【摘要】：制革污泥是一種既含高濃度有毒金屬鉻(含Cr達1～4％)，同時也富含有機質(zhì)、氮磷等植物養(yǎng)分的有機廢棄物。污泥無害化及資源化是多數(shù)制革企業(yè)當前面臨的迫切選擇。基于生物濕法冶金原理(biohydrometallurgy)的生物淋濾(bioleaching)技術(shù)在去除污染介質(zhì)中重金屬上獲得的成功，，為我們?nèi)コ蚧厥罩聘镂勰嘀懈吡康你t提供了全新的啟示。本文以制革污泥為研究對象，對制革污泥生物淋濾工藝進行了有益的探索，主要研究三大內(nèi)容：制革污泥生物淋濾工藝參數(shù)的優(yōu)化；污泥中對生物淋濾細菌(Acidithiobacillus ferrooxidans LX5和Acidithiobacillus thiooxidans TS6)產(chǎn)生抑制的有機物鑒定；內(nèi)源耐酸性酵母TS7的分離及其在加速制革污泥生物淋濾脫鉻進程中的作用機制與效果驗證。 序批式試驗表明，采用嗜酸性氧化亞鐵硫桿菌A．ferrooxidans LX5和氧化硫硫桿菌A．thiooxidans TS6并少量添加能源物質(zhì)硫粉的生物淋濾技術(shù)能高效脫除(溶出)制革污泥中的鉻。淋濾反應8d，Cr的溶出率接近100％。且生物淋濾處理后的制革污泥沉降性能大大改善，污泥中氮磷等植物養(yǎng)分損失較少。硫粉投加量，污泥濃度，起始H_2SO_4添加量，溫度以及污泥回流比等對制革污泥生物淋濾過程均有不同程度的影響。研究顯示，硫粉加入量4g／L，污泥濃度4％～6％，起始H_2SO_4添加量0.185mL／g，溫度28℃，污泥回流比1／2～2／3等條件對制革污泥中Cr的生物淋濾去除最為有利，且污泥淋濾過程中污泥pH值和Cr溶出率與反應時間(T)、硫粉投加量(S)、污泥濃度(C)、溫度(W)、起始H_2SO_4添加量(H)之間的關(guān)系可以分別用表達式pH=-0.064S+0.063C-0.215W-21.95H-0.43T+16.09；Cr(％)=1.74S-1.90C+3.46W+289.56H+6.73T-144.99來反映。制革污泥中鉻的生物淋濾脫除主要是靠污泥介質(zhì)的酸化，即污泥pH值的降低來實現(xiàn)的，氧化作用貢獻極小。研究發(fā)現(xiàn)，污泥中鉻的大量溶出(80％以上)存在明顯突變點：當污泥pH值≤2.0，才能使污泥中Cr的溶出率達到80％以上；pH值下降到1.5，Cr的溶出率接近100％。 污泥DOM對嗜酸性硫桿菌A．ferrooxidans LX5和A．thiooxidans TS6氧化亞鐵和氧化硫粉均存在明顯抑制。通過對8種常見有機物對硫桿菌抑制作用的研究以及對污泥DOM中一元小分子有機羧酸的檢測發(fā)現(xiàn)，污泥DOM對硫桿菌LX5(TS6)氧化Fe~(2+)(S粉)所產(chǎn)生的抑制程度高低與污泥DOM中一元小分子有機酸含量大小密切相關(guān)。8.94mM甲酸和2.09mM乙酸是導致污泥150mg DOC L~(-1)的DOM-H對Fe~(2+)(S粉)氧化的抑制率分別高達95％和79％的主要原因。試驗還發(fā)現(xiàn)，與A．thiooxidans TS6相比，A．ferrooxidans LX5對葡萄糖，淀粉和檸檬酸等有機物更為敏感，而對小分子一元有機羧酸中的乙酸，丙酸和丁酸表現(xiàn)出更強的耐受力。 作者從制革污泥中分離出一株以制革污泥DOM為碳源和能源且能耐受極端酸性環(huán)境的酵母TS7，將其復合作用于以嗜酸性硫桿菌(LX5和TS6)為主體的制革污泥生物淋濾過程。結(jié)果顯示，83％的制革污泥DOM被酵母TS7消耗，一定程度上消除或減輕了DOM對硫桿菌的毒害，進而與未添加酵母TS7的對照相比，污泥中Cr的淋濾周期縮短4d，第6d，污泥pH值即下降到1.5，Cr的溶出率接近100％。280L氣升式內(nèi)環(huán)流(ALR)反應器中進行的制革污泥生物淋濾反應(硫桿菌與酵母菌配合)驗證了污泥淋濾技術(shù)在中試規(guī)模下仍具有穩(wěn)定的處理效果(淋濾作用3d，Cr的溶出率達到94％)。 本文研究表明，利用嗜酸性硫桿菌或復合以耐酸性異氧菌的生物淋濾作用可以高效脫除制革污泥中高量的鉻，是一門極具應用前景的污泥“潔凈化”技術(shù)。
【學位授予單位】：南京農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2006
【分類號】：X794

【引證文獻】

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1 周立祥;;污泥生物瀝浸處理技術(shù)及其工程應用[J];南京農(nóng)業(yè)大學學報;2012年05期

2 龐曉燕;趙曉東;畢東亮;丁志文;張慧潔;吳義興;;制革業(yè)重金屬鉻處理技術(shù)現(xiàn)狀及相關(guān)標準和技術(shù)政策[J];皮革與化工;2013年04期

本文編號：2631330