大豆为碳源厌氧法处理酸性硫酸盐废水的研究

郭颖超

（承德华勘五一四地矿测试研究有限公司 承德 067000）

0 引言

传统的处理酸性硫酸盐废水的方法有很多，例如湿地法，中和法，硫化物法等[1-2]，这些方法都存在一定的局限性，如占地面积大，用碱量大，硫化剂价格高等。厌氧微生物法是近些年来一种新兴的技术，具有工艺设备简单，运行费用低，可以以废治废，无二次污染等优点[3]。因此，厌氧微生物法受到了环境工作者的高度重视。据报道，目前可被SRB利用的碳源已经超过了100种，但是找到一种既能为SRB提供能量和电子供体，又能在高酸度条件下去除的廉价碳源使该技术能在工业生产上得到广泛应用，成为我们研究的目的。

1.1 试验装置

AMMBR反应器。

1.2 AMMBR反应器的工作原理

AMMBR反应器置于恒温水浴中，温度保持（35±1）℃，以间歇方式搅拌，每30min搅拌一次，每次搅拌持续15min。试验进行时，进水溶液通过蠕动泵进入到厌氧反应器中，进水流量由蠕动泵来控制，进入的溶液在厌氧反应器的最底端，通过潜入泵的搅拌作用与厌氧反应器中的SRB发生反应，SRB处理后的废水由出水口排出，代谢产生的H2S等气体由排气口，通过稳压瓶被锌氨络合溶液吸收，剩余气体通过湿式气体流量计后排放掉。

1.3 AMMBR反应器的启动

试验所用底泥取自长春某公司污水处理厂的好氧污泥池。向厌氧反应器中投加3L好氧活性污泥后，隔绝空气厌氧改性培养。开始时以S负荷为1.0kg/(m3·d)～2.0kg/(m3·d)、COD 为 2.0kg/(m3·d)～4.0kg/(m3·d)连续进水，水力停留时间为28h，经过15天的连续运行，厌氧反应器的COD去除率逐渐降低，而去除率越来越高，表明厌氧反应器已经具有一定还原的能力。从反应器的出气口闻到臭鸡蛋气味的气体，表明有H2S气体产生，标志快速启动成功。

1.4 试验方法

1.4.1 静态试验方法

采用硫酸盐还原菌的专属培养基[7]富集培养AMMBR出水中的硫酸盐还原菌，作为静态试验的菌种来源。试验采用50mL的比色管，每管按接种菌液：培养基（v/v）=1：9或接种菌液：培养基（v/v）=2：8加入培养基，NaOH溶液和HCl溶液调节pH到7.0，培养基中碳源为大豆，经高温灭菌30分钟，冷却后，接入富集的SRB的菌液。用塞子盖住，摇匀，用封口膜封口，达到完全厌氧环境，然后放入恒温培养箱中，35℃静置培养，相同条件下每组平行做3瓶，实验结果取平均值。

1.4.2 动态实验方法

利用AMMBR反应器，前期实验确定35℃为最佳温度条件，碳源为发酵大豆，通过改变进水的pH、硫酸根浓度、COD/S、水力停留时间、铁离子浓度、亚铁离子浓度等条件来研究大豆为碳源时出水pH、硫酸根浓度、COD去除率、氧化还原电位、铁离子浓度、亚铁离子浓度、硫酸盐还原菌浓度等项目，从而得到酸性硫酸盐水的最佳工艺条件。

2 结果与讨论

以大豆为碳源，探索厌氧微生物法处理酸性硫酸盐废水的可行性，该实验方法具有操作简便，试剂用量少，微生物负荷小，简单易行，试验用时短等优点。主要考察了不同的有机碳源对硫酸根去除率的对比。

2.1 静态实验结果讨论

图1 发酵大豆，葡萄糖，乳酸钠为碳源硫酸根去除率与时间的关系

2.2 动态实验结果与讨论

从静态的探索性试验中，我们可以看出，发酵大豆对硫酸根的去除率接近乳酸钠，但价格比乳酸钠要低。本试验以发酵大豆为碳源，运用AMMBR反应器进行动态试验。该反应器容积为7.5L，具有废水处理量大，微生物负荷高，循环性能好，设备稳定运行，更接近规模化等优点，我们通过进水pH，COD/，水力停留时间，硫酸根浓度，重金属离子浓度等条件确定最适宜的工艺参数。

2.2.1 进水pH试验

图2 不同pH进水对去除率的影响

酸性硫酸盐废水的pH一般在2.5～4.5之间，废水的酸度影响硫酸根的去除，葡萄糖是硫酸盐还原菌的常用碳源，本文为了探究硫酸盐还原菌所能承受的最低进水酸度，以发酵大豆和葡萄糖作对比，进行了以下试验。

图3 不同pH进水对出水pH的影响

图4 不同pH进水对COD去除率的影响

图5 不同的COD/对去除率的影响

2.2.3 水力停留时间（HRT）试验

水力停留时间（HRT）就是容器的容积与进水流量之比，指待处理的废水在反应器内的平均停留时间，也就是废水与生物反应器内微生物作用的平均反应时间。如果反应器的有效容积为V（立方米），则有，HRT=V/Q，Q=uA，V=HA，所以，HRT=H/u(h)，H指容器高度，u指进水流量。

图6 不同的HRT对去除率的影响

2.2.4 硫酸根浓度试验

图7 不同硫酸根浓度对去除率的影响

2.2.5 Fe2+对硫酸根离子去除的影响

含重金属离子的酸性硫酸盐废水中一般含有Fe2+、Fe3+、Pb2+等重金属离子。这些重金属离子的存在也影响硫酸盐还原菌对的去除能力，从而影响重金属离子与硫离子形成硫化物沉淀的能力。

图8 不同Fe2+浓度对去除率的影响

2.2.6 Fe3+对硫酸根离子去除的影响

图9 不同Fe3+浓度对去除率的影响

Fe3+的存在对硫酸盐还原菌也有一定的影响。本试验考察了Fe3+对硫酸盐还原菌去除硫酸根的影响。

3 结论

（1）以发酵大豆为碳源，最低进水pH为1.5，最低出水pH为6.10，达到酸性进水，中性出水，减少了用碱处理步骤，使工艺简化，处理成本降低。高于以葡萄糖为碳源的最高去除率。

（3）同乳酸钠，葡萄糖相比较，大豆具有价格低廉，易于获得，并且组成稳定，是SRB的较适宜廉价碳源。