用硫酸鹽還原菌和反硝化菌協(xié)同處理模擬酸性地下水

彭 陽，周 磊，徐樂昌，高 潔

(核工業(yè)北京化工冶金研究院，北京 101149)

DNB與SRB同屬厭氧菌，可共存于同一環(huán)境中，這表明可以利用兩者的協(xié)同作用共同處理地浸采鈾地下水中的污染離子；但采用SRB、DNB同時(shí)處理酸法地浸地下水的研究鮮見報(bào)道。為此，開展DNB與SRB協(xié)同處理模擬酸法地浸采鈾地下水試驗(yàn)研究，以期為采用混合菌群修復(fù)酸法地浸采鈾地下水提供參考。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 SRB的采集、培養(yǎng)及馴化

研究用SRB采自青龍鈾礦尾礦壩下游的污泥。將取回的多個污泥樣品分別置于50 mL醫(yī)用厭氧瓶中，用農(nóng)業(yè)部沼氣所培養(yǎng)基(配方見表1)進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)基與污泥的體積比為1∶1，培養(yǎng)溫度為35 ℃。經(jīng)過6 d的培養(yǎng)，部分厭氧瓶內(nèi)污泥呈黑色，并伴有濃烈的臭雞蛋氣味，初步判斷其中含有大量SRB菌種。從該醫(yī)用瓶中取20 mL菌液，接種于100 mL的容量瓶中進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)，于6 d后獲得擴(kuò)大培養(yǎng)的混合SRB菌種。

表1 農(nóng)業(yè)部沼氣所培養(yǎng)基配方

1.1.2 DNB的采集、培養(yǎng)及馴化

表2 反硝化細(xì)菌培養(yǎng)基配方

地下水的COD較低(一般5～10 mg/L)，遠(yuǎn)不能滿足微生物生長代謝的需要，試驗(yàn)中需要添加額外碳源。UASB生物反應(yīng)器中所用的復(fù)合碳源為玉米芯和牛糞的發(fā)酵液[11]。其制備條件：將玉米芯和牛糞按10∶1干重比混合后接入有機(jī)肥發(fā)酵劑，并置于含有乙酸菌群的酸性厭氧發(fā)酵罐中，控制發(fā)酵溫度為28 ℃，發(fā)酵時(shí)間為18 d。

1.1.4 試驗(yàn)廢水

表3 某酸法地浸礦山終采區(qū)地下水水質(zhì)

表4 模擬地浸礦山酸性地下水組分

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)在UASB生物反應(yīng)器中進(jìn)行。反應(yīng)柱由有機(jī)玻璃內(nèi)外套管組成，外管內(nèi)徑7 cm，內(nèi)管內(nèi)徑4 cm，柱體高度約95 cm，柱內(nèi)容積約1.5 L。在內(nèi)管底部設(shè)計(jì)圓盤布水裝置，在距底端不同距離處設(shè)置3個取樣孔。反應(yīng)柱體包括固定填料床和懸浮污泥床，固定填料床高30 cm，懸浮污泥床高45 cm，填料床和污泥床之間通過墊板隔開，固定填料床中填充粒徑5～10 mm的玉米芯，UASB反應(yīng)器如圖1所示。

1—廢水進(jìn)口；2—恒溫水進(jìn)口；3—圓盤布水裝置；4—螺栓；5—密封墊；6—恒溫水出口；7—三相分離器；8—溫度計(jì)；9—溢流槽；10—處理后廢水出口；11—取樣孔；12—固定填料床；13—懸浮污泥床。

恒溫水與待處理廢水均通過恒流泵泵入柱體，廢水從反應(yīng)器內(nèi)管的下端進(jìn)入，經(jīng)過懸浮污泥床與固定填料床進(jìn)入三相分離器；恒溫水從反應(yīng)器外管的下端進(jìn)入，用以維持內(nèi)管的反應(yīng)溫度。反應(yīng)產(chǎn)生的氣體從上部排氣口排至含有堿液的集氣瓶中。反應(yīng)器的部分出水通過溢流槽進(jìn)入外設(shè)澄清池，另一部分出水通過回流泵返回至UASB反應(yīng)器。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 UASB反應(yīng)器啟動

UASB反應(yīng)器的啟動通常要經(jīng)過細(xì)菌的接種、初期啟動階段和負(fù)荷運(yùn)行階段后，才能進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行階段。本試驗(yàn)在UASB反應(yīng)器安裝完畢后，先泵入培養(yǎng)基溶液，并接種經(jīng)過靜態(tài)馴化的混合SRB菌種；靜置培養(yǎng)1周后，反應(yīng)器內(nèi)出現(xiàn)黑色沉淀物，玉米芯上附著大量的顆粒狀污泥，同時(shí)伴有濃重的H2S氣味，表明該反應(yīng)器進(jìn)入了正常啟動階段；然后繼續(xù)進(jìn)行SRB菌的動態(tài)馴化及廢水處理試驗(yàn)。

將處于對數(shù)生長期的K562和KG1a細(xì)胞接種于96孔板，細(xì)胞密度為1×108/L，每孔100 μL。設(shè)對照組、藥物組和空白組，每組5個復(fù)孔。Rh2-S 均使用DMSO溶解稀釋，濃度為20、40、60、80 μmol/L，分別培養(yǎng)24、48、72 h。測量前，每孔加入10 μL CCK-8工作液，震蕩混勻，繼續(xù)正常培養(yǎng)2 h后，酶標(biāo)儀（工作波長為450 nm）測量吸光度（A）值。計(jì)算時(shí)去掉復(fù)孔的最大值和最小值，保留3個有效復(fù)孔，計(jì)算細(xì)胞活力。

1.3.2 廢水處理試驗(yàn)

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 SRB、SRB+DNB協(xié)同處理

圖2 SRB、SRB+DNB協(xié)同處理

圖對DNB+SRB協(xié)同處理廢水的影響

圖對DNB+SRB協(xié)同處理廢水的影響

3 結(jié)論