对比实验前后颗粒污泥的表面形态和微生物组成并采用傅里叶红外变换光谱(FTIR)分析颗粒污泥的表面基团。结果表明,颗粒污泥对Cr的吸附容量为6.84 mg/g,吸附过程可用Langmuir吸附等温式描述。颗粒污泥中硫化物含量达9.868 mg/g(湿重),对应每克颗粒污泥对Cr的最大吸附量可达10.69 mg;颗粒污泥表面生长大量的微生物,以杆菌为主,颗粒污泥表面丰富的微孔结构及微生物所分泌的胞外物均可有效吸附溶液中的Cr;FTIR分析结果显示,颗粒污泥中包含大量C=O、C-N及-S等基团,这些基团均可通过与C(rⅥ)或C(rⅢ)之间的静电吸附作用吸附溶液中的Cr。研究表明化学与生物吸附作用在硫酸盐还原颗粒污泥吸附溶液中的Cr过程中起到了重要的作用。

硫酸盐还原菌(SRB)污泥固定化技术污泥选择的研究

以某污水厂的氧化沟污泥和剩余污泥为培养对象,获得了SRB占优的厌氧污泥,分析了活性污泥厌氧驯化过程中微生物的分布规律,考察了不同种类SRB污泥固定化小球处理水中硫酸根、锌及镉的效果。结果表明:pH6．0～7．0,温度35℃,硫酸盐浓度4g/L,时间在24h时,剩余污泥固定化小球处理含Zn(II)400mg/L的废水,去除率达到100%,氧化沟污泥固定化小球Zn(II)的去除率为90%左右;对500mg/L含镉废水,剩余污泥固定化小球8h能去除水中95%Cd(II),氧化沟污泥固定化小球对Cd(II)的去除率为80%。硫酸盐还原菌污泥固定化技术中剩余污泥优于氧化沟污泥。

以SRB颗粒污泥为载体的硫酸盐型厌氧氨氧化的启动研究

采用复合式厌氧折流板反应器(HABR),研究先驯化硫酸盐还原菌(SRB)颗粒污泥、再以之为载体进行硫酸盐型厌氧氨氧化的启动,通过NH_4^+-N、SO_4^(2-)、COD等指标的变化探讨启动的效能。在7<pH<8.5、温度为(32±1)℃的条件下,采用低负荷启动方式,以CH_3COONa为有机碳源,通过逐步缩短HRT提高进水负荷来驯化培养硫酸盐还原菌颗粒污泥。结果表明,SO_4^(2-)与COD去除效果逐步达到稳定,最高去除率分别为86.2%和68.8%,S0全程积累并趋于稳定,经过60 d的驯化,SRB颗粒污泥平均粒径达到3 mm,硫酸盐还原反应启动成功。之后以驯化成熟的SRB颗粒污泥为载体,保持COD为50 mg/L,通过提高进水中NH+4-N和SO2-4负荷的方式启动硫酸盐型厌氧氨氧化。结果表明,NH_4^+-N和SO_4^(2-)去除效果逐步上升并稳定在50%以上,最高分别达到52.5%与53.7%。硫酸盐型厌氧氨氧化成功启动。

玉米芯为碳源固定化硫酸盐还原菌污泥代谢特性

以聚乙烯醇为包埋载体,饱和硼酸为交联剂,制作了玉米芯为内聚缓释碳源的固定化硫酸盐还原菌污泥颗粒。通过厌氧批实验研究了在模拟酸性矿山废水(AMD)条件下玉米芯含量、初始SO2-4和Mn2+负荷以及p H对固定化颗粒代谢特性的影响,初步分析了固定化颗粒处理AMD的机理及可行性。实验结果表明,玉米芯在微生物作用下快速水解并产生有机物累积后,固定化颗粒才能迅速还原SO2-4,且玉米芯含量≤5%时硫酸盐还原率与玉米芯含量成正相关,玉米芯的水解会略微降低体系的p H;初始SO2-4浓度通过改变体系中COD/SO2-4和颗粒内外的浓度差影响固定化颗粒的代谢过程,而对玉米芯水解的影响不显著。初始p H为2~6和Mn2+浓度≤55 mg/L时对固定化颗粒活性抑制作用不明显,初始p H越低越利于玉米芯的水解和颗粒形成良好的孔隙结构;颗粒对Mn2+的去除机理是一种不依赖微生物活性的快速化学吸附作用,可用伪二级动力学模型描述吸附过程(R2=0.995)。

硫酸盐还原菌污泥固定化特性

采用玉米芯为碳源,聚乙烯醇(PVA)为包埋载体,饱和硼酸(H3BO3)为交联剂,研究了硫酸盐还原菌污泥(SRBS)、铁屑、麦饭石共固处理合成煤矿酸性废水的最优配比与机理,并分析了固定化过程中小球稳定性及活性的变化规律。实验结果表明,SRBS投加量是影响处理效果的最显著因子,当投加30%SRBS、2%铁屑、3%麦饭石时SO2-4、Mn2+去除率分别为94.13%和84.39%,溶液p H为7.03,未检测出Fe2+;随着交联时间的延长,小球膨胀率及SO2-4还原率分别呈线性与指数下降,从保持小球稳定性与活性角度考虑,可将交联时间设定为4~8 h;该法可为市政污泥的处置以及生物法处理煤矿酸性废水的工程应用提供技术参考。