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污染物质的处188金宝搏app理惩罚要领

作者:188金宝搏时间:2021-05-13 14:01 次浏览

信息摘要:

专利名称 :污染物质的处理惩罚要领 技能规模 : 本发现涉及污染物质处理惩罚要领,出格涉及用生物化学要领从大量颗粒物质,诸如地皮或泥土中去除金属,出格是重金属,污染物的要领。...

专利名称:污染物质的处理惩罚要领
技能规模
本发现涉及污染物质处理惩罚要领,出格涉及用生物化学要领从大量颗粒物质,诸如地皮或泥土中去除金属,出格是重金属,污染物的要领。
活着界范畴内,由于家产、废料处理以及其他勾当的功效,大量地皮已被金属污染。这些污染物的实例包罗汞、镉、钡、铬、锰和铅,放射性核素,譬喻锕系元素和裂变产品。这些污染物严重威胁地下水,并由此而严重威胁饮用水供应,以及在很多环境下限制或阻碍地皮的再利用。另外,由于美国的现代立法和欧洲配合体范畴内以及其他处所的概略雷同的立法的功效,废料发生者们假如对付他们的废料没有认真任地动作的话,他们将要包袱日益增加的法令责任和为再生与净化支付价钱。因此,对付能辅佐办来由于地皮污染而引起的问题的技能有日益增长的需要。
迄今,已成长了若干技能以改善被污染地皮。实例包罗泥土不变、电迁移、玻璃化、挥发、点火、泥土洗涤、泵与处理惩罚系统、地皮耕作、污泥相生物改善等。很多这些已知技能具有一系列范围性,包罗a)缺少对此问题的永久办理,譬喻转换此种物质为有毒的地皮填埋,或夹带在寿命有限的基体内;b)不适宜处理惩罚宽范畴污染物,譬喻金属污染的地皮,就今朝回收的生物要领来说;c)发生概略积的或难以打点的二次废料,譬喻泥土不变和点火;d)缺少当场或非当场操纵的选择性以适宜于特定场合,譬喻在点火和泥土洗涤时的环境;e)高本钱,譬喻点火、玻璃化和泵与处理惩罚系统;f)再利用污染物的有限本领,譬喻泥土不变系统应用于金属时。
本发现试图通过使生物系统可以或许改进金属污染的地皮非各别地办理这些问题。
按照本发现,提供了一种净化介质的要领,该介质包括有被一种或多种金属种类污染的颗粒物质,本要领包罗以下步挪用微生物发生的硫酸处理惩罚所述的介质体,以使这些金属种类溶解并以金属硫酸盐的形式浸化为不溶的硫化物;从不溶的金属硫化物中疏散在生物沉淀期间发生的硫化氢;以及氧化疏散出来的硫化氢以生成可再利用的含硫组分源。举办去除污染的介质可包罗颗粒物质,譬喻泥土、岩石细粒、挖出的淤泥、沉积物、污泥、出产进程的残渣、热解进程的炉渣、加热炉粉尘及雷同物。这些污染物大概包括在颗粒物质的外貌可能被团结在其颗粒的内部。
在所述的介质中大概存在有一系列金属种类,这些金属种类可转化为各类金属硫酸盐和接着被生物沉淀为各类金属硫化物。此文所用的“金属种类”(“metal species”)这一术语包罗金属、合金、金属盐、准金属以及含金属的化合物与共同物。
所述的金属种类污染物可包罗i)锕系元素或它们的放射性衰变产品或其化合物;ii)裂变产品;iii)重金属或它们的化合物。
锕系元素是原子序数在89至104范畴内的元素。
此地方用的术语“裂变产品”是指作为核燃料裂变时直接产品(或凡是所说的“裂变碎片”)而形成的元素以及由这些直接产品经β衰变或内跃迁而形成的产品。裂变产品包罗从硒至铈范畴内的元素。
要求用本发现要领疏散的非放射性重金属包罗有毒金属如镍、锌、镉、铜和钴以及其它常见污染物。这些物质凡是在利用含有这些元素的化学品的工场四周以及在废料处理园地作为土壤污染物或在水的沉降物中被找到。在本发现要领中疏散的这些金属污染物可以包罗放射性的与非放射性的金属污染物的殽杂物。
如以下描写,本发现的要领可以扩展包罗被处理惩罚介质中的有机污染物也被撤除或被解毒的步调。
所述的颗粒物质最抱负的处理惩罚是用插手水溶液以生物发生的硫酸浸出。
当被排除污染的介质包罗泥土或地皮时,泥土或地皮可当场或非当场处理惩罚。对付后者来说,泥土可先预处理惩罚,譬喻撤除或压碎大块物如砾石、石块和雷同物。含有生物发生的硫酸水溶液和/或可生物转化为硫酸的含硫物质源的适当殽杂物可被注入泥土或与泥土殽杂。其他组分如富氮或富磷物质以及氛围可选择性地插手。形成硫酸的生物转化可由存在于泥土中的微生物媒体以已知方法实现。含硫物质可包罗单质硫可能硫的其他还原形式。
当泥土或其他颗粒物质,譬喻出产进程的残渣或炉渣,举办非当场处理惩罚时,其处理惩罚可在一个或多个适宜的已知生物回响器中举办。可以插手前面提到的组分以促进酸的发生。
当发生硫酸根离子的生物转化是在被处理惩罚的泥土中举办时,今生物转化可由自然产生的硫氧化微生物的浸染而引起,硫氧化微生物包罗Thiobacillus ferooxidans(氧化铁硫杆菌),Thiobacillus thiooxidans(氧化硫硫杆菌)和Thiobacillus neapolitanus(那不勒斯硫杆菌)。这些微生物存在譬喻像连系体(consortium)一样。这些微生物通过硫还原形式的被氧化得到它们发展所必须的能量,由此而发生硫酸盐和硫酸,可能通过氧化二价铁为三价铁得到能量。假如泥土缺少符合的微生物可能所述的颗粒物质在分隔的生物回响器中处理惩罚时,这些微生物可以作为从相似泥土情况中获得的殽杂连系体而被插手。
除上述酸浸出外,金属释出还可通过以下的一个或多个浸染进程而产生a)金属硫化物的直接化学浸蚀;b)电化学进程(原电池转化(Galvanic conversion)),此进程发生于浸在适当电解质,如硫酸,中的两种差异的金属种类之间的打仗;或c)硫酸铁的氧化浸染。
作为另一种可选择要领,在实施本发现要领中浸出步调所需要的硫酸可在分隔的生物回响器中化学地或生物化学地发生,以及在发生之后被加到泥土或其它颗粒物质中。
在进程开始事情期间,可以利用单质硫或硫酸(通过当场生物发生酸)作为浸出的酸来历。从此,单质硫,或单质硫与硫酸的团结将是主要的硫来历。可插手单质硫或硫酸以增补从系统中以金属硫化物形式损失的有用硫。
可使浸出溶液从所述的颗粒物体中渗过和倾轧,和被收集起来。
如此收集起来的浸出溶液之后可以可能再轮回通过该颗粒物质,可能用泵输送至回响器以举办本要领的生物沉淀步调。
在本发现要领中应用的生物沉淀步调大概与已知的硫酸盐还原要领相似。这些要领在现有技能中已经利用,譬喻,处理惩罚硫酸盐和重金属两相似。这些要领在现有技能中已经利用,譬喻,处理惩罚硫酸盐和重金属两者,从废水中可能撤除个中之一可能两者一起撤除。譬喻,在EP426254A中描写的要领就是合用的,此要领利用乙醇作为基质和利用产甲烷生物,用两者转化绝氧发生的醋酸盐为甲烷。另外,这种进程在很多绝氧情况中可以自然产生。
本发现的生物沉淀进程可利用非模仿(disimulatory)的硫酸盐还原细菌(SRBs)的自然产生的连系体,以转化含水金属硫酸盐为金属硫化物。造成这种转化的微生物包罗Desulfovibrio(脱硫弧菌属)和Desulfomonas(脱硫红曲霉菌属),这些微生物可以在地面上关闭的生物回响器系统中发展。这些生物氧化简朴的有机化物,譬喻乳酸和乙醇,以得到它们发展必须的能量。然而,有时也应用较巨大的碳源,譬喻酚的化合物,或应用生物浸出期间大概从泥土中浸出的有机物。由于这种氧化浸染的功效,硫酸盐被还原为硫化物和水。因为很多重金属硫化物在水溶液中溶解度低,所以这些金属硫化物与一些生物一起在回响器内作为泥浆沉淀下来。这些金属硫化物凡是作为泥浆被疏散出来和有大概出售以接纳金属,对付有毒的或有放射性的金属将在后续进程中进一步被牢靠。
由金属溶解相进入生物沉淀回响器的硫酸的还原将导致发生硫化氢和理所虽然的淘汰硫酸的浓度。这将导致在生物沉淀回响器内维持pH靠近中性,并由此维持对付SRB活性最佳的pH。另外,概略上中性的pH将使硫化氢保存在溶液中,从而可保持使SRB存活的足够低的氧化还原电位,即<-300mV。凡是用此要领保持适当的氧化还原电位。固然此要领以前已用于维持适宜的回响器pH(譬喻在EP436254A中),但以前从未用于缓冲低pH1.0的液流,这有大概从本文描写的酸浸出步调碰着。
由于生物沉淀期间发生硫化氢和金属硫化物的功效,从生物沉淀进程可发生三种差异的产品流(a)含有被沉淀的金属硫化物与生物体的泥浆;(b)硫化氢和可溶的金属硫化物以及某些生物组分配合在一起的水溶液;(c)气体硫化氢。
气体硫化氢可由安装在回响器顶部或靠近顶部的倾轧装置抽出。硫化氢水溶液在其它可溶硫化物可从泥浆疏散出来。
金属硫化物泥浆可借外力通过回响器的适当倾轧口取出。此泥浆可去脱水和再轮回以接纳金属,或可用适当的包封进程处理惩罚,譬喻生物加强的金属牢靠。
疏散出的气体的和含水的硫化氢是可再操作的硫的有代价的来历,且可应用于下文描写的生物化学氧化进程。
按照本发现的要领,在金属浸出阶段初始操纵期间,介入生物沉淀的浸出液将具有概略中性的pH。因此,这种液体一部门可用于溶解生物沉淀发生的硫化氢气体。
从生物沉淀进程引出的这两种硫化氢水溶液液流可单独地利用或归并一起,且可在关闭的生物回响器系统中被氧化。今生物回响器系统可含有自然产生的硫化物氧化微生物连系体。已知的氧化可溶硫化物的微生物实例包罗Thiobacillus thioparus(排硫硫杆菌)、T.neapolitanus(那不勒斯硫杆菌)、T.dentificans(脱氮硫杆菌)和Thiomicrospira。对付硫化物氧化大概有两个途径(a)直接氧化为硫酸和/或硫酸盐;(b)氧化为单质硫,假如符合,尔后还可将其加至,譬喻撒在,被污染的泥土中以发生硫酸。
氧化为单质硫要求限氧情况,可是具有可提供无硫化物、pH中性溶液的利益,该溶液可用于溶解来自生物沉淀进程的硫化氢气体。直接氧化发生的硫酸溶液遍及合用于随后打仗被污染泥土。
本发现的要领可扩展包罗从所述的被污染介质中撤除有机污染物的一个或多个步调,并且这可连同撤除金属进程应用于生物降解,如在申请人配合未决的UK Patent Application Nos.9402975.8和9414425.0中所述(该要领是与此同一日期的配合未决的PCT申请的研究主题)。
本发现进一步提供下列优于现有技能要领的利益(1)对污染问题提供一种永久性办理要领;(3)答允同时处理惩罚金属污染物与有机污染物;(4)当场与非当场处理惩罚系统均可合用,并可按需要选择;(6)可淘汰二次废料的流出量以及由此而低落了处理惩罚这些废料的本钱;(2)淘汰了能危害情况的粗拙化学品的利用;(5)提供了再利用某些金属污染物的大概性。
现将通过实例和参考附图的要领对本发现的实施方案予以描写,个中

图1是用浮现本发现的要领当场举办改善处理惩罚的地皮区域以及此要领中所用装备的断面示意图。
地下含水层3。泥土层1包罗金属污染区4,此污染区是由于配置在层1地面中的废料贮存槽5的污染物的迁移造成的。区域4扩展到地下含水层3之内。监测井6向下伸出通过区域4以丈量在区域4中的污染水平。污染区域4的深度和面积巨细回收适当的已知的阐明技能预先已经测定。地平线用数字18暗示。
来自营养源22的营养素和酸可载带在符合的液体载体,如含气水,中施加于空贮存槽5的基底。这一操纵由喷洒器7完成。此液体还可经适当安放的注入井8和通过渗畅通道9施用,以便渗入污染区的物质中,和加快泥土的酸化。单质硫也可插手和殽杂进入浅层污染区,如贮存槽5的基底,以进一步促进如上所述的当场生物浸出进程。
为了在污染区域4的范畴内能形成和保持有氧的条件,用鼓风机21毗连一系列通风井10(已示出个中之一)吹入氛围,或抽闲气通过层1的污染区域4或吹氛围进入含水层3的地下水中或两者均有之。另外,营养素的插手速度可以改变,以制止在污染区域4的范畴内造成缺氧条件。供赐与营养素和酸的层1和含水层3的羽状地带或区域由参考号数20标出。这羽状地带包罗层1中的污染区域4和含水层3。
此处理惩罚进程以上述方法在区域4引起金属的酸浸出。此进程可一连数礼拜或数月以上,直至在污染区域4的泥土中到达根基没有污染金属,此间以适当阐明要领时时举办测定。
金属浸出处理惩罚进程的产品被收集在含水层3的部门之内,此部门在x偏向上或自然产生某人工造成,同时用符合的泵(未示出)通过一系列接纳井11(已示出个中之一)将此产品吸收和回送至层1的地面上。含水层3的程度面2可通过渗畅通道24加进水来调理,以加快x偏向的水流。
收集的溶液尔后输送至下述的选择之一(a)缓冲罐12,为了在从头施加到污染区域之前充气和插手适当营养素,这是此要领操纵初期的主要蹊径;(b)生物沉淀回响器13;(c)气液打仗器14,以洗提来自生物沉淀进程的废气中的硫化氢。
液体从底部进入回响器13和向上活动通过回响器13。如此举办时,存在于回响器13中的硫酸盐还原微生物以上述方法将流入的硫酸盐转化为硫化物。
在回响器13中生物沉淀回响期间发生的废气通过与回响器13相通的气液打仗器14。打仗器14可使硫化氢接纳。分开打仗器14的气畅通过二次涤气装置19和排放至大气中。
含有不溶硫化物的生物沉淀回响的泥浆收集在回响器13的底部,并通过管线15输送至疏散处理惩罚进程,譬喻生物加强的金属牢靠,或脱水和收集与输送到别的处所以举办金属接纳。泥浆脱水所得溶液或可返回生物浸出进程以从头利用,或可进一步处理惩罚和倾轧。
来自生物沉淀进程的含有溶解硫化物的流出液被抽出并与来自气/液打仗器14的硫化物水溶液汇合。汇合后的硫化物水溶液之后用泵输送通过气/液打仗器16和进入硫化物氧化回响器17。打仗器16确保在回响器17中被酸释放出的任何硫化氢气能被流入的碱液再溶解。
在氧化回响器17内,含有硫化物的溶液与适当的微生物细密混归并以前述方法氧化为硫酸盐。发生的酸液之后输送至缓冲罐或生物回响器12,188金宝搏平台,在此假如需要可由硫源23进一步插手单质硫和由回响器17带来的微生物将其氧化为硫酸,之后以前述方法从头加至泥土层1的被污染物质中(通过井8和通道9以及喷洒器7)。
由以上可知,此去除金属的处理惩罚进程是轮回的,在泥土层1的部门3中的金属污染物在去除金属进程的差异轮回期间,逐渐地被含有生物发生硫酸的浸提液浸蚀出来,而且以在生物沉淀回响器13中形成的不溶硫化物形式被接纳。部门硫通过在氧化回响器17中硫化物的氧化而接纳,而且在泥土金属污染物酸浸出进程中从头利用。
权利要求
1.一种净化介质的要领,所述的介质包罗被一种或多种金属种类污染的颗粒物质,本要领包罗如下步挪用微生物发生的硫酸处理惩罚所述的介质体,以使这些金属种类溶解为金属硫酸盐;用生物沉淀进程处理惩罚浸出的金属硫酸盐,该进程将所述的硫酸盐转化为不溶的硫化物;从不溶的金属硫化物中疏散在生物沉淀期间发生的硫化氢;以及氧化疏散出来的硫化氢以生成可再利用的含硫组分源。
2.权利要求1的要领,个中各类金属种类存在于所述的介质中和这些金属种类转化为各类金属硫酸盐以及其后生物沉淀为各类金属硫化物。
3.权利要求1或2的要领,个中所述的一种或多种金属包罗放射性种类。
4.权利要求1至3的任一要领,个中被净化的介质包罗颗粒物质,选自于泥土、岩石细粒、挖出的淤泥、沉积物、污泥、出产进程的残渣、热解进程的炉渣和加热炉粉尘,所述的污染物可包括在所述的颗粒物质的外貌或团结在其颗粒的内部。
5.前述任一权利要求的要领,个中所述的颗粒物质用浸提剂水溶液以生物发生的硫酸举办浸出处理惩罚。
6.权利要求5的要领,个中所述的硫酸是在包罗所述颗粒物的物质中当场以生物发生的。
7.权利要求5的要领,个中所述的硫酸是在分隔的生物回响器中发生的和被施加在包罗所述的颗粒物的物质中。
8.权利要求5或6的要领,个中所述的要领应用于当场处理惩罚泥土或地皮。
9.前述任一权利要求的要领,个中发生于生物沉淀进程的一种或多种不溶硫化物被提取和包封。
10.权利要求l的要领,个中所述的要领为轮回操纵,所述的可再利用的含硫组分源从头施用于该介质的净化,以担保在个中的金属进一步被硫酸浸出。
全文摘要
一种净化介质的要领,所述的介质包罗被一种或多种金属种类污染的颗粒物质,本要领包罗的步调有用微生物发生的硫酸处理惩罚所述的介质体,以使这些金属种类溶解为金属硫酸盐;用生物沉淀进程处理惩罚浸出的金属硫酸盐,该进程将所述的硫酸盐转化为不溶的硫化物;从不溶的金属硫化物中疏散在生物沉淀期间发生的硫化氢;以及氧化疏散出来的硫化氢以生成可再利用的含硫组分源。
文档编号C02F3/34GK1146163SQ9519257
果真日1997年3月26日 申请日期1995年2月13日 优先权日1994年2月16日
发现者H·艾克斯 申请人:英国核子燃料公司