以微藻为营养源固定化硫酸盐还原菌去除矿山废水中重金属的研究

利用硫酸盐还原菌去除酸性矿山废水中的重金属是一项前沿的研究课题，但是存在着营养源不能被生物充分利用导致出水COD值偏高及重金属离子的毒害作用影响处理效果等问题。课题筛选出对重金属有高转化活性的SRB菌株，以容易被微生物降解的微藻为SRB的营养源，并用特定材料将活性SRB与微藻包埋固定在多孔惰性材料上形成微藻-SRB-惰性材料复合体。该体系在无需外加物质的条件下，以微藻为SRB的营养源去除重金属。通过构建合适的微环境提高营养源的利用率减少二次污染，同时降低重金属对SRB的毒害作用。通过对固定化材料的选择，构建条件的优化及微藻与SRB生物量比例和种类的选择，影响因素的研究等确定复合材料构建的最佳参数及重金属污染去除的最佳工艺条件和参数。利用批实验研究该体系去除重金属污染物的产物和速率，阐明作用原理和关键过程。通过模拟实验研究复合体系在动态条件下对重金属的去除情况，并对有关参数进行修正。

项目从污泥样品中分离筛选出脱硫弧菌属（Desulfovibrio）硫酸盐还原菌（SRB）（JX965382）一株，通过实验室的批实验研究选取生长速度快、环境适应性强、易分解的普通小球藻、斜生栅藻、羊角月牙藻、螺旋鱼腥藻为SRB的营养源，以乙醇、水为对照，在相同工况条件下，以微藻为营养源的硫酸根还原率为60%，虽然不及乙醇，但其出水COD值仅为150ppm，而以乙醇为营养源高达1656ppm，肯定了游离态SRB以四种微藻为营养源还原硫酸盐的优势。通过单因子实验及正交实验，做极差分析确定了微藻-SRB-惰性材料的最优配比，即聚乙烯醇（PVA）2%、海藻酸钠1%、CaCl26%、SiO21%、菌藻50ml。在与游离态相同的实验条件下，还原硫酸盐，结果表明，微藻-SRB-惰性材料去除硫酸根的效果要远远好于游离态，达到了90%以上。把微藻-SRB-惰性材料填充到上流式厌氧反应器内，进行连续化处理模拟废水，在反应初期，体系对SO42-及Cu2+的吸附作用较强，5天后，体系中SRB菌发挥作用，SO42-及Cu2+的浓度与对照拉开距离，铜离子的沉淀率达到99%以上，同时也可以有效去除矿山污水中高含量的硫酸根离子。本研究对于利用人工固定化技术解决矿山废水中重金属超标的问题起到强有力的推动作用，为该方法在实际工程的应用打下坚实的基础，因而具有较高的经济效益和社会效益。