新型碳源驯化的SRB去除酸性矿山废水中SO_4~(2-)最佳反应条件

针对硫酸盐还原菌(SRB)处理酸性矿山废水缺乏有效有机碳源问题,运用生活污水、鸡粪和锯末质量比80∶7∶3混合物的发酵液作为新型有机碳源驯化硫酸盐还原菌SRB,并研究SRB以该新型有机碳源作为营养物质在不同COD/SO2-4(C/S)值、pH值、初始硫酸根(SO2-4)浓度、重金属离子(Fe2+、Mn2+、Cu2+和Zn2+)浓度条件下对SO2-4的去除效果,以确定SRB去除SO2-4的最佳反应条件。实验结果表明,在厌氧环境SRB接种量8%、生长温度35℃、转速50 r/min、C/S为1.5~2.0、pH值6~7、初始SO2-4浓度≤3 000 mg/L、Fe2+在100~300 mg/L、Mn2+为35 mg/L时反应条件最佳,SO2-4去除率均可达90%以上;其中Fe2+浓度≤500 mg/L、Mn2+浓度≤140 mg/L时均会促进SRB对SO2-4的还原,当Fe2+浓度≥600mg/L时会严重抑制SRB,Mn2+浓度140 mg/L时会抑制SRB;Cu2+、Zn2+的存在对SRB均有影响,当Cu2+浓度15 mg/L时、Zn2+浓度45 mg/L时对SRB均有抑制作用。新型有机碳源可作为SRB的优良有机碳源,同时可实现以废治废的目的。该成果为实际应用提供了参考。     

SAPS处理酸性矿山废水的模拟应用研究

根据硫酸盐还原菌(SRB)的生物矿化原理设计了一套连续碱度产生系统(SAPS)反应器,以市政污水处理厂的活性污泥为SRB提供源,南方常见的香芋柄为有机物碳源,选用石灰石为反应器中碱度层填充物,进行实验室模拟SAPS处理酸性矿山废水(AMD)的应用研究,实验结果表明,SAPS处理酸性矿山废水的方法是具有技术可行的:SRB利用有机碳源生长代谢,产生碱度、还原SO42-和降解COD。最终废水pH从进水4.0左右上升到出水7.0左右;出水COD降低到约200 mg/L; SO42-还原为各种硫化物,其还原率约为61%;不同金属离子在有机层和碱度层发生反应产生沉淀,其中Fe2+、Cu2+和Zn2+的去除效率分别约为76%、78.5%和82%,而主要靠物理吸附作用的Mn2+去除率较低;初次模拟SAPS运行到56 d时,系统最终因有机碳源不足而各项指标不再改变。     

玉米芯为碳源铁屑协同生物麦饭石活化颗粒的硫酸盐还原动力学及其锰离子响应实验

利用聚乙烯醇和饱和硼酸,添加30%SRB污泥、5%玉米芯、2%铁屑和3%麦饭石包埋制备内聚营养源的SRB固定颗粒,将完全活化的SRB颗粒作为研究对象,探究活化颗粒对SO42-反应动力学过程及其对高浓度Mn2+离子响应机制。结果表明:活化颗粒还原SO42-的过程符合一级动力学模型,最大还原速率为94.88 mg/(L·h);高浓度Mn2+可抑制活化颗粒的pH提升能力,延缓碳源的水解速率及SO42-的还原速率,而不会抑制水解过程并延长缓滞期,更不能降低最终去除效果。可见,以玉米芯为碳源的铁屑协同生物麦饭石颗粒处理煤矿酸性废水是有效并可行性的。     

膨润土复合颗粒与SRB协同处理酸性矿山废水

针对酸性矿山废水（AMD）pH低、重金属含量大、处理难等问题,采用膨润土-钢渣复合颗粒吸附剂、塑料雪花片和碎石作为填料,经生活污水、鸡粪、锯末发酵液驯化的硫酸盐还原菌（SRB）优势菌悬液对填料进行挂膜,构造三组动态柱：I#动态柱采用分层填装方式、II#动态柱采用混合填装方式、III#动态柱为只含有微生物的动态柱。研究其对Fe2+、Mn2+、Cu2+、Zn2+、SO42-和H+的去除效果,并研究分层的动态柱的再生效果、揭示机理。结果表明：膨润土-钢渣复合颗粒与微生物填料分层填装的方式更利于处理酸性矿山废水（AMD）,该动态柱40 d时对Fe2+、Mn2+、Cu2+和Zn2+的去除率均能达到95%以上,对SO42-的去除效果好于其他两个动态柱,且出水pH为中性,同时SRB还原SO42-生成的S2-/H2S可以使重金属离子固定、饱和吸附剂再生。说明膨润土复合颗粒与SRB协同处理酸性矿山废水具有创新高效性,值得推广使用。     

微氧环境下无色硫细菌和硫酸盐还原菌脱硫

通过间歇曝气形成微氧环境让SRB和CSB实现共生,使含硫酸盐有机废水中硫酸根最终转化成单质硫达到脱硫目的.研究考察了曝气量对SRB还原和CSB氧化的影响,确定了合适的曝气强度和水力停留时间,使得单质硫占系统内总硫比值最大.实验结果显示,在进水COD/SO42-=2000/1500 mg/L、曝气开关时间为2 s/2 min、生化时间为10 h时,单质硫产率最大,为89.53％,SO42-浓度降至最低值72.7 mg/L,还原率达95.1％,此时脱硫效果较好.     

Fenton氧化/高浓度泥浆法处理矿山废水

为了解决某大型铜矿废水COD不达标问题,采用Fenton氧化对原有高浓度泥浆（HDS）工艺进行改进。探讨了Fenton氧化矿山废水各指标的去除效果以及H₂O₂浓度对出水COD去除效果的影响,结果表明,Fenton氧化-电石乳中和絮凝沉淀工艺处理矿山废水是可行的,最优实验条件为：pH稳定在3.0～4.5,H₂O₂投加量0.5 mL/L,电石乳投加量8.5 g/L,PAM投加量1.5 mg/L;系统对废水COD的去除机理是加入的H₂O₂和矿山酸性废水中的Fe²⁺离子在低pH下形成Fenton试剂;系统对TFe、Zn²⁺、Cu2+ 的去除效果比Mn²⁺的去除效果更稳定。     

混合硫酸盐还原菌代谢过程的影响因素

采用间歇实验,研究不同初始pH、Fe2+投加量、COD/SO24-及NO3-/SO24-比值等因素对SRB还原硫酸盐效果与速率的影响。实验结果表明:中性条件下(pH=7),硫酸盐的去除效果最佳,去除率达到84.66%,还原速率为15.07 mg/(L.h),在初始pH为4～9的范围内,体系具有较好的缓冲能力;当COD/SO24-比值为3时,反应209 h,硫酸盐去除率为85.33%,还原速率为8.16 mg/(L.h),随着反应的进行,体系的pH趋于中性;当溶液中有亚铁离子存在,且浓度为0～200 mg/L时可促进硫酸盐还原菌的生长,提高其对硫酸盐的去除率;NO3-对硫酸盐的还原有明显的抑制作用。     

基于单质硫回收的高含硫废水氧化

采用双氧水在常温常压下对实验室模拟的高浓度含硫废水进行处理,考察了双氧水的浓度、初始pH和反应时间对硫化物去除效果的影响,以及含硫废水去除过程中氧化还原电位(ORP)的控制对氧化产物的影响,分析了固相产物的晶体和表面结构。结果表明,在双氧水浓度为0.147 mol/L、初始pH为6、反应时间为9 min的条件下,废水中硫化物浓度由1985.46 mg/L降至38.37 mg/L,硫化物去除率达到98.07%,去除效果最佳。在初始ORP值不同的条件下,体系中主要的氧化产物为单质硫和硫酸根;当加入的氧化剂不足时,单质硫和硫酸根随ORP值降低而增加,当加入氧化剂过量时,单质硫和硫酸根随ORP值增加而增加;当体系中ORP值控制在60~178 mV时,单质硫的产量都能达到较为理想的值。X射线衍射(XRD)分析表明,体系中固相产物为环状斜方硫(α-硫)。扫描电子显微镜(SEM)分析表明,单质硫颗粒为表面不光滑的球状颗粒,粒径呈微米级,越小越易聚集在一起。     

玉米芯为碳源固定化硫酸盐还原菌污泥代谢特性

以聚乙烯醇为包埋载体,饱和硼酸为交联剂,制作了玉米芯为内聚缓释碳源的固定化硫酸盐还原菌污泥颗粒。通过厌氧批实验研究了在模拟酸性矿山废水(AMD)条件下玉米芯含量、初始SO2-4和Mn2+负荷以及p H对固定化颗粒代谢特性的影响,初步分析了固定化颗粒处理AMD的机理及可行性。实验结果表明,玉米芯在微生物作用下快速水解并产生有机物累积后,固定化颗粒才能迅速还原SO2-4,且玉米芯含量≤5%时硫酸盐还原率与玉米芯含量成正相关,玉米芯的水解会略微降低体系的p H;初始SO2-4浓度通过改变体系中COD/SO2-4和颗粒内外的浓度差影响固定化颗粒的代谢过程,而对玉米芯水解的影响不显著。初始p H为2~6和Mn2+浓度≤55 mg/L时对固定化颗粒活性抑制作用不明显,初始p H越低越利于玉米芯的水解和颗粒形成良好的孔隙结构;颗粒对Mn2+的去除机理是一种不依赖微生物活性的快速化学吸附作用,可用伪二级动力学模型描述吸附过程(R2=0.995)。     

麦饭石固定化SRB污泥颗粒处理模拟煤矿酸性废水的适应性

针对多组分煤矿酸性废水（ACMD）污染严重、治理费用高的特点,采用PVA—硼酸包埋交联法制作以硫酸盐还原菌（SRB）和盐改性麦饭石为主体的固定化颗粒,依据不同水力负荷和污染负荷构造3组动态柱,对固定化颗粒进行水力条件适应性实验研究。结果表明,固定化颗粒在低水力负荷0.085 m3·（m2·d）-1,水力停留时间32.495 h下运行效果较好,SO42-和Mn2+去除率分别为65.90%和37.65%,出水COD浓度635.06 mg·L-1,总铁元素TFe释放量4.03 mg·L-1,出水pH 6.94。提高污染物SO42-和Mn2+浓度到（2 657±96）mg·L-1和（13.33±1.75）mg·L-1,SO42-和Mn2+去除率仍可达40.07%和20.52%,出水COD浓度64.07 mg·L-1,总铁元素TFe释放量2.69 mg·L-1,出水pH为7.38,综合处理效果较好,颗粒对高浓度污染物适应性较强,具有一定抗冲击负荷能力。     

SRB固态发酵条件优选及动力学方程建立

为解决利用微生物法处理酸性矿山废水中菌种扩大培养、菌种保存和接种等问题,研究利用固态发酵法制备硫酸盐还原菌(SRB)固定化产品.实验以亚硫酸盐还原酶(SiR)作为菌种活性检测指标,进行生物质粒径、初始含水率、接种量单因素实验,响应面法确定各生物质载体固态发酵的最优条件并验证;用固载产品处理模拟酸性矿山废水数据按照Lineweaver-Burk作图法,建立SRB菌去除SO42-的反应动力学方程.结果表明,以玉米芯为载体最佳发酵条件为:粒径8~20目、含水率70%、接种量10%,优化后SiR酶活为2.7385 U/g;木屑:粒径1~8目、含水率80%、接种5%,优化后SiR酶活为2.4863 U/g;甘蔗渣:8~20目、含水率75%、接种10%,优化后SiR 酶活为4.2960 U/g.固载产品处理模拟酸性矿井水SO42-,以1/v对1/[s]作图,玉米芯固载SRB菌的图相关性最好y=1176.9x+0.6034,R2=0.9199,建立玉米芯固载SRB菌的处理SO42-动力学方程为V=1.657[s]/(1950.45+[s]).     

硫酸盐还原菌SRB除砷的影响因素

环境中砷的存在往往对人类健康产生不利影响,从而一直受到人们的广泛关注。在厌氧条件下硫酸盐还原菌(SRB)利用有机物还原硫酸根生成硫化物,进一步通过硫化物与溶液中砷反应产生沉淀从而实现砷的最终去除。为了探讨不同因素对SRB除砷的影响,该实验研究了在不同初始pH值、碳源和初始砷浓度条件下的SRB活性及其对砷的去除效果。提取在UASB反应器中长期驯化的富含SRB的厌氧污泥进行批次实验。研究表明,在选取乳酸、乙酸、葡萄糖作为不同外加碳源的对比实验中,微生物利用乳酸作为基质反应相对缓慢(COD分解速率低),SRB具有较高的反应活性(对硫酸根去除率最高),同时保持较好的砷去除率(大约60%);SRB利用不同有机物反应过程中产生碱度导致系统内pH逐渐升高,其中以乳酸作为碳源时系统内pH升高到8.5左右;随着初始pH的升高,砷的去除效果降低,硫化砷沉淀在弱酸性条件下更易稳定存在;随着初始砷浓度的增加,SRB的活性受到抑制,当初始砷浓度达到40 mg·L-1时,SRB基本失去反应活性;利用驯化污泥除砷过程中,部分砷价态发生了变化。     

PS高级氧化-离子沉淀-V型砂滤组合工艺深度处理AO7染料废水应用研究

采用Fe2+活化PS高级氧化-离子沉淀-V型砂滤组合工艺对模拟印染废水进行深度处理。以AO7为模型污染物,模拟COD约100 mg/L的废水,考察了PS、Fe SO4投加量和摩尔比对COD去除率、体系剩余SO2-4浓度和SS去除率的影响。结果表明,该组合工艺能有效处理AO7废水,当PS∶Fe2+∶AO7摩尔比为30∶15∶2时,COD去除率可达最大的80.6%,处理成本5元/m3;当PS∶Fe2+∶AO7摩尔比为30∶15∶4时,COD去除率可达77.6%,SO2-4去除率高达60.6%,出水SO2-4浓度124.4 mg/L,处理成本2.7元/m3;当PS∶Fe2+∶AO7摩尔比为30∶20∶8时,COD去除率可达64.7%,SO2-4去除率达42.4%,出水SO2-4浓度110.5 mg/L,SS10 mg/L,处理成本为最低的1.5元/m3。组合工艺中高级氧化塔为COD去除的关键环节;离子沉淀池可以有效去除反应过程中产生的SO2-4。     

Fe0协同生物麦饭石的PRB系统井下原位处理煤矿酸性废水

针对煤矿酸性废水(AMD)具有污染组分多、危害程度严重、地面处理成本高等特点,以固定SRB污泥的生物麦饭石作为PRB活性填料,并添加Fe0构建生物-非生物协同去污的新型PRB井下原位修复系统,对AMD开展了连续动态、变负荷的模拟修复研究。实验结果表明,3个动态柱对pH均具有较强的调节能力,同时仅以麦饭石作为活性填料的PRB-3对Fe2+、Mn2+、NH3-N具有较好的去除效果,最大去除速率分别为45.77、9.23和12.10 mg/(L·d);以Fe0协同生物麦饭石的PRB-2在碳源充足时对SO42-、Fe2+、Mn2+、NH3-N最高去除速率分别为552.29、57.64、14.51和7.05 mg/(L·d),而相同条件下只以生物麦饭石作为活性填料的PRB-1对上述污染物的最高去除速率分别为446.62、57.20、10.87和3.53 mg/(L·d);应用PRB-2系统处理AMD不仅可以实现多种污染物的同步去除,还能实现无外加碳源的井下原位长效修复。     

用作固定SRB碳源的玉米芯的最佳改性条件

针对现阶段玉米芯作为SRB污泥颗粒内聚碳源所带来碳源释放不佳的问题,选用碱性H2O2对玉米芯进行改性,制备成SRB污泥颗粒处理AMD,经过单因素实验和正交实验分析,对玉米芯的最佳改性条件进行研究。结果表明,当玉米芯改性时间24 h,NaOH浓度为6%,H2O2浓度为1.5%,可制得最佳改性玉米芯。制备成SRB污泥颗粒处理AMD后,SO42-、Mn2+和Fe2+去除率分别为93%、78%和95%,较未改性提高了29%、3%和23%;COD释放量为215 mg·L-1,较未改性减少了545 mg·L-1;Fe2+剩余量为1.5 mg·L-1,较未改性减少了1.1 mg·L-1;溶液pH为7.8。同时经SEM和XRD分析,发现改性玉米芯颗粒较未改性玉米芯颗粒相比,内部结构变得的疏松多孔,且大分子物质被分解为小分子物质,可以更好被SRB所利用。说明了该改性法可以改善玉米芯的碳释性能,为微生物处理AMD的工程应用提供技术参考。     

投加厨余发酵产物强化MBR的脱氮除磷效果

实验中采用一体式膜生物反应器处理低有机负荷校园生活污水,但是碳源不足严重制约了该工艺的生物脱氮除磷效果,故以厨余厌氧发酵产物作为外加碳源,考察投加碳源对MBR处理效果的影响。结果表明,厨余发酵液的投加对COD、NH4+-N的去除效果影响不大,出水浓度分别在20 mg/L、1 mg/L以下;外加碳源促进了营养物质的去除,TN的出水平均浓度由18.7 mg/L降至7.6 mg/L,TP的出水平均浓度由1.8 mg/L降至0.9 mg/L。同时污泥混合液中MLVSS/MLSS由54%提高至65%,污泥沉降性能提升,EPS含量减少,污泥粘度降低。     

Fe/C微电解 絮凝沉淀法处理电镀废水中铜的研究

利用Fe/C微电解-絮凝沉淀法去除青岛某电子有限公司电镀废水中Cu2+。通过正交与单因素实验,考察了废水初始pH,Fe/C,Fe投加量,反应时间对Cu2+处理效果的影响。实验结果表明:在初始pH=4、Fe/C(质量)=2/1、Fe投加量=60 g/L、反应时间=60 min的实验条件下,絮凝出水Cu2+含量由641.78 mg/L降至0.32 mg/L,还原率高达99.95%,同时COD去除率23.57%。出水Cu2+含量达到山东省半岛流域水污染物综合排放Ⅰ级标准。     

利用Fe0和Fe2+在皂素废水中生成绿锈去除硫酸根

皂素废水中高浓度的SO2-4对环境危害大,厌氧环境下同时投加Fe0和Fe2+生成硫酸盐绿锈增强SO2-4的去除,实验研究了各因素对去除SO2-4的影响。结果表明,降低初始pH能快速提升SO2-4的去除率,25～35 ℃范围内提高温度有利于SO2-4的去除,Fe2+浓度对去除效果影响显著,随着Fe2+浓度的增加,SO2-4去除率快速上升。初始pH为2、温度为25 ℃的条件下,10 g·L-1的Fe0和1 000 mg·L-1的Fe2+能去除93.1%初始浓度为1 000 mg·L-1的SO2-4。XRD和SEM表征结果显示,去除过程中铁粉表面有疏松多孔结构的Fe3O4生成,有利于SO2-4与Fe0接触反应,促进硫酸盐绿锈的生成,进一步增强SO2-4的去除。动力学分析显示,去除过程拟合伪二级动力学模型,吸附SO2-4的过程以单分子层吸附为主。     

厌氧硫酸盐还原-氨氧化的研究

采用厌氧序批式反应器,在无机营养条件下培养历时354 d,成功实现了SO42-和NH4+的同步生物去除。结果表明,提高进水的TN负荷有利于促进硫酸盐还原-氨氧化的发生,当进水TN负荷提高到120 mg/(L·d)时,对TN的平均去除速率和硫酸盐硫的平均去除速率达到了最大,分别为64.43 mg/(L·d)和44.82 mg/(L·d);在同步生物脱氮除硫前期生成了大量的NO3--N,平均浓度为53.88 mg/L,远大于由Anammox反应生成的量,推测部分NO3-是直接由NH4+和SO42-发生氧化还原反应生成。该体系中存在单质硫的自养反硝化,可以解释反应后期硫酸盐重生成的现象。     

Fenton氧化-序批式膜生物反应器耦合处理干法腈纶废水

采用Fenton氧化-序批式膜生物反应器(SBMBR)组合工艺处理干法腈纶废水。结果表明,在废水初始pH值为3.0,H2O2投加量为90.0 mmol/L,Fe2+投加量为20.0 mmol/L,反应时间为2.0 h的条件下,Fenton氧化预处理对腈纶生产废水的COD去除率达到47.0%以上,COD由1 091 mg/L降至560 mg/L,废水的BOD5/COD由0.32升至0.69,废水的可生化性得到显著提高。Fenton处理出水与丙烯腈废水等比例混合后,采用SBMBR进行生化处理,在水力停留时间为24 h,90 min缺氧/150 min好氧交替运行的条件下,COD、NH4+-N和TN的平均去除率分别为71.7%、97.2%和47.4%,碳源不足是限制TN去除效果的主要影响因素。在无外加碳源的条件下,组合工艺处理后出水COD和NH4+-N浓度分别为117 mg/L和1.7 mg/L,出水水质可以稳定达到国家一级排放标准(GB8978-1996)。