从图1中可以看出,当投配比为5g•L-1时,污泥的酸化速度缓慢,在驯化期结束时,污泥的pH值由6.88仅下降至3.9左右。投配比为7g•L-1时,酸化速度较5g•L-1的快,但驯化期结束时的pH值也仅降至3.2左右。而按投配比为10g•L-1和13g•L-1L投加培养基质进行驯化时,污泥的pH值下降较明显,在8~9d的时间内,pH值均降为2.3左右。根据以上检测结果,可以看出,当投配比从5g•L-1增加至10g•L-1时,污泥的酸化速度随着投配比的增加而增加,说明增加投加量有助于缩短污泥的酸化周期;当投配比再行增加时,酸化速度和周期与10g•L-1时的几乎相当,说明以硫代硫酸钠作为培养基质进行污泥驯化时,投配比达到10g•L-1之后,很难通过增加投加量来缩短酸化周期。不同投加量时污泥中重金属的去除效果见图2。
图2硫代硫酸钠不同投加量时污泥中重金属的去除效果
从图中可见,经过微生物处理后污泥中的主要超标元素Cu、Zn、Cd、Ni的含量都有不同程度的降低。当投配比为5g•L-1时,经淋滤之后污泥中的Cu、Zn、Cd的含量依然高于污泥施用于酸性土壤的标准值。这主要是由于在低投配比时,污泥酸化速度慢,酸化程度不彻底造成的。当投配比从5g•L-1增加到10g•L-1时,这四种重金属的去除率相应提高,投配比为10g•L-1时,Cu、Zn、Cd和Ni的去除率分别为58.6%、83.7%、76.2%和59.2%,相比于投配比为7g•L-1时的去除率(41.3%、71.8%、65.1%和49.4%),都有很大的提高。投配比为13g•L-1时,Cu、Zn、Cd和Ni的去除率分别为61.6%、86.9%、79.1%和61.09%,较10g•L-1的去除率略有提高,但效果增加不明显,这和污泥驯化周期中投配比为10g•L-1和13g•L-1时最终酸化程度相当相对应。从以上分析可以看出,尽管重金属的去除率随投配比的增加而增加,但在去除率达到一定程度后,单纯依靠增加投配比所获得的去除效果是有限的。根据以上结果,以硫代硫酸钠为培养基质时,最合适的投配率为10g•L-1。
图3不同接种量时的污泥驯化周期
2.2接种培养对淋滤效果的影响
根据上述分析结果,选用投配比为10g•L-1的驯化污泥作为接种污泥,按不同接种量(5%,10%和25%)进行淋滤试验,在投配比为10g•L-1时,淋滤过程pH值变化结果见图3。待处理污泥按接种量为5%,10%和25%加入驯化污泥后,原污泥pH值由原来的6.88分别下降至5.38、3.47和2.29。经曝气培养后,其各自的酸化周期分别为8~9d、5~6d和6~7d。从图3中pH的变化过程来看,各接种条件下的污泥pH值均经历了一个先升高、然后降低并趋于稳定的过程,pH值的升高一方面由于污泥的缓冲作用,另一方面还由于硫代硫酸钠作为基质时,在氧化亚铁硫杆菌Thiobacillus ferrooxidans(T.f)作用下,发生反应生成NaOH造成的[13]。反应过程如式(1)所示。
接种量为5%时,污泥预酸化不足,培养周期和不接种时基本没有变化,并且由于接种量较少,在pH值升高后,后期的降低过程是逐渐进行的,所以接种量低时,由于接入的菌群无法成为优势菌群,起不到太大的作用。接种量为10%和25%时,pH在经历升高之后,都出现了从4左右降低到2.4左右的突降过程,这个现象和文献[13]中的变化过程一致,主要是由于T.f细菌的大量繁殖和硫代硫酸钠的氧化使硫酸大量生成,导致pH值的迅速降低,反应式见式(2)。两种接种量下的最终pH值在2.2左右,和不接种条件下的最终酸化程度基本相同。
不同接种量下,投配率为10g•L-1时的Cu、Zn、Cd、Ni的去除效果见图4。
图4不同接种量时重金属的去除效果