硫酸盐还原菌去除废水中锑的研究——连续流动式反应器的应用

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锑是一种有毒的类金属化学元素,在自然界中广泛存在,主要存在形式是Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)。锑及其化合物被美国环保局及欧盟列为优先污染物。自然过程和人类活动都能带来锑的污染。比如,矿山环境中存在严重的锑污染。锑主要存在于硫化物矿物辉锑矿中,相关矿产的开采形成了大量富含锑的尾矿渣,这些尾矿渣受氧化、淋滤、微生物效应等因素影响也会使有毒锑元素被溶出,进入水中,造成水体污染,居民身体健康造成严重危害。  国内对矿山废水中重金属污染的处理方法主要是物理化学方法,但这些物理化学方法有一定的局限性,微生物法处理酸性矿山废水有一定的优势,使之成为有潜力的处理酸性矿山废水的方法。在微生物方法中,硫酸盐还原菌(SRB)作为一种有效去除废水中硫酸盐和重金属的微生物,受到越来越多的重视,被广泛应用到工业废水的处理中。  本文将采用SRB来处理酸性矿山废水中的锑。首先从南明河底泥中取得SRB菌种,然后经过细菌的富集、分离、纯化得到实验中所用的SRB。SRB是一种进行硫酸盐还原代谢的厌氧菌类,以有机物为电子供体,硫酸盐为电子受体。SRB对乳酸盐的利用效果较好,SRB生长pH一般在6~8范围内,生长温度为30℃左右。本实验将利用SRB来处理废水中的锑污染,为处理重金属锑带来的危害提供解决方法。本研究利用连续流动反应器去除废水中的锑,使之更贴近实际废水的处理。  在SRB处理连续流动废水中的锑之前,要做一定的优化实验:首先,通过选择合适的吸附材料使之将细菌吸附形成生物膜,防止在流动过程中细菌流失,得不到较好的去除效果。其次,在得到活性炭为较好的吸附材料后,通过设计实验确定活性炭在反应器中的浓度以及存在状态,得出2 g/L的活性炭静置在反应器中可以得到较好的去除效果。最后,探讨最佳水力停留时间,即水力停留时间为多少可得到更好的去除效果。实验结果显示,当水力停留时间为33 h时,去除效果最好。  总之,本实验利用SRB去除废水中的锑,可得到较好的去除效果。SRB可利用废水中的碳源使SO42-还原为H2S。然后,废水中Sb(Ⅴ)被H2S还原为Sb(Ⅲ)。最后,Sb(Ⅲ)与多余的H2S反应生成硫化锑沉淀。在连续流动反应器中,SRB对废水中锑(浓度约为5 mg/L)的去除过程中,加入活性炭形成生物膜,水力停留时间控制到33h。通过测定物理化学变量pH,Eh,OD值,SO42-,H2S,HCO3-,Sb(Ⅴ)和Sb(Ⅲ)的浓度随时间的变化来确定去除效果。结果表明:在连续流动反应器中,SRB可以较好的去除废水中的锑。10天后,废水中锑的去除率达到95.2%。
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