生物淋濾技術去除礦區(qū)土壤中的銅、鋅、鉛研究.pdf

1、在有色金屬礦采選過程中產生了大量選礦尾砂，尾砂大多就地筑壩處理，這些尾砂中重金屬隨礦山酸性廢水和酸性降雨等進入土壤環(huán)境后，造成重金屬污染，帶來了一系列環(huán)境問題，如土壤基質被污染，土壤結構變差、養(yǎng)分缺乏，生態(tài)景觀遭破壞，地下水體受到污染，以及生物多樣性銳減等。因此，需要對礦區(qū)重金屬污染土壤中的重金屬進行處理。 本文以鉛鋅銅礦區(qū)重金屬污染土壤為研究對象，采用本地嗜酸性氧化硫硫桿菌(Acidithiobacillus thiooxi

2、dans)對土壤中的重金屬(Cu,Zn,Pb)進行生物淋濾。發(fā)現(xiàn)生物淋濾可以降低土壤中的重金屬濃度，改變重金屬的化學形態(tài)，實驗結果證明，該技術作為土壤重金屬污染修復技術是可行的。 生物淋濾技術是指利用自然界中一些微生物的直接作用或其代謝產物的間接作用，產生氧化、還原、絡合、吸附或溶解作用，將固相中某些不溶性成分(如重金屬、硫及其它金屬)分離浸提出來的一種技術。生物淋濾技術采用微生物主要是一些嗜酸性的無機化能自養(yǎng)菌，其中以氧化硫

3、硫桿菌(Acidithiobacillusthiooxidans)和氧化亞鐵硫桿菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)應用最廣泛，因為其重金屬去除效率高等優(yōu)點，它的研究和應用正擴展到環(huán)境污染治理等領域，例如：城市污水處理廠的厭氧消化污泥、重金屬污染河床底泥、廢棄的鎳鎘電池、制革廠污泥，城市垃圾的焚燒飛灰等中的重金屬去除。 氧化硫硫桿菌的生物淋濾過程有多種影響因素，其中土壤的固體濃度和淋濾所需要的能源

4、物質硫的濃度是影響生物淋濾效率的重要因素，而且這兩者也控制著生物淋濾的運行成本。就土壤的固體濃度來說，從經濟的角度看，生物淋濾過程采用的土壤濃度越高，就越有利于降低運行成本。然而，土壤是一個復雜的緩沖體系，濃度越高，對pH的緩沖性能越好，不利于系統(tǒng)迅速達到酸性環(huán)境，而氧化硫硫桿菌又是一種嗜酸性的無機化能自養(yǎng)菌，且高的土壤濃度意味著高的重金屬濃度，也會對微生物活性產生影響。通過實驗研究發(fā)現(xiàn)，在5個選取的濃度1％，2％，5％，8％，10％中

5、，1％的固體濃度條件下微生物活性，pH的下降速率和重金屬去除率最好。在這個濃度下13天之內土樣中98.08％Zn，96.44％Cu，和43.52％Pb能夠被去除。氧化硫硫桿菌通過氧化硫或硫化物獲取能量，因此硫的濃度與細菌的生長繁殖息息相關，在最適的硫濃度下，氧化硫硫桿菌淋濾速率最高，找到一個最佳的硫濃度，對于優(yōu)化生物淋濾過程有著重要意義。實驗結果顯示，在5種選取的濃度1％，2％，5％，8％，10％中，在2％的硫濃度下微生物活性，pH的下

6、降速率和重金屬的去除率最佳。在這個濃度下13天之內土樣中Zn，Cu，Pb的去除率也可以達到97.54％，97.12％，44.34％。起始pH值對生物淋濾效果也有重要影響，對起始pH進行對比生物淋濾實驗發(fā)現(xiàn)，起始pH值對本地嗜酸性氧化硫硫桿菌淋濾重金屬Zn，Cu，Pb影響不是很明顯，在實驗前不需要對污染土壤進行預酸化，這樣也可以降低生物淋濾運行成本。重金屬總量雖然是評價土壤生物效應和環(huán)境效應的前提，但僅以土壤中重金屬總量并不能很好地預測和

7、評估土壤重金屬的生物效應和環(huán)境效應。 重金屬的生物毒性更大程度上是由其形態(tài)分布所決定的，不同的形態(tài)產生不同的環(huán)境效應，直接影響到重金屬的毒性、遷移及在自然界的循環(huán)，因此研究土壤中重金屬的形態(tài)特征具有重要的意義。本文采用BCR的4步連續(xù)提取法，將土壤中的重金屬分為4種形態(tài)：可交換態(tài)、可還原態(tài)(鐵和錳氧化態(tài))，可氧化態(tài)(硫化和有機結合態(tài))及殘渣態(tài)。通常認為當重金屬以可交換態(tài)存在時，重金屬是很活躍的，生物毒性較大；而當重金屬以殘渣態(tài)