论文部分内容阅读
砷铁共沉淀法是工业中广泛应用且较为经济的处理冶炼含砷废水的技术,由此产生的大量含砷废渣堆放于环境中,其稳定性受到人们的高度重视。本文着重研究厌氧微生物作用对含砷工业废渣稳定性的影响。
本研究采用从砷污染环境中富集到的厌氧微生物菌群,对实验室内合成的共沉淀物进行厌氧发酵培养,考察共沉淀物在微生物还原作用下,体系中主要元素的赋存形态及环境行为,从而评价共沉淀稳定性的改变情况。
实验室内合成不同Fe/As比的共沉淀物经发酵培养后发现,砷,铁还原的程度随铁砷比的增加而降低。在低Fe/As比的共沉淀体系,吸附在铁氧化物(氢氧化物)表面的As(III)会促进了铁的还原。
实验中进一步考察了微生物作用下不同碱(CaO vs NaOH)中和共沉淀物稳定性的变化。CaO中和的共沉淀体系中,砷的还原速率略大于NaOH体系,但砷的释放却明显受到抑制。Ca2+的存在使得体系中形成了Ca-As-Fe相(yukonite),增加了氢氧化铁对砷的固持能力。
为研究硫酸盐还原对砷-铁共沉淀体系稳定性影响,在实验室内制备三种共沉淀体系,即,无硫酸盐体系,硫酸盐体系,外加硫酸根的砷.铁共沉淀体系。研究发现,在无硫酸盐还原的情况下,As(III)向液相中缓慢释放后,能够再次吸附于次生的铁氧化物(Fe304)表面。当吸附解吸平衡时,溶解态As(III)不再增加。固相中As(III)除以吸附态形式存在,还会“包裹”在铁氧化物内。
当体系中有硫酸盐还原时,生成的S2-能将铁氧化物向铁的硫化物转化,从而引起砷的大量释放。体系中Fe的量限制了溶解态S2-浓度,使其无法与游离态的As(III)结合形成As2S3沉淀。
在外加硫酸根的砷-铁共沉淀体系中,砷,铁的还原释放同样经历了无硫酸盐还原到硫酸盐还原的过程,随着硫酸盐被不断还原为S2-,S2-与液相中As(III)形成As2S3沉淀,使As(III)从液相中去除,溶解态砷浓度不断降低,平衡时砷浓度为As2S3在中性pH值下的溶解度。
对厌氧微生物作用下,投加铝的共沉淀物稳定性研究结果表明,当体系中只存在铁,砷还原的情况下,铝的加入能明显抑制砷的还原,但还原后砷的释放的程度却有所增加。
在对实际工业废渣稳定性的研究中发现,该冶炼废渣中As,Fe的含量较高。废渣中不同的赋存形态砷的含量依次为:残渣态砷>无定形铁(铝)氧化物结合态砷>结晶态铁氧化物结合态砷>吸附态砷,无离子交换态砷。外源性有机碳的加入,加速了原位微生物的生长代谢作用。TCLP提取实验结果显示,废渣稳定性在微生物作用下明显降低。