硫酸盐还原菌与Fe～0协同处理含重金属酸性废水的研究

【摘要】：含重金属离子酸性废水是对环境污染最严重、对人类危害最大的工业废水,利用微生物代谢和硫循环原理处理此类废水是一门新兴技术。为了增强微生物在废水处理中的代谢活性,提高废水处理效率,本文通过对SRB和SRB+Fe~0两种体系反应效果的比较,分析了各种因素影响反应效果的方式和机理,重点研究了Fe~0对微生物硫酸盐还原代谢和重金属离子去除的强化作用和强化机理,并考察了利用SRB和Fe~0协同处理实际矿山废水的效果。 首先,通过间歇实验考察了温度、pH值和底物浓度等因素对SRB硫酸盐还原代谢的影响及Fe~0在各种条件下的强化作用。结果表明,Fe~0不但可以降低反应的活化能,增强体系对低温的耐受性,同时还可以减小pH值变化对硫酸盐还原速度的影响,加强微生物在高酸性条件下的代谢能力。另外,Fe~0通过对酶活性的调节作用,增强酶对底物的结合能力,在相同的处理能力下,SRB+Fe~0体系所需的底物浓度是SRB体系的75%。在此基础上,对SRB和SRB+Fe~0两种体系的硫酸盐还原动力学进行研究,得到硫酸盐还原反应速度经验公式。 其次,研究了重金属离子对SRB代谢的毒害作用、重金属的去除机理及Fe~0的强化机理。提出了金属离子浓度与硫酸盐还原速度和还原率关系的模型,建立了重金属离子对SRB活性抑制作用的评估指标,即金属毒性系数β和50%活性抑制金属离子浓度Ic。得出了金属离子的毒性强弱顺序,Cr~(6+)Cu~(2+)M~(n+)Mn~(2+)Zn~(2+)。金属离子混合后,其毒性比各种金属离子单独作用的效果增强。明确了各种金属离子的去除机理和去除形式,探讨了Fe~0减小金属离子毒性,强化金属离子去除效果的机理。 最后,考察了利用上流式复合填料反应器处理含重金属酸性废水的效果。结果表明,连续反应器中各种金属离子的毒性作用大大减弱,达到相同还原能力时,连续实验能承受的金属离子浓度是间歇实验的2~6倍。在25℃下利用SRB+Fe~0体系处理实际酸性矿山废水效果良好,体系SO_4~(2-)还原率为61%,pH值由进液的2.75上升到6.20,Cu~(2+)浓度降至0.2mg·L~(-1)以下,达到废水排放标准,对Mn~(2+)的去除效果不理想,去除率仅为53%。