硫酸盐还原菌利用不同生物质碳源对酸性矿山废水的处理

摘要

针对多组分酸性矿山废水(Acid Mine Drainage,AMD)污染严重,治理费用高的特点,基于硫酸盐还原菌(Sulfate-Reducing Bacteria,SRB)处理AMD具有成本低、适用性强、环境友好等诸多优点,从长期受煤矸石淋溶水污染的土壤中纯化培养一株SRB,并采用廉价易得的玉米芯、甘蔗渣和花生壳作为SRB生长碳源分别构造1号,2号,3号组动态柱,进行处理AMD的模拟实验,以探讨SRB利用生物质碳源处理AMD的有效性和规律性.各动态柱分别按照正交试验最优配比进行装填,其中,1号柱中SRB生物量和60目玉米芯按固液比分别为106.8∶100(mg∶mL)和3.5∶100(g∶mL)装填,2号柱中SRB生物量和100目甘蔗渣按固液比分别为71.2∶100(mg∶mL)和4.5∶100(g∶mL)装填,3号柱中SRB生物量和100目花生壳按固液比分别为106.8∶100(mg:mL)和4.5∶100(g∶mL)装填.实验结果显示,以100目甘蔗渣为碳源的2号柱处理AMD的效果较好,对SO24-,Fe3+,Mn2+,Cr6+,Cr3+平均去除率分别为61.63％,99.81％,72.35％,96.8％,100％,而体系出水的pH值和ORP值分别为6.38 ～7.30,-246 mV,表明SRB以甘蔗渣为碳源时的生长代谢活性优于玉米芯和花生壳,甘蔗渣可实现较持久的碳源供应.通过反应前后生物质材料的SEM和XRD分析表明,大量的Fe元素主要通过生物质材料的化学吸附方式被去除,而Mn和Cr元素主要通过与硫酸盐还原菌的代谢产物反应生成金属硫化物沉淀除去,少部分金属元素通过生物质材料的物理吸附被去除.同时,反应前生物质材料表面结构完整,反应后的生物质材料结构被破坏并附着纳米级金属硫化物沉淀.