作者：丁  蕊 （长春建筑学院，长春  130607）

摘要：针对煤矿酸性废水污染和 SRB 缺乏有机碳源的问题，本试验运用生活污水、锯末、鸡粪质量比为 80 ∶ 7 ∶ 3 的混合发酵液作为 SRB 碳源，研究 SRB 对 SO4 2-、Fe2+、Cu2+ 的去除效果，并分析 SRB 对多种 离子共存的 AMD 处理效果。结果表明，SRB 采用新碳源是有效的，SRB 对以上几种离子进行单一处理时均 有良好的效果。SRB 处理 AMD 时，其对 SO4 2-、Fe2+、Cu2+ 的去除率可分别达到 84.2%、92.8%、67.5%。

关键词：硫酸盐还原菌；煤矿酸性废水；有机碳源

煤炭是当今世界的主要能源之一，随着世界能 源消费量的急剧增加，其开采与利用带来了诸多环境 问题。尤其是产生的煤矿酸性废水（AMD），不仅污 染环境，也会通过食物链危害人体健康。目前，处理 AMD 的方法有中和法、硫化物沉淀法、凝结絮凝法、 吸附法、电化学法等 [1]，厌氧微生物法在处理 AMD 方面具有良好的优势，受到国内外学者的广泛关注。 硫酸盐还原菌（SRB）处理 AMD 的效果好，运行成 本低 [2]，但是缺乏廉价的有效碳源，这限制了 SBR 法 在实际生产中的推广应用。所以，本试验采用一种新 型有机碳源来驯化 SRB，并研究在新型碳源为 SRB 提供能量和电子供体时 SRB 对 AMD 的处理效果，为 解决锯末鸡粪堆积和 AMD 污染问题提供一条新途径。

1  试验部分


1.1 试验材料与仪器

本文利用试验水样模拟煤矿酸性废水，设定 pH 为 5.0，SO4 2-、Fe2+、Cu2+ 浓度分别为 2 250、200、70 mg/L。 试 验 以 生 活 污 水、 锯 末、 鸡 粪 质 量 比 为 80 ∶ 7 ∶ 3 的混合液在 35 ℃培养箱中厌氧发酵 15 d 获 得 的 发 酵 液 作 为 SRB 的 碳 源， 该 碳 源 的 COD、 NH3-N、TP 的浓度分别为 9 000、560、180 mg/L。使用时， 将其用生活污水稀释，控制 SO4 2- 浓度为 1 500 mg/L， pH 为 7.0，C/S 为 2 ∶ 1，在这样的条件下驯化 SRB。 1.2 SRB 的培养及驯化 本试验将污水处理厂二沉池回流污泥作为活性 污泥厌氧发酵 15 d，将其在乳酸钠培养基上反复接种3 次，将培养好的 SRB 接种到乳酸钠和发酵液体积比 1 ∶ 1 的混合培养液中进行 3 次周期为 15 d 的驯化， 最后将 SBR 接种到纯发酵液中进行 3 次周期为 15 d 的驯化，即完成驯化。 1.3 试验方法 本试验采用静态试验，主要研究 SRB 采用生活 污水、锯末、鸡粪发酵的混合液作为碳源时 SO4 2-、 Fe2+、Cu2+ 和 AMD 的处理效果，测定其浓度变化并 计算去除率。 2  结果与讨论 2.1 SRB 还原 SO4 2- 和去除 COD 的效果研究 本 试 验 控 制 SO4 2- 浓 度 1 500 mg/L、COD 浓 度 2 800 mg/L、pH=7.0、转速 50 r/min、温度 35 ℃ , 研 究 SRB 还原反应和 COD 的处理效果，结果如图 1 所示。

由图 1 可以看出，SO4 2- 和 COD 去除率均随着时 间的延长而逐渐增高，但是反应前期 SO4 2- 的还原反应 速率较快、去除率较高，而 COD 则反之，至 3 d 之后 COD 水解速率加快、去除率开始明显上升。这是因为 反应初期 SRB 处于适应期，主要利用自身储存的碳源 异化还原硫酸盐，当自身碳源耗尽后，SBR 降解废水 中碳源，释放 ATP，为还原 S2- 提供能量，并利用 SO4 2- 作为电子受体、有机物作为电子供体合成细胞。反应后 期，SO4 2- 和 COD 的反应速率都下降，去除率趋于稳定。 这是因为此阶段 SO4 2- 逐渐被完全去除，去除率曲线趋 于平缓，而 C/S 比随着 SO4 2- 的还原逐渐增大，造成碳 基质过剩，所以 COD 最高去除率为 39.2%。

2.2 SRB 分别去除 Fe2+、Cu2+ 的效果研究

本试验分别控制 Fe2+ 浓度 133.3 mg/L、Cu2+ 浓度 46.8 mg/L，其余条件同 2.1，分别研究 SRB 对 Fe2+、 Cu2+ 的去除效果，结果如图 2、图 3 所示。


由图 2、图 3 可以看出，SRB 对两种重金属离 子均有较好的处理效果，Fe2+、Cu2+ 的去除率分别为 100%、75%。但 Cu2+ 的去除率明显低于 Fe2+，因为 Fe2+ 一部分被 SRB 胞外聚合物（EPS）吸附，另一部 分与还原硫酸盐产生的 S 反应生成 FeS 沉淀 [3]，而 Cu2+ 会使 SRB 酶的活性降低，抑制 SRB 还原 SO4 2- 反 应，主要依靠 EPS 吸附去除。


2.3 SRB 处理多离子共存的 AMD 试验研究

将 驯 化 好 的 SRB 按 8% 的 接 种 量（ 污 泥 重 约 390 mg）接种到发酵液和模拟废水体积比为 1 ∶ 2 密 封的 500 mL 混合废水中，混合溶液 SO4 2-、Fe2+、Cu2+ 浓度分别为 1 500、133.3、46.8 mg/L，温度为 35 ℃， 转速为 50 r/min，在这种条件下研究 SRB 对 AMD 中 SO4 2-、Fe2+、Cu2+ 的处理效果，结果如图 4 所示。 由图 4 可以看出，反应初期 SRB 对 SO4 2- 的代 谢速度迟缓，但 Fe2+、Cu2+ 的去除显著，这是 SRB 需要适应环境，且重金属离子降低了 SRB 酶系统活 性，SO4 2- 生物化学反应迟缓，其通过生物吸附去除Fe2+、Cu2+。反应 2 d 后，SRB 已经适应新环境，而 且 SO4 2- 的还原对 pH 起缓冲剂作用，降低废水酸性， 促进 SO4 2- 的还原，最大去除率为 84.2%，而 Fe2+、 Cu2+ 与还原产物 S2- 反应生成 FeS、CuS，处理效果 趋于稳定，最终 Fe2+、Cu2+ 的去除率分别为 92.8%、 67.5%。
3  结论

生活污水、锯末、鸡粪质量比为 80 ∶ 7 ∶ 3 的 混合发酵液可以作为 SRB 的良好有机碳源，SRB 利 用此碳源处理 SO4 2-、Fe2+、Cu2+ 的效果显著。SRB 对 AMD 中 SO4 2-、Fe2+、Cu2+ 有较好的处理效果，Fe2+ 去 除率可达 92.8%，用此碳源厌氧处理 AMD，可以达 到以废治废、节约能源的目的。