硫酸鹽還原菌在廢水厭氧治理中的應(yīng)用分析

范利萍 張雪嬌 諸立

（浙江省工業(yè)環(huán)保設(shè)計(jì)研究院有限公司 浙江杭州 310012）

硫酸鹽還原菌是一種厭氧異養(yǎng)菌，廣泛存在于微生物分解作用導(dǎo)致的厭氧水陸環(huán)境中，無(wú)論是土壤、河流、海水中都有分布，是一種生命力極為頑強(qiáng)的細(xì)菌，形態(tài)多樣化，以有機(jī)物分解作為能量來(lái)源，對(duì)硫酸鹽有著異化還原的作用，應(yīng)用硫酸鹽還原菌進(jìn)行廢水厭氧處理就是應(yīng)用了這一特性，對(duì)難以處理且對(duì)環(huán)境危害極大的重金屬?gòu)U水有著良好的處理效果。

1 硫酸鹽還原菌硫酸鹽還原機(jī)理

硫酸鹽還原菌是一類能夠進(jìn)行硫酸鹽還原代謝的細(xì)菌，應(yīng)用硫酸鹽作為有機(jī)物異化作用的電子受體，是一種嚴(yán)格厭氧菌，生命力強(qiáng)，在地下71m的粘土和3000m深海底同樣有分布[1]。

目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的硫酸鹽還原菌已經(jīng)超過(guò)40種，根據(jù)生理生化特征可分成異化硫酸鹽還原菌、異化硫還原菌兩大類，硫酸鹽還原菌能夠分解乳酸鹽、丙酮酸鹽，選擇乙醇或者H2等作為碳源，代謝產(chǎn)物為硫化物，異化硫還原菌只能還原硫或者含硫化合物。以營(yíng)養(yǎng)代謝形式劃分，硫酸鹽還原菌有完全氧化和不完全氧化兩類，完全氧化菌最終代謝產(chǎn)物是二氧化碳和水，不完全代謝產(chǎn)物是乙酸。

厭氧環(huán)境下，有機(jī)碳磷酸化，產(chǎn)生ATP，之后活化硫酸根，硫酸鹽與ATP形成APS和PPi，其中PPi不穩(wěn)定，迅速分解出無(wú)機(jī)Pi，推動(dòng)反應(yīng)平衡右傾，APS分解為亞硫酸鹽和AMP，經(jīng)脫水生成不穩(wěn)定的偏亞硫酸氫鹽且快速分解，中間產(chǎn)物為連二硫酸鹽，并最終分解為亞硫酸鹽、硫代硫酸鹽，在自身氧化還原反應(yīng)中形成亞硫酸鹽和S2-，S2-排出體外。在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中，硫酸根作為終端電子受體，有機(jī)物作為電子供體，最終硫酸根轉(zhuǎn)化為硫化物。

2 應(yīng)用硫酸鹽還原菌厭氧治理廢水

2.1 重金屬離子廢水的厭氧處理

重金屬離子廢水處理難度大，直接排放對(duì)環(huán)境會(huì)造成嚴(yán)重的破壞，并且重金屬離子代謝困難，容易在動(dòng)植物體內(nèi)沉積，最終在人體內(nèi)富集，對(duì)人的生命健康帶來(lái)了很大威脅。經(jīng)過(guò)食物鏈，排放的重金屬離子最終會(huì)回到人體內(nèi)，有著極強(qiáng)的致病致癌性，所以重金屬離子的治理一直是廢水處理中關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。

在美國(guó)環(huán)?？偸鹬С窒拢瑠W芬博依礦酸性礦山重金屬?gòu)U水采用了硫酸鹽還原菌厭氧治理的處理方式進(jìn)行控制，經(jīng)過(guò)半工業(yè)試驗(yàn)，獲得了不同金屬的去除率數(shù)據(jù)。

與此同時(shí)，Smith·W·H等人選擇乳酸鹽作為電子供體，制作硫酸鹽還原菌生物膜處理某皮革廠富Cr廢水，經(jīng)過(guò)48h的處理，500μmol/L的Cr廢水Cr處理率達(dá)到了88%，可溶的毒性Cr被還原為無(wú)毒Cr，但是在處理過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)，在Cr毒性的影響下，生物膜上硫酸鹽還原菌的生物學(xué)活性僅為10%。很多相關(guān)實(shí)驗(yàn)也證實(shí)，硫酸鹽還原菌厭氧處理重金屬?gòu)U水，能夠有效祛除重金屬離子，將其轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)毒單質(zhì)或者其他化合物，但是重金屬的毒性影響了硫酸鹽還原厭氧菌的生物活性，表明處理效果仍然有進(jìn)一步提升的空間[2]。

2.2 有機(jī)硫酸鹽廢水處理

現(xiàn)代工業(yè)中，食品、制藥、造紙、皮革等生產(chǎn)過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生高濃度硫酸鹽有機(jī)廢水排放，這一類廢水如果不經(jīng)過(guò)有效處理直接排放會(huì)產(chǎn)生較大臭味，污染水體，尤其是厭氧條件下，硫酸鹽的生化反應(yīng)會(huì)釋放有臭雞蛋氣味的硫化氫，對(duì)水生生態(tài)和生物健康以及環(huán)境衛(wèi)生都會(huì)造成破壞。采用硫酸鹽還原菌處理硫酸鹽廢水，相比于其他處理技術(shù)，有著投資小，能耗低，處理效果好并且不會(huì)產(chǎn)生二次污染的優(yōu)勢(shì)。

例如Boshoff的工廠化研究，選擇皮革廠的廢水，分別使用UASB、SRB兩種反應(yīng)器進(jìn)行硫酸根還原，其還原效率均在600mg/（d·L）以上，而COD去除速度方面SRB反應(yīng)器有著絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，最大值達(dá)到了600mg/（d·L）[3]。

2.3 酸性礦山廢水的厭氧治理

礦山酸性廢水嚴(yán)重過(guò)污染，pH值為3.0～3.5，直接排入河流會(huì)造成水體嚴(yán)重酸化，除了大量的硫酸根，還包括各類重金屬離子，造成對(duì)土壤、河流、動(dòng)植物的長(zhǎng)期毒害?，F(xiàn)階段對(duì)酸性廢水的處理主要采取中和法和濕地法，但是兩種方法的處理效果不理想。中和法多采用石灰石進(jìn)行中和處理，會(huì)生成大量硫酸鈣，產(chǎn)生嚴(yán)重二次污染，而且不能有效去除廢水中的重金屬離子，濕地法處理重金屬離子效果比較理想，但是對(duì)硫化氫處理能力不佳，直接散發(fā)到空氣中造成污染，且濕地法需要大面積的土地，成本較高，對(duì)環(huán)境變化比較敏感。

而應(yīng)用硫酸鹽還原菌處理礦山酸性重金屬離子廢水，能夠在降解硫酸根的同時(shí)去除重金屬離子。中試規(guī)模研究結(jié)果表明有機(jī)碳中難以降解的重金屬能夠被硫酸鹽還原菌有效脫除，生成單質(zhì)硫和堿度，可分別用于工業(yè)生產(chǎn)和廢水循環(huán)的初步處理。

3 結(jié)語(yǔ)

硫酸鹽還原菌厭氧治理是處理廢水的一種有效方法，處理效果好、低能耗、無(wú)二次污染，能夠?qū)崿F(xiàn)重金屬、硫酸鹽、有機(jī)物的聯(lián)合降解，是一種前景廣闊的廢水處理方法，尤其是在重金屬處理方面，有著濕地處理和化學(xué)處理方法不能及的優(yōu)勢(shì)，但是這個(gè)處理過(guò)程的影響因素眾多，尚有大量的基礎(chǔ)研究工作有待開展，距大規(guī)模應(yīng)用還需要一段時(shí)間。

[1]肖利萍,張鐳,李月.硫酸鹽還原菌及其在廢水厭氧治理中的應(yīng)用[J].水資源與水工程學(xué)報(bào),2011,(01）.