,1066, 北京科技大学学报 第33卷 镍冶炼过程中产生大量含镍废水，对环境造成 途径 污染和危害，其处理方法7-有化学沉淀法、离子交 换法、电渗析法、蒸发及反渗透法等，但能耗和成本 1实验 较高，且易产生二次污染，生物法以其处理能力强、 1.1实验材料 方法简单实用和污泥量少[等优点，受到人们的 高硅低品位镍磁黄铁矿取自我国某矿区，其化 重视.其中硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria 学成分见表1.T菌为本实验室保藏菌种，SRB由 SRB)因其特有的代谢途径，在处理重金属方面被广 平板划线法从某污水处理厂活性污泥中分离得到， 泛研究[2-1). Tf菌采用9K培养基：(NH)2S00.15g 本实验用氧化亚铁硫杆菌槽浸我国某高硅低 KC10.05gK2HP040.05gMgs04·7H200.05g 品位镍磁黄铁矿，并以稻壳3-作为固定化载体 Ca(N0a)20.01gFes04·7H2044.1sH2S045mL 固定SRB,利用连续上升流厌氧填充床系统回收 蒸馏水1000mLH1.98.SRB采用改良的Postgate 浸出液中的N,该方法得到较高浸出率和回收 SRB培养基：KHPO40.5NH4C11.0g 率的同时，也大大减少了对环境的污染，同时稻壳 NS040.5g乳酸钠3.5mLVc0.1g酵母汁1.0g 来源广泛，价格低廉，为镍的回收开辟了一种新的 蒸馏水1000mLpH7.2. 表1镍磁黄铁矿主要化学成分（质量分数） Table 1 Man che cal comnpositions of nickel pyrthotite ÷ SD2 MgO Fe203 S903 CO AkO3 ND GuO 烧失量 33.85 20.57 15.79 10.18 9.40 5.64 1.69 0.93 8.07 实验用载体为农业废弃物稻壳，从化学组成 阀门 看，稻壳中约含40%的粗纤维（包括木质素和纤维 树 素)和约20%的五碳糖聚合物（主要为半纤维），其 进样口 性质稳定、不易降解). 1.2连续上升流厌氧填充床反应系统的构建 连续上升流厌氧填充床反应系统如图1所示 该系统由内径为2.5am、高38.0am的玻璃柱和蠕 动泵构成，玻璃柱下方为进水口，上方为出水口，柱 反应柱 子中填充稻壳为固定化载体，装填密度为0.2g mL.柱子底部有布满小孔的隔板，防止载体流失 1.3实验方法 载体 实验工艺流程如图2所示， 实验浸出部分在250mL锥形瓶中完成，矿浆的 质量分数为9%.N回收在连续上升流固定填充 床反应系统中进行 恒流蠕动泵 2实验结果及讨论 进样1 2.1硫酸用量对直接酸浸与焙烧酸浸的影响 浸出过程中值对菌种生长及矿物离子浸出 废水样液三目 十分重要，T菌适宜生长在H1.8~2.0环境下. 当H值过高时，浸液中的F+会大量沉淀 图1连续上升流厌氧填充床反应系统 Fig 1 Up-flow anaemobic shdge bed reactor (pH3.14时Fe完全水解)，覆盖在矿物表面，阻碍 矿物进一步溶浸.将浸出液pH值控制在2.0左 出率与浸出液H值，以确定该反应的硫酸用量，实 右)，经计算镍磁黄铁矿浸出反应的硫酸用量在 验结果见表2由表2可知：在两种硫酸用量下，焙 35%(硫酸质量矿样质量)左右，焙烧矿与原矿分 烧矿与原矿的镍浸出率及H值的变化趋势基本相 别添加硫酸量为369%和469%，浸出2h测定N+浸 同，硫酸用量越高，镍浸出率相应提高；在相同硫酸北 京 科 技 大 学 学 报 第 33卷 镍冶炼过程中产生大量含镍废水‚对环境造成 污染和危害．其处理方法 ［7--8］有化学沉淀法、离子交 换法、电渗析法、蒸发及反渗透法等‚但能耗和成本 较高‚且易产生二次污染．生物法以其处理能力强、 方法简单实用和污泥量少 ［9--11］等优点‚受到人们的 重视．其中硫酸盐还原菌 （ｓｕｌｆａｔｅ-ｒｅｄｕｃｉｎｇｂａｃｔｅｒｉａ‚ ＳＲＢ）因其特有的代谢途径‚在处理重金属方面被广 泛研究 ［12--13］． 本实验用氧化亚铁硫杆菌槽浸我国某高硅低 品位镍磁黄铁矿‚并以稻壳 ［13--15］作为固定化载体 固定 ＳＲＢ‚利用连续上升流厌氧填充床系统回收 浸出液中的 Ｎｉ 2＋．该方法得到较高浸出率和回收 率的同时‚也大大减少了对环境的污染‚同时稻壳 来源广泛‚价格低廉‚为镍的回收开辟了一种新的 途径． 1 实验 1∙1 实验材料 高硅低品位镍磁黄铁矿取自我国某矿区‚其化 学成分见表 1∙Ｔ．ｆ．菌为本实验室保藏菌种．ＳＲＢ由 平板划线法从某污水处理厂活性污泥中分离得到． Ｔ．ｆ．菌采用 9Ｋ培养基 ［4--5］：（ＮＨ4 ）2ＳＯ40∙15ｇ； ＫＣｌ0∙05ｇ；Ｋ2ＨＰＯ40∙05ｇ；ＭｇＳＯ4·7Ｈ2Ｏ0∙05ｇ； Ｃａ（ＮＯ3）20∙01ｇ；ＦｅＳＯ4·7Ｈ2Ｏ44∙1ｇ；Ｈ2ＳＯ45ｍＬ； 蒸馏水 1000ｍＬ；ｐＨ1∙98∙ＳＲＢ采用改良的 Ｐｏｓｔｇａｔｅ ＳＲＢ培 养 基 ［13‚16］：Ｋ2ＨＰＯ40∙5ｇ；ＮＨ4Ｃｌ1∙0ｇ； Ｎａ2ＳＯ40∙5ｇ；乳酸钠3∙5ｍＬ；Ｖｃ0∙1ｇ；酵母汁1∙0ｇ； 蒸馏水 1000ｍＬ；ｐＨ7∙2∙ 表 1 镍磁黄铁矿主要化学成分 （质量分数 ） Ｔａｂｌｅ1 Ｍａｉｎｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓｏｆｎｉｃｋｅｌ-ｐｙｒｒｈｏｔｉｔｅ ％ ＳｉＯ2 ＭｇＯ Ｆｅ2Ｏ3 ＳＯ3 ＣａＯ Ａｌ2Ｏ3 ＮｉＯ ＧｕＯ 烧失量 33∙85 20∙57 15∙79 10∙18 9∙40 5∙64 1∙69 0∙93 8∙07 实验用载体为农业废弃物稻壳．从化学组成 看‚稻壳中约含 40％的粗纤维 （包括木质素和纤维 素 ）和约 20％的五碳糖聚合物 （主要为半纤维 ）‚其 性质稳定、不易降解 ［15］． 1∙2 连续上升流厌氧填充床反应系统的构建 连续上升流厌氧填充床反应系统如图 1所示． 该系统由内径为 2∙5ｃｍ、高 38∙0ｃｍ的玻璃柱和蠕 动泵构成．玻璃柱下方为进水口‚上方为出水口‚柱 子中填充稻壳为固定化载体‚装填密度为 0∙2ｇ· ｍＬ －1．柱子底部有布满小孔的隔板‚防止载体流失． 1∙3 实验方法 实验工艺流程如图 2所示． 实验浸出部分在 250ｍＬ锥形瓶中完成‚矿浆的 质量分数为 8％．Ｎｉ 2＋回收在连续上升流固定填充 床反应系统中进行． 2 实验结果及讨论 2∙1 硫酸用量对直接酸浸与焙烧--酸浸的影响 浸出过程中 ｐＨ值对菌种生长及矿物离子浸出 十分重要‚Ｔ．ｆ．菌适宜生长在 ｐＨ1∙8～2∙0环境下． 当 ｐＨ 值 过 高 时‚浸 液 中 的 Ｆｅ 3＋ 会 大 量 沉 淀 （ｐＨ3∙14时 Ｆｅ 3＋完全水解 ）‚覆盖在矿物表面‚阻碍 矿物进一步溶浸．将浸出液 ｐＨ值控制在 2∙0左 右 ［4］‚经计算镍磁黄铁矿浸出反应的硫酸用量在 35％ （硫酸质量／矿样质量 ）左右．焙烧矿与原矿分 别添加硫酸量为 36％和 46％‚浸出 2ｈ‚测定 Ｎｉ 2＋浸 图 1 连续上升流厌氧填充床反应系统 Ｆｉｇ．1 Ｕｐ-ｆｌｏｗａｎａｅｒｏｂｉｃｓｌｕｄｇｅｂｅｄｒｅａｃｔｏｒ 出率与浸出液 ｐＨ值‚以确定该反应的硫酸用量‚实 验结果见表 2．由表 2可知：在两种硫酸用量下‚焙 烧矿与原矿的镍浸出率及 ｐＨ值的变化趋势基本相 同‚硫酸用量越高‚镍浸出率相应提高；在相同硫酸 ·1066·