污泥潔凈化與再生利用新技術—微生物淋濾技術
污(wu)(wu)水污(wu)(wu)泥(ni)是(shi)指污(wu)(wu)水處理(li)(li)廠(chang)在凈化(hua)(hua)污(wu)(wu)水過(guo)程中產(chan)生的(de)(de)沉淀物(wu)，它(ta)雖(sui)然含(han)有大(da)量(liang)的(de)(de)有機(ji)質及氮、磷等植物(wu)養分，但也富集了污(wu)(wu)水中50%至80%的(de)(de)重(zhong)(zhong)金屬。據報道，我國多數(shu)城市(shi)污(wu)(wu)泥(ni)中重(zhong)(zhong)金屬含(han)量(liang)可達數(shu)百(bai)至數(shu)千mg/kg[1]。目(mu)前，污(wu)(wu)泥(ni)的(de)(de)處置方(fang)式主要(yao)有填埋、焚燒、投(tou)海和土地利用(yong)(yong)(yong)等。基于(yu)(yu)處置費(fei)用(yong)(yong)(yong)和廢物(wu)資源(yuan)化(hua)(hua)角度(du)(du)考慮，污(wu)(wu)泥(ni)農業利用(yong)(yong)(yong)被(bei)認為(wei)是(shi)最具吸引力(li)的(de)(de)、可持續的(de)(de)污(wu)(wu)泥(ni)處置方(fang)法(fa)(fa)[2]。然而，污(wu)(wu)泥(ni)中較(jiao)多重(zhong)(zhong)金屬始終是(shi)污(wu)(wu)泥(ni)安全農用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)限制(zhi)因子(zi)[3]。因此(ci)，降低或(huo)(huo)去除污(wu)(wu)泥(ni)中的(de)(de)重(zhong)(zhong)金屬顯(xian)得非(fei)常重(zhong)(zhong)要(yao)和迫切。利用(yong)(yong)(yong)無機(ji)酸(suan)或(huo)(huo)有機(ji)絡合劑(ji)如H2SO4、HNO3、HCl、EDTA等處理(li)(li)污(wu)(wu)泥(ni)以(yi)溶解(jie)和浸提重(zhong)(zhong)金屬的(de)(de)化(hua)(hua)學浸提法(fa)(fa)，雖(sui)能在短時間內大(da)幅度(du)(du)去除重(zhong)(zhong)金屬，但耗(hao)酸(suan)量(liang)大(da)、處理(li)(li)費(fei)用(yong)(yong)(yong)高、操作不便，使其(qi)難以(yi)付諸于(yu)(yu)工程實際(ji)。而起源(yuan)于(yu)(yu)微(wei)生物(wu)濕法(fa)(fa)冶金的(de)(de)生物(wu)淋濾法(fa)(fa)（Bioleaching）因耗(hao)酸(suan)極少、運行成本低、重(zhong)(zhong)金屬去除效率高、實用(yong)(yong)(yong)性(xing)強等具有許(xu)多化(hua)(hua)學浸提法(fa)(fa)不可替代(dai)的(de)(de)優點(dian)而越來(lai)越受(shou)到關注(zhu).
污水污泥(ni)(ni)是指污水處(chu)理(li)廠在凈化(hua)污水過程(cheng)中(zhong)產(chan)生的(de)沉淀物(wu)(wu)(wu)，它雖然含有大(da)量的(de)有機質及氮、磷等(deng)植(zhi)物(wu)(wu)(wu)養分(fen)，但也富集了污水中(zhong)50%至80%的(de)重金(jin)屬(shu)(shu)。據報道，我國多(duo)數(shu)城市污泥(ni)(ni)中(zhong)重金(jin)屬(shu)(shu)含量可(ke)達數(shu)百至數(shu)千mg/kg[1]。目前，污泥(ni)(ni)的(de)處(chu)置方式主要有填(tian)埋(mai)、焚(fen)燒(shao)、投海和(he)(he)土地利(li)用等(deng)。基于處(chu)置費(fei)用和(he)(he)廢物(wu)(wu)(wu)資源化(hua)角度考慮，污泥(ni)(ni)農業利(li)用被認為是最具(ju)吸引力的(de)、可(ke)持續的(de)污泥(ni)(ni)處(chu)置方法[2]。然而(er)，污泥(ni)(ni)中(zhong)較多(duo)重金(jin)屬(shu)(shu)始(shi)終是污泥(ni)(ni)安全(quan)農用的(de)限制(zhi)因(yin)子[3]。因(yin)此(ci)，降低或去除污泥(ni)(ni)中(zhong)的(de)重金(jin)屬(shu)(shu)顯得非常(chang)重要和(he)(he)迫切。利(li)用無機酸或有機絡合劑如(ru)H2SO4、HNO3、HCl、EDTA等(deng)處(chu)理(li)污泥(ni)(ni)以溶解和(he)(he)浸提(ti)重金(jin)屬(shu)(shu)的(de)化(hua)學浸提(ti)法，雖能在短時間內大(da)幅度去除重金(jin)屬(shu)(shu)，但耗(hao)酸量大(da)、處(chu)理(li)費(fei)用高、操(cao)作不便，使其(qi)難以付(fu)諸于工程(cheng)實(shi)(shi)際。而(er)起源于微生物(wu)(wu)(wu)濕法冶金(jin)的(de)生物(wu)(wu)(wu)淋(lin)濾法（Bioleaching）因(yin)耗(hao)酸極(ji)少(shao)、運行(xing)成本(ben)低、重金(jin)屬(shu)(shu)去除效率高、實(shi)(shi)用性強(qiang)等(deng)具(ju)有許多(duo)化(hua)學浸提(ti)法不可(ke)替代的(de)優(you)點而(er)越來越受到關注(zhu)[4]。
生(sheng)物(wu)淋(lin)濾(lv)法(fa)是指利用(yong)(yong)(yong)自然界(jie)中(zhong)一些(xie)微生(sheng)物(wu)的(de)直接作用(yong)(yong)(yong)或(huo)(huo)(huo)其代(dai)謝產物(wu)的(de)間接作用(yong)(yong)(yong)，產生(sheng)氧化、還原、絡合(he)、吸附或(huo)(huo)(huo)溶解(jie)作用(yong)(yong)(yong)，將固相(xiang)中(zhong)某些(xie)不溶性成分（如(ru)重(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)、硫(liu)(liu)及其它金(jin)屬(shu)(shu)）分離浸(jin)提出(chu)來(lai)的(de)一種技術。它應(ying)用(yong)(yong)(yong)于(yu)難浸(jin)提礦(kuang)石(shi)或(huo)(huo)(huo)貧礦(kuang)中(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)的(de)溶出(chu)與(yu)回收(shou)又稱(cheng)微生(sheng)物(wu)濕法(fa)冶金(jin)（biohydrometallurgy）。20紀(ji)50年代(dai)美國就(jiu)開始利用(yong)(yong)(yong)生(sheng)物(wu)淋(lin)濾(lv)法(fa)浸(jin)出(chu)銅(tong)礦(kuang)、60年代(dai)加拿大浸(jin)出(chu)鈾礦(kuang)，以(yi)及80年代(dai)對難處(chu)理(li)的(de)金(jin)礦(kuang)細菌氧化預處(chu)理(li)的(de)工業應(ying)用(yong)(yong)(yong)相(xiang)繼成功(gong)[5]。目前(qian)全世(shi)界(jie)，通過(guo)該法(fa)開采的(de)銅(tong)、鈾、金(jin)分別(bie)占(zhan)總(zong)量(liang)15～30%、10-15%、20%[6]。它的(de)研究(jiu)和應(ying)用(yong)(yong)(yong)正擴(kuo)展到環境(jing)污染治理(li)等領域，例(li)如(ru)，污水(shui)污泥或(huo)(huo)(huo)者其焚燒灰分中(zhong)重(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)去除[478]；重(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)污染土壤、河流底(di)泥的(de)生(sheng)物(wu)修復[8]；工業廢棄物(wu)如(ru)粉煤灰中(zhong)重(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)脫毒與(yu)鈦、鋁、鈷等貴重(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)的(de)回收(shou)[6]；煤和石(shi)油中(zhong)硫(liu)(liu)的(de)脫除[1011]等。
1生物淋濾法采用的主要細菌及其生物學特性
早(zao)在(zai)1670年(nian)，在(zai)西班牙的(de)(de)(de)(de)RioTinto礦山，人(ren)們(men)就已知道從礦山浸出水中(zhong)沉淀回收(shou)銅[12]。然(ran)而，直到近(jin)三百年(nian)以后，人(ren)們(men)才(cai)知道在(zai)自然(ran)界的(de)(de)(de)(de)酸(suan)性(xing)礦水或污泥(ni)中(zhong)普遍存在(zai)一群(qun)嗜(shi)酸(suan)性(xing)的(de)(de)(de)(de)無機化能自養(yang)菌(jun)[5]。目前，可用來進(jin)行(xing)生物淋濾的(de)(de)(de)(de)細菌(jun)有(you)硫(liu)桿菌(jun)屬（Thiobacillus）、鐵(tie)氧(yang)化鉤端(duan)螺(luo)旋菌(jun)（Leptospirillumferrooxidans）、硫(liu)化桿菌(jun)屬（Sulfobacillus）、酸(suan)菌(jun)屬（Acidianus）、嗜(shi)酸(suan)菌(jun)屬（Acidiphilium）以及其它與硫(liu)桿菌(jun)聯合生長的(de)(de)(de)(de)兼性(xing)嗜(shi)酸(suan)異養(yang)菌(jun)。其中(zhong)，應用最廣泛的(de)(de)(de)(de)是氧(yang)化亞鐵(tie)硫(liu)桿菌(jun)（Thiobacillusferrooxidans），其次是氧(yang)化硫(liu)硫(liu)桿菌(jun)（Thiobacillusthiooxidans）和鐵(tie)氧(yang)化鉤端(duan)螺(luo)旋菌(jun)（Leptospirillumferrooxidans）,它們(men)的(de)(de)(de)(de)主(zhu)要生物學特征見(jian)表1[12～15]。
表1生物淋濾法采用的主(zhu)要細菌及其(qi)生物學特性(xing)
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注*表(biao)示能固定空氣(qi)(qi)中的氮氣(qi)(qi)[16]ND表(biao)示沒(mei)有數據
氧化(hua)亞鐵硫桿(gan)菌是中溫、好氧、嗜酸、專性(xing)無(wu)機化(hua)能自養菌，其生(sheng)物膜(mo)(mo)（Biomembrane）由外膜(mo)(mo)、肽聚糖、周質區和(he)內(nei)膜(mo)(mo)構成[17～19]
周質(zhi)區存在鐵(tie)氧(yang)(yang)化(hua)酶(mei)（IronOxidase），從外(wai)界培養液跨膜運(yun)輸到周質(zhi)區的(de)Fe2+離子在鐵(tie)氧(yang)(yang)化(hua)酶(mei)催化(hua)下失去一(yi)個電子，這個電子經過銅蛋白(bai)、細胞色(se)(se)素C（Cyto.c）、色(se)(se)素氧(yang)(yang)化(hua)酶(mei)（Cyto.a1）最(zui)終(zhong)傳(chuan)遞給分(fen)子氧(yang)(yang)，并伴(ban)隨H+和能(neng)量(liang)的(de)吸收，這一(yi)能(neng)量(liang)使細胞內ADP（二磷酸腺(xian)苷）和Pi（無機(ji)磷）結(jie)合(he)成ATP（三磷酸腺(xian)苷）使細菌得(de)以生長繁殖[19]。氧(yang)(yang)化(hua)亞鐵(tie)硫桿菌中的(de)鐵(tie)大部(bu)分(fen)以高鐵(tie)狀(zhuang)態與脂多糖結(jie)合(he)[20]。
另(ling)外，在酸(suan)性(xing)(xing)礦水或污泥中(zhong)廣泛(fan)存在的氧(yang)化(hua)硫(liu)硫(liu)桿(gan)菌也是中(zhong)溫、好氧(yang)、嗜(shi)酸(suan)、專性(xing)(xing)無機化(hua)能(neng)自養菌，但它只(zhi)能(neng)通過(guo)氧(yang)化(hua)元素硫(liu)、硫(liu)代硫(liu)酸(suan)鈉等還原性(xing)(xing)硫(liu)而獲得(de)能(neng)量[8]。
Markosyan等首次報道在(zai)(zai)(zai)同樣(yang)的(de)(de)(de)酸性礦水中(zhong)還(huan)存在(zai)(zai)(zai)另(ling)一種依靠亞(ya)(ya)鐵(tie)(tie)的(de)(de)(de)生(sheng)物(wu)(wu)氧(yang)化(hua)以(yi)獲得能量的(de)(de)(de)無機化(hua)能自養(yang)菌(jun)－鐵(tie)(tie)氧(yang)化(hua)鉤端(duan)螺旋菌(jun)（Leptospirillumferrooxidans）[15]。Helle和(he)Onken發現在(zai)(zai)(zai)硫桿菌(jun)溶(rong)液中(zhong)添加鐵(tie)(tie)氧(yang)化(hua)鉤端(duan)螺旋菌(jun)(L.ferrooxidans)可顯著(zhu)提(ti)高生(sheng)物(wu)(wu)淋(lin)濾的(de)(de)(de)速率[21]。Rawling等認為在(zai)(zai)(zai)大規模(mo)的(de)(de)(de)連(lian)續攪拌池式反應器(CSTR)中(zhong),鐵(tie)(tie)氧(yang)化(hua)鉤端(duan)螺旋菌(jun)(L.ferrooxidans)數(shu)量超(chao)過氧(yang)化(hua)亞(ya)(ya)鐵(tie)(tie)硫桿菌(jun)（T.ferrooxidans）的(de)(de)(de)主(zhu)要原因是(shi)它(ta)可適應更高的(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)還(huan)原電位、溫度以(yi)及對亞(ya)(ya)鐵(tie)(tie)具(ju)有(you)更高的(de)(de)(de)親合力。Eh超(chao)過690mV時，該菌(jun)對亞(ya)(ya)鐵(tie)(tie)的(de)(de)(de)生(sheng)物(wu)(wu)氧(yang)化(hua)活性就高于氧(yang)化(hua)亞(ya)(ya)鐵(tie)(tie)硫桿菌(jun)，因而在(zai)(zai)(zai)生(sheng)物(wu)(wu)淋(lin)濾中(zhong)的(de)(de)(de)應用越來越受到重視(shi)[22]。
這(zhe)些嗜酸(suan)菌的另一個特性是能耐受高濃度的重金屬離子的毒(du)性，如(ru)Zn120g/L、Ni72g/L、Co30g/L、Cu55g/L以(yi)及160g/L的亞鐵，但對有機(ji)物有一定的敏感性[23]。
2生物淋濾法去除污泥中重金屬的機理、方法與效果
2.1生物淋濾重金屬的機理
厭氧消化(hua)(hua)污泥(ni)是國內外污泥(ni)消化(hua)(hua)的(de)(de)(de)主要(yao)形(xing)(xing)式(shi)(shi)，厭氧消化(hua)(hua)污泥(ni)中(zhong)重金屬(shu)70%以難溶(rong)性的(de)(de)(de)硫化(hua)(hua)物(wu)（Cr主要(yao)以Cr(OH)3形(xing)(xing)式(shi)(shi)）形(xing)(xing)式(shi)(shi)存在(zai)[24]，在(zai)氧化(hua)(hua)亞鐵硫桿(gan)菌(jun)等(deng)細菌(jun)的(de)(de)(de)作用下，金屬(shu)硫化(hua)(hua)物(wu)變成可(ke)溶(rong)性的(de)(de)(de)金屬(shu)硫酸鹽(yan)，通過固液分離(li)可(ke)達到去除污泥(ni)中(zhong)重金屬(shu)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)。
一般認為氧化亞鐵硫桿菌的溶出污(wu)泥中重金(jin)屬有兩種作用機理[2526]：
（1）直(zhi)(zhi)接(jie)機理：細(xi)(xi)菌通過(guo)其分泌的(de)胞外多聚(ju)物直(zhi)(zhi)接(jie)吸附在污泥(ni)中金屬硫化(hua)物（MS）表面，通過(guo)細(xi)(xi)胞內特(te)有的(de)氧(yang)化(hua)酶系統(tong)直(zhi)(zhi)接(jie)氧(yang)化(hua)金屬硫化(hua)物，生成可(ke)溶性的(de)硫酸(suan)鹽。
（2）間接機理(li)：主要是(shi)利(li)用氧(yang)化(hua)亞鐵(tie)(tie)硫(liu)(liu)桿菌(jun)的(de)代(dai)謝產物—硫(liu)(liu)酸(suan)高鐵(tie)(tie)，與金(jin)(jin)屬(shu)硫(liu)(liu)化(hua)物起氧(yang)化(hua)—還原(yuan)(yuan)作用。硫(liu)(liu)酸(suan)高鐵(tie)(tie)被(bei)還原(yuan)(yuan)成(cheng)硫(liu)(liu)酸(suan)亞鐵(tie)(tie)并(bing)生成(cheng)元素(su)硫(liu)(liu)，金(jin)(jin)屬(shu)以硫(liu)(liu)酸(suan)鹽形式溶解(jie)出(chu)來，而亞鐵(tie)(tie)又被(bei)細菌(jun)氧(yang)化(hua)成(cheng)高鐵(tie)(tie)，元素(su)硫(liu)(liu)被(bei)細菌(jun)氧(yang)化(hua)生成(cheng)硫(liu)(liu)酸(suan)，構成(cheng)一個氧(yang)化(hua)—還原(yuan)(yuan)的(de)循(xun)環系統。通過生物淋濾，污泥(ni)pH下(xia)降(jiang)到2.0左(zuo)右，這又大(da)大(da)促進了污泥(ni)中(zhong)重金(jin)(jin)屬(shu)的(de)溶解(jie)，其反應如下(xia)：
2Fe2++1/2O2+2H+→2Fe3++H2O（T.ferrooxidans、L.ferrooxidans等亞鐵氧化(hua)菌(jun)）
MS+2Fe3+→M2++2Fe2++S0（化學氧(yang)化）
2S0+3O2+2H2O→2H2SO4（T.ferrooxidans、T.thiooxidans等硫(liu)氧化(hua)菌)
2.2生物淋濾法去除污泥中重金屬的程序與去除效率
為獲(huo)得較(jiao)(jiao)高的(de)重金屬去(qu)除(chu)(chu)(chu)效(xiao)果與縮短滯留(liu)時間，在(zai)實(shi)際應用或連(lian)續運行的(de)工藝設計中，開始(shi)時常(chang)采用以(yi)下五個步驟[2728]：（1）污泥(ni)(ni)(ni)（含固率(lv)(lv)2～10%）預酸化至(zhi)pH4.0左右；（2）添加(jia)能量物，如FeSO4·7H2O（3～20g/L污泥(ni)(ni)(ni)）、元素硫(liu)（0.5～10g/L污泥(ni)(ni)(ni)）；（3）回(hui)流污泥(ni)(ni)(ni)以(yi)添加(jia)接種物（回(hui)流率(lv)(lv)在(zai)10～20%，v/v），攪拌(ban)并在(zai)好氣(qi)條件下培養數天至(zhi)數周；（4）脫毒(du)污泥(ni)(ni)(ni)壓(ya)濾(lv)脫水(shui)；（5）脫水(shui)污泥(ni)(ni)(ni)經(jing)石灰中和后施入(ru)土(tu)地。一般來說，在(zai)連(lian)續運行的(de)反應池(chi)(chi)中Cu、Zn、Ni、Cd、Co、Mn的(de)去(qu)除(chu)(chu)(chu)率(lv)(lv)達80%以(yi)上(shang)，但(dan)Pb、Cr的(de)去(qu)除(chu)(chu)(chu)率(lv)(lv)較(jiao)(jiao)低(di)（見(jian)(jian)表2）。在(zai)實(shi)際工程中，氣(qi)浮(fu)式反應池(chi)(chi)必(bi)須(xu)要(yao)有曝(pu)氣(qi)裝置，以(yi)提供(gong)好氧(yang)條件。近期我們利用從污泥(ni)(ni)(ni)中直接分(fen)離(li)得到的(de)特異微生物菌(jun)株組合進行了城市污泥(ni)(ni)(ni)和制(zhi)革污泥(ni)(ni)(ni)生物淋濾(lv)試(shi)驗獲(huo)得極大(da)成功（見(jian)(jian)表3），突出表現(xian)在(zai)重金屬（包(bao)括Cr）去(qu)除(chu)(chu)(chu)率(lv)(lv)高達95%以(yi)上(shang)，污泥(ni)(ni)(ni)養分(fen)損失較(jiao)(jiao)小。污泥(ni)(ni)(ni)沉降(jiang)性能得到極大(da)改善(shan)，可(ke)以(yi)不加(jia)絮凝劑(ji)即(ji)可(ke)實(shi)現(xian)污泥(ni)(ni)(ni)的(de)脫水(shui)。
表2污泥生(sheng)物淋(lin)濾中重金屬的去除效率
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注：CSTR表示(shi)連續攪拌池式反應器(qi)(ContinuousStirredTankReactor)，ND表示(shi)沒有數據
表3污泥生物脫毒效果（南京農業大學廢棄(qi)物研究所，2002）
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2.3生物淋濾法去除污泥重金屬的優越性與可行性
生(sheng)物(wu)淋(lin)濾法不僅可有效地去除污泥中重(zhong)金屬，而且還具有以(yi)下優越性：
（1）與無(wu)機酸(suan)(suan)溶(rong)解法(fa)相比，耗酸(suan)(suan)量可節約80%[28]。
（2）厭(yan)氣消化(hua)污泥(ni)壓濾脫(tuo)水時(shi)，一般(ban)每噸干污泥(ni)需添加(jia)3～5kg聚凝劑，而經生物淋濾的(de)污泥(ni)脫(tuo)水性(xing)能(neng)比(bi)厭(yan)氣消化(hua)污泥(ni)強38倍，因此(ci)脫(tuo)水時(shi)不需要添加(jia)聚凝劑，這可大大節省污泥(ni)脫(tuo)水成本[30]；
（3）污(wu)泥(ni)(ni)經生物淋(lin)濾處理，可有效去(qu)除污(wu)泥(ni)(ni)中重金屬，其(qi)礦(kuang)質養分(fen)N、P等的損失又很小(xiao),污(wu)泥(ni)(ni)的肥料價值不受太大影響[30]；
（4）Benmoussa等探(tan)討了污水污泥(ni)(ni)(ni)消(xiao)(xiao)化與(yu)同步生(sheng)(sheng)物淋(lin)濾（SSDML）的(de)(de)可(ke)(ke)行性，發現(xian)由于(yu)污泥(ni)(ni)(ni)的(de)(de)生(sheng)(sheng)物淋(lin)濾過程中(zhong)硫酸的(de)(de)產生(sheng)(sheng)，pH可(ke)(ke)很快降到并維持(chi)在(zai)pH2.0～2.5的(de)(de)范(fan)圍內(nei)。這不(bu)僅可(ke)(ke)有效地去除(chu)污泥(ni)(ni)(ni)中(zhong)重金屬(shu)，而且對病原體(ti)、揮發性懸浮固體(ti)的(de)(de)降低效果與(yu)好(hao)氣消(xiao)(xiao)化過程相近或更好(hao)，這樣污泥(ni)(ni)(ni)中(zhong)重金屬(shu)的(de)(de)去除(chu)與(yu)消(xiao)(xiao)化可(ke)(ke)以一次完成，從而降低對能源的(de)(de)大量需求與(yu)運行費用(yong)[7]。
Couillard等曾對(dui)加拿大的(de)一(yi)個污(wu)水(shui)處(chu)理廠(chang)（日(ri)處(chu)理污(wu)水(shui)388,000M3）的(de)污(wu)泥(ni)處(chu)置(zhi)方(fang)式進(jin)行了詳細的(de)經(jing)濟分析(xi)，結(jie)果發(fa)現，污(wu)泥(ni)經(jing)生物(wu)淋濾處(chu)理后土地利用(yong)的(de)費用(yong)均低于其他所(suo)有(you)處(chu)置(zhi)方(fang)法(fa)，因此在經(jing)濟上是完全可行的(de)[28]。
3影響生物淋濾過程中重金屬去除效率的因素
3.1溫度
溫度對重金屬去除效率(lv)的影響(xiang)(xiang)，主(zhu)要(yao)是通(tong)過(guo)影響(xiang)(xiang)細菌(jun)(jun)的生長(chang)與增殖，進而(er)影響(xiang)(xiang)到(dao)(dao)淋濾過(guo)程中污(wu)泥(ni)的酸(suan)化速(su)率(lv)來達到(dao)(dao)的[31]。Tyagi等比較了(le)硫桿菌(jun)(jun)不(bu)同溫度對污(wu)泥(ni)的酸(suan)化的影響(xiang)(xiang)，發(fa)現在7、14、21、28、35℃下污(wu)泥(ni)pH降到(dao)(dao)2.0需要(yao)的時間分別為336、240、192、120、120h，而(er)當42℃時pH根本不(bu)能降到(dao)(dao)2.0[32]。
根(gen)據適宜溫度的(de)不同，生物淋濾法采(cai)用的(de)細菌主(zhu)要分為以下幾類[9]：
（1）中溫性(xing)菌如：氧(yang)(yang)化(hua)亞鐵(tie)硫(liu)(liu)(liu)(liu)桿(gan)(gan)菌（Thiobacillusferrooxidans）、氧(yang)(yang)化(hua)硫(liu)(liu)(liu)(liu)硫(liu)(liu)(liu)(liu)桿(gan)(gan)菌（T.thiooxidans）、器官硫(liu)(liu)(liu)(liu)桿(gan)(gan)菌（T.organoparus）、嗜酸硫(liu)(liu)(liu)(liu)桿(gan)(gan)菌（T.acidophilus）、溫浴硫(liu)(liu)(liu)(liu)桿(gan)(gan)菌（T.tepidarius）與鐵(tie)氧(yang)(yang)化(hua)鉤端螺旋(xuan)菌（Leptospirillumferrooxidans）
（2）中等(deng)嗜高溫菌如：熱氧化硫化桿菌（Sulfobacillusthermosulfidooxidans）
（3）嗜高溫古細菌如：嗜酸(suan)(suan)熱硫化葉菌（Sulfolobusacidocaldrius）、硫磺(huang)礦硫化葉菌（Sulfolobussolfatataricus）、布(bu)氏(shi)酸(suan)(suan)菌（Acidianusbrierleyi）
其中(zhong)硫(liu)桿菌(jun)(jun)和鐵氧(yang)化(hua)(hua)鉤端螺旋菌(jun)(jun)的最(zui)適溫(wen)度為30℃左右，生物淋濾過(guo)程中(zhong)溫(wen)度不應(ying)超(chao)過(guo)40℃；熱氧(yang)化(hua)(hua)硫(liu)化(hua)(hua)桿菌(jun)(jun)的最(zui)適溫(wen)度為45～55℃；嗜(shi)酸熱硫(liu)化(hua)(hua)葉(xie)菌(jun)(jun)、硫(liu)磺礦硫(liu)化(hua)(hua)葉(xie)菌(jun)(jun)、布氏酸菌(jun)(jun)的最(zui)適溫(wen)度為70℃左右，溫(wen)度不應(ying)超(chao)過(guo)80℃。實(shi)際上，在大(da)規模的應(ying)用中(zhong)，室外溫(wen)度往往有可(ke)能(neng)低于10℃，因此要注意將溫(wen)度控制在細(xi)菌(jun)(jun)生長(chang)下限(xian)之上。
3.2氧氣濃度
由(you)于(yu)生(sheng)(sheng)物淋濾過程中(zhong)(zhong)起主要作用(yong)的(de)(de)細菌都(dou)是(shi)專(zhuan)性好氧(yang)的(de)(de)無(wu)機化(hua)(hua)能自(zi)養菌，氧(yang)氣(qi)的(de)(de)供(gong)應量與(yu)細菌的(de)(de)生(sheng)(sheng)長繁殖息息相關。在(zai)最適的(de)(de)pH條件(jian)下(xia)，氧(yang)化(hua)(hua)亞鐵硫桿菌催化(hua)(hua)的(de)(de)亞鐵生(sheng)(sheng)物氧(yang)化(hua)(hua)速率是(shi)化(hua)(hua)學(xue)氧(yang)化(hua)(hua)的(de)(de)105～106倍，最大耗(hao)氧(yang)量達到21000微(wei)升/毫克細胞N/小時[2333]。而30℃下(xia)，水(shui)中(zhong)(zhong)的(de)(de)O2飽(bao)和濃度僅(jin)為7.5mg/L，在(zai)溫度更(geng)高的(de)(de)酸性條件(jian)下(xia)O2溶解度還要下(xia)降(jiang)。因此必須采取措(cuo)(cuo)施保證在(zai)淋濾過程中(zhong)(zhong)有(you)足夠的(de)(de)氧(yang)氣(qi)供(gong)應。在(zai)氣(qi)浮式反(fan)應器(qi)（ALR）中(zhong)(zhong)一(yi)般(ban)通(tong)過從(cong)底部鼓(gu)入空(kong)(kong)氣(qi)（一(yi)般(ban)每升污泥每分鐘通(tong)入1L空(kong)(kong)氣(qi)）來增加O2與(yu)CO2供(gong)應量，在(zai)連續攪(jiao)拌池式反(fan)應器(qi)（CSTR）中(zhong)(zhong)一(yi)般(ban)采用(yong)高速攪(jiao)拌來增加空(kong)(kong)氣(qi)與(yu)液相的(de)(de)接(jie)觸，也可從(cong)底部鼓(gu)入空(kong)(kong)氣(qi)（一(yi)般(ban)每升污泥每分鐘通(tong)入0.5L空(kong)(kong)氣(qi)），但這些(xie)措(cuo)(cuo)施都(dou)需(xu)消耗(hao)大量的(de)(de)能源[4]。在(zai)大規模應用(yong)過程中(zhong)(zhong)氧(yang)氣(qi)的(de)(de)供(gong)應狀況是(shi)制(zhi)約污泥中(zhong)(zhong)重(zhong)金屬(shu)去除效率的(de)(de)最重(zhong)要的(de)(de)因子之一(yi)。
3.3二氧化碳濃度
無機化(hua)能自養(yang)菌(jun)通過Calvin-Benson循環來(lai)同化(hua)CO2[34]。Holuigue等(deng)研究了(le)CO2對氧化(hua)亞鐵硫(liu)桿(gan)菌(jun)(T.ferrooxidans)生長速(su)(su)率(lv)的(de)(de)影(ying)響，發(fa)現(xian)在(zai)0.1%濃(nong)(nong)度的(de)(de)CO2下，T.ferrooxidans生長速(su)(su)率(lv)是0.03%的(de)(de)2倍。他們同時(shi)研究了(le)不同濃(nong)(nong)度CO2對核酮糖-1,5-二磷酸羧化(hua)加氧酶(mei)活性(xing)的(de)(de)影(ying)響，發(fa)現(xian)該酶(mei)在(zai)CO2濃(nong)(nong)度為0.35%時(shi)（相當(dang)于溶液中5.0mg/L的(de)(de)CO2濃(nong)(nong)度）比活性(xing)最大[35]。Torma等(deng)研究0.03～7.92%范圍內CO2濃(nong)(nong)度對ZnS的(de)(de)浸出率(lv)的(de)(de)影(ying)響，發(fa)現(xian)空氣(qi)中CO2為0.23%時(shi)，ZnS的(de)(de)浸出率(lv)達最大值，但(dan)是甚至CO2濃(nong)(nong)度高(gao)達7.92%也無抑(yi)制作用[13]。Nagpal等(deng)證明生物淋(lin)濾(lv)(lv)過程中細菌(jun)利用的(de)(de)CO2與(yu)O2的(de)(de)摩爾比在(zai)20:1左(zuo)右，這(zhe)就要求在(zai)空氣(qi)中補(bu)充約(yue)1.0%的(de)(de)CO2[36]，然而這(zhe)些結果都是在(zai)微(wei)生物濕法冶金得到的(de)(de)。迄今為至，還沒(mei)有研究者報道在(zai)污泥(ni)生物淋(lin)濾(lv)(lv)的(de)(de)通氣(qi)過程中需要額外補(bu)充CO2，這(zhe)可能是由于污泥(ni)有機質(zhi)在(zai)淋(lin)濾(lv)(lv)過程中降解產生的(de)(de)CO2能夠提(ti)高(gao)的(de)(de)溶液中CO2濃(nong)(nong)度之故。
3.4起始pH值
大(da)(da)多數研究者(zhe)都(dou)將(jiang)污(wu)泥(ni)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)起(qi)(qi)始(shi)(shi)pH值調到4.0～4.5，這(zhe)(zhe)大(da)(da)約需要72g濃(nong)硫酸/kg干污(wu)泥(ni)[28]。Jain等發現(xian)污(wu)泥(ni)中(zhong)至少存在兩(liang)類嗜酸程度(du)不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)硫桿菌，它們(men)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)最(zui)適宜pH分別(bie)為(wei)(wei)7.0和4.0，因此只要存在合(he)適的(de)(de)(de)(de)(de)(de)底(di)物(wu)(wu)(wu)。弱嗜酸性的(de)(de)(de)(de)(de)(de)硫桿菌會首先增(zeng)殖(zhi)，將(jiang)pH降到一定程度(du)，強嗜酸性的(de)(de)(de)(de)(de)(de)硫桿菌即逐漸增(zeng)殖(zhi)，pH進一步(bu)下(xia)降[34]。Sreekrisknan等通(tong)過向(xiang)污(wu)泥(ni)中(zhong)添(tian)加(jia)0.5%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)還(huan)原(yuan)性硫粉(fen)在28℃下(xia)振蕩培養，以此馴化(hua)污(wu)泥(ni)作為(wei)(wei)接種物(wu)(wu)(wu)，然(ran)后(hou)向(xiang)7.0、6.0、5.0、4.0、3.0等不(bu)(bu)同(tong)起(qi)(qi)始(shi)(shi)pH的(de)(de)(de)(de)(de)(de)待淋濾污(wu)泥(ni)（含固率為(wei)(wei)22.8g/L）添(tian)加(jia)5%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)接種物(wu)(wu)(wu)，28℃下(xia)振蕩培養。它們(men)發現(xian)，不(bu)(bu)同(tong)起(qi)(qi)始(shi)(shi)pH的(de)(de)(de)(de)(de)(de)處理并不(bu)(bu)影響(xiang)重金屬(shu)去除(chu)效(xiao)率，起(qi)(qi)始(shi)(shi)pH為(wei)(wei)7.0、6.0的(de)(de)(de)(de)(de)(de)處理達到最(zui)大(da)(da)產酸速率的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)間為(wei)(wei)96小(xiao)時(shi)，只比5.0、4.0、3.0的(de)(de)(de)(de)(de)(de)處理晚(wan)24小(xiao)時(shi)[37]。最(zui)近Wong[29]等利(li)用20g/L的(de)(de)(de)(de)(de)(de)FeSO4·7H2O作底(di)物(wu)(wu)(wu)，利(li)用馴化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)內源亞鐵(tie)氧化(hua)菌淋濾未預(yu)酸化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)污(wu)泥(ni)，16天(tian)后(hou)污(wu)泥(ni)中(zhong)Cu、Zn、Cr去除(chu)率分別(bie)為(wei)(wei)63.7～74.1%、79.4～88.2%、50.2～78.4%，與預(yu)酸化(hua)到pH4.0的(de)(de)(de)(de)(de)(de)污(wu)泥(ni)無明(ming)顯差(cha)異。這(zhe)(zhe)表(biao)明(ming)，只要添(tian)加(jia)適量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)底(di)物(wu)(wu)(wu)（如還(huan)原(yuan)性硫粉(fen)、FeSO4·7H2O），不(bu)(bu)采取預(yu)酸化(hua)措施也可達到幾(ji)乎相同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)重金屬(shu)去除(chu)效(xiao)率。
3.5污泥的種類與濃度
由于不同類型污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(生污(wu)(wu)(wu)泥(ni)、活(huo)性污(wu)(wu)(wu)泥(ni)、消(xiao)化(hua)污(wu)(wu)(wu)泥(ni))中重(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)存(cun)在狀態(tai)不同，污(wu)(wu)(wu)泥(ni)的種(zhong)(zhong)類和特性會影(ying)響生物(wu)淋(lin)濾效(xiao)率(lv)。而且(qie)，污(wu)(wu)(wu)泥(ni)的不同消(xiao)化(hua)方式(shi)也對(dui)重(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)去(qu)除(chu)率(lv)有影(ying)響。Tyagi[26]等從不同的污(wu)(wu)(wu)水(shui)處理廠采集了19種(zhong)(zhong)各種(zhong)(zhong)類型的污(wu)(wu)(wu)泥(ni)（厭氧消(xiao)化(hua)、好(hao)氧消(xiao)化(hua)），利用馴化(hua)的內源亞鐵氧化(hua)菌(jun)進行生物(wu)淋(lin)濾試驗，10天后發(fa)現厭氣消(xiao)化(hua)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)中銅去(qu)除(chu)率(lv)高于好(hao)氣消(xiao)化(hua)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)，分別為63～75%與39～65%。
從經濟的角(jiao)度(du)(du)看，生(sheng)物(wu)淋(lin)濾過程(cheng)采用的污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)濃(nong)(nong)度(du)(du)越(yue)(yue)高，就越(yue)(yue)有利(li)于降(jiang)(jiang)低運行(xing)成本。然而(er)(er)，污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)是一個復雜的緩(huan)沖(chong)體(ti)系，濃(nong)(nong)度(du)(du)越(yue)(yue)高，對pH的緩(huan)沖(chong)性能越(yue)(yue)好，因(yin)(yin)而(er)(er)淋(lin)濾過程(cheng)pH下降(jiang)(jiang)也越(yue)(yue)困難(nan)。而(er)(er)且，高濃(nong)(nong)度(du)(du)的污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)也意味著生(sheng)物(wu)淋(lin)濾過程(cheng)中將釋放更多的抑制因(yin)(yin)子（如重金屬離子和(he)有機物(wu)）。Steekrisknan等利(li)用污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)內源(yuan)硫細菌(jun)，對含固率7～70g/L的污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)進行(xing)生(sheng)物(wu)淋(lin)濾過程(cheng)，發(fa)現污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)pH下降(jiang)(jiang)速率隨濃(nong)(nong)度(du)(du)增加而(er)(er)降(jiang)(jiang)低，Cr、Cd、Pb的去除效率降(jiang)(jiang)低，但Cu和(he)Zn幾乎不受(shou)影響[37]。由于污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)中N、P、Mg、K的含量足夠細菌(jun)的生(sheng)長和(he)增殖，因(yin)(yin)此在污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)淋(lin)濾過程(cheng)不必(bi)添加N、P、Mg、K等養分[38]。
3.6底物種類與濃度
細菌(jun)對(dui)不同(tong)(tong)底物(wu)(wu)（亞(ya)鐵或還原(yuan)態(tai)硫）進行生物(wu)(wu)氧化(hua)獲得能量時(shi)(shi)，其世代時(shi)(shi)間(jian)是(shi)不同(tong)(tong)的(de)，如氧化(hua)亞(ya)鐵硫桿菌(jun)以Fe2+為(wei)底物(wu)(wu)時(shi)(shi)，世代時(shi)(shi)間(jian)為(wei)6.5～15小時(shi)(shi)，以硫為(wei)底物(wu)(wu)時(shi)(shi)，世代時(shi)(shi)間(jian)則長(chang)達10～25小時(shi)(shi)，而(er)且需要一(yi)個(ge)很長(chang)的(de)適(shi)應期(qi)[23]。因(yin)此，以Fe2+為(wei)底物(wu)(wu)比(bi)還原(yuan)態(tai)硫更(geng)有(you)利于氧化(hua)亞(ya)鐵硫桿菌(jun)的(de)增殖。然而(er)與氧化(hua)還原(yuan)態(tai)硫產(chan)生硫酸相比(bi)，氧化(hua)亞(ya)鐵硫桿菌(jun)氧化(hua)Fe2+成Fe3+過程是(shi)耗(hao)酸的(de)，整個(ge)生物(wu)(wu)淋(lin)濾過程的(de)pH下降依賴于Fe3+的(de)水解及(ji)中間(jian)產(chan)物(wu)(wu)硫的(de)再氧化(hua)，因(yin)而(er)以Fe2+為(wei)底物(wu)(wu)的(de)產(chan)酸效果不如以還原(yuan)態(tai)硫為(wei)底物(wu)(wu)的(de)。因(yin)此，許多研究者報道(dao)元(yuan)素硫比(bi)FeSO4·7H2O更(geng)有(you)效[7830]。
另外，不同(tong)的(de)(de)(de)(de)底物(wu)(wu)(wu)對氧化(hua)(hua)亞鐵(tie)(tie)硫桿菌(jun)分泌(mi)(mi)胞外多(duo)聚(ju)物(wu)(wu)(wu)（EPS）也有(you)顯著的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)。Gehrke等在(zai)以黃鐵(tie)(tie)礦、元素硫、FeSO4·7H2O（可(ke)溶(rong)）為底物(wu)(wu)(wu)進行生(sheng)物(wu)(wu)(wu)淋濾時，發現氧化(hua)(hua)亞鐵(tie)(tie)硫桿菌(jun)分泌(mi)(mi)的(de)(de)(de)(de)EPS的(de)(de)(de)(de)數(shu)量分別為2760、1155、215ug/1010細(xi)胞，并且(qie)EPS的(de)(de)(de)(de)組(zu)成(cheng)成(cheng)分與性質(zhi)也有(you)所(suo)不同(tong)。底物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)存(cun)在(zai)狀(zhuang)態對EPS的(de)(de)(de)(de)分泌(mi)(mi)影響(xiang)極大，不溶(rong)性底物(wu)(wu)(wu)可(ke)刺激EPS的(de)(de)(de)(de)分泌(mi)(mi)。他們同(tong)時證實了EPS對于生(sheng)物(wu)(wu)(wu)淋濾的(de)(de)(de)(de)重要性，EPS在(zai)細(xi)菌(jun)與硫顆(ke)粒(li)、硫化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)或(huo)不溶(rong)性的(de)(de)(de)(de)固(gu)體亞鐵(tie)(tie)鹽(yan)直(zhi)接接觸(chu)中(zhong)起橋梁作用（缺乏EPS的(de)(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)亞鐵(tie)(tie)硫桿菌(jun)不能(neng)附(fu)著在(zai)這些固(gu)體顆(ke)粒(li)表面），而兩(liang)者(zhe)的(de)(de)(de)(de)直(zhi)接接觸(chu)是細(xi)菌(jun)發揮生(sheng)物(wu)(wu)(wu)淋濾作用的(de)(de)(de)(de)前提[39]。
Tyagi等(deng)研(yan)究了(le)T.ferrooxidans對(dui)重(zhong)金(jin)屬去(qu)除效率(lv)的(de)影響(xiang)，發現(xian)向(xiang)污(wu)(wu)泥中添加(jia)(jia)(jia)20g/LFeSO4·7H2O，Zn的(de)浸出(chu)速率(lv)比(bi)未(wei)加(jia)(jia)(jia)的(de)可提(ti)高2倍(bei)(bei)、Cu可提(ti)高1.9倍(bei)(bei)，當FeSO4·7H2O超過(guo)(guo)20g/L時，浸出(chu)速率(lv)即不(bu)再增加(jia)(jia)(jia)[40]。我(wo)們近期研(yan)究也發現(xian)，在污(wu)(wu)泥生物(wu)淋濾(lv)(lv)添加(jia)(jia)(jia)20g/LFeSO4·7H2O作為(wei)底(di)(di)物(wu)，淋濾(lv)(lv)8天后Cu、Zn的(de)去(qu)除率(lv)為(wei)93%和85%，是對(dui)照的(de)6倍(bei)(bei)和3.2倍(bei)(bei)[41]。另外(wai)，不(bu)同底(di)(di)物(wu)的(de)配合(he)使用對(dui)重(zhong)金(jin)屬去(qu)除效率(lv)的(de)也有顯著影響(xiang)。我(wo)們通過(guo)(guo)加(jia)(jia)(jia)富(fu)培養從污(wu)(wu)泥分(fen)離到的(de)T.ferrooxidans，將(jiang)之接(jie)種（10%V/V）到輻射滅菌污(wu)(wu)泥中，并且添加(jia)(jia)(jia)FeSO4·7H2O（30g/L污(wu)(wu)泥）和元素硫（0.5g/L污(wu)(wu)泥）作為(wei)底(di)(di)物(wu)，發現(xian)與(yu)單(dan)一底(di)(di)物(wu)（FeSO4·7H2O或元素硫）相比(bi)，兩(liang)者配合(he)時Cu、Cr的(de)去(qu)除率(lv)顯著提(ti)高（未(wei)發表）。
3.7抑制因子
（1）重(zhong)金屬陽離(li)子(zi)：以Ag+和(he)Hg（一(yi)價或二(er)價）的(de)毒(du)害最強(qiang)，0.1～1mg/kg幾乎完全抑(yi)(yi)制(zhi)了細(xi)菌的(de)生長(chang),也抑(yi)(yi)制(zhi)氧(yang)化(hua)亞鐵(tie)硫桿菌對(dui)亞鐵(tie)的(de)生物氧(yang)化(hua)，這(zhe)種(zhong)抑(yi)(yi)制(zhi)作用(yong)比Cd2+和(he)Pb2+強(qiang)5000～200,000倍。重(zhong)金屬陽離(li)子(zi)的(de)毒(du)害主要在(zai)于使蛋白質變性，RoyMahapartra等報(bao)道EDTA可緩解重(zhong)金屬陽離(li)子(zi)毒(du)害[42]。
（2）陰離子(zi)：以(yi)硫(liu)氰(qing)酸(suan)鹽的(de)抑制(zhi)作(zuo)用最強，5mg/kg幾乎完(wan)全抑制(zhi)了細(xi)菌的(de)生(sheng)長與氧(yang)化亞(ya)鐵硫(liu)桿菌對亞(ya)鐵的(de)生(sheng)物氧(yang)化，而(er)50mg/kg的(de)MoO4-也可(ke)達到(dao)相同的(de)抑制(zhi)程度(du)(du)。另(ling)外，價態也影響抑制(zhi)作(zuo)用的(de)大小，如(ru)砷酸(suan)鹽達到(dao)40g/kg就開始抑制(zhi)細(xi)菌生(sheng)長，而(er)亞(ya)砷酸(suan)鹽只(zhi)需5g/kg，氯化物、硝酸(suan)鹽的(de)濃(nong)度(du)(du)分別超過6g/L、3g/L時，能(neng)減慢氧(yang)化亞(ya)鐵硫(liu)桿菌對亞(ya)鐵的(de)生(sheng)物氧(yang)化。
（3）水(shui)溶性有(you)(you)(you)機物，特別是小分(fen)(fen)子(zi)有(you)(you)(you)機酸對無機化(hua)(hua)能(neng)菌(jun)有(you)(you)(you)毒(du)害(hai)作用(yong)。Flournier等發現氧(yang)化(hua)(hua)亞(ya)鐵(tie)(tie)硫(liu)桿(gan)菌(jun)在高(gao)溫滅(mie)菌(jun)的(de)(de)污泥(ni)（高(gao)溫滅(mie)菌(jun)有(you)(you)(you)利于小分(fen)(fen)子(zi)有(you)(you)(you)機物生(sheng)成）中幾乎(hu)不能(neng)氧(yang)化(hua)(hua)Fe2+與(yu)酸化(hua)(hua)污泥(ni)，而添(tian)(tian)加從氧(yang)化(hua)(hua)塘分(fen)(fen)離(li)到(dao)的(de)(de)深色紅酵(jiao)母(mu)(Rhodotorularubra)可顯著提(ti)高(gao)污泥(ni)酸化(hua)(hua)速率，因(yin)而也顯著提(ti)高(gao)重金屬的(de)(de)去除效率。而在氧(yang)化(hua)(hua)亞(ya)鐵(tie)(tie)硫(liu)桿(gan)菌(jun)的(de)(de)雙(shuang)層瓊脂培養中添(tian)(tian)加嗜(shi)酸梳桿(gan)菌(jun)(T.acidophilus)或R..rubra可將氧(yang)化(hua)(hua)亞(ya)鐵(tie)(tie)硫(liu)桿(gan)菌(jun)的(de)(de)平板效率提(ti)高(gao)1～3倍[43]。Harrison等（1985）從美(mei)國賓夕法尼亞(ya)州某(mou)煤礦的(de)(de)酸性廢(fei)水(shui)中分(fen)(fen)離(li)出隱藏(zang)嗜(shi)酸菌(jun)(Acidiphilumcryptum)，這些與(yu)無機化(hua)(hua)能(neng)菌(jun)生(sheng)活在一起(qi)的(de)(de)異(yi)養菌(jun)可能(neng)是普(pu)遍存在的(de)(de)，它們雖既不能(neng)氧(yang)化(hua)(hua)亞(ya)鐵(tie)(tie)，也不能(neng)氧(yang)化(hua)(hua)硫(liu)，但能(neng)利用(yong)無機化(hua)(hua)能(neng)菌(jun)分(fen)(fen)泌的(de)(de)有(you)(you)(you)機物，消除其抑制作用(yong)，從而給自(zi)養生(sheng)物創造(zao)良好(hao)的(de)(de)生(sheng)存條(tiao)件[4344]。
另外細(xi)菌代(dai)謝產物與可(ke)溶性鹽分總(zong)量也對細(xi)菌的生長有一(yi)定影響(xiang)。值(zhi)得注意的是，這些抑(yi)制因子可(ke)能常常會(hui)起協同作用，也許某(mou)一(yi)單(dan)個(ge)因子并未(wei)達到(dao)抑(yi)制濃度，但聯合(he)起來就會(hui)達到(dao)毒(du)害的水平[9]。
目前消除這(zhe)些抑(yi)制因子(zi)的方法(fa)有（1）篩選對重金屬等抑(yi)制因子(zi)耐受性更強的菌株或利用(yong)基因工程(cheng)技(ji)術構建(jian)抗重金屬的基因工程(cheng)菌。（2）濾(lv)出液回流之前進行預處(chu)理，具(ju)體方法(fa)有石(shi)灰調理法(fa)、離子(zi)交換法(fa)、電沉積法(fa)、反滲技(ji)術或這(zhe)些方法(fa)的聯合(he)運(yun)用(yong)[9]。
3.8Fe3+濃度
眾所(suo)周知，Fe3+/Fe2+在(zai)(zai)25℃偶聯時，Eh=0.771V+0.0591lg([Fe3+]/[Fe2+])V，即使在(zai)(zai)Fe3+濃度是(shi)Fe2+的(de)(de)(de)百(bai)萬分之一的(de)(de)(de)溶(rong)液(ye)中，其(qi)Eh仍高于+0.4V，能氧化大多數金(jin)(jin)屬(shu)(shu)硫化物(wu)(wu)(wu)[23]。在(zai)(zai)存在(zai)(zai)0.1～10mg/L的(de)(de)(de)Fe3+下，重金(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)浸出(chu)速率增加兩倍(bei)多。Fe3+能有效(xiao)(xiao)地(di)加速重金(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)浸出(chu)是(shi)普遍接受(shou)的(de)(de)(de)事實(shi)[32]，然而Fe3+的(de)(de)(de)硫酸鹽在(zai)(zai)較(jiao)低的(de)(de)(de)pH條(tiao)(tiao)件下易發(fa)生(sheng)水(shui)解(jie)，生(sheng)成淺黃色的(de)(de)(de)黃鐵(tie)礬(fan)(fan)沉淀（M2Fe6(SO4)4(OH)12(M=K+、Na+、NH4+)。黃鐵(tie)礬(fan)(fan)生(sheng)成的(de)(de)(de)適宜條(tiao)(tiao)件為pH2.0；存在(zai)(zai)SO42-及(ji)K+、Na+或NH4+等離子(zi)，這種條(tiao)(tiao)件污泥生(sheng)物(wu)(wu)(wu)淋濾過程(cheng)中正好能滿足。黃鐵(tie)礬(fan)(fan)可顯著(zhu)抑制生(sheng)物(wu)(wu)(wu)淋濾效(xiao)(xiao)率，原因可能是(shi)：（1）它阻(zu)礙了微生(sheng)物(wu)(wu)(wu)或Fe3+與(yu)(yu)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)硫化物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)直接接觸；（2）生(sheng)物(wu)(wu)(wu)淋濾體(ti)系(xi)中Fe3+的(de)(de)(de)損失；（3）與(yu)(yu)體(ti)系(xi)中其(qi)它重金(jin)(jin)屬(shu)(shu)離子(zi)的(de)(de)(de)共沉淀，降低了重金(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)去除率。
4生物淋濾法的應用前景
綜上所述，生(sheng)物(wu)淋(lin)濾(lv)法耗酸小，運(yun)行(xing)成(cheng)本低、實用(yong)(yong)性(xing)強，是經濟有(you)效(xiao)、具有(you)潛力(li)的(de)(de)重金(jin)(jin)屬(shu)去除(chu)方法，它具有(you)化學浸(jin)提法（酸或(huo)有(you)機絡合劑）不可替代的(de)(de)優(you)越性(xing)。然而(er)，生(sheng)物(wu)淋(lin)濾(lv)法采(cai)用(yong)(yong)的(de)(de)主(zhu)要(yao)(yao)細(xi)菌(jun)(jun)如硫桿(gan)菌(jun)(jun)增(zeng)殖慢、生(sheng)物(wu)淋(lin)濾(lv)滯留(liu)時間長是限(xian)制(zhi)其大規模應(ying)(ying)用(yong)(yong)的(de)(de)主(zhu)要(yao)(yao)障礙。而(er)且(qie)，許多研究者采(cai)用(yong)(yong)的(de)(de)細(xi)菌(jun)(jun)是金(jin)(jin)屬(shu)礦(kuang)山酸性(xing)廢水分離而(er)來(lai)或(huo)商品化的(de)(de)菌(jun)(jun)株(zhu)，馴化其適應(ying)(ying)污泥的(de)(de)環(huan)境并加(jia)富培養往往需要(yao)(yao)較長的(de)(de)時間（10～30天），并且(qie)效(xiao)果(guo)不太穩定。近(jin)期我們直接從污泥中分離到(dao)一株(zhu)非常高效(xiao)的(de)(de)脫毒菌(jun)(jun)株(zhu)，能(neng)使淋(lin)濾(lv)過(guo)程高效(xiao)、持續地運(yun)行(xing)。而(er)且(qie)脫毒后污泥能(neng)開發成(cheng)高附(fu)加(jia)值的(de)(de)新(xin)型(xing)肥料。因此(ci)該技(ji)術具有(you)極大的(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)(yong)前景。
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