冯颖[1]2004年在《硫酸盐还原菌与Fe～0协同处理含重金属酸性废水的研究》文中指出含重金属离子酸性废水是对环境污染最严重、对人类危害最大的工业废水,利用微生物代谢和硫循环原理处理此类废水是一门新兴技术。为了增强微生物在废水处理中的代谢活性,提高废水处理效率,本文通过对SRB和SRB+Fe~0两种体系反应效果的比较,分析了各种因素影响反应效果的方式和机理,重点研究了Fe~0对微生物硫酸盐还原代谢和重金属离子去除的强化作用和强化机理,并考察了利用SRB和Fe~0协同处理实际矿山废水的效果。首先,通过间歇实验考察了温度、pH值和底物浓度等因素对SRB硫酸盐还原代谢的影响及Fe~0在各种条件下的强化作用。结果表明,Fe~0不但可以降低反应的活化能,增强体系对低温的耐受性,同时还可以减小pH值变化对硫酸盐还原速度的影响,加强微生物在高酸性条件下的代谢能力。另外,Fe~0通过对酶活性的调节作用,增强酶对底物的结合能力,在相同的处理能力下,SRB+Fe~0体系所需的底物浓度是SRB体系的75%。在此基础上,对SRB和SRB+Fe~0两种体系的硫酸盐还原动力学进行研究,得到硫酸盐还原反应速度经验公式。其次,研究了重金属离子对SRB代谢的毒害作用、重金属的去除机理及Fe~0的强化机理。提出了金属离子浓度与硫酸盐还原速度和还原率关系的模型,建立了重金属离子对SRB活性抑制作用的评估指标,即金属毒性系数β和50%活性抑制金属离子浓度Ic。得出了金属离子的毒性强弱顺序,Cr~(6+)>Cu~(2+)>M~(n+)>Mn~(2+)>Zn~(2+)。金属离子混合后,其毒性比各种金属离子单独作用的效果增强。明确了各种金属离子的去除机理和去除形式,探讨了Fe~0减小金属离子毒性,强化金属离子去除效果的机理。最后,考察了利用上流式复合填料反应器处理含重金属酸性废水的效果。结果表明,连续反应器中各种金属离子的毒性作用大大减弱,达到相同还原能力时,连续实验能承受的金属离子浓度是间歇实验的2~6倍。在25℃下利用SRB+Fe~0体系处理实际酸性矿山废水效果良好,体系SO_4~(2-)还原率为61%,pH值由进液的2.75上升到6.20,Cu~(2+)浓度降至0.2mg·L~(-1)以下,达到废水排放标准,对Mn~(2+)的去除效果不理想,去除率仅为53%。
安文辉, 马斯然, 王磊峰[2]2012年在《硫酸盐还原菌处理含铬废水的研究现状》文中认为含Cr(Ⅵ)的废水是一类难处理且危害大的重金属废水,生物处理重金属废水具有效率高成本低的特点,硫酸盐还原菌(SRB)是一类对重金属有较强抗性的厌氧菌,在含Cr(Ⅵ)废水处理方面具有优势。文章介绍了目前利用SRB处理含铬废水的相关研究及新工艺。
权红恩[3]2013年在《Fe~(2+)/Fe~(3+)与硫酸盐还原菌协同去除Cu~(2+)和Zn~(2+)的研究》文中指出利用硫酸盐还原菌（SRB）处理含重金属离子酸性废水是一种具有良好应用前景的处理技术。为了增强SRB在废水处理中的代谢活性，减轻重金属离子的毒性，提高废水处理效率，本文研究了各种操作因素对以SRB作为吸附剂吸附重金属离子的影响，考察了不同浓度的Fe2+和Fe3+对SRB的强化作用，最后研究了Fe2+与SRB协同处理含重金属离子废水的效果。首先，考察了菌体吸附剂浓度、pH值、温度以及共存离子对以失活的SRB菌体作为吸附剂，吸附Cu2+与Zn2＋离子的影响。结果表明：随着菌体吸附剂浓度的增加，Cu2+与Zn2＋离子除去率均显着增加，吸附容量基本呈现下降趋势；随着pH值的增加，Cu2+与Zn2＋离子吸附容量均呈现先增加后减少的趋势，对Cu2+与Zn2＋的吸附分别在pH为4.5和3.5处达到最大值93.25mg·g-1和81.57mg·g-1；共存离子Zn2＋的存在会显着降低Cu2+离子的吸附容量，并且随着Zn2＋离子浓度的增大降低地更明显；SRB菌体吸附剂的傅里叶红外谱图分析表明，SRB吸附剂表面有大量官能团，其中对吸附重金属离子Cu2+与Zn2＋起主要作用的官能团有羟基，羧基，氨基，羰基等。其次，通过间歇实验考察了不同浓度的Fe2+/Fe3+对硫酸盐还原菌的强化作用，Fe2+浓度、Fe3+浓度考察范围均为0mg·L-1-50mg·L-1，由于Fe2+/Fe3+的加入，反应延迟期缩短，硫酸盐还原率提高，并且Fe2+/Fe3+对SRB的强化作用与浓度相关，存在最佳浓度值，Fe2+最佳强化浓度、Fe3+最佳强化浓度分别为30mg·L-1和40mg·L-1；Fe3+反应体系中硫酸根浓度以及培养基COD变化趋势均与Fe2+体系相似，说明Fe3+对硫酸盐还原菌还原的强化作用是通过与S2-反应生成Fe2+而起作用的。最后，通过对比硫酸盐还原菌单独作用体系（SRB体系）以及Fe2+与硫酸盐还原菌协同作用体系（SRB+Fe2+体系）中硫酸盐浓度、Cu2+/Zn2＋浓度随时间变化情况，考察Fe2+与SRB协同处理含重金属离子废水的处理效果。由于Fe2+的加入，Cu2+/Zn2＋对SRB的抑制作用得到明显改善，重金属离子浓度越高Fe2+的强化作用越明显。
姚心[4]2008年在《硫酸盐废水生物处理强化机理及BP神经网络模型模拟》文中研究表明随着工业的发展,化工、制药、金属加工和采矿等领域在生产过程中排放出大量富含硫酸盐的工业废水,对水体、土壤和大气环境产生严重危害。因此,硫酸盐废水的治理一直受到人们的广泛关注和重视。本文在前人研究工作的基础上,考察了单质铁对SRB生物法处理硫酸盐废水的强化效果,揭示了单质铁强化作用机制,并将SRB+Fe~0体系运用于实际废水处理过程。在此基础上,分别建立了间歇和连续式SRB废水处理系统的BP神经网络模型,并将模型预测值与实验值进行对比分析。研究表明,单质铁的加入可以显着增强SRB在常温、高酸性和低底物浓度下的耐受性和代谢活性。在这些条件下硫酸盐还原率最多有82.6%的提高,同时在相同的处理能力下,SRB+Fe~0体系所需的底物浓度是SRB体系的75%。普通SRB体系15oC下硫酸盐基本不会发生降解,而SRB+Fe~0体系则可在50小时的反应时间内将95%的硫酸盐降解;利用SRB+Fe~0连续反应体系处理酸性矿山废水,达到稳定状态时,废水pH值由进液的2.75上升到6.20,废水中硫酸盐浓度由进液的20800 mg·L-1降低到8200 mg·L-1,去除率为60%。单质铁强化SRB处理硫酸盐废水的机理是由于厌氧酸性环境中单质铁被氧化,使水解的H+转化成氢原子或氢分子,为HSRB代谢提供了能源。这使得HSRB在恶劣的生态条件能够代替SRB完成硫酸盐代谢过程。基于Matlab软件对SRB及SRB+Fe~0的间歇和连续式硫酸盐废水处理效果建立了BP模型。从收敛性、训练次数和收敛方式叁个方面评价和分析了不同隐藏层节点下的模型的误差,建立了合理的神经网络模型。对比不同模型的实际实验值与模型目标输出值可知,基本环境因素模型和混合金属离子作用模型的训练均达到目标精度,且预测误差小于10%;连续反应器中操作条件和废水参数影响模型亦达到训练目标,误差在15%范围内。选取学习外样本的实测数据对模型进行验证。从模型对个别未知样本的预测结果可知,模型的预测能力误差控制在10%之内。
范戈[5]2015年在《自燃煤矸石改性去除煤矿酸性废水中Fe~(2+)、Mn~(2+)试验研究》文中进行了进一步梳理煤矸石是煤炭开采和洗选过程中产生的固体废弃物。煤矿酸性废水是煤矿开采中对生态环境破坏较大的一类污染源。论文以阜新清河门自燃煤矸石为原料,研究了自燃煤矸石的改性方法,以及用改性后的自燃煤矸石对酸性废水中的Fe~(2+)、Mn~(2+)去除效果进行了研究,并探讨了Fe~(2+)、Mn~(2+)去除机理。通过单因素静态实验分析表明,自燃煤矸石去除Fe~(2+)、Mn~(2+)最佳反应条件为：粒径0.120-0.180mm,投加量4g/50ml, pH值为5,震荡时间150min。对自燃煤矸石进行化学改性,通过去除Fe~(2+)、Mn~(2+)效果比较可知：NaOH改性效果>NaCl改性效果>HC1改性效果。以NaOH为改性剂,NaOH浓度3mol/L,液固比2：1,浸泡时间为8h,此时Fe~(2+)的去除率为92.53%,Mn~(2+)的去除率为87.54%,吸附过程符合二级动力学和Freundlich等温模型。通过动态试验研究表明,对比未改性的自燃煤矸石和NaOH改性自燃煤矸石可知,自燃煤矸石联合微生物对Fe~(2+)、Mn~(2+)、SO42-和COD去除效果较好,且持续能力强。Fe~(2+)Mn~(2+)、COD、SO42-的去除率最高分别可达到99.85%、70.72%、86.05%和74.91%。论文利用X-射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对试验结果进行表征。结果表明,自燃煤矸石去除污染物过程主要是表面配位反应、离子交换反应、氧化还原反应及化学沉淀反应。
汪爱河[6]2008年在《ZVI-SRB协同处理铀废水的试验研究》文中认为铀矿冶及其加工行业产生的铀废水是对环境污染严重、对人类危害很大的放射性废水,利用生物代谢作用处理此类废水是一门新兴的技术。为了增强生物在废水处理中的代谢活性,提高废水的处理效果。本文通过比较硫酸盐还原菌(Sulfate reducing bacteria, SRB)和SRB+还原性铁粉(zero valent iron, ZVI)两种体系的反应效果,研究了各种因素对两种体系处理效果的影响。首先通过静态实验考察pH、硫酸根的浓度及硝酸根的浓度等因素对SRB的代谢影响及ZVI在各种条件下的强化作用。结果表明,ZVI能有效促进SRB在各种条件下的还原代谢作用,并可以有效地抵制低pH和高硫酸根及硝酸根的浓度对SRB还原代谢的影响。其次通过单因素考察比较SRB和ZVI+SRB处理铀废水的效果。实验结果表明,在同等条件下,ZVI+SRB体系处理铀废水的效果明显好于SRB体系,特别是在低pH和高浓度SO42-条件下效果更明显。在初始pH为2.5,硫酸根的浓度为6000mg/L条件下,ZVI-SRB体系中铀的去除率能分别达到81.92%、95.23%。另外通过正交实验发现,影响的大小顺序为。试验最佳水平组合为:硫酸根离子浓度为4000mg/L、pH值为6、铀浓度为30mg/L、硝酸根的浓度为600mg/L。再次在营养枯竭的情况下,考察了硫酸盐还原菌对溶液中铀的吸附行为,硫酸盐还原菌对铀的等温吸附行为既符合Langmuir方程也符合Freudhch方程。最后,研究了固定化的SRB和ZVI-SRB对溶液中铀的去除效果。固定化的ZVI-SRB处理效果明显好于SRB,且海藻酸钙固定的ZVI-SRB和SRB两种体系对铀的等温吸附行为既符合Langmuir方程也符合Freudhch方程。
彭志雄[7]2017年在《硫酸盐还原菌处理吡啶硫酮锌生产废水的研究》文中研究指明吡啶硫酮锌(ZPT)是高效安全的抗菌剂。生产吡啶硫酮锌所产生的废水呈酸性,含有高浓度的Zn~(2+)和SO_4~(2-)且仍残留部分产品吡啶硫酮锌。目前,对于这种高盐重金属废水主要采用物理化学法进行处理。但是,物化法具有效率低,运行成本高,容易造成二次污染的弊端。因此,采用生物法处理此类成分复杂、浓度高的废水具有重要的意义。本研究采用硫酸盐还原菌(SRB)处理此类废水,能同时去除废水中的Zn~(2+)和SO_4~(2-),提高废水的处理效率并降低处理成本。本研究的主要工作如下:1.高效耐锌SRB的获取。针对吡啶硫酮锌生产废水中锌离子和硫酸根离子浓度很高,且废水呈酸性等特点,以垃圾填埋场的渗滤液为原液,筛选并驯化出一种能适应高浓度锌离子和酸性环境的SRB。并研究不同浓度的吡啶硫酮锌对SRB生长代谢的影响。2.主要影响因素对SRB的影响。通过间歇反应研究了不同ZPT浓度下Zn~(2+)、pH、温度、接种量对SRB硫酸盐代谢的影响及其机理。3.Fe~0对SRB代谢的影响。比较SRB/Fe~0协同体系与SRB系统对吡啶硫酮锌生产废水中锌离子去除效率和去除效果的差异,并探讨其增强的机理。研究结果表明:即使是低浓度的ZPT对SRB仍然具有抑制作用,而且随着ZPT浓度的升高抑制作用增强。具体表现为随着ZPT浓度的升高,适应期时SRB死亡率上升,对数增长期时SRB的增长速率变慢,处于稳定期的时间缩短,且稳定期时菌体数量减少,SRB提前进入衰亡期,菌体死亡率升高。高浓度的Zn~(2+)会抑制SRB的代谢活动,经过驯化后SRB能耐受350mg/L的Zn~(2+)。酸性环境下SRB代谢减弱,最适合SRB生长的pH范围为7～8。正常环境温度下,低温对SRB抑制作用最强,最适合SRB生长的温度范围为30～35℃。当接种量从5%增大到10%时,SRB的代谢能力增强,但接种量继续增大不再有促进作用。Fe~0对SRB代谢还原硫酸盐有明显的促进作用,对处理效率和效果都有明显的效果。同时发现,在比较适宜的环境因素下,ZPT随SRB的影响较小,但是在不适宜SRB生长的环境下,ZPT对SRB的毒性作用也随之增强。在适宜的反应条件下:初始锌离子浓度小于250 mg/L,pH为7～8,温度为30～35℃,接种量大于10%时,硫酸盐还原菌对吡啶硫酮锌生产废水中的Zn~(2+)和SO_4~(2-)都具有良好的去除效果,Zn~(2+)的去除率能达到90%以上,SO_4~(2-)的去除率能达到85%以上。
黄志[8]2013年在《可渗透反应床固定化硫酸盐还原菌协同Fe-C原位治理酸性矿井水中重金属离子的研究》文中研究指明酸性矿井水(acid mine drainage,简称AMD)产生于高硫煤矿及金属矿的开采过程,当硫化矿物接触化学氧化剂和氧化亚铁硫杆菌时,.会发生一系列的化学反应,就形成了AMD。AMD的特点是含有高浓度的硫酸根离子和铁离子,pH值很低,容易浸出矿物中的有毒重金属元素(如Pb、Cu、Cd、Zn、Cr等),造成重金属污染,给地下水资源、采矿业以及矿区的生态环境构成严重威胁。本文采用固定化硫酸盐还原菌(Sulphate Reducing Bacteria,简称SRB)及Fe-C还原生物强化技.术,结合可渗透反应床((Permeable reactive barrier,简称PRB)结构设计,研究原位治理酸性矿井水重金属离子,实现井下酸性矿井水的原位治理。从而对高硫煤矿井安全绿色生产、保护地下水资源及矿区生态环境有重要意义。首先,为研究可渗透反应床固定化硫酸盐还原菌对酸性矿井水中多种重金属离子的原位修复效果,利用厌氧生物反应器考察了硫酸盐还原菌对重金属的耐受性,及驯化后的硫酸盐还原菌对实验室模拟酸性矿井水中重金属离子的处理效果。结果表明,驯化后的硫酸盐还原菌混合菌群可有效去除酸性矿井水中多种重金属离子,其中Cu2+、Pb2+、Zn2+去除率均可达到90.4%以上,Cd2+的去除率也能达到75.67%以上。在此基础上,将驯化后的SRB保存作为实验菌。其次,为了探索硫酸盐还原菌处理重金属离子的最佳工艺条件,实验采用响应曲面法,以Pb2+、Cd2+、Cu2+、Zn2+、Fe2+平均去除率为响应值,运用Box-Behnken(BB)设计研究了各自变量及其交互作用对水中重金属离子去除效果的影响。以二次多项式回归方程预测模型为基础,得到硫酸盐还原菌处理重金属离子的最佳工艺条件为：pH=7.1,T=34.8℃,t=5天,初始浓度越低时去除率越高。在最优条件下,Pb2+、Cd2+、Cu2+、Zn2+、Fe2+去除率分别达到98.81%、93.1%、96.62%、92.73%、93.41%。同时,运用Box-Behnken(BB)设计和响应曲面法研究四个因素：pH (2.0-4.0),温度(30-40℃),铁碳比(1/2-3/2) and铁碳量(2-4g)及其交互作用对微电解法去除Pb2+、Cu2+、Zn2+、Cd2+的影响。全部29组实验建立了一个二次多项式回归方程预测模型。根据模型得出,铁碳微电解法处理重金属离子的最佳工艺条件为：pH=3.08, T=38.75°C,铁碳比6：5,铁碳量39.7g/L。在最优条件下,Pb2+、Cu2+、Zn2+、Cd2+去除率分别达到82.23%,89.48%,69.30%,75.07%。在上述实验的基础上,采用响应曲面法,利用Box-Benhnken的中心组合设计,研究了在不同pH值、温度、时间、以及铁菌比对Fe-C/SRB体系处理酸性矿井废水重金属离子的影响,得出Fe-C/SRB体系处理酸性矿井废水重金属离子的最适工艺条件。结果表明,响应曲面法可以有效的优化SRB/Fe-C系统去除重金属的工艺条件。方差分析显示R2=0.9993,非常接近1,说明实验结果与二次回归方程预测模型非常符合。实验所得最佳条件为pH7、30℃铁菌比3：10、7d。在此条件下Cu2+、Pb2+、Zn2+、Cd2+的去除率分别为99.53%、99.58%、98.30%、98.97%,较单一系统,去除效果有显着提高。最后,考察了利用实验室模拟可渗透反应床(Permeable reactive barrier,PRB)处理酸性重金属废水的效果。试验数据显示,系统稳定的前两周,各重金属离子基本去除。14d后Zn2+、Cd2+去除率开始下降,而Cu2+、Zn2+的去除率36d后才开始缓慢下降。同时,Fe-C体系提高了模拟酸性矿井水的pH值,从进水的pH3左右迅速提高到pH7左右,出水达到7到8之间。
陈炜婷, 张鸿郭, 罗定贵, 陈永亨[9]2013年在《硫酸盐还原菌处理含重金属酸性废水的研究》文中进行了进一步梳理硫酸盐还原菌(SRB)是一类能利用硫酸盐或者其他氧化态硫化物作为电子受体来异化有机物质的严格厌氧菌,在厌氧废水处理方面极具潜力。阐述了SRB处理废水中有机物及重金属离子的机理,综述了国内外利用SRB处理重金属离子废水的研究进展。最后总结了目前在工程应用方面尚存在的问题。
安文博[10]2016年在《零价铁协同SRB污泥固定化颗粒处理煤矿酸性废水实验研究》文中提出针对煤矿酸性废水(Acid Mine Drainage,AMD)具有pH低、高铁锰、硫酸盐含量高等特点,直接排放产生环境污染及其传统的中和沉淀法和人工湿地法处理存在一定缺陷等问题,基于微生物固定化技术,以零价铁(Fe~0)作为主要基质成分,与硫酸盐还原菌(Sulfate Reducing Bacteria,SRB)有机结合,制备高活性SRB污泥固定化颗粒,构造Fe~0与SRB协同修复AMD体系。首先,通过单因素实验和响应曲面实验方法,研究优化固定化颗粒铁屑的种类、投加量、粒径的配比。结果表明,通过单因素实验初步拟定固定化颗粒中铁屑的配比为,炼钢生铁、投加量为0.6g、粒径为200~300目。考虑单因素实验不能对连续点进行分析,存在一定的局限性,因此,通过响应曲面实验进一步优化铁屑最佳配比为,炼钢生铁、投加量为0.6g、粒径为200~300目。此时,出水pH值为7.01,TFe、Mn~(2+)、SO_4~(2-)的平均去除率分别为95.40%、57.82%、73.88%,COD累积释放量为1457mg/L。其次,通过扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、X-射线衍射(X-Ray Diffraction,XRD)、膨胀率、稳定性、含水率、传质、吸附容量及动力学分析,研究固定化颗粒的表观性状、物理和化学特性。结果表明,颗粒表面黝黑光亮,内部孔隙结构丰富,主要由C、H、O、N、Si、Fe、Al等元素组成,其能够抵抗pH=4的酸溶液,并在碱、盐溶液中保持较好的稳定性,另外,其处理AMD溶液后,含水率增加,颗粒保持完整,其对Mn~(2+)的吸附容量符合Freundlich等温吸附方程(R~2=0.9865,1/n=0.4896),吸附动力学符合Elovich动力学模型(R~2=0.9964)。再次,通过静态烧杯实验的方法,借助SEM扫描和XRD衍射仪器,开展不同pH、SO_4~(2-)、Mn~(2+)为初始浓度的AMD处理特性实验。结果表明,颗粒能够抵抗pH=4的AMD溶液冲击能力,但当pH=2时,处理效果变差;颗粒对较低浓度SO_4~(2-)(SO_4~(2-)=800mg/L)处理效果较好,但当SO_4~(2-)=2500mg/L时,会抑制SRB活性;颗粒对不同浓度Mn~(2+)的抵抗能力不同,高浓度Mn~(2+)(Mn~(2+)=40mg/L)会抑制SRB活性,处理效果变差。最后,通过构建含有Fe~0和不含Fe~0的SRB污泥颗粒动态柱,研究固定化颗粒中各基质材料的作用过程,揭示Fe~0与SRB污泥协同作用机理。结果表明:含有Fe~0的固定化颗粒对AMD处理效果优于不含Fe~0,出水pH值为8.06,TFe、Mn~(2+)、SO_4~(2-)去除率分别达到99.93%、48.38%、45.85%,COD释放量为110.9mg/L。综上所述,Fe~0与SRB协同体系能强化固定化颗粒修复AMD的过程。
参考文献：
[1]. 硫酸盐还原菌与Fe～0协同处理含重金属酸性废水的研究[D]. 冯颖. 天津大学. 2004
[2]. 硫酸盐还原菌处理含铬废水的研究现状[J]. 安文辉, 马斯然, 王磊峰. 广东化工. 2012
[3]. Fe~(2+)/Fe~(3+)与硫酸盐还原菌协同去除Cu~(2+)和Zn~(2+)的研究[D]. 权红恩. 天津大学. 2013
[4]. 硫酸盐废水生物处理强化机理及BP神经网络模型模拟[D]. 姚心. 天津大学. 2008
[5]. 自燃煤矸石改性去除煤矿酸性废水中Fe~(2+)、Mn~(2+)试验研究[D]. 范戈. 辽宁工程技术大学. 2015
[6]. ZVI-SRB协同处理铀废水的试验研究[D]. 汪爱河. 南华大学. 2008
[7]. 硫酸盐还原菌处理吡啶硫酮锌生产废水的研究[D]. 彭志雄. 湖南大学. 2017
[8]. 可渗透反应床固定化硫酸盐还原菌协同Fe-C原位治理酸性矿井水中重金属离子的研究[D]. 黄志. 安徽工程大学. 2013
[9]. 硫酸盐还原菌处理含重金属酸性废水的研究[J]. 陈炜婷, 张鸿郭, 罗定贵, 陈永亨. 安徽农业科学. 2013
[10]. 零价铁协同SRB污泥固定化颗粒处理煤矿酸性废水实验研究[D]. 安文博. 辽宁工程技术大学. 2016
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