酸性矿山排水与垃圾渗滤液混合厌氧消化

酸性矿山排水一直是难以处理的矿山环境问题之一。课题组前期研究表明,硫酸盐矿物和铁氧化物矿物能够促进垃圾渗滤液中有机物的降解。而硫铁矿的酸性矿山排水中既含有大量的硫酸盐也还有较高浓度的铁离子,因此,我们进一步研究了将酸性矿山排水和垃圾渗滤液混合后进行厌氧处理的效果,并通过小瓶实验优化得到在m(COD)/m(SO2-4)为3的配比下,将酸性矿山排水与垃圾渗滤液进行混合调节后处理,调节废水中的COD、硫酸根以及其他金属离子都可以得到较好的去除效果。因此,本文采用工作体积为4 L的连续运行反应器,长期考察将酸性矿山排水和垃圾渗滤液混合后进行厌氧消化的效果。在连续运行实验中,参照小瓶实验结果,按照m(COD)/m(SO2-4)为3的配比,将酸性矿山排水与垃圾渗滤液混合,之后用NaO H溶液调节混合液的p H,得到p H为7.5左右的调节废水,调节废水中COD、硫酸盐浓度分别约为7 500 mg/L和2 500 mg/L。将调节废水加入反应器,鼓氩气,不接种其他微生物,维持厌氧运行,水力停留时间和温度分别为20 d和35℃。厌氧反应器稳定运行一年后,反应器出水中的COD和硫酸盐浓度分别约为800 mg/L和500 mg/L,调节废水中COD和硫酸根的去除率分别达到90%和80%,Fe、Mn、Ca、Zn等重金属离子的去除率均在80%~90%。微生物群落分析的结果表明,种群上占优势的微生物主要有硫酸盐还原菌、产酸菌、产甲烷菌与铁还原菌等厌氧微生物。硫酸盐还原菌是能够适应苛刻环境的微生物,在厌氧条件下,硫酸盐还原菌利用混合废水中的有机质还原硫酸盐生成单质硫和S2-,而生成的S2-可以用于还原三价铁离子,并同时与调节废水中的重金属离子生成金属硫化物沉淀,从而实现单质硫、硫离子和重金属离子的去除,亦解除了游离的S2-对微生物的毒性作用。此外,铁还原菌也能够将三价铁还原成Fe2+,Fe2+能提高硫酸盐还原菌、产酸菌等厌氧微生物的活性。本文的研究结果表明,将酸性矿山排水和垃圾渗滤液混合后进行厌氧消化,能够同时高效处理两种废水,达到以废治废目的,具有一定的实际应用价值。另一方面,由于垃圾渗滤液的可生化性较差,而本实验中调节废水的COD去除率高达90%,这说明垃圾渗滤液中的一些难降解物质也被分解转化,因此,酸性矿山排水与垃圾渗滤液混合厌氧消化过程中涉及的具体机制还需要进一步进行深入的研究。     

生物去除地下水中硫酸盐的实验研究

使用平皿夹层厌氧法分离得到纯化的硫酸盐还原菌,通过对比封口、敞口两种情况下细菌培养过程中产生的现象和细菌的生长曲线,表明SRB并非严格的厌氧菌,能耐受一定浓度的环境溶解氧.将该菌用于去除溶液中的SO42-,发现SRB在还原SO42-的过程中,随着SO42-去除率的增加,溶液的pH值会减小,而当SO42-去除率降低时,溶液的pH有增加的趋势;COD/SO42-比值对SO42-的去除率有很重要的影响,在封口情况下,COD/SO42-=0.75时SO42-的最大去除率约为48.60%,COD/SO42比值增加至2.5时,SO42-最大去除率可以达到89.72%,要达到SO42-高去除率,必须增加COD/SO42-比值.     

一株硫酸盐还原菌的分离及生理生态特性的研究

硫酸盐有机废水生物处理技术一直是人们关注的热点，该种废水处理的关键是如何在有效地去除COD的同时，高效地去除SO 2 4。厌氧生物处理系统中的硫酸盐还原菌（Sul fate Reducing Bacteria，SRB）在一定的条件下可以有效地将SO 2 4还原而从废水中去除。产酸脱硫反应器是一个复杂的生态学系统，在这个生态系统中，SRB起着最主要的生态学作用，要研究产酸脱硫反应器中的各种群的微生物的生理生态学，是非常复杂而且难以实现的。为了更方便地研究产酸脱硫反应器中的微生物生理生态学，比较好的做法是把在反应器中数量上占优势，并且起主要功能的种群分离出来，对它们进行单独和配合研究。本实验就是利用滚管法和改进的Hungate技术，在COD／ SO 2 4＝3的稳定阶段，对产酸脱硫反应器中的SRB进行了分离，分离出在数量上占优势的SRB，命名为SRB ZH07。在厌氧试管和三角瓶中，进行了SRB ZH07生理生态学研究。pH值对SRB ZH07的生长和硫酸盐去除率的影响，pH为 7．0左右SRB ZH07的生长状况最好，在34h，菌液的OD 600nm达到 0．827，而其它pH下的OD 600nm各时刻最大只有 0．08。在34h时，SO 2 4的去除速率达到38．06 m g／h，而pH值为 3．0、4．0、5．0、8．0时各时刻SO 24的去除速率最大为 9．62 m g／h。乳酸最有利于 SO 2 4的去除，于SO 2 4去除率为94．24％，其次为丙酸，28．81％，最差的是葡萄糖，13．6％，SRB ZH07利用有机底物对硫酸盐的还原率从大到小依次为：乳酸＞丙酸＞丁酸＞乙酸＞乙醇＞葡萄糖。 COD／SO 2 4大于 2．0时，SO 2 4的去除率为80％左右；COD／SO 2 4小于 2．0时，SO 2－ 4去除率迅速下降，降低到50％以下。SRB ZH07在有氧和无氧条件下都能生长，但只有在无氧条件下才能有硫酸盐的去除率。在有氧条件下，SRB ZH07的生长速率要快于在无氧条件下SRB ZH07的生长速率。 SRB ZH07代谢乳酸、丙酸、丁酸、戊酸终产物主要乙酸，所以当动态实验出水乙酸含量比较高的时候硫酸盐去除率比较高。出水乙酸的含量高是硫酸盐去除率比较高的标志，而不是原因。     

褐铁矿和白云石对垃圾渗滤液厌氧消化增强作用的初步研究

垃圾渗滤液治理一直是城市生活垃圾卫生填埋场的难题。能否利用矿物-微生物交互作用提高垃圾渗滤液有机污染物厌氧转化的效率是值得研究的问题。本文设置4组厌氧生物反应器(分别为只添加褐铁矿或者白云石、同时添加褐铁矿和白云石以及不添加矿物的空白组),考察添加褐铁矿、白云石对垃圾渗滤液厌氧消化的影响。实验结果表明,厌氧生化反应12 d时,添加了褐铁矿和白云石的反应器中COD去除率均达到80%以上,而空白对照组COD去除率仅为50%;4组反应器中溶液pH值变化表明,矿物的存在提高了溶液的pH值0.5左右;4组反应器中氨氮含量变化不大,也没有表现出明显差异。研究认为褐铁矿或白云石矿物在垃圾渗滤液中有机物的厌氧消化过程中起到了重要促进作用。研究结果为提高垃圾渗滤液厌氧处理效率提供了一个可供参考的方法。     

一株硫酸盐还原菌的分离及生理生态特性的研究

硫酸盐有机废水生物处理技术一直是人们关注的热点,该种废水处理的关键是如何在有效地去除COD的同时,高效地去除SO_4~(2-)厌氧生物处理系统中的硫酸盐还原菌(Sulfte-Reducing Bacteria,SRB)在一定的条件下可以有效地将SO_4~(2-)还原而从废水中去除。产酸脱硫反应器是一个复杂的生态学系统,在这个生态系统中,SRB起着最主要的生态学作用,要研究产酸脱硫反应器中的各种群的微生物的生理生态学,是非常复杂而且难以实现的。为了更方便地研究产酸脱硫反应器中的微生物生理生态学,比较好的做法是把在反应器中数量上占优势,并且起主要功能的种群分离出来,对它们进行单独和配合研究。本实验就是利用滚管法和改进的Hungate技术,在COD/SO_4~(2-)=3的稳定阶段,对产酸脱硫反应器中的SRB进行了分离,分离出在数量上占优势的SRB,命名为SRB-ZH07。在厌氧试管和三角瓶中,进行了SRB-ZH07生理生态学研究。pH值对SRB-ZH07的生长和硫酸盐去除率的影响,pH为7.0左右SRB-ZH07的生长状况最好,在34h,菌液的OD_(600nm)达到0.827,而其它pH下的OD_(600nm)...     

厌氧生物法处理高浓度酸性硫酸盐废水研究

以厌氧移动床生物膜反应器处理高浓度酸性硫酸盐废水,考察了生长因子B对体系pH缓冲能力和SO4^2-去除率影响。实验证明,加入生长因子后,可使进水pH值从6.80降到3.08,出水pH稳定在6.78±0.5,此pH下SO4^2-去除率比单一葡萄糖为碳源提高5.72倍。在半连续试验确定的体系最佳运行参数下连续运行试验,SO4^2-、CODCr去除率分别从85.17%、74.05%增至95.66%和88.56%,148 d负荷试验后,进水SO4^2-浓度从500 mg/L增加至2 876 mg/L时,出水SO4^2-浓度均在238.42 mg/L以下,SO4^2-的去除率稳定在90%以上,处理SO4^2-浓度最高可达3 580 mg/L。该体系在加入生长因后,可处理高浓度的酸性硫酸盐废水。     

硫酸盐还原菌粘附作用对硬石膏分解的影响

硫酸盐还原菌(SRB)分解硫酸盐矿物对C、S、Fe、Sr、Ba等元素的循环起着重要制约作用,二者相互作用机制的阐明具有重要的矿物学、地球化学及地质微生物学意义。通过设计厌氧实验,本文探讨了SRB与硬石膏的作用过程及机理。结果表明,较之无菌体系,SRB体系中氧化还原电位(EORP)显著降低;可挥发性硫(AVS)与蛋白质浓度则不断增大;硬石膏中总溶出硫含量增加;硬石膏表面SRB粘附位置出现明显溶蚀现象。分析表明SRB通过两种机制促进硬石膏分解:SRB还原代谢消耗溶解态SO42-,降低SO42-浓度,进而促使硬石膏持续溶解;SRB粘附于硬石膏表面,其自身及代谢产物通过络合硬石膏中的Ca加速矿物分解,此种机制在前人的研究中被普遍忽略,而通过此机制SRB亦可促进难溶硫酸盐(天青石、重晶石等)及铁氧化物的溶解,进而制约相关元素的地球化学行为。     

酸性矿山废水对合山地下水污染的硫氧同位素示踪

以广西合山煤矿为例,应用硫酸盐硫、氧同位素示踪并量化酸性矿山废水对矿区地下水的污染。合山矿井水表现出高浓度SO2-4和低p H值的酸性矿山废水特征,其硫酸盐硫、氧同位素组成显著富集轻同位素,表明煤矸石中黄铁矿的氧化是其产生的主要机制,反应途径为微生物作用下Fe3+对Fe S2的氧化。利用硫酸盐硫、氧同位素组成并应用三元混合模型计算,结果表明矿区地下水基本都受到酸性矿山废水的入渗影响,其对地下水硫酸盐的贡献比例为16%~52%。硫酸盐硫、氧同位素能够示踪酸性矿山废水对地下水的影响,是示踪与评价矿山开采活动对地下水污染的有效手段。     

长江口盐沼硫酸盐还原菌的分布特征与环境机制

选择长江口崇明东滩两类植被区（互花米草、土著植被）纵向剖面,根据不同高程部位柱样土壤和植被根际硫酸盐还原菌（SRB）与异养菌的数量,颗粒有机碳（POC）含量与δ13C值,孔隙水Cl-/SO2-   ４摩尔比等,研究盐沼SRB的空间分布特征与机制。自高潮滩向光滩,柱样氧含量降低,SO2-   ４含量增加,导致SRB含量增加,SRB在有机质矿化中的作用增强。高潮滩柱样不同深度层位的异养菌数量明显大于中潮滩和光滩柱样的相应层位,这与由陆向海柱样氧含量及POC含量降低有关。SRB对植被根际环境的变化较敏感,芦苇根际最有利于SRB生长,藨草根际次之;互花米草根际不利于SRB生长,根系分泌物可能对SRB有抑制作用。土壤有机质含量是导致不同纵向剖面相同高程部位柱样之间微生物数量差异的主要因素。同一纵向剖面不同高程部位柱样之间在土壤氧含量与SO2-   ４含量方面的不同,导致这些柱样微生物数量存在差异。盐沼柱样孔隙水Cl-/SO2-４摩尔比总体偏低,多小于19.33,指示有非海源SO2- ４加入。非海源SO2-４的加入掩盖了硫酸盐还原作用对SO2-４的消耗,增加了利用孔隙水Cl-/SO2-４摩尔比定量研究盐沼硫酸盐还原作用强度的难度。柱样中SRB越多,Cl-/SO2-４摩尔比就越大,硫酸盐还原作用就越明显。     

铁氧化物对硫酸盐还原菌分解硫酸盐矿物的协同作用

以牛肉膏为碳源,用活性污泥混合菌接种,探讨在缺氧条件下添加不同的铁氧化物对硫酸盐还原菌(SRB)分解硫酸盐矿物的影响。通过溶液pH、铁离子、硫酸根浓度以及固体产物的SEM和EDS图谱分析,揭示硫酸盐矿物分解过程和机制。实验结果表明,铁氧化物对SRB分解硫酸盐矿物起着明显的协同作用:①被铁还原菌还原的Fe2+与硫酸盐还原产生的硫化氢反应形成铁硫化物,消除硫化氢对SRB分解硫酸盐的抑制作用;②铁氧化物还原溶解,提高体系的pH和碱度,增加生化产物CO2的溶解,诱导溶解的钙离子形成方解石沉淀,促进SRB分解硫酸盐矿物的过程。     

秸秆固定床处理含As酸性废水及其生物矿化过程

矿山开采使还原条件下稳定的硫化物矿物(特别是黄铁矿)暴露于氧气和水中,发生风化氧化,释放出pH<3且富含硫酸盐和重金属离子(Cu、Zn、Ni、Cd、Cr、As、Fe)的酸性浸出液,即矿山酸性排水(Acid Mine Drainage,简称AMD)     

低变质煤H2S异常和超限形成机理研究

为了研究彬长矿区雅店煤矿的H₂S异常和超限的形成机理,通过对矿井主采4号煤层地温条件、不饱和烃、硫酸盐分布、地下水pH值、硫酸盐还原菌(SRB)生存条件及采矿扰动等分析,认为研究区具有20～40℃适宜的地温条件和pH值为7.70～7.78的洛河组弱碱性水良好条件,为硫酸盐还原菌(SRB)苏醒和繁殖提供了生存条件,在硫酸盐还原菌(SRB)的还原作用下,使得煤层中的硫酸盐矿物被还原成为H₂S代谢排出(生),进入煤层孔裂隙等储存空间(储),受煤系地层顶底良好的封存作用使得H₂S得以保存,受采矿活动的影响,H₂S沿裂隙和地下涌水逸散至巷道回风流中(运—逸),造成H₂S局部异常和超限,构成了“生—储—保—运(移)—逸” H₂S形成机理和条件。     

中小城镇垃圾卫生填埋场渗滤液处理工艺及其效果

中小城镇垃圾卫生填埋场渗滤液水质仍然较为复杂,并具有较高的COD、BOD、TN、TP及色度。采用一段厌氧或好氧生化方法或二段厌氧+好氧工艺难以使水质达到排放标准,采用"厌氧+好氧+膜生物反应+纳滤+反渗透"工艺对城市垃圾卫生填埋场渗滤液水质进行净化处理,可以达到相关排放标准。     

膨润土研究现状及其作为PRB反应介质的探讨

在阐述膨润土的矿物学特性、类型及其改性方法（包括酸活化、焙烧、无机盐,有机铵盐）的基础上,探讨了其在废水处理、垃圾填埋场和土壤改良中的应用现状,并以膨润土作为反应介质,COD（化学需氧量）、Cr⁶⁺和NH₄⁺为靶污染物,进行垃圾渗滤液对地下水污染的渗透反应格栅（PRB）实验研究,结果表明：pH值和DO（垃圾渗滤液中的溶解氧）对靶污染物的去除效果有一定的影响,且反应介质对COD、Cr⁶⁺和NH₄⁺的去除率分别为53%、51%和53%,此结果说明了以膨润土作为PRB的反应介质是可行的.     

广州火烧岗垃圾填埋场自生碳酸盐岩的微生物成因特征

为探讨垃圾填埋场自生碳酸盐岩的生物地球化学过程和机制,对广州火烧岗垃圾填埋场渗滤液收集管道发育的纹层状碳酸盐结壳进行了岩石学和地球化学研究。结果显示,碳酸盐岩主要为低镁和高镁方解石,保存了叠层石、鲕粒、团粒、凝块、草莓状黄铁矿和球状、丝状和杆状体等与微生物活动有关的组构;碳酸盐矿物的δ~(13)CV-PDB值为+7.34‰~+18.21‰,表明碳主要来自产CH_4作用残余的CO_2;稀土元素组成显示其形成于还原环境。研究表明,厌氧微生物将垃圾有机质逐渐降解为CH_4和CO_2,提高渗滤液的碱度和p H值,降低SO_4~(2-)浓度,使得方解石晶体在细胞表面成核和沉淀;较晚形成的高镁方解石具有较高的δ~(13)C值,可能指示流体的Mg/Ca值和溶解无机碳δ~(13)C值在封闭的填埋场稳定化过程中逐渐上升。     

高效厌氧+A/O+MBR+NF多级组合工艺处理某垃圾填埋场垃圾渗滤液

本项目采用厌氧+A/O+MBR+NF多级组合工艺处理某垃圾填埋场垃圾渗滤液,设计处理规模为300m3/d,出水水质可达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)中一般地区对渗滤液出水水质的要求。     

向山垃圾填埋场-尾矿混合带硫酸盐还原菌分离

马鞍山向山垃圾填埋场建设在向山硫铁矿尾矿库之上、混入玢岩铁矿尾矿和酸性排水,是富含有机质的废物与富含硫酸盐、铁氧化物废物混杂的地带,这是一个微生物电子受体和电子供体长期共存的场所。对这样一个特殊的体系进行微生物矿物交互作用研究具有十分重要的意义。本文对向山垃圾填埋场-尾矿混合带的微生物进行富集培养,经过富集培养和平板划线分离得到一株纯菌。经光学显微和扫描电镜观察、16SrDNA测序、还原硫酸盐能力检测,鉴定该纯菌株为梭状硫酸盐还原菌(Clostridium Sulfate Reducing Bacteria,简称C.SRB)。其生理生化特性研究结果表明,该菌可以利用葡萄糖和乳糖为碳源生长,甲基红试验为阴性,吲哚试验、接触酶试验均为阳性。考查该菌株的生长代谢以及温度、pH、盐度等外界环境影响因素发现,培养该菌株36 h消耗硫酸盐比速率最高为0.73 mmol/g·h;最适生长条件为温度35℃、pH值7、盐度0.5 g/L。     

垃圾破碎和垃圾压实在厌氧渗滤液循环中的作用

通过3个对比反应柱研究了厌氧渗滤液循环中垃圾的破碎和压实对垃圾降解的影响。实验结果显示：在填埋垃圾量和渗滤液循环量相同的条件下，经过60d的厌氧渗滤液循环，对比垃圾柱的出水CODcr浓度为1333．2mg／L，而破碎垃圾柱和压实垃圾柱出水的CODcr浓度分别为582．4mg／L和2112．4mg／L。在厌氧渗滤液循环中，对垃圾进行破碎处理能够加速垃圾的降解，降低垃圾填埋场对地下水的危害；而对垃圾填埋体的压实不利于垃圾的降解，从而增加了垃圾填埋场污染地下水的风险。     

周口北郊垃圾填埋场渗滤液的渗漏量及COD变化模拟分析

周口北郊垃圾填埋场为非卫生填埋,已对周围地下水环境造成了污染。在建立污染物溶出模式的基础上,分析了该非卫生填埋场垃圾渗滤液中化学需氧量(COD)的变化规律,用WHI UnSat Suite软件HELP模块估计了停止填埋后的现状和采用地表防渗措施情况下渗滤液的渗漏量。结果表明,周口北郊垃圾在10a垃圾填埋过程中每年有1 000～5 000m3渗滤液进入含水层,其COD质量浓度大致为2 000mg/L。停止垃圾堆放后,在没有覆盖措施条件下,渗滤液渗漏量平均值为2 500m3/a。在垃圾表层铺设防渗措施可有效减少99%的渗漏量,但仍有12m3/a渗滤液渗漏进入含水层。     

海南红树林湿地可培养硫酸盐还原菌的垂直分布特征研究

利用厌氧微生物分离技术,对深度为1.2 m 的海南红树林湿地沉积物钻孔样品进行了分离培养,共获得11 株 厌氧sulfate-reducing bacteria（SRB） 菌株。经显微观察和16S rDNA序列分析,可归纳为6个属,其中已经报道有芽孢杆菌 属（Bacillus）、弧菌属（Vibrio） 和梭状芽胞杆菌属（Clostridium）,另外3个属分别为伯克霍尔德菌属（Burkholderia）、希瓦氏菌属（Shewanella） 和海杆菌属（Marinobacterium）。不同属的细菌对硫酸盐还原的速率最低为14.71%,最高可达 56.78%,并且以上6属11株菌都能将+6价的硫还原生成-2价硫,并与培养基中的Fe2+结合生成黑色FeS沉淀,而这些无定 形FeS沉淀是生成黄铁矿的前体。红树林湿地SRB种群数量随沉积物深度的增加而降低,结合沉积物的地球化学分析测试 结果表明,表层（0 cm） 水界面的沉积物由于处于氧化-还原界面,氧气的周期性输入在一定程度上抑制了SRB的生长;随着 深度增加（10~40 cm）,充足的有机质、偏中性的pH值以及厌氧环境的增强,使得SRB种类和数量明显增加;而60 cm以下 沉积物中因TOC含量降低,减少了微生物可利用的碳源,pH值明显降低,Na+和Ca2+离子浓度明显增加,这些因素都抑制了 SRB的生长,使得深部沉积物中SRB的种类和数量显著减少。