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ABR硫酸盐还原体系矿化固定酸性矿山废水中重金属的调控及作用机制

批准号:
52060004
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
34.0 万元
负责人:
蒋永荣
依托单位:
学科分类:
环境污染治理与修复
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
蒋永荣

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
ABR硫酸盐还原体系作为一种潜在的多金属离子矿化固定系统,其处理酸性矿山废水(AMD)中重金属转变成矿物的研究必将开辟一个崭新的废水生物处理研究和应用领域。根据前期研究,我们提出通过调控ABR硫酸盐还原体系可分级沉淀AMD中重金属并经SRB矿化作用形成微米级矿物的工作设想。为进一步证实该设想,我们拟建立ABR硫酸盐还原体系,以模拟AMD为进水,通过调控运行参数和反应器内部环境,为硫酸盐还原厌氧颗粒污泥提供最优的微生物矿化成矿条件,形成微米级矿物,以实现重金属的分离回收。并以硫酸盐还原厌氧颗粒污泥为研究核心,厘清SRB、EPS、金属硫化物、液相介质间的交互作用关系,揭示硫酸盐还原体系矿化固定重金属成矿的机制,集成多相分离硫酸盐还原体系矿化AMD成矿的技术。本研究将为AMD中重金属的资源化处理提供新的研究思路,也为生物成矿研究提供一个可调控的、动态的整体性体系。
英文摘要
As a potential multi-metallic ion mineralization and fixation system, the ABR sulfate reduction system will definitely open up a new field of biological treatment of wastewater by transforming heavy metals into minerals in acid mine wastewater (AMD). According to the previous studies, we hypothesized that heavy metals in AMD can be precipitated in stages and micron minerals can be formed by SRB mineralization through regulating the ABR sulfate reduction system. To further confirm this assumption, we propose to establish an ABR sulfate reduction system by using simulated AMD as the influent, and to provide optimal microbial mineralization conditions for sulfate-reducing anaerobic granular sludge to form micron minerals by regulating operating parameters and the internal environment of the reactor, to achieve the separation and the recovery of heavy metals. Taking sulfate-reduced anaerobic granular sludge as the core of the research, the interaction among SRB, EPS, metal sulfide and liquid media will be clarified, the mineralization mechanism of fixed heavy metals in the sulfate reduction system will be revealed, and the mineralization technology of forming minerals from heavy metals in AMD by a multi-phase separation sulfate reduction system will be integrated. This study will provide a new idea for the resource-based treatment of heavy metals in AMD, and a regulable and dynamic integrated system for the study of bio-mineralization as well.
酸性矿山废水(AMD)是采矿业所面临的最严重的环境问题之一,采用硫酸盐还原菌(SRB)法处理该类废水一直是环境工程界关注的焦点。但在采用SRB法处理AMD过程中,存在多种重金属分级沉淀难和重金属沉淀与污泥分离难两方面困难,制约了SRB法在AMD治理中的工程化应用。本项目针对上述两方面的制约因素,建立了ABR硫酸盐还原体系,通过调控运行参数和反应器内部环境,实现了AMD中多种重金属的分级沉淀,并形成了微米级金属硫化物矿物,考察了微生物、胞外聚合物(EPS)、矿物、有机液相介质间的交互作用关系,探讨了硫酸盐还原体系矿化固定重金属成矿的机制。主要研究成果如下:(1)构建了2套五隔室厌氧折流板反应器(ABR),以硫酸盐有机废水为进水,历时384 d建立了2套ABR硫酸盐还原体系;(2)采用模拟AMD继续运行ABR硫酸盐还原体系,历时130d形成了纤锌矿、闪锌矿、硫镉矿、黄铁矿为主的金属硫化物矿物,矿物粒径在1~5 μm之间;(3)选取ABR硫酸盐还原体系中成矿产物典型的颗粒污泥,分层提取其中的EPS,以反应器上覆水作为基础液,构建了金属硫化物矿化体系,探讨了金属硫化物成核、结晶、成矿的相变过程及微观机制;(4)采取ABR硫酸盐还原体系中颗粒污泥,提取其中的DNA和RNA,通过宏基因组和宏转录组测序并结合SEM-EDS和XRD分析,考察了体系中微生物群落结构、微生物活性及功能代谢变化,发现功能菌群之间以Desulfovibrio为核心形成交互网络,第1、2隔室以Liquorilactobacillus和Desulfovibrio作为主导,相互作用影响着有机物、SO42-、重金属去除以及金属硫化物沉淀的矿化成矿,第3隔室则主要是Desulfovibrio和Methanthrix等之间的互作促进了有机酸的去除和矿物的形成。这些研究成果可为AMD中重金属的资源化处理提供新的研究思路,也为生物矿化成矿研究提供了一个可调控的、动态的整体性体系。
固定化高分子季铵盐对硫酸盐有机废水厌氧处理颗粒污泥的影响机制
  • 批准号:
    51368011
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    48.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    蒋永荣
  • 依托单位:
国内基金
海外基金