D01:10.13374/i.issn1001-053x.2002.02.031 第24卷第2期 北京科技大学学报 Vol.24 No.2 2002年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr,2002 黄铁矿烧渣微生物脱硫 冯雅丽》李浩然) 1)北京科技大学士木与环境工程学院，北京1000832)中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室，北京 摘要在烧渣生物脱硫的试验，论研究了矿浆浓度、F©浓度及pH值对游离T￡菌浓度和脱 硫率的影响.证明烧渣脱疏是Tf菌直接浸出作用和由细菌而产生的F®间接没出作用的联合； 脱硫速率和菌种氧化活性受到吸附在固相上和液相中细菌生长情况、矿浆浓度、pH值和F©的 影响；三价铁离子的添加可影响菌种活性，抑制浸出的进行，且易在矿物表面产生沉淀，降低氧 化率.烧渣生物脱硫后，可达到铁精矿标准. 关键词黄铁矿烧渣；生物脱硫；氧化亚铁硫杆菌(T)；脱硫率；菌种活性 分类号X756:X703 氧化亚铁硫杆菌(T)是一种靠氧化硫化矿 浆浓度分别为10,30,50,80和100kgm3. 物或二价铁离子获得能量而生长的化能自养微 游离在浸液中的细菌参与了对烧渣中黄铁 生物，因此，对于一个生物浸出过程来说，固相 矿的间接氧化作用.在浸出开始阶段，游离细菌 上的和进入液相里的细菌的活性是非常重要 的繁殖受到抑制，生长很缓慢.在浸出后期，由 的.本文对影响黄铁矿烧渣微生物脱硫的各种 于适应了生长环境，抑制作用逐渐减退，细菌繁 因素进行了试验研究 殖速度加快.矿浆浓度越高，这种趋势越明显 1试验材料与方法 (见图1)，矿浆浓度为80kgm3时游离细菌浓度 最大.矿浆浓度的增加需要搅拌强度相应增加， 1.1矿物和微生物 但搅拌的强度受细菌活性的限制而不可能太强 研究所用氧化亚铁硫杆菌是从矿山酸性废 烈，故在搅拌不变的情况下，矿粒不能与细菌充 水中分离出来的.T￡菌生长于混合培养基中， 分接触，使得各种反应物和产物之间的扩散阻 预处理达到国家三级排放标准的生活废水占 力较大.与80kgm相比，矿浆浓度100kgm时 25%,Leathen培养基为75%，pH由硫酸调节. 游离细菌浓度有所降低. 在整个研究中使用驯化后的T￡菌.黄铁矿烧渣 不同矿浆浓度下脱硫曲线与游离T..菌浓 硫质量分数为3.18%，铁的品位为52.6%. 度曲线相似（图2）.在最初阶段，由于硫比二价 1.2仪器和试验步骤 铁的能量高，T￡.菌倾向于利用矿石中硫，使大 在锥形瓶中加入混合培养基，再加入烧渣， 量的细胞附着在矿物表面，以菌种对矿石的直 接种并调pH值，盖上纱布置于摇床上培养.试 接作用为主，随着游离细菌浓度的增加，菌种对 验过程中，每天测1次pH、细菌浓度和烧渣的 矿石的直接和间接作用同时发挥力量，使脱硫 含硫量，用血球计数器直接测定液体样品中游 速度加快.但当矿浆浓度增加到100kg/m,由于 离细菌个数.硫的测定采用焙烧法.基本实验条 扩散阻力加大，脱浆率比80kg/m3有所下降. 件为：混合培养基200mL,T.f菌的初始浓度为 以上结果表明，矿浆浓度对生长在液相中 (1-12)×10/m,pH=1.5-2.5,温度30℃，摇床转 和吸附在固相上细菌氧化活性影响很大，同时 速160rmin. 吸附在固相上和游离在液相中的细菌浓度也将 2试验结果与讨论 对脱硫率产生影响. 22铁离子初始浓度的影响 2.1矿浆浓度的影响 细菌浸出过程中铁离于对固体一细胞表面 在不同烧渣的矿浆浓度下，浸出过程中铁 间相互作用的影响试验条件为H=2.0,矿浆浓 和细菌生长行为进行研究.pH=2.0,不加Fe”,矿 度为80kg/m:Fe初始浓度分别为0,2,4,6kg/m; 收稿日期2001-12-28冯雅丽女，34岁，副教授 同时进行了无菌的对照试验.向浸出体系添加 *国家自然科学基金资助课题(No.20176061) 铁离于，最初加快了脱硫速度（图3），可能是由第 2 4 卷 第 2 期 2 00 2 年 4 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u 扭 a l fO U n加 e r s iyt fo S c i e n e e a n d eT 比 n o l o yg B iej in g V b l 一 2 4 N O 一 2 A p r. 2 020 黄铁矿烧渣微生物脱硫 冯 雅丽 ” 李浩 然 2 , l) 北京科技大学士木与环境工程学院 , 北京 10 0 0 83 2) 中国科学院过程工程研究 所生化工程国家重点实验室 , 北京 摘 要 在烧 渣生物 脱硫的试验 . 论研究 了矿浆浓度 、 eF +3 浓 度及 p H 值对游 离 .T ￡菌浓度 和脱 硫 率的影响 . 证明烧渣 脱硫是 .T ￡菌 直接浸 出作用 和 由细菌而产生 的 eF +3 间接浸 出作用 的联合 ; 脱硫速 率和 菌种氧 化活 性受到吸 附在 固相上 和液相 中细 菌生 长情况 、 矿浆浓度 、 p H 值和 eF +3 的 影响 ; 三价铁离 子 的添加可影 响菌种活性 , 抑制浸 出 的进行 , 且 易在矿 物表 面产生沉淀 , 降低 氧 化率 . 烧渣生 物脱硫后 , 可达 到铁精矿标准 . 关健 词 黄铁矿烧渣 ; 生物脱硫 ; 氧化 亚铁硫杆 菌.(T ￡;) 脱硫率 ; 菌种 活性 分类 号 X 7 5 6 : X 7 0 3 氧化亚铁硫杆菌 ( .T .f) 是一种靠氧化硫化矿 物或二价铁 离子获得能量而生 长的化 能 自养微 生物l[] , 因此 , 对于一个生物浸 出过程来说 , 固相 上 的和 进人 液相 里 的细 菌 的活性 是 非常 重要 的 . 本 文对影 响黄铁 矿烧渣微生 物脱硫 的各种 因素进行 了试 验研究 . 1 试验材料与方法 L l 矿物和 微生 物 研究所用氧化亚铁硫杆菌是从 矿山 酸性废 水 中分 离出来 的 . .T .f 菌生长 于混合培养基 中 , 预处 理 达 到 国 家三 级排 放标 准 的生 活废 水 占 25 % , eL hat en 培养基为 75 % 〔2] , p H 由硫酸调 节 . 在整个研究 中使用驯化后 的.T .f 菌 . 黄铁矿烧 渣 硫质量 分数为 3 . 18 % , 铁 的品 位为 52 . 6% . L Z 仪器和 试验步骤 在锥形瓶 中加人混合培养基 , 再加人烧渣 , 接种并 调 p H 值 , 盖上纱布置 于摇床上培养 . 试 验过程 中 , 每天测 1 次 p H 、 细 菌浓度和烧渣 的 含硫量 , 用血球计 数器直接测定 液体样 品 中游 离细菌个数 . 硫的测定采用 焙烧法 . 基本实验条 件 为 : 混合培养 基 2 0 m L , .T f 菌的初始浓度 为 ( l 一 1 . 2 ) x l o , ’ m/ , , p H 二 1 . 5一5 , 温度 3 0 ℃ , 摇床转 速 16 0 r /in l n . 2 试验结果与讨论 .2 1 矿浆浓度的影响 在不 同烧 渣 的矿浆浓 度下 , 浸 出过程 中铁 和 细菌生长行为进行研究 . p H = .2 0 , 不加 eF +3 , 矿 收稿 日期 2 0 01 一 12一8 冯 雅丽 女 , 34 岁 , 副教授 * 国家自然 科学基金 资助课题( N .o 2 01 7 6 O6l l) 浆浓度分别 为 10 , 3 0 , 5 0 , 8 0 和 l o o kg/ m , . 游离在浸液中的细菌参与了 对烧渣 中黄铁 矿的间接氧化作用 . 在浸出开始阶段 , 游离细菌 的繁殖受 到抑 制 , 生 长很缓慢 . 在浸 出后期 , 由 于适应 了生长环境 , 抑制作 用逐渐减退 , 细菌繁 殖速度加快 . 矿浆浓度越 高 , 这种趋势越 明显 (见 图 l ) , 矿浆浓 度为 80 k g /m 3时游离 细菌浓度 最大 . 矿浆浓度 的增加需要 搅拌强度相应增加 , 但搅 拌的强度受细菌活 性 的限制而不可 能太强 烈 , 故在搅拌不变 的情况下 , 矿粒不能与细菌充 分接触 , 使 得各种反应 物和 产物之 间的扩散阻 力较大 . 与 80 k g /m 3相 比 , 矿浆浓度 1 0 k g/ m 3时 游离细菌浓度 有所降低 . 不 同矿浆 浓度 下脱硫 曲线 与游离 .T .f 菌浓 度 曲线相 似 (图 2) . 在最初阶段 , 由于硫 比二价 铁的能量 高 , .T .f 菌倾 向于利用矿 石 中硫 , 使大 量的细胞 附着 在矿物表面 , 以菌种对矿石 的直 接作用为主 , 随着游离细菌浓度的增 加 , 菌种对 矿石 的直接 和间接作用 同时发挥力量 , 使脱硫 速度 加快 . 但 当矿浆浓度增加到 10 k g/ m 3 , 由于 扩散 阻力 加大 , 脱浆率 比 80 叼耐有 所下降 . 以上结果 表明 , 矿浆浓度对生 长在液相 中 和吸 附在 固相 上细菌氧化 活性 影响很 大 , 同时 吸附在固 相上和游离在液相 中的细菌浓度也将 对脱硫率 产生影响 . .2 2 铁离子初始浓度的影响 细菌浸出过程 中铁离于对 固体一细胞表 面 间相互作用 的影响试验条件 为: p H = 2 . 0 , 矿浆浓 度为 8 0 k g/ m 3 : Fe , + 初始浓度分别 为 O , 2 , 4 , 6 k g m/ , : 同时进行 了无 菌的对照 试验 . 向浸 出体 系添加 铁离于 , 最初加快 了 脱硫速度 (图 3) , 可 能是 由 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2002. 02. 031