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基于生物淋滤的城市污泥重金属溶出及形态迁移

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节剑勇, 孙力平, 邱春生, 石璞玉, 王少坡, 刘范嘉, 陈剑. 基于生物淋滤的城市污泥重金属溶出及形态迁移[J]. 环境工程学报, 2018, 12(3): 939-946. doi: 10.12030/j.cjee.201707134
引用本文: 节剑勇, 孙力平, 邱春生, 石璞玉, 王少坡, 刘范嘉, 陈剑. 基于生物淋滤的城市污泥重金属溶出及形态迁移[J]. 环境工程学报, 2018, 12(3): 939-946. doi: 10.12030/j.cjee.201707134
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JIE Jianyong, SUN Liping, QIU Chunsheng, SHI Puyu, WANG Shaopo, LIU Fanjia, CHEN Jian. Dissolution and transformation of heavy metals in sewage sludge based on bioleaching[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2018, 12(3): 939-946. doi: 10.12030/j.cjee.201707134
Citation: JIE Jianyong, SUN Liping, QIU Chunsheng, SHI Puyu, WANG Shaopo, LIU Fanjia, CHEN Jian. Dissolution and transformation of heavy metals in sewage sludge based on bioleaching[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2018, 12(3): 939-946. doi: 10.12030/j.cjee.201707134
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基于生物淋滤的城市污泥重金属溶出及形态迁移

  • 1.

    天津城建大学环境与市政工程学院，天津 300384

  • 2.

    天津市水质科学与技术重点实验室，天津 300384

  • 3.

    北京科净源科技股份有限公司，北京 100042

  • 4.

    天津凯英科技发展股份有限公司，天津 300381

  • 基金项目:

    国家自然科学基金资助项目（51478292，51478291）

    天津市科技计划项目（14ZCDGSF00032）

Dissolution and transformation of heavy metals in sewage sludge based on bioleaching

  • 1.

    School of Environmental and Municipal Engineering, Tianjin Chengjian University, Tianjin 300384, China

  • 2.

    Tianjin Key Laboratory of Aquatic Science and Technology, Tianjin 300384, China

  • 3.

    Beijing SYS Science & Technology Co.Ltd., Beijing 100042, China

  • 4.

    Tianjin Caring Technology Development Co.Ltd., Tianjin 300381, China

  • Fund Project:

  • 摘要: 利用生物淋滤法处理城市污泥，以生物淋滤过程中pH、ORP（氧化还原电位）变化以及重金属（Zn、Cu、Cd）溶出率为指标，考察淋滤菌接种比例、初始pH、淋滤时间对生物淋滤的影响，并分析了生物淋滤前后，重金属形态变化以及重金属的生物有效性和迁移性。结果表明富集筛选的嗜酸性氧化亚铁硫杆菌（A. f）可有效溶出污泥中的重金属。生物淋滤最佳条件为：初始pH=4.00，淋滤菌接种比例30%，重金属Zn，Cu，Cd在第10天的整体处理效果最优，溶出率分别达到75.30%、50.40%和74.44%。BCR形态分析表明：原污泥中Zn，Cu，Cd主要以弱酸提取态、可还原态和氧化态存在，残渣态较少；生物淋滤之后，3种重金属弱酸提取态、可还原态和氧化态含量有不同程度降低，其中，可还原态含量降低最为显著，残渣态基本无变化，并且淋滤后污泥中重金属氧化态及残渣态所占比例较淋滤前高，污泥稳定性得到提升。生物淋滤可以通过减少污泥中重金属含量和改变重金属形态降低其生物有效性和迁移性。
    Abstract: Bioleaching was applied to treat municipal sludge, the pH, ORP (oxidation-reduction potential) and heavy metals (Zn, Cu, Cd) dissolution rate were analyzed to investigate the effects of leaching bacteria inoculation ratio, initial pH and leaching time on the bioleaching. Meanwhile, the transformation, bioavailability and migration of heavy metals were also analyzed before and after bioleaching. The results showed that the enriched Acidithiobacillus ferrooxidans (A. f) can effectively dissolve out heavy metals from sludge, the optimum conditions of bioleaching were as follows：the initial pH of 4.00, leaching bacteria inoculation ratio of 30% and leaching time of 10 days. The dissolution rate of Zn, Cu, Cd could reach 75.30%, 50.40% and 74.44%, respectively. Fractions of heavy metals analysis showed that Zn, Cu, and Cd existed mainly in acid extractable state, reducible state and oxidized state with less in residual state. After bioleaching, heavy metals of the acid extractable state, reducible state and oxidized state were decreased in different degrees, among them, heavy metals of the reducible state decreased significantly with constant content of the residual state. Besides, the proportion of the oxidation and residual state of heavy metals after leaching was higher than that before leaching, the stability of sludge was improved. Bioleaching could reduce the bioavailability and migration of heavy metals by decreasing the content and altering the form of heavy metals.
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出版历程
  • 刊出日期:  2018-03-22

基于生物淋滤的城市污泥重金属溶出及形态迁移

  • 1. 天津城建大学环境与市政工程学院，天津 300384
  • 2. 天津市水质科学与技术重点实验室，天津 300384
  • 3. 北京科净源科技股份有限公司，北京 100042
  • 4. 天津凯英科技发展股份有限公司，天津 300381
基金项目:

国家自然科学基金资助项目（51478292，51478291）

天津市科技计划项目（14ZCDGSF00032）

摘要: 利用生物淋滤法处理城市污泥，以生物淋滤过程中pH、ORP（氧化还原电位）变化以及重金属（Zn、Cu、Cd）溶出率为指标，考察淋滤菌接种比例、初始pH、淋滤时间对生物淋滤的影响，并分析了生物淋滤前后，重金属形态变化以及重金属的生物有效性和迁移性。结果表明富集筛选的嗜酸性氧化亚铁硫杆菌（A. f）可有效溶出污泥中的重金属。生物淋滤最佳条件为：初始pH=4.00，淋滤菌接种比例30%，重金属Zn，Cu，Cd在第10天的整体处理效果最优，溶出率分别达到75.30%、50.40%和74.44%。BCR形态分析表明：原污泥中Zn，Cu，Cd主要以弱酸提取态、可还原态和氧化态存在，残渣态较少；生物淋滤之后，3种重金属弱酸提取态、可还原态和氧化态含量有不同程度降低，其中，可还原态含量降低最为显著，残渣态基本无变化，并且淋滤后污泥中重金属氧化态及残渣态所占比例较淋滤前高，污泥稳定性得到提升。生物淋滤可以通过减少污泥中重金属含量和改变重金属形态降低其生物有效性和迁移性。

English Abstract

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