根据SRB生化代谢特性可见
其在废水处理中有极大的潜力和广阔的前景。近些年来SRB法被广泛应用在处
理酸性矿山废水、重金属离子废水及高浓度硫酸盐废水等方面的研究,取得了一定效果,已成为废水处理领域的前沿课题。
1利用硫酸盐还原菌
处理重金属离子废水
工业生产中排放
的含有重金属离子的废水对环境危害巨大。重金属离子一旦进入天然水体内,便不能自行去除。水生动植物一旦摄取这些离子,就会沉积在体内,严重影响其生长发育。而重金属离子最终会通过食物链的作用在人体内累积,其
有很强的致病性,严重威胁着人体健康。对重金属离子污染的治理一直是人们关注的课题。近些年来,利用SRB处理重金属离子废
水的研究取得了一定的效果。
1994-1998年间,由美国环保
总署(EPA)提供资金,利用
SRB对利利-奥芬博依矿的酸性
矿山废水进行处理和控制,半工业试验结果表明金属去除率为:Zn99%,Al99%,Mn96%,Cd98%,Cu96%。SmithWL等以乳酸盐为电子
供体,利用SRB生物膜对某制革厂
含Cr废水进行处理。结
果浓度为500μmol/L的含Cr(Ⅵ)废水在经过
48h处理后去除率达到
88%,绝大部分可溶性
有毒Cr(Ⅵ)被还原成为了不溶
的Cr(Ⅲ),同时发现由于
Cr(Ⅵ)得毒性作用,废水
处理过程中仅有10%的SRB保持着生物学活性
。
田小光等采用
化学还原法并结合SRB吸附法研究了从电
镀厂的含铬废水中去除铬。当废水中Cr(Ⅵ)的质量浓度为
30~40mg/L时,Cr(Ⅵ)的去除率可达
99.67%~99.97%。冯易君等在研究
共存离子对SRB处理含铬废水的影
响中发现,经过SRB处理后,废水中的
铬离子质量浓度从处理前的98mg/L下降到8.1mg/L,其它离子也得到
去除。如铅的质量浓度从0.27mg/L降到0.02mg/L,锡的质量浓度从
1.75mg/L降到0.3mg/L。江苏大学缪应祺
对用SRB处理钛白粉生产废
水的研究结果表明,对模拟废水,42h内SO42-的去除率达到
92.1%;对实际废水,
42h内,SO42-的去除率可达
到83.5%;COD/SO42-值对SO42-离子的去除有较大
影响,比值在2~3时效果最佳。
2利用硫酸盐还原菌
处理含硫酸盐的有机废水
现代工业中的
食品、制药、造纸等工业生产中会排放大量的高浓度硫酸盐的有机废水。此类废水排放至水体中,会使水体发臭影响其水质指标。特别是在厌氧条件下硫酸盐经过生化反应产生刺激性气味的H2S,危害水生生态环
境以及人体健康。对于高浓度硫酸盐有机废水,采用SRB生物脱硫法具有投
资少、成本少、低能耗、去除率高及无二次污染等特点。
Boshoff等以制革厂废水为
碳源,采用UASB和SRB两种反应器进行了
SO42-还原效果研究。实
验中控制二反应器进水SO42-浓度均在1800mg/L,结果前者
SO42-还原效率和
COD去除速度分别为
600mg/(d?L)、600~700mg/(d?L),后者SO42-还原效率和
COD去除速度分别为
250mg/(d?L、200~600mg/(d?L)。河北科技大学杨
景亮教授对SRB处理青霉素生产过
程中排放的高浓度SO42-废水进行了研究,
试验结果表明,COD/SO42-、SO42-负荷是影响
SO42-还原效果的主要因
素。当SO42-负荷为5kg/(m3?d),进水COD/SO42-为2.5~2.8时,SO42-去除率为68%~78%;进水COD/SO42-大于3时SO42-去除率大于
90%。当进水SO42-为0.8~2.0g/L,反应器SO42-负荷分别为
5、7.5、9、10kg/(m3?d)时,SO42-去除率分别达到
93.2%、86%、82%和76%。SilvaAJ等开发了一个厌氧
固定化床反应器,对某生产有机氧化物工厂排放的含高浓度SO42-(12000~35000mg/L)废水进行了研究。
该反应器容积为94.2L,内部填充油
1cm3的聚氨酯泡沫块,
反应初期以不连续条件运行。结果表明,向反应器中添加乙醇会刺激SRB生长,SO42-还原效率和
COD去除率受到
COD/SO42-值影响,在
COD/SO42-较高情况下,
SRB仍然比MPB占有优势;在半不连续和连续
条件下运行时,SO42-去除率最高可达
97%。
3利用硫酸盐还原菌
处理酸性矿山废水
酸性矿山废水
的污染甚为严重。由于其酸度较高,pH值一般为3.0~3.5,排入水体会导致
水体酸化。其中含有大量SO42-离子,同时富含多
种重金属离子(铜、铁、铬、铅、
锌、锰、镍、砷等)会破坏土壤中物质
结构,毒害水生生物、污染水源,威胁人类健康,并且随酸度的提高重金属离子的毒性会增大。
目前常用的处
理方法有石灰石(或石灰)中和法和湿地法。
但都有一定缺点。中和法会产生大量的硫酸钙引起二次污染,并对水中的重金属离子不能去除;而湿地法对于产生
的H2S处理不彻底,挥发
至空气中也会造成污染。此外湿地法成本占用面积大,易受环境条件影响。而利用SRB法生物还原
SO42-同时还能有效去除
重金属离子、降解有机物,可达到以废治废的效果。对SRB在处理酸性矿山废
水方面已有国内外的许多研究报道。
Kaksonen利用SRB微生物同步去除锌
、铁的实验表明,当废水含有170mg/L~230mg/L的锌和58mg/L的铁时,在
FBR和UASB中锌的回收速率分
别为250mg/(L?d)和350mg/(L?d),水力停留时间
(HRT)为16h时,铁的沉降速率
为80mg/(L?d)。Maree等对金矿排水进行
了依据SRB生物还原法去除
SO42-的中试规模研究,
实验中的SRB连续式系统分为初
级厌氧、好氧和两级厌氧消化3个阶段。实验结果
表明有机碳中所含的难于生物降解的有机成分以及重金属含量经过SRB处理后可被大量去
除。含硫酸盐废水经过生物处理后,单质S和碱度是最终产物
,单质S可用于工业,生成
的碱度可循环到最初工艺。
Ueki研究了利用家畜粪
便作为电子供体、利用SRB厌氧消化污泥去除
酸性矿山废水中重金属离子的可能性,实验结果表明,废水中的重金属离子可得到有效去除。当污泥加入量为混合物的1.0%~5.0%时,废水中的铁离
子去除率高于88%。Jong等在25℃时利用实验室规
模的上流厌氧填充床接种SRB处理酸性矿山废水
,铜、锌和镍的去除率大于
97.5%,砷的去除率大于
77.5%。李亚新、苏冰琴
用生活垃圾酸性发酵产物作为碳源,研究了在初级厌氧阶段SRB处理酸性矿山废水
的性能和工艺特点,结果表明在温度在35℃,回流比为
50:1,HRT=12h,CODCr/SO42-值约为1.12条件下,废水经过
SRB厌氧生物处理后,
SO42-的还原率为
86.73%,CODCr降解率达到
85.69%,在有出水回流、
废水的pH值为3.5时,仍有84%的SO42-还原率。
马晓航等研究
表明,当进水COD为1500mg/L,锌离子为
500mg/L、水力停留时间为
9h,其脱锌装置的锌
离子去除速率可达1329mg/(L?d)。肖利萍、刘文颖
、褚玉芬2008年利用被动处理技
术SAPS对酸性矿山废水进
行处理,利用锯屑与鸡粪混合物的发酵产物作为SRB的碳源。试验结果
表明,酸性矿山废水在实验装置内停留一定时间后,由于SRB对SO42-的还原作用,废水
获得了充足的碱度,Fe2 和Cu2 的去除率均大于
90%,SO42-也得到有效去除。
由于酸性矿山
废水的酸性较强,偏离SRB生长代谢所适应的
pH范围,所以在目前
的工程应用上出现了限制性问题。对于酸性较强的矿山废水,可以在SRB微生物对其处理前
进行酸度中和的预处理(避免用生石灰中和
,因其产生硫酸钙沉淀附着在污泥表明而影响微生物活性),或对纯种
SRB微生物进行驯化,
培养出能在酸性条件下进行生物法还原反应的优势SRB菌种。如何高效提
高SRB处理酸性矿山废水
的能力是一个前沿性的学术课题。