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土著微生物处理含镉沉渣新技术研究

作　者: 王强强
导　师: 成应向；戴友芝
学　校: 湘潭大学
专　业: 环境工程
关键词: 含镉沉渣土著微生物环境活性 16S rDNA
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

污水处理过程中70%-90%的重金属元素通过吸附或共沉淀的作用转移到沉渣中,如果这种沉渣不能得到有效处理,则重金属元素易对环境造成较大危害。直接利用土著微生物处理沉渣中重金属是富有挑战性的新研究领域,本文在分析了含镉沉渣中重金属元素特征及环境活性后,通过微生物扩大培养,初步探讨9k培养基加入后微生物对含镉沉渣中Cd浸出效果,通过正交实验和单因素实验对土著微生物浸Cd进行条件优化,确定最佳工艺参数。并对土著微生物采用16SrDNA鉴定,分析浸出后余渣的环境活性及浸出毒性,所得主要结论如下:(1)沉渣中有价金属元素主要有Zn、Pb、Fe、Cu、Mn和Cd,其中Zn、Pb、Mn、Cd和Cu属有害元素,且含量高,有害重金属元素在沉渣中以非晶体形态存在。沉渣中Zn和Cd的酸可提取态所占比例较大,分别为37.72%和34.44%;Mn的可还原态相对含量很高,达到49.67%;Zn和Pb的可氧化态含量较高,分别占全量的34.16%、34.68%;Pb和Cu的残渣态含量较高,分别占全量的39.72%和61.69%。从元素形态分析:5种有害元素中,Zn、Cd和Mn对生态环境存在较大的危害;从元素毒性分析,Cd对生态环境危害性最大。(2)实验筛选得到能高效浸出含镉沉渣中Cd及其它重金属的的土著微生物菌种,经16S rDNA序列的PCR-RFLP分析鉴定为:芽孢杆菌(Bacillus spp.)。(3)浸出条件对土著微生物菌种浸出沉渣中Cd的影响程度依次为:矿浆浓度>浸出时间>浸出培养基pH值>浸出温度;最佳浸出条件为:矿浆浓度为7%,浸出时间为96h,培养基最佳pH值为3.0,最佳温度为30℃。最优条件下沉渣中Cd浸出率达89%;浸出过程渣样颜色由浅灰色逐渐变红并最终变至砖红色。(4)沉渣经土著微生物浸出后重金属的含量显著降低,Cd、Mn、Cu、Pb、Zn由浸出前的4530mg/kg、7650mg/kg、830mg/kg、29530mg/kg、62350mg/kg分别降低至浸出后的730mg/kg、1280mg/kg、390mg/kg、13810mg/kg、15650mg/kg,浸出率分别为84%、83%、52%、53%、75%。(5)土著微生物浸出后余渣中Cd、Cu、Pb、Zn的浸出毒性均低于《危险废物鉴别标准》(GB 5085.3—2007)中的标准值,属于危险固体废物的含镉沉渣经土著微生物浸出后的余渣可以作为一般固体废物处理处置。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-19
  1.1 冶炼行业污水处理沉渣组分及其危害  9-10
    1.1.1 沉渣组分  9
    1.1.2 沉渣的危害  9-10
  1.2 沉渣中重金属控制技术现状  10-14
    1.2.1 沉渣中重金属的稳定化技术  10-12
    1.2.2 沉渣中重金属的去除技术  12-14
  1.3 微生物浸出体系的生物学特性及浸出作用机理  14-18
    1.3.1 微生物浸出体系中主要微生物及生物学特性  14-16
    1.3.2 微生物浸出重金属机理  16-18
  1.4 本研究的目的与研究内容  18-19
    1.4.1 研究目的  18
    1.4.2 研究内容  18-19
第2章含镉沉渣中重金属元素特征与环境活性分析  19-26
  2.1 实验材料与方法  19-21
    2.1.1 实验材料  19-20
    2.1.2 实验方法  20-21
    2.1.3 分析项目与方法  21
  2.2 结果与讨论  21-25
    2.2.1 含镉沉渣的主要重金属元素组成与物相特征  21-23
    2.2.2 含镉沉渣中主要重金属的环境活性  23-25
  2.3 本章小结  25-26
第3章含镉沉渣微生物浸出条件研究  26-37
  3.1 实验材料与方法  26-28
    3.1.1 实验材料  26-27
    3.1.2 实验方法  27-28
    3.1.3 分析项目与方法  28
  3.2 实验结果与讨论  28-36
    3.2.1 不同介质条件下沉渣中Cd 的浸出  28-30
    3.2.2 土著微生物浸出含镉沉渣中镉的条件研究  30-34
    3.2.3 最优条件下浸出效果及浸出过程沉渣颜色的变化  34-36
  3.3 本章小结  36-37
第4章土著微生物鉴定  37-47
  4.1 实验材料与方法  37-39
    4.1.1 实验材料  37-38
    4.1.2 实验方法  38-39
    4.1.3 分析项目与方法  39
  4.2 实验结果与讨论  39-46
    4.2.1 形态学特征  39-40
    4.2.2 生理、生化特征  40-43
    4.2.3 纯种微生物鉴定  43-46
  4.3 本章小结  46-47
第5章微生物浸出后余渣环境活性及浸出效益分析  47-59
  5.1 实验材料与方法  47-49
    5.1.1 实验材料  47-48
    5.1.2 实验方法  48
    5.1.3 分析项目与方法  48-49
  5.2 实验结果与讨论  49-58
    5.2.1 浸出过程沉渣中重金属含量变化及沉渣物相变化  49-54
    5.2.2 浸出过程重金属形态转化及余渣浸出毒性分析  54-57
    5.2.3 效益分析  57-58
  5.3 结论  58-59
第6章研究结论与建议  59-61
  6.1 研究结论  59
  6.2 建议  59-61
参考文献  61-66
致谢  66-67
攻读硕士期间公开发表的论文  67
参与科研项目  67

土著微生物处理含镉沉渣新技术研究

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