非搅拌表面生物反应器中固体物质的生物处理方法技术

使用非搅拌表面生物反应器生物处理固体物质以去除不良化合物的方法，所述方法包括以下步骤： ａ．用待生物处理的固体物质涂覆大多数颗粒大小大于约０．３ｃｍ的粗基质的表面，藉以形成大多数涂覆的粗基质，所述待生物处理的固体物质的颗粒大小小于约２５０μｍ，并含有不良化合物； ｂ．通过将所述大多数涂覆的粗基质堆积成堆或将所述大多数涂覆的粗基质置于一槽中形成非搅拌表面反应器，所述反应器的空隙率大于或等于约２５％； ｃ．用可降解所述固体物质中不良化合物的微生物接种所述反应器，藉以形成非搅拌表面生物反应器；和 ｄ．在所述生物反应器中生物处理所述固体物质直至所述固体物质中的所述不良化合物被降解至所需的浓度为止。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
1.专利
本专利技术涉及固体物质的生物处理。更具体地说，本专利技术涉及在需氧过程中存在于固体物质中不良化合物的固体物质的异地(ex situ)生物处理。2.先有技术的描述工业上都可发现生物处理法的应用。这类方法已用于废水处理、有害废物治理、煤的脱硫以及耐火硫矿的生物氧化中。在固体物质的生物处理中可采用各种方法，包括就地处理、土地耕作、堆肥、堆埋处理和搅拌槽。在固体物质的异地生物处理中，使用某种生物反应器来进行生物处理。生物反应器可定义为在其中通过包含在反应器本身内的微生物或其产生的酶来进行生物反应的容器或罐体。生物反应器设计中的主要目标是对于所需的生物过程创造一最佳环境以便大规模和经济地进行该过程。当固体物质进行生物处理时，所需的生物反应一般包括存在于固体物质中一些不良化合物直接或间接的降解。为了经济地做到这一点，生物反应器需要在一可接受数量(流速)的被处理固体物质中，将该不良化合物的浓度降低至可接受的水平。在通常的生物处理中过程是缓慢的，而且如果它们是好气的，则需要大量的氧气用于好气微生物直接或间接使不良化合物代谢。因此对于大部分可用的需氧生物处理过程氧气传递通常是主要问题。现在的需氧生物反应器设计试图确保不但所用的微生物接触到被生物氧化或被代谢的物质，而且生物反应器的所有地方均具有足够的氧气及营养供应，以及保持合适的pH的温度，以使生物过程继续进行。在许多种需氧生物过程中(包括耐火硫金矿的生物氧化以及污染土壤的生物治理)采用釜生物反应器。搅拌釜生物反应器在生物沥滤剂与被处理的固体物质之间提供了很好的接触。此外，因为釜用空气或氧气喷射，因此搅拌釜法通常具备有利的氧气条件。但是，即使在通过空气或氧气喷射来提供氧气的搅拌釜生物反应器中，氧在水中低的溶解度(10ppm)需要大的气水界面。这一般通过叶轮及耗费大量能量来获得。与搅拌和曝气反应器相关的高的能量成本使得这种主要适用于生物过程的生物反应器较快地(一般少于一周)达到所需的终点。对于较慢的生物过程，则低能耗、大规模、通常是静态分批法是取好的解决方法。但为细菌或其它微生物提供一最佳环境的目标仍然是首要的。有三种主要的静态分批生物反应器用来生物处理被有毒有机化合物污染的土壤。其中方法之一是土地耕作。这是一种在大的敞开空间中污染土地的多级数处理。将土壤撒在通常覆盖沙以供排水的高密度聚氨基甲酸乙酯面积上。通过穿孔管可将空气导入并且一周耕作土壤一次或二次。该方法已广泛使用于被多核芳香烃(PNA)和五氯苯酚(PCP)污染的场所。该方法的一个缺陷是因为土壤相对薄地散开以确保足够的空气流，因此需要大量的面积。同时该方法需要耕作，并且如果土壤层太厚或混合欠佳，则可能空气量受到限制。用于污染土壤生物治理的另一技术是堆肥。堆肥由污染土壤和各种维持堆肥所需的土壤改良质如木片、麦杆或粪便组成。这些土壤改良质增加了生物降解有机物的数量，通过降低整重及增加空气空隙以及增加混合物中的无机营养物，在结构上改进了堆肥基质。堆肥可用压力空气流在容器中或通过空气管或通过耕作而得到曝气的开敞堆中进行。添加有机土壤改良质的一个缺点是其生物降解产生热量并需要氧气。堆肥通常都以分批的方式进行，并且一部分堆肥用来移植下一批堆肥。该方法已有效地用于许多种有机污染物，包括柴油、2，4，6-三硝基甲苯(TNT)、多芳烃(PAH)、苯和二甲苯。堆填生物治理是用于挖出的污染土壤生物治理的另一静态生物方法。在该方法中，土壤以堆摊的形式放置于划线面积上方2.4-3.7米高的位置。为改良空气流，可通过多孔管导入空气。在这种情况下，将管子放置在大约31cm固定间隔的污染土壤的床上。然后这些管覆盖一层砾石以保护其不受重物破坏。然后在烁石的上部将挖出的土壤倒成2.4-3.7米高的堆摊。用一灌溉系统保持湿度。土壤可能需要化肥或石灰来调节pH，并可能需要砂来增加孔隙度。该方法成本低，因此适用于慢速生物过程。然而，如果成堆期间或成堆后由于土壤的密实而使堆摊的空气变得有限，则该方法可能太缓慢。因此，在用于土壤治理的现有静态分批生物方法中如堆填生物治理、堆肥和土地耕作，空气和液体的接触仍是局限思路的重要速率。可通过多孔空气管导入空气或通过耕作土壤来使现有方法的空气流改进到一定程度。但任何耕作生物反应器内的流动压缩都将影响到该方法的效率。同时如果部分受污染土壤不暴露在细菌或其它营养物及氧气中，则总的生物过程将被减缓，或不能持续到完成。类似地，在煤和耐火硫金矿的堆填生物氧化的情况下，只有当金属硫化物暴露在细菌、水、营养物和空气中，硫化物的生物氧化才能有效地进行。如果硫化物理在矿石或在煤的固体块中，则生物氧化不能继续进行下去。此外，如果堆摊中的空气或液体流变得有限，则生物氧化也将变得有限。因而对改进的生物反应器设计存在着一种需要，即允许用改进的贯穿生物反应器和被处理的固体物的空气和液流来生物处理固体物。在过去十至二十年中使用嗜酸细菌、自养细菌来生物氧化耐火硫矿中的无机硫化物是一种获得特别活力的生物处理方法。金是地球上最稀有的金属之一。可将金矿分成两种类型汞齐和耐火。汞齐矿是那些可经简单重力技术或直接氰化法处理的矿石。另一方面，耐火矿不能按常规的氰化法处理。含金沉积物如果因为溶解的金不足而导致使用常规的氰化物沥滤技术不能经济地处理，则它们被认为是耐火的。因为其金属硫化物(如黄铁矿和砷黄铁矿)和/或有机含碳物质的过量含量，这些矿物常是耐火的。大量的耐火矿由矿石及贵金属如吸藏在硫化铁颗粒或其它金属硫化物颗粒上的金所组成。硫化铁颗粒主要是由黄铁矿和砷黄铁矿所组成。矿石中的贵金属常包藏于无机硫化物中。例如金属常作为黄铁矿或坤黄铁矿的耐火硫化物主体内细微分散的亚微观颗粒的形式存在。如果金或其它稀有金属即使在研磨后仍然包藏于硫化物主体内，那么必须氧化硫化物以释放出被包囊的矿石中的稀有金属并使它们能用沥滤剂(或浸滤剂)来处理；因而硫化物氧化过程降低了矿石的耐火性能。用于氧化无机硫化物以释放出矿石中的稀有金属的许多方法在本领域中是熟知的。一般来说这些方法可分为两类压碎操作和堆填操作。压碎操作一般是具有高的操作费用和基本投资的昂贵的方法。结果，虽然对于压碎类方法而言一般总的回收率较高，但压碎操作一般不能应用于低级矿，即金的浓度少于约2.4克/吨的矿石。压碎操作甚至更少用于金含量低至0.68克/吨的矿石。在压碎类操作中两种众所周知的氧化硫化物的方法是在高压釜中的压力氧化以及焙烧。耐火硫矿石的硫化物化也可采用嗜酸、自养微生物如铁氧化硫杆菌属、流化裂片菌属、Acidianus种以及在微生物预处理中的兼性喜温细菌。这些微生物和用无机硫化物的氧化的氧化作为代谢期间的能量来源。氧化过程期间，上述微生物氧化硫化铁颗粒，导致铁作为三价铁以及硫化物作为硫酸根离子的增溶作用。如果处理的耐火矿是含碳硫矿，则紧接着微生物预处理后需要一个附加的过程步骤，通过用浸滤剂处理的天然含碳物质来防止氰亚金酸盐络合物或其它贵金属-浸滤剂络合物的矿柱回采(preg-robbing)。此处所用的硫矿或耐火硫矿可理解为也包含含碳的耐火硫矿。生物沥滤含碳硫矿的一个已知方法公开于美国专利第4729788号，1988年3月8日发布(此处通过引用并入本文)。根据该公开的方法，喜温细菌如流化裂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：W·J·科尔，
申请(专利权)人：地球生命有限公司，
类型：发明
国别省市：