文档介绍：国内图书分类号:X705
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工学博士学位论文
生物淋滤法去除城市生活垃圾焚烧飞灰中
重金属的研究
博士研究生:杨洁
导师:汪群慧教授
申请学位:工学博士
学科、专业:环境科学与工程
所在单位:市政环境工程学院
答辩日期:2008 年 6 月
授予学位单位:哈尔滨工业大学
Classified Index: X705
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Dissertation for the Doctoral Degree in Engineering
HEAVY METALS REMOVAL FROM
MUNICIPAL SOLID WASTE
INCINERATION FLY ASH USING
BIOLEACHING METHOD
Candidate: Yang Jie
Supervisor: Prof. Wang Qunhui
Academic Degree Applied for: Doctor of Engineering
Speciality: Environmental Science and
Engineering
Affiliation: School of Municipal and
Environmental Engineering
Date of Defence: June, 2008
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
摘要
摘要
城市生活垃圾焚烧飞灰中含有大量具有浸出毒性的重金属,未经处理的
飞灰进入填埋场或进行资源化利用后,会对土壤和水体环境造成潜在的、长
期的重金属污染。因此,垃圾焚烧飞灰的无害化处理处置技术的研究受到广
泛的关注。本研究尝试将生物湿法冶金领域的生物淋滤技术应用到含重金属
固体废物处理领域,对采用产酸真菌的生物淋滤法去除飞灰中的重金属进行
了系统的试验研究,以探索出一种安全、高效、绿色的飞灰脱毒处理技术。
对三种黑曲霉进行产酸性能对比发现,三种黑曲霉均能利用碳源产出有
机酸。其中 AS 和 AS 菌株分别能发酵产出总量为 和
的有机酸,产酸性能明显优于 UV 448 菌株。选用以上两株黑曲
霉对飞灰进行生物淋滤处理,处理过程中均有重金属浸出,且处理后飞灰的
TCLP 浸出毒性均低于国家标准,以上结果表明选用产酸真菌黑曲霉作为生
物淋滤菌株是可行的。
初步明确了垃圾焚烧飞灰抑制黑曲霉生长的因素中重金属毒性的影响大
于飞灰碱性。采用Plackett-Burman实验设计,确定了飞灰中显著抑制黑曲霉
生长的重金属为Fe和Al。选择产酸黑曲霉AS 和AS 菌株进行耐重
金属驯化研究。经过对Fe和Al的单一重金属驯化,得到耐受 3500mg/L Al的
AS 700mg/L Fe的AS 。参照飞灰中各重金属含
量的配比进行混合重金属驯化试验,得到耐受
菌株和耐受 菌株。驯化后的AS
70g/L飞灰。
应用中心复合设计对驯化后菌株AS (蔗糖浓度、
孢子浓度、飞灰浓度以及飞灰投加时间)进行了优化,得到了Cd、Cr、Fe、
Mn、Zn及重金属总量与各因素之间关系的非线性方程,并确定了以上响应值
的最优条件范围分别为:蔗糖浓度(g/L)=114~126 ;孢子浓度(×107 个
/mL)=~;飞灰浓度(g/L)=29~39;飞灰投加时间(d)=~。在最优条
件下,利用驯化后菌株AS 70g/L飞灰,溶出重金属Cd、
Cr、Cu、Fe、Mn、Pb及Zn的总浓度达到了 901mg/L,占飞灰中以上重金属
总量的 41%。
通过对生物淋滤过程中发生的酸解作用和菌体吸附作用系统研究发现:
菌体产出的有机酸与飞灰中的金属氧化物发生的酸解作用是该过程的主要作
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哈尔滨工业大学工学博士学位论文
用机理。有机酸与可接触的金属氧化物之间的酸解作用在 24h 内基本完成,
而包裹在飞灰矿物中的金属