生物淋濾法的機理
生物淋濾技術是利用氧化亞鐵硫桿菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)與氧化硫硫桿菌(Acidithiobacillus thiooxidans)等嗜酸性硫桿菌的生物氧化作用,將汙泥中難溶性重金屬從固相中溶出進入水相,再通過固液分離法加以去除。壹般認為氧化亞鐵硫桿菌的溶出汙泥中重金屬有兩種作用機理。
第壹,直接機理:細菌通過其分泌的胞外多聚物(EPS)直接吸附在汙泥中金屬硫化物(MS)表面,通過細胞內特有的氧化酶系統直接氧化金屬硫化物,生成可溶性的硫酸鹽。
第二,間接機理:主要是利用氧化亞鐵硫桿菌的代謝產物——硫酸高鐵與金屬硫化物起氧化—還原反應,硫酸高鐵被還原成硫酸亞鐵並生成元素硫,金屬以硫酸鹽形式溶解出來,而亞鐵又被細菌氧化成高鐵,元素硫被細菌氧化生成硫酸,構成壹個氧化—還原的循環系統。通過生物淋濾,汙泥pH下降到2.0左右,這又大大促進了汙泥中重金屬的溶解,其反應方程如下:
2Fe2++1/2O2+2H+→2Fe3++H2O(T.ferrooxidans,L.ferroox idans等亞鐵氧化菌)
MS+2Fe3+→M2++2Fe2++S(化學氧化)
2S+3O2+2H2O→2H2SO4(T.ferrooxidans.T.thiooxidans等硫氧化菌)
生物淋濾法的步驟
為獲得較高的重金屬去除效果與縮短滯留時間,在實際應用或連續運行的工藝設計中,常采用以下5個步驟:
第壹,汙泥(含固相率2%~10%)預酸化至pH4.0左右(近來有報道無須預酸也可獲成功);
第二,添加能量物,如FeSO47H2O(5g/L~20g/L汙泥)、元素硫(5g/L~10g/L汙泥);
第三,回流汙泥以添加接種物(回流率在10%~20%)攪拌,並在好氣條件下培養數天至數周;
第四,脫毒汙泥壓濾脫水;第五,脫水汙泥經石灰中和後農用。