大豆為碳源厭氧法處理酸性硫酸鹽廢水的研究

郭穎超

（承德華勘五一四地礦測試研究有限公司 承德 067000）

0 引言

傳統的處理酸性硫酸鹽廢水的方法有很多，例如濕地法，中和法，硫化物法等[1-2]，這些方法都存在一定的局限性，如占地面積大，用堿量大，硫化劑價格高等。厭氧微生物法是近些年來一種新興的技術，具有工藝設備簡單，運行費用低，可以以廢治廢，無二次污染等優點[3]。因此，厭氧微生物法受到了環境工作者的高度重視。據報道，目前可被SRB利用的碳源已經超過了100種，但是找到一種既能為SRB提供能量和電子供體，又能在高酸度條件下去除的廉價碳源使該技術能在工業生產上得到廣泛應用，成為我們研究的目的。

1.1 試驗裝置

AMMBR反應器。

1.2 AMMBR反應器的工作原理

AMMBR反應器置于恒溫水浴中，溫度保持（35±1）℃，以間歇方式攪拌，每30min攪拌一次，每次攪拌持續15min。試驗進行時，進水溶液通過蠕動泵進入到厭氧反應器中，進水流量由蠕動泵來控制，進入的溶液在厭氧反應器的最底端，通過潛入泵的攪拌作用與厭氧反應器中的SRB發生反應，SRB處理后的廢水由出水口排出，代謝產生的H2S等氣體由排氣口，通過穩壓瓶被鋅氨絡合溶液吸收，剩余氣體通過濕式氣體流量計后排放掉。

1.3 AMMBR反應器的啟動

試驗所用底泥取自長春某公司污水處理廠的好氧污泥池。向厭氧反應器中投加3L好氧活性污泥后，隔絕空氣厭氧改性培養。開始時以S負荷為1.0kg/(m3·d)～2.0kg/(m3·d)、COD 為 2.0kg/(m3·d)～4.0kg/(m3·d)連續進水，水力停留時間為28h，經過15天的連續運行，厭氧反應器的COD去除率逐漸降低，而去除率越來越高，表明厭氧反應器已經具有一定還原的能力。從反應器的出氣口聞到臭雞蛋氣味的氣體，表明有H2S氣體產生，標志快速啟動成功。

1.4 試驗方法

1.4.1 靜態試驗方法

采用硫酸鹽還原菌的專屬培養基[7]富集培養AMMBR出水中的硫酸鹽還原菌，作為靜態試驗的菌種來源。試驗采用50mL的比色管，每管按接種菌液：培養基（v/v）=1：9或接種菌液：培養基（v/v）=2：8加入培養基，NaOH溶液和HCl溶液調節pH到7.0，培養基中碳源為大豆，經高溫滅菌30分鐘，冷卻后，接入富集的SRB的菌液。用塞子蓋住，搖勻，用封口膜封口，達到完全厭氧環境，然后放入恒溫培養箱中，35℃靜置培養，相同條件下每組平行做3瓶，實驗結果取平均值。

1.4.2 動態實驗方法

利用AMMBR反應器，前期實驗確定35℃為最佳溫度條件，碳源為發酵大豆，通過改變進水的pH、硫酸根濃度、COD/S、水力停留時間、鐵離子濃度、亞鐵離子濃度等條件來研究大豆為碳源時出水pH、硫酸根濃度、COD去除率、氧化還原電位、鐵離子濃度、亞鐵離子濃度、硫酸鹽還原菌濃度等項目，從而得到酸性硫酸鹽水的最佳工藝條件。

2 結果與討論

以大豆為碳源，探索厭氧微生物法處理酸性硫酸鹽廢水的可行性，該實驗方法具有操作簡便，試劑用量少，微生物負荷小，簡單易行，試驗用時短等優點。主要考察了不同的有機碳源對硫酸根去除率的對比。

2.1 靜態實驗結果討論

圖1 發酵大豆，葡萄糖，乳酸鈉為碳源硫酸根去除率與時間的關系

2.2 動態實驗結果與討論

從靜態的探索性試驗中，我們可以看出，發酵大豆對硫酸根的去除率接近乳酸鈉，但價格比乳酸鈉要低。本試驗以發酵大豆為碳源，運用AMMBR反應器進行動態試驗。該反應器容積為7.5L，具有廢水處理量大，微生物負荷高，循環性能好，設備穩定運行，更接近規模化等優點，我們通過進水pH，COD/，水力停留時間，硫酸根濃度，重金屬離子濃度等條件確定最適宜的工藝參數。

2.2.1 進水pH試驗

圖2 不同pH進水對去除率的影響

酸性硫酸鹽廢水的pH一般在2.5～4.5之間，廢水的酸度影響硫酸根的去除，葡萄糖是硫酸鹽還原菌的常用碳源，本文為了探究硫酸鹽還原菌所能承受的最低進水酸度，以發酵大豆和葡萄糖作對比，進行了以下試驗。

圖3 不同pH進水對出水pH的影響

圖4 不同pH進水對COD去除率的影響

圖5 不同的COD/對去除率的影響

2.2.3 水力停留時間（HRT）試驗

水力停留時間（HRT）就是容器的容積與進水流量之比，指待處理的廢水在反應器內的平均停留時間，也就是廢水與生物反應器內微生物作用的平均反應時間。如果反應器的有效容積為V（立方米），則有，HRT=V/Q，Q=uA，V=HA，所以，HRT=H/u(h)，H指容器高度，u指進水流量。

圖6 不同的HRT對去除率的影響

2.2.4 硫酸根濃度試驗

圖7 不同硫酸根濃度對去除率的影響

2.2.5 Fe2+對硫酸根離子去除的影響

含重金屬離子的酸性硫酸鹽廢水中一般含有Fe2+、Fe3+、Pb2+等重金屬離子。這些重金屬離子的存在也影響硫酸鹽還原菌對的去除能力，從而影響重金屬離子與硫離子形成硫化物沉淀的能力。

圖8 不同Fe2+濃度對去除率的影響

2.2.6 Fe3+對硫酸根離子去除的影響

圖9 不同Fe3+濃度對去除率的影響

Fe3+的存在對硫酸鹽還原菌也有一定的影響。本試驗考察了Fe3+對硫酸鹽還原菌去除硫酸根的影響。

3 結論

（1）以發酵大豆為碳源，最低進水pH為1.5，最低出水pH為6.10，達到酸性進水，中性出水，減少了用堿處理步驟，使工藝簡化，處理成本降低。高于以葡萄糖為碳源的最高去除率。

（3）同乳酸鈉，葡萄糖相比較，大豆具有價格低廉，易于獲得，并且組成穩定，是SRB的較適宜廉價碳源。