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在含铬废水生物处理中,硫酸盐还原菌(SRB)扮演了重要的角色。近年来研究发现,SRB能生成生物硫铁纳米材料(简称:纳米硫铁),该材料还原性强,比表面积大,结合了生物处理和物化处理的优点,不仅可以避免微生物处理中还原能力低、易受高浓度Cr(VI)毒害、繁殖速度慢等不足,也避免了传统硫化剂处理废水存在硫化物过量引起毒性的缺点。
本文较为系统的研究了SRB原位生成的纳米硫铁理化特性、化学组成及处理含铬废水的优化工艺;研究了纳米硫铁生成规律,对生成纳米硫铁的培养基进行了初步筛选;最后对纳米硫铁-SRB复合体处理含铬废水与铬资源化进行了试验研究。
TEM、XRD、XPS结果表明,纳米硫铁粒径长为45~80nm,长宽比10~15,其铁硫分子比为1.07~1.11,主要组分为无定形态硫化亚铁(amorphous FeS)和四方硫铁矿型(mackinawite)。在含铬废水处理中,pH、温度、投加量是影响Cr(VI)去除的主要因子。其中pH值对Cr(VD的去除率影响最大,pH值越小,对Cr(VI)的去除速率越快,温度越高、投加量增大,对CrVI)去除速率越快。与传统处理工艺相比,纳米硫铁较市售分析纯硫化亚铁去除率快,处理效率高:较硫酸亚铁法具有污泥量少,投加量少的优点;较传统生物处理具有污泥量少和出水CODCr低的优点。
对纳米硫铁生成规律的研究发现,其生成规律与菌的生长曲线类似;在培养基筛选方面,发现以酒精废水、谷氨酸发酵废液为主要碳氮源的培养基性价比较高。
对含铬污泥资源化研究中,发现纳米硫铁-SRB复合体具有很强的耐铬性能,在适宜的培养条件下,这种复合体能反复实现纳米硫铁的再生。在此基础上,获得了纳米硫铁-SRB复合体处理含铬废水并实现铬资源化的新工艺。
纳米硫铁不仅可以用于常规含铬工业废水的处理,而且可用于铬(VI)类污染物突发性水污染事故的应急治理,开辟了一条纳米硫铁-SRB复合体处理含铬废水并实现铬资源化的新途径,符合国家节能减排政策,应用前景非常广阔。