硫酸鹽還原菌廢水處理技術(shù)

硫酸鹽還原菌廢水處理技術(shù)

廢水處理法中的生物法由于成本低、效果好而倍受青睞，以硫酸鹽還原菌（Sulfate-Reducing-Bacteria，SRB）為代表的生物處理法作為一項(xiàng)新的實(shí)用技術(shù)應(yīng)用前景廣闊SBR簡(jiǎn)介-定義

SRB是指一類在無氧或極少氧條件下，具有可把硫酸鹽、亞硫酸鹽、硫代硫酸鹽等硫氧化物以及元素硫還原成硫化氫這一生理特性的細(xì)菌的統(tǒng)稱SBRSO42-SO32-S2O32-H2SSBR分布含硫沉積物動(dòng)物腸道或口腔土壤、水稻田、海水、鹽水、自來水、溫泉水、地?zé)岬貐^(qū)。厭氧污泥、污水、金屬管道或容器SBR簡(jiǎn)介-分布溫度31~35oC（厭氧）PH6~6.5(厭氧)光照SRB對(duì)光很敏感。在通常的發(fā)散日光下，SRB會(huì)受到完全的抑制，故SRB有機(jī)體必須在黑暗中培養(yǎng)。生長條件SBR簡(jiǎn)介rRNA測(cè)序分析嗜熱細(xì)菌革蘭氏陰性菌革蘭氏陽性菌嗜熱古細(xì)菌所利用的底物（1）氫營養(yǎng)型硫酸鹽還原菌(HSRB)（2）乙酸營養(yǎng)型硫酸鹽還原菌(ASRB)（3）高級(jí)脂肪酸營養(yǎng)型硫酸鹽還原菌(FASRB)SBR簡(jiǎn)介—分類SBR簡(jiǎn)介-分類SBR簡(jiǎn)介—代謝SRB的代謝利用硫酸鹽，使環(huán)境中的硫酸鹽減少或耗盡。由于S2-、HS-與氫結(jié)合生成反應(yīng)的終產(chǎn)物H2S，使體系的氧化還原電位下降第一階段，有機(jī)物碳源在厭氧狀態(tài)下被降解，同時(shí)通過“基質(zhì)水平磷酸化”產(chǎn)生少量ATP和高能電子；第二階段，前一階段釋放高能電子通過SRB中特有的電子傳遞鏈(如黃素蛋白，細(xì)胞色素C3等)逐級(jí)傳遞，產(chǎn)生大量的ATP；在最后的氧化階段中，電子被傳遞給SO42-,并將其還原為S2-，此時(shí),需要消耗ATP提供能量。從這一過程可以看出，有機(jī)物不僅是SRB的碳源，也是其能源，SO42-僅作為最終電子受體。SBR簡(jiǎn)介—代謝SO42-的還原首先在細(xì)胞體外積累，然后進(jìn)入細(xì)胞。在細(xì)胞內(nèi)，第一步反應(yīng)是在ATP-硫酸化酶的催化作用下，SO42-

和ATP反應(yīng)生成腺苷酰胺酸（APS）和很快分解為無機(jī)磷酸（Pi）的焦磷酸（PPi）。第二步，APS在APS-還原酶的作用下生成亞磷酸鹽磷酸腺苷（AMP）。第三步，亞磷酸鹽經(jīng)過脫水分解氧化生成最終代謝產(chǎn)物S2-排出，SBR簡(jiǎn)介—代謝研究進(jìn)展及應(yīng)用前景處理含重金屬離子廢水

現(xiàn)代社會(huì)每年都會(huì)產(chǎn)生并排放大量含重金屬離子的廢水。由于重金屬離子在環(huán)境中無法被生物分解，一旦進(jìn)入環(huán)境后就會(huì)在環(huán)境中不斷積累而難以去除，造成環(huán)境的長期污染?，F(xiàn)狀研究進(jìn)展及應(yīng)用前景處理含重金屬離子廢水處理技術(shù)沉淀法離子交換法電滲析法反滲透法BUT一般來說這些方法處理成本都較高。為了降低處理成本提高處理效率近年來人們對(duì)利用微生物處理重金屬廢水進(jìn)行了大量研究并取得了較大進(jìn)展。相比之下，采用生物法處理金屬廢水成為國內(nèi)外科研人員研究的新課題，它具有效率高、選擇性強(qiáng)和吸附容量大等優(yōu)點(diǎn)，不會(huì)造成二次污染，且廢水處理成本低。研究進(jìn)展及應(yīng)用前景處理含重金屬離子廢水SRB處理含重金屬的廢水主要通過以下方式：

1、SRB產(chǎn)生的H2S與溶解的金屬離子反應(yīng)，生成不可溶的金屬硫化物從溶液中除去；

2、硫酸鹽還原消耗水合氫離子，使溶液pH值升高，金屬離子以氫氧化物形式沉淀；

3、硫酸鹽還原菌的胞外聚合物可吸附重金屬離子。研究進(jìn)展及應(yīng)用前景處理含重金屬離子廢水研究成果

1995年華堯熙等人研究了以厭氧污泥床培養(yǎng)SRB處理含鋅廢水的工藝。當(dāng)模擬廢水的鋅濃度為500mg/L以下時(shí)反應(yīng)器均能正常運(yùn)行。反應(yīng)器對(duì)鋅的去除率高于99%。其單位容積對(duì)重金屬的去除率最高可達(dá)1300mg/L·d。馮易君等采用SRB處理某廠的鍍鉻廢水效果良好。試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過SRB處理后，鉻從98mg/

L降到8.1mg/L同時(shí)其他金屬離子也有所降低：如鉛從0.27mg/L降到0.02mg/

L鎘從1.75mg/L降到0.3mg/L等。研究進(jìn)展及應(yīng)用前景處理含重金屬離子廢水研究成果

Ueki等人研究了利用家畜糞便厭氧消化污泥進(jìn)行了礦山酸性廢水中重金屬離子處理的可能性研究。結(jié)果表明該方法能有效地去除廢水中的重金屬。當(dāng)污泥加入量為1.0%~5.0%時(shí)，樣品中鐵離子的去除率高于88%。

1997年田小光等研究了化學(xué)還原法和SRB吸附相結(jié)合的工藝處理電鍍廠的含鉻（VI）廢水。中試研究結(jié)果表明處理含Cr（VI）30~40mg/L的廢水時(shí),Cr(VI)去除率可達(dá)99.67%~99.97%。研究進(jìn)展及應(yīng)用前景處理含重金屬離子廢水研究成果江蘇大學(xué)繆應(yīng)祺教授進(jìn)行了SRB處理鈦白粉生產(chǎn)廢水試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)模擬廢水，42h內(nèi)SO42-的去除率達(dá)到92.1%對(duì)鈦白粉生產(chǎn)廢水,42h內(nèi)SO42-的去除率可達(dá)到83.5%。COD/SO42-值對(duì)SO42-離子的去除有較大影響，比值在2~3時(shí)效果最佳。研究進(jìn)展及應(yīng)用前景處理含重金屬離子廢水研究成果

柴立元等經(jīng)過特定馴化使好氧污泥成為硫酸鹽還原菌優(yōu)勢(shì)生長的厭氧活性污泥，并用改性活性污泥體系處理含鉻廢水。

結(jié)果表明：

改性體系能有效處理200mg／L的6價(jià)鉻廢水，鉻(VI)的去除率高達(dá)99．83％，且體系對(duì)共存重金屬離子均有良好的去除效果。研究進(jìn)展及應(yīng)用前景處理含重金屬離子廢水研究成果

Tony等在處理含其他幾種金屬離子硫酸鹽的礦山廢水過程中，向廢水中加入SRB，14d后廢水中Zn2+的質(zhì)量濃度由50．4mg／L下降到1．1mg／L，Zn2+去除率達(dá)到98％。

Tuppurainen用處理人工合成的含硫酸鋅的重金屬廢水，使SO42-還原成S2-，S2-與Zn2+生成沉淀。X射線衍射分析表明，沉淀物大部分是ZnS。用SRB處理含Zn2+質(zhì)量濃度為200mg／L左右的廢水，經(jīng)過19d的反應(yīng)，Zn2+去除率達(dá)到98％。研究進(jìn)展及應(yīng)用前景處理含重金屬離子廢水研究成果

潘響亮等利用SRB混合菌群分泌的胞外聚合物(EPS)吸附水溶液中的Zn2+和Cu2+。

結(jié)果表明：在初始Zn2+濃度為500mg／L時(shí)，EPS對(duì)Zn2+的吸附量達(dá)到326．07mg／g；對(duì)Cu2+的最大吸附容量可達(dá)到478．47mg／g。研究進(jìn)展及應(yīng)用前景處理硫酸鹽廢水隨著工業(yè)的發(fā)展，化工、制藥、制革、造紙、發(fā)酵、食品加工和采礦等領(lǐng)域在生產(chǎn)過程中排放出大量高濃度硫酸鹽工業(yè)廢水。硫酸鹽本身雖然無害，但是遇到厭氧環(huán)境會(huì)在SRB作用下產(chǎn)生H2S，H2S能嚴(yán)重腐蝕處理設(shè)施和排水管道，且氣味惡臭，嚴(yán)重污染大氣。硫酸鹽廢水排入水體會(huì)使受納水體酸化，pH值降低，危害水生生物；排入農(nóng)田會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)、使土壤板結(jié)，減少農(nóng)作物產(chǎn)量及降低農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。因此硫酸鹽廢水的處理備受關(guān)注?，F(xiàn)狀研究進(jìn)展及應(yīng)用前景處理硫酸鹽廢水研究成果

繆應(yīng)祺等采用SRB在厭氧序批式反應(yīng)器(ASBR)中處理高濃度硫酸鹽廢水，對(duì)鈦白粉生產(chǎn)廢水的試驗(yàn)顯示，SO42-的去除率可達(dá)到83．5％，達(dá)到了國家排放標(biāo)準(zhǔn)(250mg／L)。劉廣民等采用SRB在連續(xù)流攪拌槽式反應(yīng)器中處理硫酸鹽廢水，20d反應(yīng)器即啟動(dòng)。研究結(jié)果表明，HRT>5．2h時(shí)，SRB可充分利用酸化產(chǎn)生的乙醇，在保證硫酸根去除率≥80％時(shí)，SO42-負(fù)荷最高可達(dá)7．58kg／(m3·d)。研究進(jìn)展及應(yīng)用前景應(yīng)用前景（1）廢水中重金屬與生物化學(xué)反應(yīng)密切相關(guān)，用SRB生物處理法處理含重金屬離子廢水作為一項(xiàng)新的實(shí)用技術(shù)極具潛力；（2）重金屬離子廢水SRB生物處理實(shí)用化技術(shù)的關(guān)鍵是高效菌的篩選、固定化、最大生物量及活性的保持和二次污染處理問題；（3）SRB工藝是一種很有應(yīng)用前景的廢水處理方法。但該工藝在實(shí)際應(yīng)用之前還有大量研究工作有待完成，如生物反應(yīng)器中SRB的生長及代謝規(guī)律，SRB與生態(tài)系中的其它微生物之間的相互關(guān)系等有待探明。惟有如此才能充分發(fā)揮其效率。研究進(jìn)展及應(yīng)用前景處理酸性礦山廢水礦山廢水是礦山環(huán)境污染的主要來源之一，其中以酸性廢水的危害最為嚴(yán)重。酸性廢水的排入，會(huì)導(dǎo)致水質(zhì)酸化，同時(shí)含有重金屬離子的酸性廢水會(huì)毒化土壤，導(dǎo)致植被枯萎、死亡。目前，酸性礦山廢水的污染已經(jīng)成為一個(gè)全球性的問題，主要表現(xiàn)在低pH值、高濃度硫酸鹽和可溶性重金屬離子，如鐵、錳、銅、鋅等。目前國內(nèi)外礦山酸性廢水處理方法主要包括中和法、濕地法和微生物法。目前，SRB法處理酸性礦山廢水在國內(nèi)研究較少，研究進(jìn)展及應(yīng)用前景處理酸性礦山廢水雖然目前中和法處理酸性礦山廢水在工程應(yīng)用上有了很大改進(jìn)，但是中和法產(chǎn)生的巨量固體廢棄物硫酸鈣難以處置，引起嚴(yán)重的二次污染

濕地法處理酸性礦山廢水是近年來研究的一項(xiàng)新技術(shù)，具有投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，易于管理等優(yōu)點(diǎn),但是濕地法占地面積大,處理受環(huán)境影響很大而且對(duì)H2S的處理也不徹底,殘余H2S易從土壤中逸出進(jìn)入大氣污染環(huán)境。另外，濕地法還受一定的自然條件約束因此濕地法在應(yīng)用上受到限制。利用SRB處理酸性礦山廢水費(fèi)用低、適用性強(qiáng)、無二次污染，因此受到環(huán)境工作者的廣泛關(guān)注，成為酸性礦山廢水處理技術(shù)研究的前沿課題。研究進(jìn)展及應(yīng)用前景處理酸性礦山廢水李亞新等以生活垃圾中溫酸性發(fā)酵產(chǎn)物為碳源，以陶粒作為上向流厭氧生物膜填充床中的填料，小試規(guī)模研究了初級(jí)厭氧階段利用SRB處理模擬酸性礦山廢水的水力停留時(shí)間、回流比、進(jìn)水CODcr／SO42-濃度、進(jìn)水pH值及溫度對(duì)SO42-還原效果的影響。Maree等對(duì)金礦排水進(jìn)行了生物法去除SO42-的中試規(guī)模研究，實(shí)驗(yàn)中的連續(xù)式系統(tǒng)分為初級(jí)厭氧、好氧和兩級(jí)厭氧消化3個(gè)階段。有機(jī)碳源中所含的難于生物降解的有機(jī)成分以及重金屬含量經(jīng)處理后可降至可檢出水平。含硫酸鹽廢水經(jīng)過生物處理后，單質(zhì)S和堿度是最終產(chǎn)物，單質(zhì)S可用于工業(yè)，生成的堿度可循環(huán)到最初工藝。研究進(jìn)展及應(yīng)用前景處理酸性礦山廢水Sergey進(jìn)行了礦山酸性廢水中SO42-生物還原的研究,結(jié)果表明：

當(dāng)SO42-負(fù)荷率為6g/L·d,HRT為5.0～0.85d,進(jìn)水SO42-濃度為0.84～5.0g/L時(shí)SO42-還原率達(dá)到80%

早在1994-1998年間，由美國環(huán)?？偸穑‥PA)提供資金利用SRB對(duì)利利-奧芬博伊礦的酸性礦山廢水進(jìn)行處理和控制，半工業(yè)試驗(yàn)，結(jié)果表明：金屬去除率達(dá)到Zn99%Al99%Mn96%Cd98%和Cu96%

研究進(jìn)展及應(yīng)用前景處理酸性礦山廢水利用SRB處理酸性礦山廢水成本較低，但是由于生物處理的過程復(fù)雜，所以還需要在：有機(jī)碳源種類、反應(yīng)器類型及提高SRB細(xì)菌在不同條件下（pH值、重金屬存在）的硫酸鹽脫除能力等方面進(jìn)行深入的研究。研究進(jìn)展及應(yīng)用前景隨著城市污水排放量增大用SRB凈化城市污水也引起了人們的關(guān)注。有人曾采用SRB對(duì)哈爾濱城市生活廢水進(jìn)行了處理試驗(yàn)結(jié)果各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了排放標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)也表明SRB不僅可使固體懸浮物凝集沉淀而且可以降低BOD，這是其它類型絮凝劑無法比擬的。處理城市生活廢水研究進(jìn)展及應(yīng)用前景處理有機(jī)廢水SRB也可以處理很多難降解的有機(jī)廢水，如聚丙烯酰胺、味精廢水、抗生素廢水和染料廢水等。黃峰等發(fā)現(xiàn)從中原油田現(xiàn)場(chǎng)取樣的污水中培養(yǎng)出的SRB，可在聚合物驅(qū)油中生長繁殖并使水解聚丙烯酰胺(HPAM)發(fā)生降解。當(dāng)接種的菌量為3.6X104個(gè)／mL時(shí),經(jīng)恒溫30℃7d培養(yǎng),1000mg／L的HPAM溶液的粘度損失率可達(dá)19．6％。研究進(jìn)展及應(yīng)用前景處理有機(jī)廢水許玉東利用SRB處理味精廢水,工程實(shí)踐表明：味精廢水采用絮凝氣浮回收菌體蛋白預(yù)處理后，混合廢水采用兩相UBF-SBR主體處理工藝是行之有效的。而且該廢水處理技術(shù)先進(jìn)，工藝可靠，在廢水處理達(dá)標(biāo)的同時(shí)也考慮了廢物的資源化，取得了較好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。陳業(yè)鋼等利用水解酸化---厭氧工藝處理高濃度抗生素廢水，結(jié)果表明水解酸化反應(yīng)器中生長的硫酸鹽還原菌將相當(dāng)部分的SO42-還原成S2-

，CODcr與SO42-總?cè)コ史謩e為75．5％和95．2％研究進(jìn)展及應(yīng)用前景處理有機(jī)廢水賈省芬等研究了專性厭氧菌硫酸鹽還原菌混合培養(yǎng)物對(duì)偶氮染料、三苯甲烷染料和蒽醌染料的脫色作用。在厭氧硫酸鹽還原條件下，SRB及其產(chǎn)物H2S對(duì)染料的脫色均有重要作用。研究進(jìn)展及應(yīng)用前景處理有機(jī)廢水缺點(diǎn)：在微生物