硫酸鹽還原菌對酸性廢水中重金屬的生物沉淀作用研究.pdf

1、礦山開采、有色金屬冶煉與加工以及電鍍、制革等行業(yè)會大量產(chǎn)生一種含高量重金屬的酸性廢水,一定程度上制約了工業(yè)企業(yè)的健康發(fā)展。生物沉淀技術(shù)是近年發(fā)展起來一項基于硫酸鹽還原菌(sulfate-reducing bacteria,SRB)還原SO42-產(chǎn)生硫化物而沉淀去除重金屬的廢水凈化新方法。該方法兼具重金屬去除種類廣泛且徹底,工藝流程簡單以及處理成本低的特點(diǎn)。本文在嘗試分離耐酸性硫酸鹽還原菌的基礎(chǔ)上,對酸性重金屬廢水生物沉淀處理的主要影響因

2、素進(jìn)行了初步研究,旨在為此類酸性廢水微生物沉淀修復(fù)技術(shù)的建立與實際應(yīng)用提供技術(shù)保障。
　　 本文從某河流清淤泥中分離出一株具有硫酸鹽還原功能的耐酸性菌株WF83,在自行設(shè)計的一套0.67L小型連續(xù)攪拌槽式反應(yīng)器中(continuous-flow stirred tank reactor,CSTR)分別研究了碳硫比(COD/SO42-)和進(jìn)水pH值對以WF83為主要菌種的生物沉淀作用對人工配制的酸性重金屬廢水(pH=2.0,重金屬

3、Zn2+、Cu2+和Cr3+含量分別為60、40和10 mg/L,SO42-4000～6200 mg/L)的處理效果;并在此基礎(chǔ)上,以重金屬污染底泥生物瀝浸脫毒工藝產(chǎn)生的酸性重金屬廢液為研究對象,對生物沉淀法處理酸性廢水的實際效果進(jìn)行了檢驗。形態(tài)學(xué)以及16S rRNA基因序列分析鑒定顯示,分離菌株WF83為腸桿菌屬(Enterobacter sp.),該菌株屬中溫菌、兼性厭氧,且適宜生長pH范圍較廣(pH5.0～9.0生長良好),表現(xiàn)出

4、較強(qiáng)的耐酸性。以菌株WF83為主要SRB菌種的生物沉淀作用在COD/SO42-為3.0～0.78和pH為4.3～2.6的不同進(jìn)水條件下(HRT=36h)對試驗廢水均有較好的處理效果,具體表現(xiàn)為:CSTR反應(yīng)器出水pH值可穩(wěn)定達(dá)6.5-8.0,廢水中Cu2+、Zn2+去除率達(dá)99％以上,Cr3+去除率達(dá)94％以上,處理后SO42-去除率達(dá)70％左右;帶能譜儀的掃描電鏡(SEM-EDS)以及X-射線衍射(XRD)對CSTR反應(yīng)器沉淀物的分析

5、鑒定進(jìn)一步證明了,廢水重金屬得以去除的主要原因為產(chǎn)生了難溶性的金屬硫化物沉淀。此外,試驗還發(fā)現(xiàn)隨著進(jìn)水pH由4.3降至2.6,出水pH和堿度均呈現(xiàn)逐步下降的趨勢,而SO42-的生物還原和重金屬去除效果變化不大;隨著進(jìn)水COD/SO42-比的下降,SO42-去除率顯著下降(100％→60％→20％),但對重金屬去除率沒有影響。結(jié)合實際考慮,控制進(jìn)水COD/SO42-為1.8、pH值為3.5對酸性重金屬廢水生物沉淀處理較為有利。采用菌株WF

6、83生物沉淀處理底泥瀝浸酸性廢液的試驗表明,該法對上述廢水有較滿意的凈化效果,Zn2+、Cu2+和Cr3+去除率均達(dá)97％以上,SO42-去除亦可達(dá)60％左右。
　　 此外,本文發(fā)現(xiàn)硫酸鹽還原菌產(chǎn)生的胞外多聚物(Extracellular polymeric subtances,EPS)在酸性廢水中重金屬生物沉淀去除中也可能有積極作用(以Cu為例)。研究發(fā)現(xiàn),上述CSTR反應(yīng)器中SRB產(chǎn)生的EPS含量約為26.27mg/gVSS