石英砂提高城市污泥生物瀝浸效率主導(dǎo)因素分析

宋永偉,馬瑩瑩,2,王 蕊,吳怡謙,王鶴茹*

石英砂提高城市污泥生物瀝浸效率主導(dǎo)因素分析

宋永偉1,馬瑩瑩1,2,王 蕊1,吳怡謙1,王鶴茹1*

(1.中南財(cái)經(jīng)政法大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系,湖北 武漢 430073；2.浙江大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院,浙江 杭州 310058)

通過(guò)搖瓶實(shí)驗(yàn)探究石英砂提高城市污泥生物瀝浸效率的主導(dǎo)因素.結(jié)果表明,在0～72h內(nèi),生物菌液酸化效應(yīng)在提高污泥脫水性能中占據(jù)主導(dǎo)作用;在72h之后,次生礦物的形成對(duì)提高污泥脫水性能的貢獻(xiàn)率超過(guò)生物菌液.隨著生物瀝浸持續(xù)進(jìn)行,石英砂誘導(dǎo)次生礦物產(chǎn)量逐漸增加,次生礦物在生物菌液酸化效應(yīng)基礎(chǔ)上進(jìn)一步強(qiáng)化污泥脫水性能.在二者耦合作用下,城市污泥比阻(SRF)從初始的17.13×1012m/kg下降至48h時(shí)的最低值3.56×1012m/kg.然而,生物菌液和次生礦物單獨(dú)作用時(shí),SRF降到最低值均需72h,且最低SRF分別為3.89×1012和4.77×1012m/kg.可見(jiàn),二者耦合作用在進(jìn)一步改善污泥脫水性能以及縮短生物瀝浸時(shí)間方面都有明顯的優(yōu)勢(shì).

城市污泥；生物瀝浸；嗜酸性氧化亞鐵硫桿菌；石英砂；脫水性能

生物瀝浸是利用嗜酸性硫桿菌為主的復(fù)合微生物(主要包括氧化亞鐵硫桿菌()和氧化硫硫桿菌()等)對(duì)能源物質(zhì)(還原性硫和/或鐵)的生物氧化和生物酸化等作用,將固相(如礦產(chǎn)、污泥、底泥、土壤等)中的重金屬進(jìn)行溶解浸提,從而降低重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)的無(wú)害化新技術(shù)[1-4].研究發(fā)現(xiàn),生物瀝浸技術(shù)不僅可以減少污泥中的重金屬含量[5-6],而且可以改善污泥的脫水性能[7-10].例如,采用生物瀝浸法處理后,城市污泥脫水性能下降近80%,經(jīng)廂式壓濾脫水可使污泥含水率低于60%[11-12],這為促進(jìn)污泥大幅度減量和后續(xù)資源處置提供了新的途徑.

在溶解浸提污泥中重金屬時(shí),通常采用以和為主要復(fù)合功能菌,以Fe2+和S0為主要能源物質(zhì)的生物瀝浸技術(shù).然而,已有研究表明,相較于和復(fù)合菌種組成的污泥生物瀝浸體系,由單一介導(dǎo)的生物瀝浸方法對(duì)提高污泥脫水性能更為有利[13].其原因有三:首先,利用S0高效產(chǎn)酸的最佳pH值范圍為2.0～4.0,在常規(guī)污泥體系中難以自發(fā)實(shí)現(xiàn)S0的生物氧化[14],而在中性條件下即可迅速啟動(dòng)Fe2+氧化和產(chǎn)物Fe3+水解,更適用于一般城市污泥的生物調(diào)理和脫水.其次,雖然在適宜酸性環(huán)境中也可通過(guò)生物氧化S0產(chǎn)生的H+來(lái)改善污泥脫水性能,但其能源物質(zhì)S0具有較強(qiáng)的疏水性,相較于Fe2+來(lái)說(shuō)利用率較低,生物瀝浸污泥中殘留S0會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染[15];再者,和構(gòu)成的復(fù)合生物瀝浸體系會(huì)使污泥pH值下降至2.0以下,過(guò)低的pH值會(huì)導(dǎo)致污泥絮體的溶解和污泥顆粒間斥力的再次增大,反而可能由于過(guò)度生物酸化導(dǎo)致污泥脫水性能惡化[16].因此,和復(fù)合生物體系比較適用于溶解浸提污泥中的重金屬;而以Fe2+為能源物質(zhì)、為主要菌種的生物瀝浸更適合作為污泥脫水的調(diào)理方法.

污泥生物瀝浸體系類似于礦山廢水的酸性硫酸鹽環(huán)境,利用能源物質(zhì)FeSO4產(chǎn)生的Fe3+會(huì)經(jīng)過(guò)水解作用合成次生礦物(包括施氏礦物、黃鐵礬類礦物等)并釋放出大量的H+[17-18].促使Fe2+氧化產(chǎn)物Fe3+的水解礦化具有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn):一是Fe3+水解量的增加能夠釋放出更多的H+,有助于加快污泥酸化速度進(jìn)而提高生物瀝浸效率;二是次生礦物的增多有助于降低污泥壓縮系數(shù)而進(jìn)一步提高污泥脫水性能[17].

次生礦物的形成是一個(gè)新相生成過(guò)程,與溶液中Fe3+供應(yīng)速率密切相關(guān),大致可分為3步:(1)Fe2+氧化成Fe3+;(2)Fe3+水解形成礦物晶核;(3)晶核逐漸團(tuán)聚擴(kuò)大.Dutrizac[19]研究表明,高溫條件下晶種(如黃鐵礬類礦物)的參與可以加快Fe3+的水解礦化過(guò)程而提高礦物產(chǎn)量.王敏等[20]也曾報(bào)道,石英砂、硅藻土作為晶種對(duì)模擬酸性礦山廢水中Fe2+的生物氧化過(guò)程沒(méi)有影響,但有利于產(chǎn)物Fe3+以次生礦物的形式沉淀去除.

筆者曾向介導(dǎo)的污泥體系中加入石英砂作為晶種,嘗試借助其誘導(dǎo)成礦作用來(lái)強(qiáng)化生物瀝浸污泥的脫水性能, 從而進(jìn)一步優(yōu)化生物瀝浸技術(shù).結(jié)果表明,在介導(dǎo)的生物瀝浸體系中引入石英砂后,其對(duì)污泥脫水性能的改善較為顯著,具體表現(xiàn)為生物瀝浸時(shí)間縮短,SRF進(jìn)一步降低.深入分析發(fā)現(xiàn),相較于傳統(tǒng)的污泥生物瀝浸,石英砂的參與使得生物瀝浸體系產(chǎn)生了更多的H+,具體表現(xiàn)為添加石英砂體系在各時(shí)間節(jié)點(diǎn)的pH值都低于對(duì)照組;此外,石英砂的誘導(dǎo)作用加速了生物瀝浸初期Fe3+的沉淀速率,并提高了生物瀝浸體系中的總Fe累積沉淀率(以次生礦物形式沉淀)[21].

已經(jīng)證實(shí),生物瀝浸法改善污泥脫水性能的主要機(jī)制是通過(guò)硫桿菌對(duì)能源物質(zhì)的氧化利用產(chǎn)生生物酸化效應(yīng),進(jìn)而引起污泥體系中結(jié)合水釋放、生物絮凝等有利于污泥脫水的連鎖效應(yīng)[22].然而,石英砂促進(jìn)生物瀝浸污泥脫水性能提高的主導(dǎo)因素尚不清楚.石英砂在誘導(dǎo)次生礦物合成的同時(shí)會(huì)釋放更多的H+,有可能是石英砂誘導(dǎo)次生礦物大量合成而降低污泥壓縮系數(shù),或是誘導(dǎo)次生礦物合成過(guò)程中的生物酸化效應(yīng),亦或是二者的綜合效應(yīng)改善了污泥脫水性能.鑒于此,本研究以城市污泥為對(duì)象,繼續(xù)探究石英砂參與的生物瀝浸方法促進(jìn)污泥脫水性能提高的主導(dǎo)因素及其貢獻(xiàn),從而深入了解石英砂對(duì)污泥生物瀝浸體系的影響及其改善污泥脫水性能的機(jī)理.本研究對(duì)優(yōu)化介導(dǎo)的生物瀝浸技術(shù)處理城市污泥提供參考.

1 材料與方法

1.1 供試材料

城市污泥:采自湖北省武漢市某污水處理廠的污泥濃縮池,檢測(cè)得到污泥的基本理化性質(zhì)如下:含固率2.35%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)),pH值7.19,有機(jī)質(zhì)含量49.43% (質(zhì)量分?jǐn)?shù)).

石英砂:顆粒粒徑30～40目,先用1mol/L的H2SO4浸泡24h,然后用去離子水沖洗后烘干.

休止細(xì)胞:為南京農(nóng)業(yè)大學(xué)固體廢棄物研究所無(wú)償提供,已獲菌株保藏中心保藏(CGMCC No.0727).將按10%()接種在改良9K培養(yǎng)基中,置于28℃、180r/min搖床中振蕩培養(yǎng),待指數(shù)生長(zhǎng)階段后期停止培養(yǎng).隨后將菌液經(jīng)定性濾紙過(guò)濾以除去生成的沉淀物.濾液以3000×的相對(duì)離心力(4℃、10min)收集菌體,并用pH=1.5的H2SO4對(duì)菌體反復(fù)沖洗和離心3次,以除去各種吸附或摻雜離子.最后,將菌體重新懸浮于pH=2.5的H2SO4中,所得即為休止細(xì)胞.采用雙層平板法測(cè)定懸浮液中密度約為6×108cells/mL[23].

1.2 試驗(yàn)設(shè)置

準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn):在系列含有270mL城市污泥濾液的三角瓶中,添加13.26g FeSO4·7H2O和3g石英砂,并接種休止細(xì)胞30mL.將上述體系置于28℃、180r/min搖床中分別恒溫振蕩反應(yīng)6, 24, 48, 72, 96, 120h,測(cè)定各時(shí)間節(jié)點(diǎn)所得溶液pH值后,采用中速定性濾紙過(guò)濾分離得到生物菌液和次生礦物.生物菌液經(jīng)低溫真空濃縮至30mL,次生礦物采用去離子水沖洗2遍.樣品經(jīng)60℃烘干后進(jìn)行掃描電鏡觀察(SEM)及礦物相鑒定(XRD).

正式實(shí)驗(yàn):向系列含有270mL城市污泥的三角瓶中添加3g石英砂,隨后將三角瓶置于28℃、180r/min搖床中恒溫振蕩反應(yīng)6, 24, 48, 72, 96, 120h.按照表1城市污泥處理方式,將上述三角瓶體系設(shè)置成“對(duì)照”、“生物菌液”、“次生礦物”、“生物菌液+次生礦物”4組處理.在各時(shí)間節(jié)點(diǎn)下分別加入與準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)反應(yīng)時(shí)間對(duì)應(yīng)的生物菌液或/和次生礦物(“對(duì)照”和“次生礦物”組添加30mL污泥濾液是為確保各處理的總體積一致),待添加物與污泥充分混合后,測(cè)定污泥pH 值和比阻(SRF).此外,以270mL城市污泥和30mL污泥濾液混合體系的監(jiān)測(cè)結(jié)果作為各指標(biāo)的初始值(0h).每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)重復(fù).

表1 城市污泥處理方式

1.3 測(cè)定和計(jì)算方法

pH值采用PHSJ-4A型pH計(jì)測(cè)定.污泥比阻(SRF)采用布氏漏斗-真空抽濾法測(cè)得.礦物相采用X射線衍射儀測(cè)定(XRD,Bruker D8),測(cè)試工作條件為:管電壓40kV,管電流40mA,掃描區(qū)間10°～80°(2),步長(zhǎng)0.01°,掃描速率6°/min,Cu靶;SEM采用SU8010型掃描電鏡觀察.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Origin 2018分析作圖.

生物菌液或次生礦物改善污泥脫水性能的貢獻(xiàn)率用式(1)進(jìn)行表征:

(%)=(SRF1-SRF2-DSRF0)/

(SRF1-SRF3-DSRF0)×100%(1)

式中:SRF1是時(shí)刻加入生物菌液或次生礦物前的污泥SRF值,m/kg;SRF2是時(shí)刻加入生物菌液或次生礦物后的污泥SRF值,m/kg;SRF3是同時(shí)加入生物菌液和次生礦物后污泥的SRF值,m/kg;DSRF0是在0h時(shí)加入污泥濾液前后的污泥SRF變化值.

2 結(jié)果與討論

2.1 生物瀝浸過(guò)程中污泥濾液pH值及次生礦物產(chǎn)量變化

在生物瀝浸體系中,次生礦物的產(chǎn)生過(guò)程可用如下生化反應(yīng)式表示[20-21]:

Fe2+的生物氧化過(guò)程:

4Fe2 ++ 4H++ O2→4Fe3 ++ 2H2O(2)

Fe3+的水解礦化過(guò)程:

8Fe3++SO42-+(16-2)H2O→

Fe8O8(OH)8-2x(SO4)(施氏礦物)+(24-2)H+(3)

M++3Fe3++2SO42-+6H2O→

MFe3(SO4)2(OH)6(黃鐵礬)+6H+(4)

由反應(yīng)式可知,作用下的Fe2+生物氧化過(guò)程會(huì)消耗體系中的H+,而氧化產(chǎn)物Fe3+的水解礦化和沉淀過(guò)程會(huì)產(chǎn)生H+,污泥濾液pH值的變化是耗酸效應(yīng)和產(chǎn)酸效應(yīng)綜合作用的結(jié)果[24].

污泥濾液生物瀝浸過(guò)程中,次生礦物產(chǎn)量與污泥濾液pH值的變化如圖1所示.隨著生物瀝浸時(shí)間的延長(zhǎng),體系中次生礦物的產(chǎn)量不斷增加,與此同時(shí),污泥濾液的pH值也不斷下降.在48h內(nèi),次生礦物產(chǎn)量達(dá)到2.21g,污泥濾液的pH值則由初始的2.74降至2.12.在48h后,污泥濾液中次生礦物產(chǎn)量的增加有所放緩,到培養(yǎng)終點(diǎn)時(shí),收集獲得次生礦物為2.82g,對(duì)應(yīng)污泥濾液的pH值降至1.79.由圖可知,次生礦物產(chǎn)量與污泥濾液pH值變化呈現(xiàn)出一定的負(fù)相關(guān)性,若某時(shí)段內(nèi)次生礦物增加較多,則對(duì)應(yīng)污泥濾液pH值下降也較快,該結(jié)果與反應(yīng)式(3)和(4)的理論分析一致.

礦物的結(jié)晶程度、顆粒大小、團(tuán)聚現(xiàn)象、相對(duì)表面積大小等表觀特征,可通過(guò)SEM直觀反映[25];礦物類型則可采用XRD進(jìn)行分析.由SEM照片可知(圖2),污泥濾液在生物瀝浸終點(diǎn)所得次生礦物表現(xiàn)出一定的團(tuán)聚結(jié)構(gòu),表面凹凸不平.主要由晶型完好的菱面體狀礦物組成,并包裹或鑲嵌著具有豐富孔隙結(jié)構(gòu)的網(wǎng)狀和針狀毛刺礦物.據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,介導(dǎo)合成的黃鐵礬顆粒分布均勻,晶型規(guī)整并呈菱面體狀,大小約1～4μm[26-28];也有研究發(fā)現(xiàn),酸性礦山廢水中形成的施氏礦物為海膽形或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),粒徑在1～2μm之間[29-30].顯然,污泥濾液生物瀝浸終點(diǎn)所得次生礦物具備了施氏礦物和黃鐵礬的典型特征.進(jìn)一步地,結(jié)合次生礦物XRD圖譜(圖2),參考JCPDS施氏礦物(特征衍射峰2=35.16°等)和黃鉀鐵礬(特征衍射峰2=17.41°、28.97°、35.28°、45.86°、49.93°等)標(biāo)準(zhǔn)圖譜,根據(jù)衍射峰位置及相對(duì)強(qiáng)度判斷[31],本研究所得次生礦物應(yīng)為施氏礦物和黃鉀鐵礬的混合物.

圖1 不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)污泥濾液pH值及次生礦物產(chǎn)量變化

2.2 石英砂參與下不同處理污泥pH值變化情況

在污泥生物瀝浸過(guò)程中,菌液及作用下產(chǎn)生的次生礦物都可能對(duì)生物瀝浸污泥pH值產(chǎn)生影響[18-22].“生物菌液”、“次生礦物”和“生物菌液+次生礦物”3種處理方式引起的污泥pH值隨時(shí)間變化如圖3所示.

圖3 不同因素作用下城市污泥pH值變化情況

可以看到,在石英砂的作用下,原始污泥pH值在0～6h內(nèi)有小幅度的上升,隨后在6～48h內(nèi)快速下降,48h后穩(wěn)定于5.23～5.42之間.“次生礦物”處理中,污泥pH值在0～72h內(nèi)呈現(xiàn)下降趨勢(shì),隨時(shí)間延長(zhǎng),pH值下降速率逐漸放緩直至4.01.“生物菌液”和“生物菌液+次生礦物”處理所得污泥pH值變化趨勢(shì)相近,在0～6h內(nèi),污泥pH值由初始的7.10迅速下降至3.21,這是因?yàn)樵?h時(shí)添加的生物菌液本身pH值較低,導(dǎo)致污泥pH值在短時(shí)間內(nèi)快速下降;隨后在6～72h內(nèi),污泥pH值繼續(xù)下降,但下降速率逐漸放緩.對(duì)比可見(jiàn),生物菌液對(duì)污泥pH值的影響遠(yuǎn)大于次生礦物.

2.3 石英砂參與下不同處理污泥SRF變化情況

在生物瀝浸過(guò)程中,生物菌液以及次生礦物都會(huì)對(duì)污泥的脫水性能產(chǎn)生影響.生物菌液的酸化作用會(huì)直接導(dǎo)致污泥SRF的下降,提高污泥脫水性能[32].同時(shí),次生礦物的產(chǎn)生也對(duì)污泥脫水性能的提高有一定的積極作用[3].圖4反映了不同處理下城市污泥SRF隨時(shí)間的變化情況.

圖4 不同因素作用下城市污泥SRF變化情況

石英砂單獨(dú)處理污泥時(shí),污泥脫水性能在6h時(shí)急劇惡化,表現(xiàn)在污泥SRF從初始的17.13× 1012m/kg迅速上升到61.26×1012m/kg.究其原因,可能是在持續(xù)振蕩過(guò)程中,石英砂的摩擦和碰撞作用導(dǎo)致較大污泥顆粒破碎,污泥平均粒徑減小,脫水性能惡化[21].這從污泥的表觀特征也可以看出,在0h時(shí)觀察到所用城市污泥的沉降效果較好,即使經(jīng)過(guò)搖晃也能在短時(shí)間內(nèi)再次出現(xiàn)泥水分層現(xiàn)象.而經(jīng)過(guò)振蕩后的污泥呈現(xiàn)出泥漿一體的狀態(tài),長(zhǎng)時(shí)間靜置也難以實(shí)現(xiàn)泥水分離.隨著生物瀝浸持續(xù)進(jìn)行,石英砂作用下污泥SRF緩慢下降直至120h時(shí)的21.66× 1012m/kg.猜測(cè)在6～120h內(nèi)石英砂的摩擦破解作用使得污泥中的結(jié)合水得到釋放,污泥脫水性能又緩慢提升.

在次生礦物或生物菌液的作用下,城市污泥SRF呈現(xiàn)出相似的變化趨勢(shì),即先上升后緩慢下降.“生物菌液”處理中,在6h時(shí)污泥SRF達(dá)到最大值27.43×1012m/kg;72h時(shí)污泥脫水性能最好(SRF= 3.89×1012m/kg);但之后污泥SRF有一定程度的反彈.該處理污泥脫水性能的變化趨勢(shì)與文獻(xiàn)[16,22]研究結(jié)果相似.結(jié)合圖3可知,在72h后,污泥的pH值基本趨于穩(wěn)定,使得污泥的脫水性能無(wú)法進(jìn)一步提升;另一方面,由于此時(shí)污泥的pH值已小于污泥脫水的最佳值2.4[33],過(guò)低的pH值導(dǎo)致了污泥絮體的溶解和污泥顆粒間斥力的再次增大,過(guò)度的生物酸化反而使污泥脫水性能惡化,引起了污泥SRF的緩慢回升[16]. “次生礦物”處理中,污泥SRF在72h時(shí)達(dá)到最低值4.77×1012m/kg.次生礦物對(duì)污泥脫水性能的提高,一方面可能由于其本身較低的壓縮系數(shù),另一方面是由于次生礦物通過(guò)其吸附架橋作用使污泥絮體團(tuán)聚,從而達(dá)到提高污泥脫水性能的效果[16].對(duì)應(yīng)地,相比其它處理,“生物菌液+次生礦物”處理污泥SRF在6h時(shí)下降最明顯;在48h時(shí),污泥達(dá)到最佳脫水效果.此時(shí),污泥SRF僅為3.56×1012m/kg,達(dá)到了易脫水污泥的水平(SRF￡4×1012m/kg).

綜上所述,在生物菌液和次生礦物共同作用下,污泥達(dá)到最佳脫水性能所用時(shí)間相較于單獨(dú)添加生物菌液或次生礦物處理有所縮短(由72h縮短為48h);并且,生物菌液和次生礦物耦合作用時(shí)的污泥最低SRF也低于二者單獨(dú)作用時(shí)的最低SRF.這說(shuō)明生物酸化和次生礦物耦合作用在進(jìn)一步改善污泥脫水性能和縮短生物瀝浸時(shí)間上都有明顯的效果.

圖5 生物菌液和次生礦物在提高污泥脫水性能中所占比例

在石英砂的參與下,生物菌液或次生礦物單獨(dú)作用及二者耦合作用對(duì)污泥脫水性能均有一定程度的改善,但改善幅度有所不同.對(duì)不同處理結(jié)果的進(jìn)一步分析有助于認(rèn)清石英砂在生物瀝浸過(guò)程中促進(jìn)污泥脫水性能提高的主要因素.圖5反映了生物菌液和次生礦物兩個(gè)因素在提高污泥脫水性能中的貢獻(xiàn)率.由圖可以直觀看出,在0～72h,生物菌液改善污泥脫水性能的效果優(yōu)于次生礦物,是導(dǎo)致污泥脫水性能提高的主導(dǎo)因素;而在72h后,能源物質(zhì)已經(jīng)被耗盡,但次生礦物產(chǎn)量仍有所增加,使得次生礦物調(diào)節(jié)污泥脫水性能的效果略優(yōu)于生物菌液.

3 結(jié)論

3.1 在污泥濾液生物瀝浸過(guò)程中,次生礦物產(chǎn)量隨生物瀝浸時(shí)間延長(zhǎng)不斷增加,而污泥濾液pH值不斷下降.次生礦物產(chǎn)量變化與污泥濾液pH值變化呈現(xiàn)出一定的負(fù)相關(guān)性.

3.2生物菌液和次生礦物耦合作用不僅能夠使污泥脫水性能得到最大程度的改善,而且能夠提高生物瀝浸的效率.具體表現(xiàn)在生物菌液和次生礦物耦合作用下,污泥SRF在48h時(shí)達(dá)到最低值3.56× 1012m/kg;而生物菌液和次生礦物單獨(dú)作用時(shí),污泥SRF在72h時(shí)才達(dá)到最低值,分別為3.89×1012和4.77×1012m/kg.

3.3 在生物瀝浸前期(0～72h),生物菌液在提高污泥脫水性能中起主導(dǎo)作用,其貢獻(xiàn)率超過(guò)50%;在72h后,次生礦物的大量合成有助于污泥脫水性能進(jìn)一步提高,但其主導(dǎo)作用并不明顯,對(duì)污泥脫水性能提升的貢獻(xiàn)率僅達(dá)到52%.

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The analysis of dominant factors in enhancing municipal sludge bioleaching efficiency by quartz sand.

SONG Yong-wei1, MA Ying-ying1,2, WANG rui1, WU Yi-qian1, WANG He-ru1*

(1.Department of Environmental Science and Engineering, Zhongnan University of Economics and Law, Wuhan 430073, China；2.College of Environmental and Resource Sciences, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China)., 2021,41(5)：2283～2289

Major factors affecting the improvement of bioleaching efficiency with the participation of quartz sand were investigated. Results showed that the bioacidification ofwas the dominant factor in the first 0～72h. After 72h, the formation of secondary minerals was more significant than the bioacidification ofin improving sludge dewaterability, thereby became the major factor. The gradual increment in the yield of secondary minerals could be attributed to the continuing bioleaching process, and further increased the dewaterability based on bioacidification. The specific resistance to filtration (SRF) of municipal sludge declined from the initial value of 17.13 × 1012m/kg to a minimum of 3.56 × 1012m/kg at 48h under the joint action of bioacidification and secondary minerals. By comparison, the minimum sludge SRF under each single factor could be observed at 72h, i.e., 3.89 × 1012m/kg for bioacidification and 4.77 × 1012m/kg for secondary minerals. Thus, the joint action of these two factors was more efficient in reducing the bioleaching time and further improving sludge dewaterability.

municipal sludge；bioleaching；；quartz sand；dewaterability

X705

A

1000-6923(2021)05-2283-07

宋永偉(1984-),男,安徽績(jī)溪人,副教授,博士,主要從事酸性礦山廢水處理、固體廢棄物處理處置與資源化等方面的研究.發(fā)表論文近40篇.

2020-09-16

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(21906183);湖北省軟科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2019ADC152);湖北省教育廳科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目(B2020447)

* 責(zé)任作者, 實(shí)驗(yàn)師, Z0004382@zuel.edu.cn