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制造业、采矿业和冶金业等会产生大量含有重金属和硫酸盐的废水。硫酸盐的过量排放,会破坏水体的生态环境,并对自然界中的硫循环造成不利影响。而镉和铅则会对人体的神经系统造成伤害,并且由于它们难以自然降解,会对被污染水体周边的人体和牲畜造成持续的危害。目前我国水体中硫酸盐和重金属的污染情况十分严重,并且范围广泛,为了保护生态环境和人体健康,必须对它们进行治理。生物法去除硫酸盐和重金属的工艺简单、适用范围广、成本低,去除效率高,同时不会产生水体的二次污染,因此是一种符合实际工程需要的方法。生物法的原理是利用硫酸盐还原菌(SRB)将水体中的SO42-还原为S2-,S2-与重金属离子形成不溶于水的重金属硫化物沉淀,从而实现硫酸盐和重金属的去除。 目前在传统的产酸脱硫反应器中,多采用颗粒污泥或者悬浮污泥的形式处理含硫酸盐和重金属的废水,由于SRB污泥与水体中的镉和铅直接接触,很容易对SRB细胞的活性产生伤害,而且生成的重金属沉淀会与污泥混合在一起,不易分离。鉴于此,决定采用聚乙烯醇二次交联法制作硫酸盐还原菌生物活性填料。现阶段采用的产酸脱硫反应器,其中主要的功能菌群为非完全氧化型硫酸盐还原菌,它们只能将有机碳源氧化为乙酸,而乙酸不能被继续利用,这就导致系统出水中COD值超标。同时乙酸的排放,造成有机物实际利用率较低,限制了硫酸盐还原率。鉴于此,本研究决定筛选并富集具有氧化乙酸还原硫酸盐能力的乙酸型硫酸盐还原菌(ASRB)。 本课题的研究内容主要分为四部分,第一部分进行硫酸盐还原菌包埋填料的制作,并考察pH、COD/SO42-、温度等条件对于SRB包埋填料还原硫酸盐的影响,从而得出SRB包埋填料处理硫酸盐废水的最佳环境条件。第二部分利用SRB包埋填料处理含有Cd2+和pb2+的废水,分别进行单金属去除实验和混合重金属去除实验,考察SRB包埋填料对于重金属和硫酸盐的处理能力。第三部分为ASRB的筛选和富集,通过叠皿夹层法筛选和富集的含有ASRB的混合菌液。第四部分为ASRB菌液的生理特性研究,考察pH、COD/SO42-、接种量等外界环境因素对于ASRB处理硫酸盐废水的影响,并得出ASRB最佳生长条件,并在最佳条件下,通过对菌液种群多样性的测定、电子流比例的变化和对于产酸脱硫反应器实际出水的处理能力,考察ASRB菌液实际应用的可能性。 硫酸盐还原菌包埋填料条件优化实验表明,当初始硫酸盐浓度为1500mg/L,pH=7.0,温度为35℃,COD/SO42-=2.5,固液比为1∶4时,在第10小时,硫酸盐还原率最高可达90%左右。 硫酸盐还原菌包埋填料去除单项镉和铅的静态试验表明,当镉和铅离子浓度为600mg/L时,在第6小时,包埋填料对于镉和铅离子的去除率分别为100%和99.99%。在镉和铅离子混合去除实验中,镉和铅的去除速率都出现了一定的下降,当镉和铅浓度都为600mg/L时,在第8小时,镉和铅离子实现了100%去除。与未进行包埋的纤维丝挂膜填料相比,包埋填料能够有效保持硫酸盐还原菌的活性。 在乙酸型硫酸盐还原菌筛选与富集试验中,通过采用叠皿夹层法获得了白色菌落。将该菌落置于液体培养基中富集培养,获得的菌液能够在以乙酸为唯一碳源的条件下有效还原硫酸盐,表明已经获得含有乙酸型硫酸盐还原菌的菌液。 该ASRB混合菌液在pH=7.0,SO42-=1500mg/L,乙酸浓度为3750mg/L,温度为35℃,接种量为30%时,硫酸盐的最大还原率为76.72%,乙酸的最大去除率为92.31%。使用乙酸钠作为碳源能够实现ASRB的筛选和富集,但是单纯依靠碳源的改变很难建立ASRB对于产甲烷菌(MPB)的数量优势,同时乙酸钠的使用会降低菌液中细菌种群的丰富度和多样性。从电子流的比例可知,ASRB电子流的比例随着时间的增加先降低后升高,最终基本恢复到初始的竞争优势状态。ASRB能够有效去除产酸脱硫反应器实际出水中的乙酸和硫酸盐,但是也会在一定程度上造成ASRB活性的抑制。