山西农业大学资源环境学院环境工程实验室
- 作品数：10 被引量：39H指数：5
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- 氧化亚铁硫杆菌密度与营养供给对硫铁矿生物氧化的影响被引量：5
- 2018年
- 探究硫铁矿生物氧化过程的影响因素有利于揭示酸性矿山废水形成规律.本研究采用摇瓶试验,探究了氧化亚铁硫杆菌Acidithiobacillus ferrooxidans LX5(A.ferrooxidans LX5)密度对硫铁矿生物氧化的影响.同时,在菌密度为1.40×107cells·m L-1的环境中,研究了微生物营养(无铁改进型9K液体培养基)供给对硫铁矿生物氧化的影响.结果表明,A.ferrooxidans LX5及其营养成分的引入显著加速了硫铁矿生物氧化体系H+的释放,0.70×107~2.10×107cells·m L-1A.ferrooxidans LX5的引入,可使得H+释放量较无菌对照提高1.51~3.31倍.半量浓度和全量浓度无铁改进型9K液体培养基的加入,可使菌密度为1.40×107cells·m L-1硫铁矿氧化体系的H+释放量提高3.24与2.75倍.相对于A.ferrooxidans LX5密度为0.70×107cells·m L-1的体系,1.40×107cells·m L-1或2.10×107cells·m L-1A.ferrooxidans LX5的引入明显提高硫铁矿氧化体系总Fe离子与SO2-4的释放效率,且71.9%~88.3%的总Fe离子主要以Fe2+存在.微生物营养供给使得总Fe离子与SO2-4的释放效率加速显著,而总Fe离子几乎全部以Fe3+存在.当菌密度大于1.40×107cells·m L-1时,体系生物氧化后所得硫铁矿表面存在明显的侵蚀坑.相对于半量浓度改进型9K培养基养分供给,全量改进型9K液体培养基的引入由于体系次生铁矿物覆盖硫铁矿明显而抑制了总Fe离子与SO2-4的释放.硫铁矿氧化所得酸性废水经Ca O中和至pH约为7.00,总Fe近乎全部去除,而SO2-4去除率相对较低(26.7%~73.9%).本研究所得结果对明晰酸性矿山废水形成规律具有一定的指导意义.
- 乔星星刘冠兰周立祥许剑敏郝鲜俊刘奋武
- 关键词：硫铁矿氧化亚铁硫杆菌营养供给
- 培养转速与镁离子对生物合成次生铁矿物的影响研究被引量：5
- 2014年
- 探析培养转速与镁离子浓度对氧化亚铁硫杆菌生物合成次生铁矿物的影响对酸性矿山废水(AMD)治理具有一定的工程指导意义.本研究通过摇瓶实验,研究了Mg2+浓度分别为48与4.8 mg·L-1,其它元素组成与富含Fe与SO2-4的9K液体培养基一致的体系在180 r·min-1与100 r·min-1转速条件下氧化亚铁硫杆菌催化合成次生铁矿物过程.考察了不同次生铁矿物合成体系pH、Fe2+氧化率、总Fe沉淀率及次生铁矿物矿相等相关指标.研究结果表明,在180 r·min-1的培养条件下,Mg2+浓度分别为4.8与48 mg·L-1两体系培养48 h后,pH从原始的2.50分别降低至2.07与2.12,Fe2+均可在48 h内实现完全氧化.Fe2+完全氧化时,Mg2+浓度为4.8 mg·L-1体系总Fe沉淀率为37.4%,合成的次生铁矿物均匀分散于溶液中,而Mg2+浓度为48 mg·L-1体系中,总铁沉淀率仅为31.7%,且70%的矿物牢固粘附于摇瓶底部.培养转速为100 r·min-1时,Mg2+浓度分别为4.8与48 mg·L-1两体系经过72 h培养后,pH均从原始的2.50降低至2.21与2.17.Fe2+需要72 h才能被完全氧化,两体系总Fe沉淀率分别仅为21.3%与23.0%,产生的次生铁矿物几乎全部牢固粘附于摇瓶底部.本研究所有体系产生的次生铁矿物均为黄铁矾与施氏矿物的混合物.研究结果可为生物合成次生铁矿物工艺的优化及其在酸性矿山废水治理领域的有效应用提供必要的参数支撑.
- 刘奋武高诗颖卜玉山崔春红周立祥
- 关键词：转速镁离子氧化亚铁硫杆菌矿相
- 附着微生物黄铁矾回流对不同温度酸性硫酸盐体系亚铁氧化及总铁沉淀的强化效果被引量：8
- 2016年
- 氧化亚铁硫杆菌(A.ferrooxidans)生物氧化Fe2+与石灰中和相耦合是一种具有发展潜力的酸性矿山废水处理工艺.在Fe2+生物氧化段提高Fe2+氧化与总Fe沉淀效率是调控此类废水高效处理的关键步骤,且该阶段常伴有黄铁矾等次生铁矿物的合成.本研究通过摇瓶实验,在p H约2.50的K2SO4(8 mmol·L-1)-Fe SO4(160 mmol·L-1)-H2O酸性硫酸盐体系中按约3×105cells·m L-1的浓度接入A.ferrooxidans,在15℃和30℃两个温度水平下,探究附着微生物的黄钾铁矾回流对体系Fe2+生物氧化与总Fe沉淀行为的影响.结果表明,15℃条件下培养至144h,体系p H变化至2.40,Fe2+氧化率和总Fe沉淀率分别仅为46.7%和12.2%.当体系接入附着微生物黄钾铁矾10 g·L-1时,体系Fe2+在132h即可完全氧化.144 h时,体系p H降低至2.24,总铁沉淀率为25.3%.30℃条件下体系Fe2+在72 h完全氧化,p H变化至1.89,总Fe沉淀率为34.3%.当体系接入回流的黄钾铁矾10 g·L-1时,体系Fe2+完全氧化时间缩短至60 h,p H降低至1.85,总Fe沉淀率为37.3%.本研究不同处理体系所得次生铁矿物均为黄钾铁矾,附着微生物黄铁矾回流对15℃环境所得黄钾铁矾形貌影响不大,均为粘附紧密、表面光滑的晶体形貌.而30℃环境中,附着微生物黄铁矾回流却使得原本较为分散、晶型棱角明显的黄铁矾晶体结构变得紧密而光滑.本研究结果可为酸性矿山废水处理提供一定的参数支撑.
- 张莎莎沈晨刘兰兰崔春红周立祥刘奋武
- 关键词：黄钾铁矾酸性矿山废水
- 镁离子对氧化亚铁硫杆菌生物合成次生铁矿物的影响被引量：15
- 2014年
- 通过摇瓶实验,在Mg^2＋分别为48,4.8mg/L,其他元素组成与9K液体培养基一致的体系中,采用氧化亚铁硫杆菌A. ferrooxidans催化合成次生铁矿物.考察了Mg^2＋含量对生物合成次生铁矿物体系pH值、氧化还原电位（ORP）、Fe2＋氧化率、总Fe沉淀率、次生铁矿物矿相及矿物晶体尺寸的影响.结果表明,经过48h培养,Mg^2＋浓度为48,4.8mg/L生物成矿体系pH值分别从原来的2.50降低至2.30,2.19,ORP分别从初始259mV增加至269mV,276mV.两体系Fe2＋氧化率培养至第48h均达到100%,然而两体系总Fe沉淀率及矿物形态及却不尽相同.Mg^2＋浓度为48mg/L生物成矿体系,总Fe沉淀率为23.7%,次生矿物紧密粘附于三角瓶底部.而Mg^2＋浓度为4.8mg/L生物成矿体系,总Fe沉淀率达到32.2%,次生矿物却均匀分散于溶液中.两体系合成次生铁矿物均为黄铁矾与施氏矿物共存的混合物,Mg^2＋含量4.8mg/L 体系合成黄铁矾单个晶体长度（-1.60μm）约为Mg^2＋含量48mg/L体系的1.2倍.
- 刘奋武高诗颖王敏卜玉山崔春红周立祥
- 关键词：镁离子氧化亚铁硫杆菌矿相
- Ca(2＋)对酸性硫酸盐环境中次生铁矿物合成的影响被引量：12
- 2015年
- 通过摇瓶培养试验,在富铁酸性硫酸盐环境中,探析0、50、100、200或400mg/L Ca2＋加入对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌（A.ferrooxidans）生物合成次生铁矿物过程的影响.分析了体系p H值、氧化还原电位（ORP）、Fe2＋氧化率、总Fe沉淀率以及次生铁矿物矿相等相关指标的变化情况.结果表明,0～24h培养过程中,各体系p H值、ORP、Fe2＋氧化率及总Fe沉淀率变化幅度基本一致.24～108h培养过程中,体系中Ca2＋加入量越大,Fe2＋氧化越迅速,相应总Fe沉淀率相对较高.400mg/L Ca2＋的加入使得体系Fe2＋在72h氧化完全,总Fe沉淀率在108h达到39.1%.0、50、100或200mg/L Ca2＋加入的体系在24～84h培养过程中,体系Fe2＋氧化速率随着Ca2＋加入量逐渐增加而依次升高,并在84h Fe2＋氧化完全,且在108h,相应体系总Fe沉淀率分别为27.0%、29.7%、33.9%或36.9%.不同体系所得次生铁矿物均为施氏矿物与黄铁矾的混合物.本研究结果对明晰富铁酸性硫酸盐环境钙离子调控生物成因次生铁矿物合成的影响机理有一定指导意义。
- 刘奋武高诗颖崔春红梁剑茹周立祥
- 关键词：钙离子氧化亚铁硫杆菌矿相
- 五台山景区地表水质现状及其时空变化分析
- 2015年
- 为了考察人类密集旅游活动对五台山水环境的影响，对五台山景区内清水河流域5个连续水样点及北台顶与栖贤阁内湖2个独立地表水样点的pH值，CODvr，BOD5，NH3-N和重金属等12项水质指标进行了采样分析。结果表明，景区清水河流域主要污染物为CODcr，BOD，与NH3-N,且银河宾馆与栖贤阁北桥处水质最差，部分采样点水质低至地表水环境质量标准（GB3838-2002）中V类水标准限值。北台顶及栖贤阁内湖主要污染物为BOD5，达到地表水环境质量标准（GB3838-2002）中劣V类水质。与1983年景区水环境质量相比较，采样各点CODcr质量浓度有不同程度的增加。其中，银河宾馆处河流断面水质的CODcr质量浓度是1983年的109．03倍。另外，清水河水体中重金属含量较1990年增加了1．06～16．40倍。研究结果可为五台山景区地表水环境质量的控制与改善提供一定的参数支持。
- 武智晖邱胜春樊文华段青倩王坤刘霞霞刘奋武
- 关键词：五台山风景区地表水水质评价污染源
- 温度与矿浆浓度对硫铁矿生物氧化污染物释放的影响被引量：1
- 2019年
- 伴随着采矿业而产生的酸性矿山废水具有污染面广、污染持续时间长、危害程度严重等特点。硫铁矿生物氧化是产生酸性矿山废水的主要原因。探究硫铁矿生物氧化细节对揭示自然状态下酸性矿山废水的产生规律具有重要意义。本研究采用摇瓶实验,探究了环境温度10~30℃与硫铁矿矿浆浓度0.67%~2%对硫铁矿生物氧化的影响。结果表明,当环境温度为30℃,矿浆浓度为2%时,1 g硫铁矿生物氧化18 d释放的H+、总Fe、SO42-量分别为0.6 mmol、64.53 mg与151.0 mg。与矿浆浓度2%相比较,当矿浆浓度降低至0.67%时,硫铁矿生物氧化释放H+与总Fe的量降低了13.3%与18.2%。与环境温度30℃相比较,当温度降低至10℃,硫铁矿生物氧化释放H+与总Fe的量降低了80.0%与82.6%。高矿浆浓度(1%~2%)与高温(20~30℃)条件下,硫铁矿生物体系SO42-呈现明显的增加趋势,低矿浆浓度(0.67%)与低温(10℃)条件下,体系SO42-增加量并不明显。不同处理硫铁矿生物氧化后,根据氧化程度,硫铁矿表面呈现出疏密不同的侵蚀坑,在环境温度30℃的处理体系,生物氧化后,硫铁矿表面观察到次生铁矿物。本研究结果为进一步揭示自然界酸性矿山废水的形成机理提供必要的数据支撑。
- 董燕毕文龙周立祥秦俊梅张健刘奋武
- 关键词：温度矿浆浓度硫铁矿生物氧化
- 氯离子对硫铁矿生物氧化的影响及所产废水体系生物成矿行为被引量：3
- 2018年
- 探究氯离子(Cl^-)对硫铁矿生物氧化的影响有利于揭示酸性矿山废水(acid mine drainage,AMD)形成规律,进一步探索废水体系生物成矿特征对明确生物成矿对AMD产生的调控亦具有积极意义。本文采用摇瓶试验,在探究Cl^-对硫铁矿生物氧化(生物氧化过程不补充微生物所需的液体培养基)影响的基础上,进一步考察了硫铁矿氧化所得酸性废水体系次生铁矿物的合成行为。结果表明:当体系Cl^-浓度为8.2 mmol·L^(-1时,硫铁矿生物氧化速率相对于对照体系(无Cl^-加入)无明显差异;当体系Cl^-浓度为16.5 mmol·L^(-1)时,一定程度上促进了硫铁矿的生物氧化;高浓度(49.4~65.8 mmol·L^(-1)Cl^-对硫铁矿的生物氧化有显著的抑制作用。例如,初始Cl^-浓度为0、8.2、16.5和65.8 mmol·L^(-1)各处理,当硫铁矿生物氧化至68 d时,体系总Fe离子浓度分别为1204.56、1218.09、1431.50及796.48mg·L^(-1)。各处理生物氧化后的硫铁矿表面有明显的微生物侵蚀坑,而其表面却并没有观察到次生铁矿物的合成。各处理体系所得硫铁矿生物氧化后,54.3%~79.5%总Fe离子以Fe^(2+)存在。将各处理体系过滤所得滤液再次培养,体系Fe^(2+)被逐渐氧化完全,且体系有次生铁矿物(黄铁矾类物质)最终产生。可见,Cl^-对硫铁矿生物氧化行为有一定的调控作用,且体系存在的Fe离子脱离硫铁矿体系,伴随着Fe^(2+)被逐渐全部氧化为Fe^(3+),体系有次生铁矿物大量合成。本研究结果可为明晰酸性矿山废水形成及废水中次生铁矿物合成规律提供一定的参数支撑。
- 乔星星董燕雷永胜周立祥刘奋武
- 关键词：硫铁矿氧化亚铁硫杆菌生物氧化矿相
- 富铁酸性硫酸盐体系施氏矿物附着包裹硫杆菌的Fe^(2+)氧化能力研究被引量：4
- 2018年
- 探究富铁酸性硫酸盐体系次生铁矿物附着包裹硫杆菌的Fe^(2+)氧化活性,对揭示次生铁矿物调控酸性矿山废水形成过程具有指导意义.本研究首先采用摇瓶实验合成次生铁矿物—施氏矿物,然后将脱水后的0.1、0.2、0.3及0.4 g施氏矿物直接或溶解后加入到pH为2.50的富铁酸性硫酸盐体系(改进型9K液体培养基)中进行Fe^(2+)氧化,分析体系pH、Fe^(2+)氧化率、次生铁矿物产生量等相关指标.研究表明,氧化亚铁硫杆菌在脱水施氏矿物的附着包裹量为2×10~8cells·g^(-1).0.1、0.2、0.3及0.4 g施氏矿物直接加入体系经过108 h培养,pH分别下降至2.28、2.25、2.24及2.22;Fe^(2+)氧化速率随着施氏矿物加入量的增加而增加,且各体系Fe^(2+)氧化率在108 h均达到100%,此时次生铁矿物产生量分别是3.05、3.30、3.61与3.70 g·L^(-1).然而,0.1、0.2、0.3及0.4 g施氏矿物溶解后进入的相应体系经过108 h培养后,pH分别下降至2.19、2.18、2.10及2.02;Fe^(2+)氧化速率随着施氏矿物溶解量的增加而增加,各体系Fe^(2+)氧化率在96 h均达到100%,各体系次生铁矿物在108 h时的产生量分别是6.16、6.44、6.76与7.89 g·L^(-1).可见,施氏矿物对硫杆菌的吸附包裹作用致使体系Fe^(2+)氧化效率降低,次生铁矿物合成量减少,酸化程度减弱.
- 董燕曹志云毕文龙周立祥许剑敏张健刘奋武
- 关键词：氧化亚铁硫杆菌
- KOH对富铁富硫酸盐酸性环境中生物成因次生铁矿物合成的影响被引量：7
- 2015年
- 生物成因次生铁矿物的高效合成对处理以富铁富硫酸盐为典型环境特征的酸性矿山废水具有重要的工程指导意义.本研究通过细菌培养实验,在富铁富硫酸盐环境(改进型9K液体培养基)中,考察了KOH对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(A.ferrooxidans)催化合成次生铁矿物过程中体系p H、Fe2+氧化率、总Fe沉淀率及次生铁矿物矿相的影响.结果表明,A.ferrooxidans在改进型9K培养基(对照处理)中培养72 h后,p H从原始的2.50下降至2.34,而在对照处理分别加入3.3、6.7与13.4 mmol·L-1KOH的处理体系中培养72 h后,p H却分别降低至2.27、2.15与2.10.同时,KOH的加入能够在一定程度上加速Fe2+的氧化速率及总Fe的沉淀效率.例如,培养至24 h,加入3.3、6.7和13.4 mmol·L-1KOH的处理体系较对照体系Fe2+氧化率分别提高了12.1%、20.3%和23.2%.培养至72 h,加入3.3、6.7和13.4 mmol·L-1KOH的处理体系较对照体系总Fe沉淀率分别增加了26.0%、60.4%和71.8%.通过分析加入6.7 mmol·L-1KOH或3.3 mmol·L-1K2SO4处理体系上述参数的变化情况,可以得出,KOH加速体系酸化、提高Fe2+氧化率及总Fe沉淀率是K+与OH-联合作用所致.本研究不同体系所得次生铁矿物均为黄铁矾与施氏矿物共存的混合物,然而,KOH引入的K+或OH-均有利于体系无定型施氏矿物向晶型黄铁矾类矿物转化.研究结果可为次生铁矿物生物合成及其在酸性矿山废水治理领域的应用提供必要的参数支撑.
- 刘奋武高诗颖王敏于泓涌崔春红周立祥
- 关键词：KOH嗜酸性氧化亚铁硫杆菌
