硫酸盐还原菌处理低浓度含铜废水的研究

发布时间：2019-04-24 16:35

【摘要】：随着工业的发展,水体中重金属污染问题日趋严重。传统的物理化学方法如化学中和法、电解法、吸附法等处理较高浓度的重金属废水,能够较好的达到去除效果。但是,当重金属离子浓度为每升几毫克至几十毫克范围的较低浓度时,则存在着投资大、能耗高、操作困难、沉渣量大等缺点。因此有必要寻求高效率、无二次污染、经济可行的技术方法。采用硫酸盐还原菌(SRB)处理重金属废水具有诸多优势,已经成为目前研究的热点之一。碳源是SRB生长的重要因素,选择一个高效价廉的碳源,供SRB在无人管理的情况下长期稳定的运行具有十分重要的意义。目前,针对SRB碳源的研究较多集中在1)单独有机废物为碳源;2)有机废物和纤维素废物按比例混合,然而,在纤维素废物单独作缓释碳源方面的研究鲜见报道。本研究研究了SRB生长因子的影响规律,并以甘蔗渣为缓释碳源,利用负载其上的硫酸盐还原菌处理低浓度的重金属废水,考察了甘蔗渣作为缓释碳源处理含铜废水的可行性,对铜离子的连续去除进行了规律性研究,并利用SEM.EDS.XRD等现代分析手段对铜元素的归趋模式及去除机制进行了探讨。(1)阐明SRB生长因子的影响规律,确定SRB的最佳生长条件。研究结果表明：SRB在pH为5-9的范围能够生长,其中在pH为5,6,7时所筛菌种生长良好；SO42-负荷的差异对硫酸盐去除率造成不同的影响,最高去除率可以达到85%；Fe2+浓度在0～450mg/L范围内,随Fe2+浓度的增大,SO42-的去除率增加,当Fe2+浓度继续增加达到650mg/L以上,SO42-去除率逐渐下降；当COD/SO42-2时,SRB还原SO42-效果较好,去除率达到94.92%,当COD/SO2-≤2时,SO42-还原率仅能达到46.73%；乳酸钠为碳源时硫酸根离子的还原效果较好,乙醇可以作为SRB的电子供体,SRB对葡萄糖和丙三醇的利用效果不明显。以乙酸钠为碳源,硫酸根离子的还原率仅为23.2%。SRB对五种有机碳源的利用率大小分别为甘蔗渣花生壳麦秆瓜子壳大豆渣。(2)揭示甘蔗渣为缓释碳源处理含铜废水的作用规律。研究结果表明：以甘蔗渣为缓释碳源同时负载SRB处理低浓度含铜的过程中,pH呈现缓慢升高的趋势,ORP降至-100mV以下；硫酸根还原率可达92.4%,COD的释放可稳定保持在200～300 mg/L之间,表明了甘蔗渣作为SRB缓释碳源的可利用性。Cu2+浓度为20 mg/L时反应结束浓度可达0.5mg/L以下,随着缓释碳源甘蔗渣释放出的小分子物质被持续利用还原硫酸根,且负载在甘蔗渣上的SRB能够耐受较高浓度Cu2+的毒性抑制,较高浓度的Cu2+拟通过多级反应器串联进行逐级去除。SO42-和Cu2+的反应速率比表明,SRB每还原约15mg S042-,就有1mg Cu2+得到去除。(3)考察在长期运行条件下连续投加Cu2+对其去除效果的规律研究以及沉淀物机理分析。研究结果表明：反应器的COD的去除逐渐稳定,证实了甘蔗渣作为缓释碳源的长期有效性;硫酸根离子浓度的不断下降表明该反应器中硫酸盐还原菌已成为优势菌种,或者更多的硫酸盐还原菌适应了该厌氧的重金属离子环境并且活性增强；长期运行后出水Cu2+浓度降至0.5 mg/L以下,达到铜镍钻工业污染物排放标准直接排放限值0.5mg/L的要求(GB 25467-2010)。至反应期结束,经过80天的长期运行出水Cu2+浓度可以维持在0.1～0.2mg/L；通过光学显微镜的观察发现甘蔗渣表面形成稳定的SRB生物膜,SEM图像显示甘蔗渣表面及内部均有微生物活动,其结构已被破坏且大部分有机物已被分解。利用EDS能谱分析、Tessier多级连续提取形态分类法以及XRD衍射图谱证明沉淀物的主要成分为硫化铜,并且沉淀物形成一个以EPS为骨架,硫化物结合态和碳酸盐结合态以及铜离子的络合物吸附在其表面的纳米级聚合物。
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【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703;X172

【参考文献】