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

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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。
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