随着经济社会的高速发展,城市污水处理厂的处理量和处理率逐年提高,随之产生了大量的剩余污泥。一方面,城市污泥中含有丰富的氮、磷、钾和有机质等植物性营养元素,具有广阔的资源化应用前景,而另一方面,城市污泥中含水率高,且含有大量的病原微生物和重金属等有害物质,制约了污泥的资源化利用,如不适当处理,甚至会对环境造成很大危害。生物沥浸技术(bioleaching)是利用嗜酸性硫杆菌氧化污泥中铁和还原性硫,去除污泥固相中重金属的一种无害化新技术,该方法不仅能够有效去除污泥中的重金属,杀灭病原菌,而且还能明显改善污泥的沉降性能和脱水性能。目前,城市污泥生物沥浸中重金属的溶出机理已被广泛研究,但是生物沥浸对城市污泥脱水效果的影响机制却鲜有报道。本文主要研究了生物酸化,生物成矿及其共同作用对污泥脱水性能的影响。本文以无锡市太湖新城污水处理厂的剩余污泥为研究对象,对污泥基本理化性质进行分析测定。采用嗜酸性氧化亚铁硫杆菌Acidithiobacillus ferrooxidans LX5对供试污泥进行生物沥浸处理,并通过与化学酸化试验对比,从Zeta电位、溶胞作用及污泥絮体的形态结构等方面研究了污泥生物沥浸的生物酸化对其脱水性能的影响。生物沥浸的酸化效应利于污泥比阻的降低和沉降性能的提高,原因归结于污泥Zeta电位趋近于零和次生矿物的形成。另外,强酸会导致污泥细胞分解。通过摇瓶试验在一定条件下合成城市污泥生物沥浸中形成的次生矿物,通过XRD图谱研究发现,城市污泥生物沥浸过程中有施威特曼矿的生成。随后进行的矿物添加试验表明,施威特曼石的添加有利于污泥脱水性能和沉降性能的提高,且能有效去除污泥溶液中悬浮物质,降低上清液浊度。主要有3方面的原因:施威特曼石具有吸附架桥作用,能促进污泥絮体的团聚;施威特曼石能作为刚性点阵支撑污泥絮体,构架水通道;施威特曼石表面带正电荷,能对污泥Zeta电位起一定的中和作用。然而生物沥浸中次生矿物的形成量可能在1.5 g·L-1左右,因此生物沥浸中生物成矿对城市污泥脱水性能的影响较小。实际生物沥浸过程中酸化效应和生物成矿是同时作用的,因此试验中同时调节污泥pH和施威特曼石的添加量。通过双因素方差分析方法,发现酸化作用和次生矿物能对污泥脱水性能产生显著影响,且能产生交互作用,交互作用对污泥脱水性能也有显著影响。估算得出,采用嗜酸性氧化亚铁硫杆菌A.ferrooxidans LX5并添加2 g·L-1 Fe2+时,生物沥浸中生物酸化和生物成矿的共同作用能使城市污泥脱水性能下降约83.41%。