一种利用氧化亚铁硫杆菌处理酸洗污泥的方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用氧化亚铁硫杆菌处理酸洗污泥的方法。为解决酸洗污泥中重金属离子(Cr3+、Ni2+)对环境和人体的危害。本方法针对酸洗污泥中的重金属离子(Cr3+、Ni2+)，用氧化亚铁硫杆菌将其中的重金属离子浸出，过滤后得到无重金属离子的酸洗污泥和浸出液。具体步骤如下：将酸洗污泥磨碎过筛，用NaHCO3溶液溶出Ca2+，烘干备用。在250ml锥形瓶中加入150ml9K培养基和1g预处理后的酸洗污泥，高温灭菌后投加1ml氧化亚铁硫杆菌，控制初始温度在30℃，摇床180r/min，初始pH在2.3～3，生长繁殖所需的能源物质Fe2+的浓度为0.5～10g/L。经过8～10天的反应时间，使得重金属离子Cr3+，Ni2+的浸出率分别达到34.48％～79.31％和94.77％～94.89％。
【专利说明】一种利用氧化亚铁硫杆菌处理酸洗污泥的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种酸洗污泥的处理方法，具体涉及一种利用氧化亚铁硫杆菌处理酸 洗污泥的方法。
【背景技术】
[0002] 在钢铁行业的生产过程中，不可避免地要进过退火、正火、淬火、焊接等加工过程， 表面时常会产生黑色的氧化皮。氧化皮不仅影响钢材的外观质量，也会对产品的后续加工 产生不利的影响，故需盐酸或硫酸、氢氟酸和硝酸等混酸表面进行清洗，从而产生大量含有 镍铬等重金属离子的酸洗废液。目前，钢铁行业大多采用石灰中和沉淀法处理酸洗废液。这 种方法使出水达到排放标准，但造成二次污染，即产生大量的酸洗污泥。
[0003] 酸洗污泥中含有大量重金属离子（Cr3+、Ni2+)，属于危险废物（HW17)。目前，酸洗污 泥的主要处理方法有火法处理技术、固化/稳定化填埋技术和水泥窑共处置技术。尽管成 本低，但酸洗污泥中大量的镍、铬不能回收利用，浪费了大量的有用资源，不符合我国资源 化处置的目的。回收酸洗污泥中的镍、铬等不仅从根本上解决重金属污染问题，而且使镍、 铬等宝贵金属资源得到再生利用，在解决污染问题的同时获得明显的经济效益。目前回收 酸洗污泥重金属离子的处理方法有 ：
[0004] 中国专利1(CN101618892A)公开了一种不锈钢酸洗污泥中重金属的回收和综合 利用方法，该方法采用沉淀法从浸出液中回收铬，萃取法回收镍。
[0005] 中国专利2(CN102690956A)公开了一种不锈钢酸洗污泥绿色提取铬和镍的方法， 该方法采用H 2S04将不锈钢酸洗污泥中的重金属离子浸出，转化为浸出液中的Cr3+、Ni 2+离 子。
[0006] 上述酸洗污泥的处理方法存在以下缺陷：
[0007] (1)所述方法需要加入大量Na0H、H202、Na 2C03等药剂，将镍铬以沉淀的方法从浸出 液中分离，易造成镍铬分离的不完全。同时生成大量沉淀，造成二次污染，如专利1。
[0008] (2)所述方法需要消耗大量的硫酸等药剂，使得成本大大增加，资源浪费，且过程 中需80°C高温，操作不便，如专利2。
[0009] 上述缺陷造成至今为止，应用现有工艺方法难以对酸洗污泥进行高效的处理，并 回收其中的镍铬等宝贵重金属资源。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的在于针对酸洗污泥中的重金属离子（Cr3+、Ni2+)，用氧化亚铁硫杆菌 将其中的重金属离子浸出并回收，提供一种利用氧化亚铁硫杆菌处理酸洗污泥的方法。 [0011] 实现本发明目的的技术解决方案为：
[0012] 一种利用氧化亚铁硫杆菌处理酸洗污泥的方法，其特征在于：采用氧化亚铁硫杆 菌将酸洗污泥中的重金属离子（Cr3+、Ni2+)浸出并回收，具体步骤如下：
[0013] (1)分离纯化氧化亚铁硫杆菌：从污水处理厂取二沉池污泥，分离纯化得到纯培 养的氧化亚铁硫杆菌菌液；
[0014] (2)酸洗污泥预处理：将污泥磨碎过筛后，用NaHC03溶液溶出Ca2+，烘干备用；
[0015] (3)酸洗污泥重金属的浸出：配制9K培养基，投加纯培养的氧化亚铁硫杆菌菌液 和能源物质Fe 2+，加酸调节初始pH，摇床反应，反应结束后，将酸洗污泥中的重金属离子浸 出，转化为浸出液中的Cr3+、Ni 2+。
[0016] 所述步骤（1)中分离纯化是指配制9K培养基并加入FeS04 · H20,将污泥进行三到 四次的传代培养，采用双层平板法涂布，纯化得到纯培养的氧化亚铁硫杆菌菌液。
[0017] 所述步骤（2)中的NaHC03溶液浓度为0· 5mol/L。
[0018] 所述步骤（3)中的初始pH控制在2. 3?3。投加氧化亚铁硫杆菌生长繁殖所需的 能源物质Fe2+的浓度为0. 5?10g/L。反应过程控制温度在30°C，摇床转速在180r/min。 反应时间为8?10天。
[0019] 原理说明：
[0020] 生物处理作为去除污泥中重金属的最新技术，即利用自然界中一些微生物的直接 作用或其代谢产物的间接作用，产生氧化、还原、络合、吸附或溶解作用，将固相中某些不溶 性成分（如重金属、硫及其他金属）浸提并分离出来的一种技术，其中应用最广泛的是氧化 亚铁硫杆菌与氧化硫硫杆菌。
[0021] 本发明与现有技术相比，其显著优点是：
[0022] (1)操作简单，菌生存能力适应性强，运行过程无需特殊控制。
[0023] (2)可直接用废酸调节培养基pH，无需消耗大量的酸等药剂。
[0024] (3)生物处理法不仅可以有效去除污泥中的重金属，同时又能起到杀灭病原菌的 作用。
[0025] (4)本发明进过8?10天的生物浸出时间，可使得重金属Cr3+，Ni 2+的浸出率分别 达到 34. 48%?79. 31%和 94. 77%?94. 89%。
【专利附图】
【附图说明】
[0026] 图1是Cr3+对氧化亚铁硫杆菌活性的影响曲线图。
[0027] 图2是Ni2+对氧化亚铁硫杆菌活性的影曲线图。
[0028] 图3是Ca2+对氧化亚铁硫杆菌活性的影曲线图。
[0029] 图4是初始pH对酸洗污泥中Ni2+浸出的影响曲线图。
[0030] 图5是初始pH对酸洗污泥中Cr3+浸出的影响曲线图。
[0031] 图6是Fe2+对酸洗污泥中Ni2+浸出的影响曲线图。
[0032] 图7是Fe2+对酸洗污泥中Cr3+浸出的影响曲线图。
[0033] 图8是预处理污泥和未处理污泥对Ni2+浸出的影响曲线图。
[0034] 图9是预处理污泥和未处理污泥对Cr3+浸出的影响曲线图。
【具体实施方式】
[0035] 一种利用氧化亚铁硫杆菌处理酸洗污泥的方法，采用氧化亚铁硫杆菌将酸洗污泥 中的重金属离子（Cr 3+、Ni2+)浸出并回收，具体步骤如下：
[0036] (1)分离纯化氧化亚铁硫杆菌：从污水处理厂取二沉池污泥，分离纯化后得到纯 培养的氧化亚铁硫杆菌菌液；
[0037] (2)酸洗污泥预处理：将酸洗污泥磨碎过筛后，用NaHC03溶液溶出Ca 2+，烘干备 用；
[0038] (3)酸洗污泥重金属的浸出：配制9K培养基，投加纯培养的氧化亚铁硫杆菌菌液 和能源物质Fe 2+，加酸调节初始pH，摇床反应，反应结束后，酸洗污泥中的重金属离子浸出， 转化为浸出液中的Cr3+、Ni 2+。
[0039] 本发明是通过以下方法分离纯化污泥中的氧化亚铁硫杆菌：
[0040] 选用液体9K培养基对菌液进行富集筛选。在250ml锥形瓶中加入100ml灭菌后 的9K盐溶液和4. 46gFeS04 · H20,用50 %的H2S04调节ρΗ2· 0左右，于30°C，180r/m摇床中 恒温震荡培养，经过三到四次传代培养，使得氧化亚铁硫杆菌成为绝对优势菌群。将培养至 对数期的新鲜菌液涂布于9K固体培养基，在30°C培养箱中倒置培养至长出单菌落。挑单个 菌斑至20ml液体亚铁培养基中，30°C摇瓶培养，待菌液变成红棕色后，再传种至回复活性， 再用固体9K分离一次，镜检菌体形态一致，即认为得到纯培养的菌株。
[0041] 将酸洗污泥消解后经ICP测定其中重金属含量见表1。
[0042]
【权利要求】
1. 一种利用氧化亚铁硫杆菌处理酸洗污泥的方法，其特征在于：采用氧化亚铁硫杆菌 将酸洗污泥中的重金属离子（Cr 3+、Ni2+)浸出并回收，具体步骤如下： (1) 分离纯化氧化亚铁硫杆菌：从污水处理厂取二沉池污泥，分离纯化后得到纯培养 的氧化亚铁硫杆菌菌液； (2) 酸洗污泥预处理：将酸洗污泥磨碎过筛后，用NaHC03溶液溶出Ca2+，烘干备用； (3) 酸洗污泥重金属的浸出：配制9K培养基，投加纯培养的氧化亚铁硫杆菌菌液和能 源物质Fe2+，加酸调节初始pH，摇床反应，反应结束后，将酸洗污泥中的重金属离子浸出，转 化为浸出液中的Cr 3+、Ni2+。
2. 根据权利要求书1所述的方法，其特征在于：所述步骤⑴中分离纯化是指配制9K 培养基并加入FeS04 · H20,将污泥进行三到四次的传代培养，采用双层平板法涂布，纯化得 到纯培养的氧化亚铁硫杆菌菌液。
3. 根据权利要求书1所述的方法，其特征在于：所述步骤（2)中的NaHC03溶液浓度为 0·5mol/L〇
4. 根据权利要求书1所述的方法，其特征在于：所述步骤（3)中的初始pH控制在 2. 3 ?3。
5. 根据权利要求书1所述的方法，其特征在于：所述步骤（3)中投加氧化亚铁硫杆菌 生长繁殖所需的能源物质Fe2+的浓度为0. 5?10g/L。
6. 根据权利要求书1所述的方法，其特征在于：所述步骤（3)中的反应的温度控制在 30°C，摇床转速在180r/min。
7. 根据权利要求书1所述的方法，其特征在于：所述步骤（3)中的反应时间为8?10 天。
【文档编号】C02F11/02GK104058565SQ201410201370
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月28日 优先权日:2014年6月28日
【发明者】孙秀云, 王连军, 褚禛, 方斌斌, 杨洋, 李健生, 沈锦优, 韩卫清, 刘晓东 申请人:南京理工大学