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铅锌尾矿库重金属污染微生物原位修复

王光远  
【摘要】:尾矿库中堆存的大量尾矿,含有一定量的重金属离子,会在雨水、选矿水等的浸泡、淋滤作用下,溶出大量重金属离子,随地表径流、地下渗透等途径污染周围环境。目前尾矿原位修复方法中,微生物修复法具有成本低、效果好、易操作、无二次污染等优点受到广泛关注。本论文研究了硫酸盐还原菌和铁还原菌为主的修复菌群适宜的生长繁殖条件及对尾矿重金属污染的修复效果。实验使用广西河池某废弃尾矿库铅锌尾矿,经分析得出,尾矿中含有As、Cu、Fe、Pb、Sb、Zn、S含量分别为5.11%、0.054%、9.86%、0.31%、0.48%、0.95%、6.28%,重金属元素主要以硫化物的形式存在。铅锌尾矿粒度较细,皆在0.15 mm以下,比表面积较大,且尾矿渗透性较强,使得尾矿能够持续与水、氧气等接触,在自然界广泛存在的铁硫氧化菌的作用下,尾矿中重金属的溶出不可避免,此尾矿具有较高污染风险。尾矿表面附着的选矿药剂等有机物无法被硫酸盐还原菌利用,由于含量较低亦不会对细菌的生长造成影响,但硫酸盐还原菌为异养微生物,必须额外添加有机物供给硫酸盐还原菌生长繁殖。实验对比了0、0.4、0.8、1.2、1.6、2.0 g/L的酵母提取物、蛋白胨、乳酸钠、葡萄糖溶液中还原菌群的生长繁殖状况以及溶液中重金属离子及SO42-浓度,为使硫酸盐还原菌大量生长繁殖并长期保持为优势菌种,选择1.2 g/L的酵母提取物、1.8 g/L的乳酸钠分别作为硫酸盐还原菌生长所需的氮源和碳源。通过对比去离子水、含有微量无机成分不含(NH4)2SO4溶液、含有微量无机成分及(NH4)2SO4溶液中分别添加酵母提取物及乳酸钠后,溶液中细菌去除重金属离子的效果发现,(NH4)2SO4能够促进无关杂菌的生长,因此含有微量无机成分不含(NH4)2SO4溶液更有利于硫酸盐还原菌发挥作用升高pH、降低Eh、沉淀重金属。较高浓度的重金属离子会对微生物具有毒害作用,尤其尾矿中含有的As,对微生物毒害作用较强。硫酸盐还原菌为厌氧菌,在厌氧条件下才能够发挥作用。通过实验发现在pH5.0,氧气量有限的情况下,微生物能够快速生长并消耗体系内的氧气,营造还原性氛围,在短时间内即可升高pH、降低Eh、对溶液中的Sb、Zn离子具有沉降去除作用。模拟广西河池酸雨环境,对尾矿进行模拟原位修复。在自然条件及接入氧化菌淋滤体系内,尾矿保持较强的渗透能力,尾矿及淋滤液pH降低、Eh升高,尾矿中的重金属离子被大量溶出。在接种了硫酸盐还原菌及接种硫酸盐还原菌、铁还原菌的淋滤体系内,尾矿的渗透能力急剧减弱,淋滤液pH升高至接近中性,Eh降低到200 mV以下,淋滤液中的重金属离子在硫酸盐还原菌的作用下被沉降除去。在接种硫酸盐还原菌体系中,7周后淋滤液中的重金属基本去除完全,去除率达到99%以上。在接种硫酸盐还原菌及铁还原菌淋滤体系中,重金属去除能力略低于只接种硫酸盐还原菌体系,淋滤液中含有少量的Fe2+维持还原性氛围。


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