硫酸盐还原菌废水处理技术

硫酸盐还原菌废水处理技术第1页，课件共31页，创作于2023年2月废水处理法中的生物法由于成本低、效果好而倍受青睐，以硫酸盐还原菌（Sulfate-Reducing-Bacteria，SRB）为代表的生物处理法作为一项新的实用技术应用前景广阔SBR简介-定义

SRB是指一类在无氧或极少氧条件下，具有可把硫酸盐、亚硫酸盐、硫代硫酸盐等硫氧化物以及元素硫还原成硫化氢这一生理特性的细菌的统称SBRSO42-SO32-S2O32-H2S第2页，课件共31页，创作于2023年2月SBR分布含硫沉积物动物肠道或口腔土壤、水稻田、海水、盐水、自来水、温泉水、地热地区。厌氧污泥、污水、金属管道或容器SBR简介-分布第3页，课件共31页，创作于2023年2月温度31~35oC（厌氧）PH6~6.5(厌氧)光照SRB对光很敏感。在通常的发散日光下，SRB会受到完全的抑制，故SRB有机体必须在黑暗中培养。生长条件SBR简介第4页，课件共31页，创作于2023年2月rRNA测序分析嗜热细菌革兰氏阴性菌革兰氏阳性菌嗜热古细菌所利用的底物（1）氢营养型硫酸盐还原菌(HSRB)（2）乙酸营养型硫酸盐还原菌(ASRB)（3）高级脂肪酸营养型硫酸盐还原菌(FASRB)SBR简介—分类第5页，课件共31页，创作于2023年2月SBR简介-分类第6页，课件共31页，创作于2023年2月SBR简介—代谢SRB的代谢利用硫酸盐，使环境中的硫酸盐减少或耗尽。由于S2-、HS-与氢结合生成反应的终产物H2S，使体系的氧化还原电位下降第7页，课件共31页，创作于2023年2月第一阶段，有机物碳源在厌氧状态下被降解，同时通过“基质水平磷酸化”产生少量ATP和高能电子；第二阶段，前一阶段释放高能电子通过SRB中特有的电子传递链(如黄素蛋白，细胞色素C3等)逐级传递，产生大量的ATP；在最后的氧化阶段中，电子被传递给SO42-,并将其还原为S2-，此时,需要消耗ATP提供能量。从这一过程可以看出，有机物不仅是SRB的碳源，也是其能源，SO42-仅作为最终电子受体。SBR简介—代谢第8页，课件共31页，创作于2023年2月SO42-的还原首先在细胞体外积累，然后进入细胞。在细胞内，第一步反应是在ATP-硫酸化酶的催化作用下，SO42-

和ATP反应生成腺苷酰胺酸（APS）和很快分解为无机磷酸（Pi）的焦磷酸（PPi）。第二步，APS在APS-还原酶的作用下生成亚磷酸盐磷酸腺苷（AMP）。第三步，亚磷酸盐经过脱水分解氧化生成最终代谢产物S2-排出，SBR简介—代谢第9页，课件共31页，创作于2023年2月研究进展及应用前景处理含重金属离子废水

现代社会每年都会产生并排放大量含重金属离子的废水。由于重金属离子在环境中无法被生物分解，一旦进入环境后就会在环境中不断积累而难以去除，造成环境的长期污染。现状第10页，课件共31页，创作于2023年2月研究进展及应用前景处理含重金属离子废水处理技术沉淀法离子交换法电渗析法反渗透法BUT一般来说这些方法处理成本都较高。为了降低处理成本提高处理效率近年来人们对利用微生物处理重金属废水进行了大量研究并取得了较大进展。相比之下，采用生物法处理金属废水成为国内外科研人员研究的新课题，它具有效率高、选择性强和吸附容量大等优点，不会造成二次污染，且废水处理成本低。第11页，课件共31页，创作于2023年2月研究进展及应用前景处理含重金属离子废水SRB处理含重金属的废水主要通过以下方式：

1、SRB产生的H2S与溶解的金属离子反应，生成不可溶的金属硫化物从溶液中除去；

2、硫酸盐还原消耗水合氢离子，使溶液pH值升高，金属离子以氢氧化物形式沉淀；3、硫酸盐还原菌的胞外聚合物可吸附重金属离子。第12页，课件共31页，创作于2023年2月研究进展及应用前景处理含重金属离子废水研究成果1995年华尧熙等人研究了以厌氧污泥床培养SRB处理含锌废水的工艺。当模拟废水的锌浓度为500mg/L以下时反应器均能正常运行。反应器对锌的去除率高于99%。其单位容积对重金属的去除率最高可达1300mg/L·d。冯易君等采用SRB处理某厂的镀铬废水效果良好。试验结果表明，经过SRB处理后，铬从98mg/L降到8.1mg/L同时其他金属离子也有所降低：如铅从0.27mg/L降到0.02mg/L镉从1.75mg/L降到0.3mg/L等。第13页，课件共31页，创作于2023年2月研究进展及应用前景处理含重金属离子废水研究成果

Ueki等人研究了利用家畜粪便厌氧消化污泥进行了矿山酸性废水中重金属离子处理的可能性研究。结果表明该方法能有效地去除废水中的重金属。当污泥加入量为1.0%~5.0%时，样品中铁离子的去除率高于88%。1997年田小光等研究了化学还原法和SRB吸附相结合的工艺处理电镀厂的含铬（VI）废水。中试研究结果表明处理含Cr（VI）30~40mg/L的废水时,Cr(VI)去除率可达99.67%~99.97%。第14页，课件共31页，创作于2023年2月研究进展及应用前景处理含重金属离子废水研究成果江苏大学缪应祺教授进行了SRB处理钛白粉生产废水试验研究。试验结果表明，对模拟废水，42h内SO42-的去除率达到92.1%对钛白粉生产废水,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。第15页，课件共31页，创作于2023年2月研究进展及应用前景处理含重金属离子废水研究成果

柴立元等经过特定驯化使好氧污泥成为硫酸盐还原菌优势生长的厌氧活性污泥，并用改性活性污泥体系处理含铬废水。

结果表明：

改性体系能有效处理200mg／L的6价铬废水，铬(VI)的去除率高达99．83％，且体系对共存重金属离子均有良好的去除效果。第16页，课件共31页，创作于2023年2月研究进展及应用前景处理含重金属离子废水研究成果

Tony等在处理含其他几种金属离子硫酸盐的矿山废水过程中，向废水中加入SRB，14d后废水中Zn2+的质量浓度由50．4mg／L下降到1．1mg／L，Zn2+去除率达到98％。

Tuppurainen用处理人工合成的含硫酸锌的重金属废水，使SO42-还原成S2-，S2-与Zn2+生成沉淀。X射线衍射分析表明，沉淀物大部分是ZnS。用SRB处理含Zn2+质量浓度为200mg／L左右的废水，经过19d的反应，Zn2+去除率达到98％。第17页，课件共31页，创作于2023年2月研究进展及应用前景处理含重金属离子废水研究成果

潘响亮等利用SRB混合菌群分泌的胞外聚合物(EPS)吸附水溶液中的Zn2+和Cu2+。

结果表明：在初始Zn2+浓度为500mg／L时，EPS对Zn2+的吸附量达到326．07mg／g；对Cu2+的最大吸附容量可达到478．47mg／g。第18页，课件共31页，创作于2023年2月研究进展及应用前景处理硫酸盐废水随着工业的发展，化工、制药、制革、造纸、发酵、食品加工和采矿等领域在生产过程中排放出大量高浓度硫酸盐工业废水。硫酸盐本身虽然无害，但是遇到厌氧环境会在SRB作用下产生H2S，H2S能严重腐蚀处理设施和排水管道，且气味恶臭，严重污染大气。硫酸盐废水排入水体会使受纳水体酸化，pH值降低，危害水生生物；排入农田会破坏土壤结构、使土壤板结，减少农作物产量及降低农产品品质。因此硫酸盐废水的处理备受关注。现状第19页，课件共31页，创作于2023年2月研究进展及应用前景处理硫酸盐废水研究成果

缪应祺等采用SRB在厌氧序批式反应器(ASBR)中处理高浓度硫酸盐废水，对钛白粉生产废水的试验显示，SO42-的去除率可达到83．5％，达到了国家排放标准(250mg／L)。刘广民等采用SRB在连续流搅拌槽式反应器中处理硫酸盐废水，20d反应器即启动。研究结果表明，HRT>5．2h时，SRB可充分利用酸化产生的乙醇，在保证硫酸根去除率≥80％时，SO42-负荷最高可达7．58kg／(m3·d)。第20页，课件共31页，创作于2023年2月研究进展及应用前景应用前景（1）废水中重金属与生物化学反应密切相关，用SRB生物处理法处理含重金属离子废水作为一项新的实用技术极具潜力；（2）重金属离子废水SRB生物处理实用化技术的关键是高效菌的筛选、固定化、最大生物量及活性的保持和二次污染处理问题；（3）SRB工艺是一种很有应用前景的废水处理方法。但该工艺在实际应用之前还有大量研究工作有待完成，如生物反应器中SRB的生长及代谢规律，SRB与生态系中的其它微生物之间的相互关系等有待探明。惟有如此才能充分发挥其效率。第21页，课件共31页，创作于2023年2月研究进展及应用前景处理酸性矿山废水矿山废水是矿山环境污染的主要来源之一，其中以酸性废水的危害最为严重。酸性废水的排入，会导致水质酸化，同时含有重金属离子的酸性废水会毒化土壤，导致植被枯萎、死亡。目前，酸性矿山废水的污染已经成为一个全球性的问题，主要表现在低pH值、高浓度硫酸盐和可溶性重金属离子，如铁、锰、铜、锌等。目前国内外矿山酸性废水处理方法主要包括中和法、湿地法和微生物法。目前，SRB法处理酸性矿山废水在国内研究较少，第22页，课件共31页，创作于2023年2月研究进展及应用前景处理酸性矿山废水虽然目前中和法处理酸性矿山废水在工程应用上有了很大改进，但是中和法产生的巨量固体废弃物硫酸钙难以处置，引起严重的二次污染

湿地法处理酸性矿山废水是近年来研究的一项新技术，具有投资少，运行费用低，易于管理等优点,但是湿地法占地面积大,处理受环境影响很大而且对H2S的处理也不彻底,残余H2S易从土壤中逸出进入大气污染环境。另外，湿地法还受一定的自然条件约束因此湿地法在应用上受到限制。利用SRB处理酸性矿山废水费用低、适用性强、无二次污染，因此受到环境工作者的广泛关注，成为酸性矿山废水处理技术研究的前沿课题。第23页，课件共31页，创作于2023年2月研究进展及应用前景处理酸性矿山废水李亚新等以生活垃圾中温酸性发酵产物为碳源，以陶粒作为上向流厌氧生物膜填充床中的填料，小试规模研究了初级厌氧阶段利用SRB处理模拟酸性矿山废水的水力停留时间、回流比、进水CODcr／SO42-浓度、进水pH值及温度对SO42-还原效果的影响。Maree等对金矿排水进行了生物法去除SO42-的中试规模研究，实验中的连续式系统分为初级厌氧、好氧和两级厌氧消化3个阶段。有机碳源中所含的难于生物降解的有机成分以及重金属含量经处理后可降至可检出水平。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。第24页，课件共31页，创作于2023年2月研究进展及应用前景处理酸性矿山废水Sergey进行了矿山酸性废水中SO42-生物还原的研究,结果表明：

当SO42-负荷率为6g/L·d,HRT为5.0～0.85d,进水SO42-浓度为0.84～5.0g/L时SO42-还原率达到80%

早在1994-1998年间，由美国环保总署（EPA)提供资金利用SRB对利利-奥芬博伊矿的酸性矿山废水进行处理和控制，半工业试验，结果表明：金属去除率达到Zn99%Al99%Mn96%Cd98%和Cu96%

第25页，课件共31页，创作于2023年2月研究进展及应用前景处理酸性矿山废水利用SRB处理酸性矿山废水成本较低，但是由于生物处理的过程复杂，所以还需要在：有机碳源种类、反应器类型及提高SRB细菌在不同条件下（pH值、重金属存在）的硫酸盐脱除能力等方面进行深入的研究。第26页，课件共31页，创作于2023年2月研究进展及应用前景随着城市污水排放量增大用SRB净化城市污水也引起了人们的关注。有人曾采用SRB对哈尔滨城市生活废水进行了处理试验结果各项指标均达到了排放标准。同时也表明SRB不仅可使固体悬浮物凝集沉淀而且可以降低BOD，这是其它类型絮凝剂无法比拟的。处理城市生活废水第27页，课件共31页，创作于2023年2月研究进展及应用前景处理有机废水SRB也可以处理很多难降解的有机废水，如聚丙烯酰胺、味精废水、抗生素废水和染料废水等。黄峰等发现从中原油田现场取样的污水中培养出的SRB，可在聚合物驱油中生长繁殖并使水解聚丙烯酰胺(HPAM)发生降解。当接种的菌量为3.6X104个／mL时,经恒温30℃7d培养,1000mg／L的HPAM溶液的粘度损失率可达19．6％。第28页，课件共31页，创作于2023年2月研究进展及应用前景处理有机废水许玉东利用SRB处理味精废水,工程实践表明：味精废水采用絮凝气浮回收菌体蛋白预处理后，混合废水采用两相UBF