利用嗜酸铁还原菌JF-5强化煤矿酸性水的SBR生物修复法

我国面临的矿山酸性水污染问题日趋严重，迫切需要对现有酸性水处理方法进行改进和完善，其中对酸性矿井水微生物处理法的改进一直是研究的热点。本项目通过对具有高效处理能力的嗜酸铁还原菌JF-5的生长特性、对重金属离子耐受能力、以及去除金属离子机理的研究，将其应用于酸性矿山废水的硫酸根还原菌处理法（SRB）中，克服传统SRB生物修复法的缺点，提高酸性水主要污染离子-铁离子和其它污染离子的去除率和去除效果，增加金属沉淀物的化学稳定性，提高了SRB生物法的处理效率。项目研究成果能够提高我国煤矿酸性矿井水SRB生物处理法的效率和效果，降低我国矿山酸性矿井水的污染问题。

课题组通过查阅文献及现场采样分析，确定了我国煤矿酸性废水的有害离子种类和浓度范围，并以此为依据进行嗜酸铁还原菌JF-5对有害离子的耐受实验，实验结果表明，嗜酸铁还原菌JF-5完全有能力在煤矿酸性水中存活并发挥其还原三价铁的功能。嗜酸铁还原菌JF-5对Al、Zn、Mn、Ni、Cr、As的耐受实验表明JF-5在高浓度Al3+，Zn2+和 Mn2+的环境中表现普遍比Ni2+，Cr6+ 和As5+中好，对比Al3+，Zn2+和 Mn2+，发现Zn2+对JF-5的影响比较大。JF-5对Ni和As的耐受性要好于Cr，当Ni和As都是5 mg/L时，对应的铁还原率分别为48%和41%，而Cr组此时已检测不出，这说明JF-5对Cr6+的耐受性最低，同时也表明未经驯化的JF-5不能在Cr6+浓度大于5mg/L 的环境中生存，即使JF-5能把Cr6+还原至Cr3+。通过对JF-5和SRB的研究，结合一般AMD成分，确定JF-5和SRB能够胜任分步处理AMD的工作。.确定了我国煤矿酸性废水的有害离子种类和浓度范围，以及JF-5对酸性水中重金属离子的耐受能力后，课题组开展了JF-5+SRB联合修复酸性水的研究，即纯微生物法，不添加中和剂，先利用JF-5在AMD（pH为2.4）中还原Fe3+，再将还原后的AMD缓缓通入SRB柱，让SRB还原SO42-，同时SRB自产碱中和pH，维持SRB生存pH范围。然而该修复法在实验过程中发现效率太低，因为本身SRB产碱就是微量的，蠕动泵通入速率过快则和SO42-和As5+的去除效果大大降低。实验证明， 1.699 ml/h 的流速都太大，不足让SRB（273ml）产碱中和通入的酸。.为提高处理效率，我们引入灰岩作为中和剂并设计了三组实验来对比JF-5对煤矿酸性水SRB生物修复法的强化效果。实验一：JF-5+灰岩，即AMD经JF-5处理后通入灰岩柱，直接出水；实验二：JF-5+灰岩+SRB，即AMD经JF-5处理后通入长满SRB的灰岩柱，然后出水；实验三：灰岩+SRB，即AMD未经JF-5处理直接通入长满SRB的灰岩柱。实验结果表明JF-5对传统SRB法的强化效果很明显，JF-5的引入大大降低反应系统的渗透性，使得整个系统不易堵塞，并且在有害离子去除效果方面也有很大提高。