酸性鉱山廃水処理のためのヨシ起源重金属吸着剤を活用した人工湿地法の開発

开发利用芦苇重金属吸附剂处理酸性矿山废水的人工湿地法

• 批准号: 08F08074
• 负责人: 西村 修
• 金额: $ 1.02万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08F08074/
• 关键词: 生物吸着; 海藻; 亜鉛; 硫酸還元菌; 砂ろ過; 人工湿地; ヨシ; ワカメ; 炭素源; バイオマス; 鉱山廃水; 硫酸還元

亜鉛は、植物や動物にとって必須の微量元素であるものの、感受性の高い水生生物は低濃度でも悪影響を受けるため、適正な排水処理が必要である。本研究では海藻をパッキングしたカラムと砂ろ過カラムを組み合わせて亜鉛を除去する2段プロセスを構築し、バイオソルベントとして、および硫酸還元菌の炭素源としての海藻の相乗的な効果を調べた。海藻をパッキングしたカラムによる亜鉛の除去率は74～95%で、砂ろ過カラムを通過した後には82～99%に上昇した。75日間ブレークスルーせず、安定的な亜鉛の除去率を保った。亜鉛で飽和した海藻カラムに対して硫化水素イオンを脱着剤に用いて溶出実験を行った。最初の10min(30mL)で急速な亜鉛濃度の増加を示し、10～30min(60mL)で濃度は低下しフラットになった。これは添加したHS^-溶液がバイオマスに吸着飽和している金属の置換を効果的に行っていることを示唆する。すなわち、海藻カラムにおけるバクテリアによるHS^-の生産は、亜鉛との相互作用が可能であり、硫化亜鉛の形で、亜鉛を再生させることがわかった。海藻カラムで除去された亜鉛の形態としてはアモルファス型結合フラクションが最も多く、ついで結晶酸化物、硫化物であった。一方、砂ろ過カラムの底層から抽出した亜鉛の量は海藻カラムのそれより大きく、有機成分が最も多く、ついで硫化物,炭酸塩の順であった。これは亜鉛と結合した海藻デトリタスが海藻カラムから砂ろ過カラムの底層へ移動したことを示唆する。また、海藻バイオマスの2つの機能、バイオソルベントとしての亜鉛の吸着および硫酸還元菌の炭素源供給によって、99%以上の高い亜鉛除去率がもたらされ、最終濃度は0.7-0.01mg/Lに低下させることができた。そして、本実験期間(75日間)で吸着平衡は見られず、生物学的に発生した硫化水素イオンとバイオソルベントに結合した亜鉛の置換により除去が行われているためと考えられた。

锌是植物和动物必需的微量元素，但即使在低浓度下，敏感的水生生物也会受到不利影响，因此需要进行适当的废水处理。在本研究中，我们通过将海藻填充柱和砂滤柱相结合构建了两阶段除锌工艺，并研究了海藻作为生物吸附剂和硫酸盐还原菌碳源的协同效应。海藻填充柱对锌的去除率为74-95%，经过砂滤柱后，锌的去除率提高到82-99%。 75天无突破，保持稳定的除锌率。使用硫化氢离子作为解吸剂在锌饱和的海藻柱上进行洗脱实验。锌浓度在前 10 分钟 (30 mL) 内快速增加，在 10 至 30 分钟 (60 mL) 之间浓度下降并变得平稳。这表明添加的H2S^-溶液有效地取代了生物质中吸附和饱和的金属。也就是说，发现海藻柱中细菌产生的HS^-能够与锌相互作用并以硫化锌的形式再生。海藻柱去除的锌最常见的形式是无定形结合部分，其次是结晶氧化物和硫化物。另一方面，砂滤柱底层提取的锌量比海藻柱多，且有机成分最多，其次是硫化物和碳酸盐。这表明锌结合的海藻碎屑从海藻柱迁移到砂滤柱的底层。此外，海藻生物质作为生物吸附剂吸附锌和为硫酸盐还原菌提供碳源两大功能，使得锌去除率高达99%以上，最终浓度为0.7-0.01 mg/L我能够做到。在实验期间（75天）没有观察到吸附平衡，这被认为是由于去除了生物产生的硫化氢离子并取代了与生物吸附剂结合的锌。

项目成果

Bioprecipitation coupled with systems for zinc removal

生物沉淀与除锌系统相结合

• 发表时间: 2009
• 作者: Bounheng Southichak;Osamu Nishimura;et.al
• 通讯作者: et.al

Effect of temperature and redox potential on zinc removal in wetland mesocosm fed with lactate to stimulate sulfate reducing bacteria

温度和氧化还原电位对用乳酸刺激硫酸盐还原菌的湿地中层环境中锌去除的影响

• 发表时间: 2009
• 作者: Shigeyuki Arai;Bounheng Southichak;Osamu Nishimura;et.al
• 通讯作者: et.al

Differences in Adsorption Mechanism of Heavy Metal by Two Different Plant Biomasses : Reed and Brown Seaweed.

两种不同植物生物质：芦苇和褐藻对重金属吸附机制的差异。

• 发表时间: 2009
• 期刊: Water Science and Technology 54
• 作者: Bounheng Southichak;Osamu Nishimura;et.al.
• 通讯作者: et.al.