城市污水污泥生物沥滤去除重金属机制及数值模拟

对城市污泥中重金属的担忧是导致其大规模土地利用的主要原因之一。而现阶段污泥处置问题又是热点问题，但目前对污泥中重金属转移途径和溶出机理仍缺乏完整研究，尚无沥滤菌群微生物动力学模型，导致该技术难以工程应用。项目对典型的含重金属污泥，分别以元素硫和亚铁盐为能量底物进行嗜酸菌的富集纯化、DNA提取、PCR扩增和DNA测序，研究其生长动力学和耐重金属毒性特征；通过进行沥滤试验，分析微生物菌群和反应产物随污泥浓度、能量底物浓度、接种量和曝气量的动态变化，建立沥滤菌群的生长动力学模型；通过研究不同pH和Eh条件下重金属在固-液相间的形态分布，探索其迁移转化途径、速率和溶出机理；通过模拟生物沥滤过程和试验验证，优化工艺参数；通过养分流失检测和生物毒性评价，分析生物沥滤处理对于污泥资源化潜力的影响。本研究拟建立污泥生物沥滤过程模型和阐明重金属溶出机理，为规模化应用提供理论基础。

对城市污泥中重金属的担忧是导致其大规模土地利用的主要原因之一，生物沥滤可有效去除污泥中的重金属。但目前对污泥中重金属转移途径和溶出机理仍缺乏完整研究，导致该技术难以推广应用。针对上述问题，项目进行了5个方面的研究：（1）首先调查广西区的主要城市污水厂污泥泥质，评价其土地利用潜力及重金属风险；（2）然后，从煤矿酸性废水分离纯化出两株高效生物沥滤嗜酸硫杆菌；.（3）随后，以悬浮性沥滤工艺，系统研究不同尺度上生物沥滤工艺对重金属滤出效率的影响，获得污泥生物沥滤的最佳工艺条件；.（4）通过计算化学酸化和化学氧化对污泥重金属溶出的贡献率，确定生物沥滤过程中重金属滤出机制，通过分析重金属在污泥固相和胞外多聚物的分配，获得Cu、Zn和Pb在在不同底物和污泥类型沥滤过程中的转移途径；.（5）进行生物沥滤去除污泥、土壤和底泥中三种重金属实验，分析该技术用于土壤和底泥修复的可行性。