一种利用硫酸盐还原菌处理吡啶硫酮锌生产废水的方法

摘要

本发明涉及一种利用硫酸盐还原菌(SRB)处理吡啶硫酮锌(ZPT)生产废水的方法。具体步骤为：采用从垃圾渗滤液中富集的硫酸盐还原菌，通过逐级驯化后得到耐高浓度锌离子的菌种，然后利用该菌种处理ZPT废水。经过试验，当温度为20℃，pH为6.5，接种量为10％时，硫酸盐还原菌对ZPT废水中的锌离子和硫酸根离子均能达到较好的去除效果。将吡啶硫酮锌生产废水和生活污水以1:2.5～1:4.5的比例混合，既能为细菌的生长提供碳、氮、磷等营养元素，还能降低废水中有害成分的浓度，使混合废水生物降解性更好。该方法能经济有效的处理吡啶硫酮锌生产废水，且无二次污染，具有良好的经济效益和环境效益。

说明书

技术领域

本发明属于废水处理领域，具体涉及一种利用耐酸硫酸盐菌处理吡啶硫酮锌生产废水，并将生活污水和吡啶硫酮锌生产废水混合以增加可生化性。

技术背景

吡啶硫酮锌作为优良、广谱、低毒、环保的真菌和细菌的抑菌剂，可广泛用于民用涂料、胶粘剂和地毯、洗发和护发化妆品等领域。已有很多研究表明吡啶硫酮锌即使在低浓度下对水生动物也有很大的毒性。生产吡啶硫酮锌的原料有吡啶硫酮钠、硫酸锌。由于原料的过量添加和反应不完全等问题，生产完的废水中含有高浓度的吡啶硫酮钠、硫酸锌、硫酸钠和少量的产品吡啶硫酮锌。这些物质中，吡啶硫酮钠和吡啶硫酮锌都是一种抗菌剂，但是吡啶硫酮钠属于低毒化合物，对水生生物的毒性很小。锌离子在低浓度时对细菌的生命活动有促进作用，但随着浓度的增大，反而会抑制细菌的生长。有研究表明在锌离子浓度达到20mg/L时，它就会对硫酸盐还原菌的代谢过程产生影响；低浓度的硫酸钠虽然对细菌没有明显影响，但随着硫酸钠的浓度的提高，废水盐度变高，不利于硫酸盐还原菌的生长。

吡啶硫酮锌生产废水的处理难度很高，国内外这方面的研究较少。处理这种废水的方法有物理化学法和生物法，物理化学的方法主要为通过加入某些离子使得锌离子和硫酸根离子形成沉淀去除，具有处理效率高等优点，但是物理化学方法不仅成本高而且会产生二次污染，给后续的处理增加了难度，而且处理成本太高，某些小工厂为了节约成本，直接将废水排入水体，吡啶硫酮锌和高浓度的硫酸锌会对水体造成很严重的污染。

微生物处理技术相对于其他技术而言，具有成本低、无二次污染等特点，可操作性强。根据废水的特点，硫酸钠和硫酸锌的含量较高，可以采用硫酸盐还原菌来处理。硫酸盐还原菌能够将SO₄^2-还原生成H₂S还可进一步生成单质S或者同废水中存在的重金属如Zn²⁺生成ZnS沉淀下来。同时硫酸盐反应过程中也会消耗体系中存在的H⁺，进一步沉淀锌离子。将生活污水和吡啶硫酮锌生产废水混合不仅能降低废水中锌离子和硫酸根离子的浓度，提高废水的pH值，还能为硫酸盐还原菌提供碳源、氮源和微量元素。有效的解决了硫酸盐还原菌应用条件苛刻和处理成本高的问题。该方法能经济有效的处理吡啶硫酮锌生产废水，且无二次污染，具有良好的经济效益和环境效益。

发明内容

本发明的目的在于克服现在技术成本高及难以达到处理效果，采用从垃圾渗滤液中筛选出硫酸盐还原 菌，并通过逐级驯化后得到耐高浓度锌离子的菌种，最后利用该菌种对ZPT废水的处理。同时，为增加处理效果，本发明将生活污水和吡啶硫酮锌生产废水混合，稀释吡啶硫酮锌生产废水中的吡啶硫酮钠、硫酸锌、硫酸钠和吡啶硫酮锌，使该废水更适合硫酸盐还原菌的生长。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种利用硫酸盐还原菌处理吡啶硫酮锌生产废水的方法，是通过垃圾填埋场的垃圾渗滤液中筛选出硫酸盐还原菌，再经过逐级驯化之后优化的菌种，最后将驯化后的菌种处理吡啶硫酮锌生产废水和生活污水的混合废水中。此方法包括以下步骤：

(1)将从垃圾填埋场采集的垃圾渗滤液接种至硫酸盐还原菌专属培养液中进行培养，渗滤液与培养液的体积比为1:20，培养液配方为：无水硫酸钠0.5g/L、氯化铵1.0g/L、氯化钙0.1g/L、磷酸氢二钾0.5g/L、七水合硫酸镁2.0g/L、乳酸钠3.5g/L、酵母浸膏1.0g/L、硫酸亚铁铵0.5g/L、抗坏血酸0.5g/L，调pH至7.0，厌氧30～37℃静置培养至培养液由澄清变至墨汁色，将培养出的菌液加入专属培养液中传代培养3次，获得富集的微生物。

(2)将富集的微生物以10％的接种量接种至驯化培养液中进行驯化，驯化温度为20℃，pH为6.5，一个驯化周期为5天，驯化过程以添加不同质量的ZnSO₄控制锌离子浓度，分别为100、150、200、250、300mg/L，从最低锌离子浓度100mg/L进行驯化，逐级增加培养液内锌离子的浓度，当培养液的颜色能在第二天变成黑灰色，认为硫酸盐还原菌达到此相应锌离子浓度下的活性，进入下一个锌离子浓度梯度下的驯化，当硫酸盐还原菌达到最高锌离子浓度300mg/L要求的活性时，驯化完成。

(3)将驯化完成后的SRB放入发酵罐中培养，培养三天后以10％的接种量接种至混合废水中，混合废水为吡啶硫酮锌生产废水和生活废水，比例为1:2.5～1:4.5。

本发明与现有技术相比，具有如下显出效果：

本发明的方法是直接从垃圾渗滤液中提纯并驯化耐高浓度锌离子的硫酸盐还原菌，并将该菌种用于吡啶硫酮锌生产废水的处理，处理成本较低，操作简单；

进一步的，本发明方法采用了混合吡啶硫酮锌生产废水和生活污水，在引入碳氮磷及其他微量元素的同时，也可以稀释吡啶硫酮锌生产废水中锌离子和吡啶硫酮钠、降低废水的盐度并提高废水的pH值，降低了吡啶硫酮锌生产废水处理难度，而且节约了成本；

进一步的，本发明的方法利用了硫酸盐还原菌的特性，即将硫酸盐还原成硫化氢因而沉淀废水中的锌离子，经过处理，废水中锌离子的处理率可达95％，硫酸盐的去除率也能达到80％，吡啶硫酮锌浓度低于检测限(1mg/L)，对吡啶硫酮锌生产废水提供一种高效的去除方法。

附图说明:

图1是硫酸盐还原菌处理吡啶硫酮锌生产废水机理图

图2是硫酸盐还原菌处理吡啶硫酮锌生产废水流程图

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明进一步的详细说明：

实施例1吡啶硫酮锌生产废水的处理

此次所用菌种来源XXX垃圾填埋场中的渗滤液，将样品收集后运回实验室，立即保存于4℃冰箱中，所处理的废水为湖南省XXX公司吡啶硫酮锌生产废水，具体步骤如下：

a.将从垃圾填埋场采集的垃圾渗滤液接种至硫酸盐还原菌专属培养液中进行培养，渗滤液与培养液的体积比为1:20，培养液配方为：无水硫酸钠0.5g/L、氯化铵1.0g/L、氯化钙0.1g/L、磷酸氢二钾0.5g/L、七水合硫酸镁2.0g/L、乳酸钠3.5g/L、酵母浸膏1.0g/L、硫酸亚铁铵0.5g/L、抗坏血酸0.5g/L，调pH至7.0，厌氧30～37℃静置培养至培养液由澄清变至墨汁色，将培养出的菌液加入专属培养液中传代培养3次，获得富集的微生物；

b.将富集的微生物以10％的接种量接种至驯化培养液中进行驯化，驯化温度为20℃，pH为6.5，一个驯化周期为5天，驯化过程以添加不同质量的ZnSO₄控制锌离子浓度，分别为100、150、200、250、300mg/L，从最低锌离子浓度100mg/L进行驯化，逐级增加培养液内锌离子的浓度，当培养液的颜色能在第二天变成黑灰色，认为硫酸盐还原菌达到此相应锌离子浓度下的活性，进入下一个锌离子浓度梯度下的驯化，当硫酸盐还原菌达到最高锌离子浓度300mg/L要求的活性时，驯化完成。

c.将驯化完成后的SRB放入发酵罐中培养，培养三天后以10％的接种量接种至混合废水中，混合废水为吡啶硫酮锌生产废水和生活废水，比例为1:2.5；

SO₄^2-和硫酸盐还原菌生成的S^2-与锌离子结合成淡黄色的硫化锌沉淀，酸性的吡啶硫酮锌生产废水中的锌离子的去除率能达到95％，硫酸根的去除率能达到80％，吡啶硫酮锌浓度低于检测限(1mg/L)，出水的pH为7.0。