SRB菌種培養(yǎng)及新型生物反應(yīng)器處理酸性礦山廢水的研究.pdf

1、酸性礦山廢水(AMD)是對環(huán)境污染嚴(yán)重，對人類危害極大的一種工業(yè)廢水。目前，酸性礦山廢水的處理主要采用物理和化學(xué)方法，容易造成二次污染。而利用硫酸鹽還原菌(SRB)處理此類廢水雖然具有實(shí)用性廣、運(yùn)行穩(wěn)定以及環(huán)境友好等特點(diǎn)，但AMD獨(dú)特的低pH酸性條件和高濃度重金屬含量成為利用SRB處理此類廢水的阻礙因素。為了改善SRB處理酸性礦山廢水的效果，本課題研究了SRB對硫酸鹽的還原規(guī)律與作用行為，研發(fā)了一種新型生物反應(yīng)器。該反應(yīng)器利用旁路供磷和

2、二步處理的新工藝來處理此類廢水。第一步在調(diào)節(jié)瓶中利用鐵屑置換AMD中的部分H+，提高pH，還原Fe3+，并利用N2吹脫在第二步處理時(shí)產(chǎn)生的H2S，沉淀部分重金屬離子，減輕Cu2+等對SRB的抑制作用；第二步處理是通過填料式主體反應(yīng)器利用SRB還原SO42-，產(chǎn)生硫化物，進(jìn)一步沉淀第一步處理中未沉淀的金屬離子，使AMD達(dá)到凈化的目的。由于AMD中Fe3+和P源發(fā)生沉淀會使SRB由于P源供給不足而生長受到抑制，我們提出磷源以旁路的方式供給，

3、即供SRB生長的P源單獨(dú)從反應(yīng)器底部供入。利用該新型生物反應(yīng)器研究了處理AMD的可行性，旨在為實(shí)現(xiàn)酸性礦山廢水的有效治理提供一定的理論參考。
　　本課題從SRB的選種、培養(yǎng)、菌種分離、純化、鑒定等各方面對SRB進(jìn)行了研究，并對SRB在搖瓶實(shí)驗(yàn)中的各影響因素進(jìn)行了探討。對在低pH含Cu2+或不含Cu2+條件下鐵屑協(xié)同SRB對SO42-的還原作用及機(jī)理進(jìn)行了闡述。利用新型生物反應(yīng)器分別對模擬和實(shí)際酸性礦山廢水進(jìn)行了處理，并對該反應(yīng)器中

4、的二步處理機(jī)制和作用歷程進(jìn)行了闡述。探討沉淀物中含銅固體的回收條件，并對該反應(yīng)器中產(chǎn)生的金屬沉淀物中的Cu以CuS的形式進(jìn)行回收。通過研究主要得出以下結(jié)論：
　　(1)SRB培養(yǎng)的最佳轉(zhuǎn)接時(shí)間即是SO42-還原速率達(dá)到最大的時(shí)候，累計(jì)氣體體積V的降低可以間接作為SRB開始大量還原SO42-的標(biāo)志，通過菌種鑒定發(fā)現(xiàn)分離出的SRB細(xì)菌在極大程度上屬于脫硫腸狀菌屬，可能是Desulfotomaculum sp.RH04-3菌株或者和該菌

5、株在進(jìn)化過程中有共同的來源。
　　(2)通過探討各因素pH、SO42-濃度、接種量、酵母浸膏、無機(jī)P源、轉(zhuǎn)速、光照和溫度對SRB還原硫酸鹽的影響，結(jié)果表明：pH和溫度條件對SRB還原SO42-的影響最大，Na5P3O10可以替代KH2PO4作為供給SRB生長的無機(jī)P源。在低pH條件下，鐵屑協(xié)同SRB對SO42-的還原作用得到顯著提高，提出了協(xié)同機(jī)制；在低pH含Cu2+件下，協(xié)同作用受到抑制，說明了抑制原因。
　　(3)通過新

6、型生物反應(yīng)器處理模擬和實(shí)際酸性礦山廢水的實(shí)驗(yàn)得出：處理含Cu2+和不含Cu2+模擬廢水時(shí)，該反應(yīng)器的處理效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于搖瓶實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)出二步處理的優(yōu)勢；在處理含Cu2+和Fe3+的模擬廢水時(shí)，適宜溫度條件下最佳水力停留時(shí)間(HRT)為4.0d，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于室溫條件下處理效果；在處理實(shí)際廢水過程中，通過增加營養(yǎng)物質(zhì)來提升處理量，夏季室溫條件(30℃~39℃)下該反應(yīng)器處理效果較好，最佳HRT可大大縮短至0.8d，并且該反應(yīng)器在此條件下連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行

7、48d。該反應(yīng)器克服了目前國內(nèi)外處理酸性礦山廢水的生物反應(yīng)器因使用碳酸鈣中和酸性廢水而產(chǎn)生的硫酸鈣沉淀二次污染。通過對調(diào)節(jié)瓶內(nèi)各金屬離子和反應(yīng)器內(nèi)SRB作用機(jī)制探討推斷可知，第一步處理為利用鐵屑置換H+，還原Fe3+，并以CuS和FeS的形式去除廢水中的Cu2+和Fe3+；第二步處理主體反應(yīng)器中SRB在填料表面成膜，并減輕金屬離子和沉淀物對SRB的抑制。
　　(4)分別對模擬廢水和實(shí)際廢水處理時(shí)調(diào)節(jié)瓶中沉積物進(jìn)行分選，得出Cu的回