硫酸盐还原菌污泥与零价铁协同处理含Cr(Ⅵ)及苯酚硫酸盐废水的研究

摘要

含Cr(Ⅵ)及苯酚的硫酸盐(SO42-)废水来源广泛，这类废水的大量排放给人类健康和自然环境造成严重的危害，其废水的综合治理也是水处理领域亟待解决的重要问题。本研究探索了一种利用硫酸盐还原菌(Sulfate-reducing bacteria, SRB)污泥耦合零价铁(Zero-valent iron, ZVI)处理含Cr(Ⅵ)及苯酚的硫酸盐废水的工艺，对我国开发具有高效、简易、低成本、低能耗的废水处理技术具有重要的指导意义。
　　SRB是一类将碳源的氧化过程与SO42-的还原过程结合起来以支持自身新陈代谢的严格厌氧菌。碳源的选择对于SRB的SO42-还原效率具有重要的影响。本文分别选择柠檬酸钠、乙酸钠、乳酸钠、葡萄糖和可溶性淀粉作为碳源，考察不同碳源对于SRB活性的影响。实验结果表明，乳酸钠最适合作为SRB的碳源，其次是柠檬酸钠和可溶性淀粉。此外，当SRB分别以乳酸钠、柠檬酸钠和可溶性淀粉作为碳源时，通过向体系中投入ZVI可以明显加强SRB对于高SO42-环境的耐受性。由于SO42-还原过程会产生大量有毒的负二价硫[S(-Ⅱ)]，因此需要对其过程出水进行后续处理。利用水铁矿(Ferrihydrite)与S(-Ⅱ)发生还原溶解作用可以达到快速有效地去除水中S(-Ⅱ)的目的，并且通过向反应生成的铁硫化物中投加H2O2可以将铁硫化物再次转化为Ferrihydrite，进而提高Ferrihydrite在实际处理过程中的可重复利用性。同时，实验结果表明随着使用次数的增加，Ferrihydrite表面会富集一定量的硫单质。因此本工艺可以在去除水中S(-Ⅱ)同时进行硫单质的回收。
　　在采用SRB污泥处理含Cr(Ⅵ)废水的实验中发现，SRB污泥对于Cr(Ⅵ)具有良好的去除能力，并且ZVI投加可以显著加强其生物活性与可重复利用性。实验结果表明，经过7次重复利用后，SRB+ZVI系统对于Cr(Ⅵ)和SO42-的还原效率仍可分别维持在98％和91％。此外，SRB污泥与ZVI联用工艺对含酚硫酸盐废水也具有良好的处理效果，其对于苯酚和SO42-的去除效率分别达到94％和72％。然而，在采用此工艺同时去除水中Cr(Ⅵ)和苯酚的实验中发现，Cr(Ⅵ)的存在可以明显抑制污泥中苯酚降解微生物的活性导致苯酚降解效率很低。但另一方面，Cr(Ⅵ)的存在可以减弱苯酚对于SO42-还原过程的抑制作用。因此在今后的研究中需要对本工艺的参数与操作条件进行改进，以提高其在Cr(Ⅵ)存在的条件下SRB污泥对苯酚的降解能力。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

第二章 文献综述

2．1 硫酸盐(SO42-)废水处理技术的研究与进展

2．1．1 化学沉淀法

2．1．2 反渗透法

2．1．3 纳滤法

2．1．4 电渗析法

2．1．5 吸附和离子交换法

2．2 含铬废水处理技术的研究与进展

2．2．1 化学还原法

2．2．2 吸附法

2．2．3 膜过滤法

2．2．4 离子交换法

2．2．5 电化学法

2．3 含酚废水处理技术的研究与进展

2．3．1 蒸汽蒸馏法

2．3．2 吸附法

2．3．3 萃取法

2．3．4 电解氧化

2．3．5 光催化氧化

2．4 生物法去除含Cr(Ⅵ)及苯酚的硫酸盐废水

2．4．1 硫酸盐还原菌(Sulfate-reducing bacteria，SRB)概述

2．4．2 SRB的代谢途径

2．4．3 SRB还原SO42-的影响因素

2．4．4 铁矿物还原溶解去除水中的S(-Ⅱ)

2．4．5 SRB去除Cr(Ⅵ)的途径

2．4．6 ZVI加强SRB生物活性的原理

2．5 苯酚厌氧生物降解的途径

2．6 选题依据

第三章 SRB污泥与铁矿物联用一体化去除SO42-与S(-Ⅱ)田的工艺研究

3．1 引言

3．2 实验药品及设备

3．2．1 实验药品

3．2．2 实验仪器

3．3 实验方法

3．3．1 SRB污泥的驯化培养

3．3．2 模拟废水的制备

3．3．3 Hematite的制备

3．3．4 Ferrihydrite的制备

3．3．5 SO42-生物还原实验

3．3．6 铁矿物与H2O2联用去除硫化物

3．3．7 实验分析方法

3．4 结果与讨论

3．4．1 碳源对于SRB生物活性的影响

3．4．2 ZVI对于SO42-生物还原效率的影响

3．4．3 铁矿物与H2O2联用去除水中S(-Ⅱ)

3．4．4 Ferrihydrite的重复利用性

3．5 本章小结

第四章 SRB污泥与ZVI协同处理含Cr(Ⅵ)及苯酚SO42-废水

4．1 引言

4．2 实验药品及仪器设备

4．3 实验方法

4．3．1 SBR污泥去除Cr(Ⅵ)的间歇实验

4．3．2 连续间歇实验

4．3．3 实验分析方法

4．4 结果与讨论

4．4．1 SRB污泥生物活性对于Cr(Ⅵ)还原效率的影响

4．4．2 Cr(Ⅵ)初始浓度对于Cr(Ⅵ)还原效率的影响

4．4．3 Cr(Ⅵ)生物还原过程的连续间歇实验

4．4．4 ZVI存在条件下SWS生物降解苯酚实验

4．4．5 SWS+ZVI系统同时去除Cr(Ⅵ)和苯酚的实验

4．5 本章小结

第五章 结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢