生物强化麦饭石处理矿山废水中Fe2+、Mn2+试验研究

针对酸性矿山废水处理难、处理费用高等问题,以辽宁(1号麦饭石)、山东(2号麦饭石)和黑龙江(3号麦饭石)3个不同产地的麦饭石为原材料,分别协同硫酸盐还原菌(Sulfate-Reducing Bacteria, SRB)处理酸性矿山废水(Acid Mine Drainage, AMD),利用单因素试验考察不同产地麦饭石对SRB活性的影响以及生物麦饭石修复AMD的效果,并通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对麦饭石进行表征,阐明不同地区生物麦饭石对AMD中污染物的去除机理。结果表明：(1)在不同产地麦饭石对SRB活性影响的单因素试验发现3种不同产地麦饭石均延长了SRB的对数生长期,使培养液的pH由初始的6.86分别增加到8.36、8.33和8.24,均高于对照组的0.698。对SRB活性的影响由大到小为：2号麦饭石>1号麦饭石>3号麦饭石。(2)在生物麦饭石处理AMD的单因素试验中,2号麦饭石麦饭石对AMD的处理效果最好,处理后pH值提高到7.43,Eh降低到-192 mV,OD₆₀₀最大值为0.586,SO■、Fe²⁺...     

麦饭石生物固定化颗粒最优成分配比正交试验

针对煤矿酸性废水(AMD)处理效果不佳的问题,采用L9(34)正交试验,考察了麦饭石生物固定化颗粒中SRB污泥、玉米芯、铁屑各成分的最优配比,并按此配比制备生物固定化颗粒,对成品颗粒进行物相分析。结果显示,在SRB污泥含量30%,玉米芯含量5%,铁屑含量5%条件下,麦饭石生物固定化颗粒处理AMD性能最佳。SEM和XRD分析结果表明,制备的生物固定化颗粒结构性能优良,纯度较高。     

铜渣改性制备多孔硅酸盐负载微纳米零价铁及其去除废水中的Cr(VI)

本研究以铜渣为原料,通过碳热还原法制备多孔硅酸盐负载型微纳米铁（简称微纳米铁）,用于去除废水中的Cr（VI）。研究了微纳米铁的制备条件和废水降解条件对去除Cr（VI）的影响,并探究了相关的反应机理。结果表明,在焙烧温度为1 150℃、焙烧时间为40 min、煤用量为25%的条件下制备的微纳米铁去除Cr（VI）的效率最高。扫描电子显微镜和能谱分析表明,铜渣还原焙烧后形成多孔结构,硅酸盐孔洞表面镶嵌大量纳米级至微米级零价铁颗粒。增加微纳米铁的用量、提高废水温度和降低溶液的初始pH值,可以提高Cr（VI）的去除率。在微纳米铁用量为1 g/L、废水温度为27℃、初始pH为3的条件下,处理浓度为10 mg/L的废水,反应2.5 min即可去除100%的Cr（VI）。机理分析表明,微纳米铁与Cr（VI）发生了氧化还原反应,Cr（VI）被还原生成Cr（Ⅲ）并被矿化为铬铁矿。      

生铁屑固定硫酸盐还原菌颗粒特性实验分析

针对硫酸盐还原菌(SRB)处理煤矿酸性废水(AMD)需要充足碳源,易受外界因素干扰,单独作用效果差等问题,利用微生物固定化技术,以生铁屑作为主要基质材料,并联合SRB污泥、麦饭石及玉米芯颗粒,制备高活性生铁屑固定化颗粒,以完全活化的固定化颗粒为研究对象,探究生铁屑固定化颗粒的理化性状及对Mn~(2+)的吸附规律。结果表明:颗粒能够抵抗p H值为4的酸溶液(如AMD),并在碱、盐溶液中保持较好的稳定性,对Mn~(2+)的吸附容量符合Freundlich等温吸附方程(R2=0.98868,1/n=0.4896),吸附动力学符合Elovich动力学模型(R2=0.9964),可见,所制备的固定化颗粒对Mn~(2+)具有表面快速吸附的能力,且对处理AMD具有一定的适应性。     

硫酸盐还原菌治理地浸采铀地下水的柱实验研究

以新疆某地浸采铀矿山为实例,通过柱实验研究了硫酸盐还原菌去除地浸采铀污染地下水中铀和硫酸盐等污染物的潜力.实验结果表明,硫酸盐还原菌可有效去除地浸采铀矿山地下水中的污染物U(Ⅵ)和SO2-4,U(Ⅵ)的去除率可达94.5%,硫酸根去除率为75.3%,地下水的pH值可达到近中性.U(Ⅵ)和硫酸根都是作为硫酸盐还原菌的电子受体而通过生物还原去除的.研究结果为地漫废水的原住修复提供了新的生物技术思路.     

零价铁固定硫酸盐还原菌颗粒特性试验分析

针对煤矿酸性废水(AMD)中SO_4~(2-)、Cr~(6+)和Cr~(3+)含量高,p H值低等特点,基于微生物固定化技术,以零价铁屑(ZVSI)和玉米芯为主要基质成分,与硫酸盐还原菌(SRB)有机结合,制备ZVSI-SRB颗粒处理AMD。为探究颗粒对SO_4~(2-)去除机理,采用相关动力学模型对单一污染物离子去除过程进行数学拟合。结果显示,ZVSI-SRB颗粒对SO_4~(2-)还原动力学过程更符合一级反应动力学模型。通过相关仪器表征,显示反应后颗粒内明显出现Fe S结晶物,表明颗粒反应过程中发生了一系列复杂的物化及生化反应。     

褐煤协同球红假单胞菌固定SRB颗粒处理AMD中Fe2+、Mn2+试验研究

针对硫酸盐还原菌(Sulfate-Reducing Bacteria, SRB)易受高浓度重金属、低pH抑制,以及需要投加碳源材料等问题,采用微生物固定化技术,以SRB、球红假单胞菌和褐煤作为主要固定基质,制备褐煤协同球红假单胞菌固定SRB颗粒(L-P-SRB),探究L-P-SRB对酸性矿山废水(Acid Mine Drainage, AMD)中含Fe²⁺、Mn²⁺和SO₄^2-的去除效果。基于还原动力学及吸附动力学结合扫描电镜(SEM)和傅里叶红外光谱仪(FT-IR)等手段,揭示L-P-SRB处理AMD的机理。同时,探究了低温处理L-P-SRB对AMD的修复效果,为低温条件下矿区处理AMD提供一定的依据。结果表明：L-PSRB对Fe²⁺和Mn²⁺的去除率分别为91%和79%,吸附Fe²⁺和Mn²⁺的过程均符合拟一级动力学;对SO₄^2-的去除率分别达到了91.28%和81...     

借助厌氧硫酸盐还原菌对工业酸性矿水废水进行生物治理

2001年第9期发表Garcia C.等人用生物治理法处理酸性矿山废 水的文章. 作者指出,影响采矿业最重要问题之一是对矿山酸性流出液(AMD)的处理.AMD的特点是酸度 高(pH＜3),金属浓度高(如含Cu、Fe、Zn、Al、Pb、As、Cd等),且含有高浓度的硫酸盐. 因 此对其处理就需要中和并除去溶解的金属和硫酸盐.通常的化学处理法有如下缺点:需另建 废水处理厂,高费用的化学试剂,以及产生的沉淀浆体要占地堆置. 生物治理AMD可选择厌氧的硫酸盐还原菌(SRB),这些微生物生长在采矿环境中,事实上已有 多种SRB可从采矿尾矿池底部分离得到.作者这次研究的SRB混合菌株是从西班牙某黄铁矿尾 矿池底部分离采集的,AMD来自黄铁矿倾析池,试验考察了该菌种对处理AMD的潜力. 结果表明,只要被处理的AMD,初始pH在4以上,从矿山废水中分离出的、并在pH=5介质中驯 化的SRB混合菌株,就能使处理后的AMD pH值增加,从而可有效同步沉淀AMD中溶解的金属, 如Cu和Fe.当AMD中初始ρ(Cu)为25 mg/L时,经21 d处理,Cu几乎全部被除去;当初始ρ(C u)为100 mg/L时,Cu部分被除去(63%).另一方面,当AMD中初始ρ(Fe)为30 mg/L时,铁很 容易被除去.此外,这些被除去的金属以稳定的硫化物形式而被回收,如Cu7S4、FeS 2.试验也表明,对硫酸盐的去除同样有效,在pH=7下,经27 d处理与pH=5,经9 d处理,可 获得同样的除硫酸盐的效果,去除率约为85%,即从9 g/L降至1.35 g/L. (方达 供稿)     

铜渣改性制备多孔硅酸盐负载微纳米零价铁及其去除废水中的Cr(VI)

本研究以铜渣为原料，通过碳热还原法制备多孔硅酸盐负载型微纳米铁(简称微纳米铁)，用于去除废水中的Cr(VI)。研究了微纳米铁的制备条件和废水降解条件对去除Cr(VI)的影响，并探究了相关的反应机理。结果表明，在焙烧温度为1 150℃、焙烧时间为40 min、煤用量为25%的条件下制备的微纳米铁去除Cr(VI)的效率最高。扫描电子显微镜和能谱分析表明，铜渣还原焙烧后形成多孔结构，硅酸盐孔洞表面镶嵌大量纳米级至微米级零价铁颗粒。增加微纳米铁的用量、提高废水温度和降低溶液的初始p H值，可以提高Cr(VI)的去除率。在微纳米铁用量为1 g/L、废水温度为27℃、初始p H为3的条件下，处理浓度为10 mg/L的废水，反应2.5 min即可去除100%的Cr(VI)。机理分析表明，微纳米铁与Cr(VI)发生了氧化还原反应，Cr(VI)被还原生成Cr(Ⅲ)并被矿化为铬铁矿。     

ZVI-SRB协同处理铀(Ⅵ)废水的影响因素

采用还原性铁粉和硫酸盐还原菌协同生物还原沉淀消除铀矿冶废水中的放射性U污染.研究pH值、SO4(2-)和铀的初始浓度对ZVI-SRB协同还原沉淀U的影响.结果表明,溶液中的pH值对U生物沉淀存在显著影响,在pH为6.0时,铀的除去率在24h内高达90.5%,随pH值的降低溶液巾铀的除去率降低.铀的初始浓度和SO4(2-)的浓度对ZVI-SRB体系协同还原沉淀U影响比单纯SRB处理要小.利用ZVl-SRB处理溶液中的铀废水的放射性U污染具有重要意义.     

麦饭石SRB污泥固定颗粒的稳定性及生物活性实验

针对我国煤矿酸性废水(ACMD)腐蚀性强、锰硫含量高的特点,基于微生物固定化技术,将改性麦饭石与硫酸盐还原菌污泥(SRB)有机结合,制成一种用于处理ACMD的改性麦饭石固定化SRB污泥颗粒。通过进行颗粒对酸碱盐溶液的稳定性试验及对比有无麦饭石颗粒膨胀率、OD600和SO42-的处理效果,探讨颗粒的结构稳定性及改性麦饭石对颗粒结构稳定、生物活性的影响,初步分析颗粒的适用性及可行性。结果表明,颗粒能满足对一般酸度较低ACMD的稳定性要求,有麦饭石颗粒的结构膨胀、基质外泄情况及SO42-去除效果优于无麦饭石颗粒,说明麦饭石对颗粒的结构稳定性、生物活性有一定的积极影响。     

粉煤灰和C3N4复合材料对含铬废水的处理

粉煤灰是中国主要的工业废弃物之一,粉煤灰是一种多孔性、具有较大比较面积的固体颗粒,具有一定的吸附能力,可用于重金属的处理,起到以废制废的效果。C_3N_4作为一种非金属可见光响应新型的光催化剂,在光催化研究方面广泛用于降解重金属废水。本文通过研磨混匀处理制成粉煤灰和C_3N_4的复合材料。单因素试验使用粉煤灰和C_3N_4复合材料处理含铬废水,并对操作条件进行选择和优化,单因素试验结果表明,当粉煤灰和C_3N_4投加量40g/L,pH值2,吸附时间40 min,吸附剂配比为C_3N_4含量为5%的条件下,Cr6+去除率可达89.2%。对比试验发现粉煤灰和C_3N_4复合材料的去除效果优于纯粉煤灰。碱改性粉煤灰的去除率能达到92%以上,而粉煤灰和C_3N_4复合材料的去除率略低于90%,进一步研究考虑使用其他方式制备复合材料。     

麦饭石井下原位处理煤矿酸性废水的强化试验研究

采用添加硫酸盐还原菌(SRB)与零价铁(Fe0)构建以麦饭石(MFS)为主体的可渗透性反应墙,模拟井下煤矿酸性废水(AMD)原位修复过程,比较生化强化与物化强化两种方式对处理能力的影响。结果表明,添加硫酸盐还原菌的麦饭石(SRB-MFS)和添加零价铁的麦饭石(Fe0-MFS)去除能力均强于单独MFS;SRB-MFS对SO42-的去除有明显优势,但对Mn2+的去除不及Fe0-MFS,两种强化方式对可溶性Fe2+的去除效果差别不大,出水均为弱碱性。     

膨润土吸附剂制备工艺及吸附性影响因素研究

针对矿山废水酸度高、重金属离子处理成本过高的问题,采用膨润土、钢渣复合颗粒吸附重金属离子,从去除率、质量散失率、碱度释放量对复合颗粒制备工艺进行探讨,并研究其吸附性能影响因素,用此颗粒处理模拟酸性矿山废水(AMD)。结果表明:膨润土、钢渣配比5∶5,Na_2CO_3用量5%,焙烧粒径2 mm,500℃下焙烧60 min,吸附剂投放量10.5 g/L,反应时间240 min,振荡速率100 r/min,反应温度25℃,对Fe~(2+)、Mn~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)去除率分别为98.84%、94.93%、99.26%、96.85%,出水pH值为8.42,该复合颗粒既能去除重金属离子又能降低AMD酸度,是一种高效、环保、经济的AMD处理吸附剂。     

铁屑协同SRB污泥固定化颗粒处理AMD动态试验研究

针对煤矿酸性废水(AMD)具有污染组分多、环境污染严重、传统处理方法容易造成二次污染及占地面积大等问题,采用微生物固定化技术制备高活性SRB污泥固定化颗粒,构建以1#(不含铁屑)、2#(含铸铁屑)和3#(含生铁屑)SRB污泥固定化颗粒为填料的动态柱实验模型,研究各基质材料处理AMD的效果和机理。结果表明:动态柱对AMD处理效果3#2#1#,3#动态柱的出水pH值为8.06,TFe、Mn2+、SO42-平均去除率分别达到99.93%、48.38%、45.85%,COD释放量为60 mg/L。因此,生铁屑作为固定化颗粒主要基质材料,与SRB协同体系能够强化固定化颗粒处理AMD的过程,具有较强的抗冲击负荷能力。     

污泥厌氧发酵-硫酸盐还原菌耦合体系产电性能和处理酸性矿井水的研究

为原位治理高硫煤矿区酸性矿井水,建立微生物燃料电池污泥厌氧发酵-硫酸盐还原菌耦合体系,考察了电极类型、阳极面积、极间距、离子浓度对产电性能和处理酸性矿井水中的硫酸盐效果的影响。单因素试验结果表明,碳布为阳极、极间距适中(3 cm)时,产电最佳;阳极面积越小、NaCl浓度越高,功率密度越大;硫酸根去除率的最佳条件为：碳布为阳极、极间距为5 cm、离子浓度适中,阳极面积越大,对硫酸根去除率越高。以硫酸盐去除最佳条件构建单室无膜碳片为阳极的耦合产电体系,所产生的最大功率密度为2.093 3 mW/m 2,10 d后污泥的COD去除率为43%,废水SO 2-4的平均去除速率达194.4 mg/(L·d -1),最高去除率为64%,比开路时的SO 2-4去除率提高24%。污泥厌氧发酵-硫酸盐还原菌耦合产电体系可同时实现降解剩余污泥和处理含SO 2-4废水。     

硫酸盐还原菌处理酸性矿山废水研究进展

酸性矿山废水的处理对环境可持续性至关重要。目前,利用硫酸盐还原菌修复酸性矿山废水因高效经济、环境友好、绿色安全等优势,备受国内外研究学者的关注。因此,本文通过对有关硫酸盐还原菌处理酸性矿山废水文献进行梳理,综述了酸性矿山废水的来源及危害,总结了硫酸盐还原菌去除酸性矿山废水中高硫酸盐和金属的机理,详细介绍了影响硫酸盐还原菌处理酸性矿山废水的主要因素,阐述了基于硫酸盐还原的生物反应器系统。最后,对硫酸盐还原菌处理酸性矿山废水的研究进行展望并提出建议。     

改性麦饭石固定化颗粒处理AMD的特性试验

针对硫酸盐还原菌(SRB)处理多组分煤矿酸性废水(AMD)易受低p H值和高浓度重金属离子抑制等问题,采用PVC-硼酸,添加30%SRB污泥、5%玉米芯、5%铁屑和15%改性和未改性麦饭石分别包埋制作1号和2号固定化颗粒,并对1号和2号颗粒进行动力学、吸附容量及1号颗粒在不同SO_4~(2-),Mn~(2+),H+初始浓度下对SO_4~(2-),Mn~(2+)处理过程实验。结果表明,1号和2号颗粒对SO_4~(2-)的还原过程符合一级动力学,1号颗粒的最大还原速率(88.2 mg/(L·h))大于2号颗粒(82.4 mg/(L·h)),拟二级动力学模型能够很好地描述1号和2号颗粒Mn~(2+)吸附机理,1号和2号颗粒对Mn~(2+)等温吸附模型更好地符合Freundlich方程,可见,改性麦饭石固定化颗粒异化还原SO_4~(2-)活性更好,阳离子间竞争吸附影响较小。且初始SO_4~(2-)浓度通过改变体系中COD/SO_4~(2-)和颗粒内外的浓度差影响固定化颗粒的代谢过程,颗粒代谢性能受Mn~(2+)浓度影响较小,有较好调节p H能力。     

硅藻土原位制备纳米结构MgFe_2O_4及Cr(Ⅵ)吸附性能研究

以MgCl_2·6H_2O为镁源,Fe C_2O_4为铁源,NH_3·H_2O为沉淀剂,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,通过低温水热法,在硅藻土藻盘表面原位制备花片状纳米结构Mg Fe_2O_4;采用XRD、SEM、TEM、BET、XPS、ZPC等对样品进行了表征。所制备纳米结构Mg Fe_2O_4呈多晶态,比表面积为335 m~2/g。研究了Mg Fe_2O_4/硅藻土样品对Cr(Ⅵ)吸附与价态转化行为,其中样品在无光(黑暗)下对Cr(Ⅵ)的饱和吸附容量为543 mg/g,在可见光及紫外光等光照下,对Cr(Ⅵ)的饱和吸附量分别为556 mg/g、570 mg/g。样品具有一定的光响应能力。     

Desulfuromonas alkenivorans S-7联合稻壳处理酸性重金属废水

为了研究硫酸盐还原菌和稻壳联合生物反应器在重金属废水处理中作用及机理。利用实验室前期分离鉴定的硫酸盐还原菌Desulfuromonas alkenivorans S-7联合填充稻壳柱式生物反应器处理人工合成酸性重金属(Fe~(3+),Mn~(2+),Cr~(6+))废水。比较了废水处理过程中理化特性(pH,E_h,E_c)及3种重金属离子变化规律,并利用FT-IR光谱仪分析了微生物和稻壳联合处理作用下重金属离子去除特性。研究结果表明:S-7能够明显提高酸性废水的pH,20 d后pH最终稳定在6.20左右,也能使反应体系维持在较高的还原环境并降低体系的电导率。S-7菌株对3种代表性离子都有一定的处理效果,对Fe,Mn,Cr三种金属离子的去除效率分别为FeMnCr。反应器处理前期废水中离子的去除速率较快,后期由于离子共存对废水处理的影响使废水中金属离子浓度趋于平衡,出现动态制约平衡,S-7菌株对3种重金属离子的去除机制可能存在差异。处理后期由于Cr~(6+)浓度上升明显,增大了SRB反应器中的重金属含量,明显影响SRB反应器的稳定性能;稻壳填充对S-7菌株生长能够稳定维持SRB反应器的厌氧环境,并且稻壳对金属离子去除也存在一定程度的物理吸附作用。FT-IR分析表明:S-7菌体处理废水时会吸附Fe,Mn,Cr离子,其中羟基、胺基、酰胺基及羧基是发生吸附作用重要的官能团;稻壳在处理重金属废水前后,稻壳的Si—O—Si和羰基在处理重金属废水中可能发挥了作用。