微生物處理技術(shù)在垃圾降解中的應(yīng)用

賈昌梅

（廣東石油化工學院化工與環(huán)境工程學院廣東茂名525000）

1 引言

近年來，微生物處理技術(shù)在廢棄物降解方面發(fā)揮著重要的作用，主要包括對城市垃圾的處理，廢氣的脫硫；實驗室廢液中大分子有機物的降解等等[1]。本文就硫酸鹽還原菌處理實驗室含鉻廢液進行了研究。

在工業(yè)上，含鉻廢水主要來自電鍍車間的清洗階段。零價鉻本身無毒，Cr3+有一定的毒性，Cr6+毒性相當大，主要污染水源，也會危害水生作物、農(nóng)作物和土壤。Cr6+通過大氣水循環(huán)進入土壤后，會造成板結(jié)現(xiàn)象[2]。環(huán)保部門對鉻的排放標準十分嚴格，GB5058.3-1996中規(guī)定，固體廢棄物浸出液標準為1.5 mg·L-1（Cr6+），GB5749-2006中規(guī)定，生活飲用水的水質(zhì)標準為 0.05 mg·L-1（Cr6+）。在排放時，不能簡單用稀釋法進行處理。

硫酸鹽還原菌(Sulfate-Reducing Bacteria，SRB)屬于厭氧型微生物，廣泛存在于河水、海水、土壤、地下管道等缺氧環(huán)境中，由Beijerinck于1895年首次發(fā)現(xiàn)[3]?，F(xiàn)已發(fā)展為一類細菌的統(tǒng)稱，包括12個屬40多個種，其功能是在無氧情況下，能利用某些有機物作為碳源，膜內(nèi)產(chǎn)氫并將處于相對高價的硫元素、硫氧化物(包括硫代硫酸鹽、亞硫酸鹽、硫酸鹽等)還原生成硫化氫，從該過程中獲得能量。在處理廢液方面，SRB的優(yōu)點為：首先，SRB的代謝產(chǎn)物H2S可與廢液中的Cd2+、Pb2+、Zn2+等二價離子形成硫化物沉淀，降低其溶解度，達到去除重金屬的目的。其次，SRB既可以消耗含硫物質(zhì)，從而凈化硫酸鹽廢水；又可以將高價重金屬離子還原為低價離子，降低了其毒性和溶解度，達到凈化廢水的目的。再次，在自然條件下，SRB在修復(fù)環(huán)境污染的同時又會造成污染，所以要取長補短，才能起到以廢治廢的作用。SRB在處理廢液的過程中能抑制H2S的負面影響，在生長過程中能消耗重金屬廢水中的SO42-和有機廢水中的富營養(yǎng)化影響，同時實現(xiàn)了去除污染和節(jié)約成本。最后，利用SRB法處理廢液，投資少成本低，能耗小污染少，操作簡單，設(shè)備簡易，排放的水可以再利用，污泥量少，克服了污泥膨脹的問題，金屬可回收利用，處理工藝穩(wěn)定，無廢物排放，實現(xiàn)了綠色化清潔生產(chǎn)的目的。

2 試驗材料、儀器和藥品

2.1 試驗用廢水

試驗用廢水來自本校實驗室的自產(chǎn)含鉻廢水，提前利用NaOH或HCl調(diào)節(jié)至適當?shù)膒H值。

2.2 儀器

907 0MBE型號電熱鼓風恒溫干燥器，上海博訊；多頭磁力加熱攪拌器HJ-6，常州國華電器有限公司；數(shù)顯pH計，無錫梅湖數(shù)顯ph計廠；HS/YH-100L型恒溫恒濕培養(yǎng)箱，上海一華儀器設(shè)備有限公司；CSR-1-50型純水儀，北京愛思泰克科技開發(fā)有限責任公司；電子天平MAX=129G D=0.1MGAY120，日本島津；LGJ-10型冷凍干燥機，北京松源華興科技發(fā)展有限公司；ZG09-2型全自動高壓滅菌鍋，諸城市眾工機械有限公司；DT5-1B型臺式離心機，北京時代北利離心機有限公司；UV755B型紫外可見分光光度計，上海精密科學儀器公司。

2.3 藥品

乳酸鈉、蛋白胨、酵母膏、二苯碳酞二阱、重鉻酸鉀、磷酸、磷酸氫二鉀、濃硫酸、氯化銨、無水硫酸鈉、硫酸鎂、無水氯化鈣、鹽酸、硫酸亞鐵銨、氯化鋇、氯化鈉、碳酸氫鈉、丙三醇，均為分析純。

3 試驗方法

3.1 SRB的富集與培養(yǎng)

由各種微生物組成的厭氧污泥取自于本市工業(yè)區(qū)的廢液流經(jīng)地區(qū)，將污泥接種于培養(yǎng)基中培養(yǎng)并反復(fù)富集，以增強其活性。其培養(yǎng)基配方為：乳酸(90%)10 mL，純水2000 mL，葡萄糖2.0 g，MgSO44.0 g，NH4Cl 2.0 g，Na2SO49.0 g，NaCl 2.0 g，KH2PO41.0 g，無水CaCl20.12 g，F(xiàn)eSO41.0 g。培養(yǎng)條件為，將污泥以5%的比例接種到200 mL裝滿培養(yǎng)基的輸液瓶中，按照厭氧條件進行密封，保持35℃恒溫，以培養(yǎng)液變黑作為硫酸鹽還原的依據(jù)，其時間長短作為衡量SRB活性的標準。本實驗所用接種量均為5%，經(jīng)過反復(fù)富集最終獲得活性相對較強的SRB。

3.2 SRB的馴化

馴化培養(yǎng)液的配制為：NaH2PO48.4 g，Na2HPO45.5 g，KCl 0.26 g，NH4Cl 0.62 g，純水2000 mL。將富集完畢的混合菌群接種于培養(yǎng)液中，通過馴化獲得強還原能力和高耐受性的SRB作為優(yōu)勢菌群。依次提高待處理廢液中Cr6+的濃度并篩選菌群，最終確定耐鉻性最強為100 mg·L-1Cr6+的厭氧混合菌群。

4 結(jié)果與討論

據(jù)文獻報道，在SRB還原Cr6+的過程中，環(huán)境因素所起的作用很大，主要包括溫度和pH值等影響因素。為了研究不同環(huán)境因素對于SRB還原Cr6+的影響，以優(yōu)化SRB還原Cr6+的反應(yīng)條件，本實驗分別考察了不同溫度和pH值對SRB還原Cr6+的結(jié)果，為將其綜合應(yīng)用于實驗室的廢液處理提供依據(jù)。

4.1 溫度對SRB還原Cr6+的影響

本實驗先確定Cr6+的起始濃度為80 mg·L-1，分別改變溫度，測定在25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃時，厭氧條件下孵化36 h后，Cr6+的剩余濃度。其結(jié)果見圖1。

圖1 溫度對SRB還原Cr6+的影響

由圖1可見，當溫度為25℃時，Cr6+的剩余濃度為43.1 mg·L-1，說明低溫會導(dǎo)致SRB生長緩慢，致使還原Cr6+的速度較慢。當溫度為30℃時，Cr6+的剩余濃度為14.1 mg·L-1，當溫度升高至45℃時，Cr6+的剩余濃度為19.5 mg·L-1，說明SRB能適應(yīng)的溫度范圍較寬，且溫度相對其他菌群較高時，仍能保持較好的代謝活性。

4.2 pH值對SRB還原Cr6+的影響

本實驗先確定Cr6+的起始濃度為80 mg·L-1，分別改變pH值，測定在pH值依次增加時，厭氧條件下孵化36 h后，Cr6+的剩余濃度。其結(jié)果見圖2。

圖2 pH值對SRB還原Cr6+的影響

由圖2可見，pH值對于SRB的生長及活性有重要影響。當pH值介于6-8之間時，SRB具有一定程度的還原能力，尤其當pH值介于6.5-7.5之間時，Cr6+的剩余濃度都低于10 mg·L-1，說明在此條件下SRB菌群的活性較強。當pH值小于6或大于8時，Cr6+的剩余濃度急劇升高，說明該pH值條件對SRB菌群具有相當?shù)囊种谱饔?，延遲了菌群的適應(yīng)期。

5 總結(jié)

實驗結(jié)果表明，SRB在當溫度為30-45℃，pH值為6.5-7.5時，對含鉻廢液具有較強的還原能力。由此可見，SRB相對其他微生物其耐鉻濃度高，適應(yīng)溫度范圍廣，具有廣闊的應(yīng)用前景，可進一步在實際處理實驗室廢液中加以利用。

[1]吳玉生,馮焱.高效微生物-SBR工藝污水處理技術(shù)研究.山西煤炭管理干部學院學報,2008(04):196-200.

[2]賀氣志.含鉻廢水厭氧微生物及Cu/Fe雙金屬顆粒處理技術(shù)的研究.湖南師范大學碩士.2011.

[3]夏君,瞿建國,馬錦民,等.含鋅廢水的微生物處理技術(shù).化工環(huán)保,2005(03):191-194.