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一株嗜酸硫单质还原菌的分离鉴定及其在酸性重金属废水处理中的作用(附件)

2021-07-03 23:34编辑: www.51jrft.com51今日论文网
通过Hungate厌氧滚管法,从酸性重金属废水中筛选了1株嗜酸性的硫单质还原菌NAU-16。经分析鉴定此菌为脱硫菌属细菌种Desulfurella amilsii。本文研究了其在不同温度(20-60℃)、pH(1.0-7.0)和碳源(乙酸、丙醇、乳酸、葡萄糖、丙三醇、丙酮酸)条件下的生长特性,并通过序批式厌氧瓶培养考察了该菌株对污泥生物沥浸酸液中Zn2+、Cu2+、Ni2+的去除效果。结果表明,菌株NAU-16的最适生长温度为35-45℃,可在pH值3.0-7.0范围内较好生长,能利用乙酸、葡萄糖作为电子供体和碳源。同时,Desulfurella amilsii NAU-16介导的生物硫单质还原可有效处理含Zn2+、Cu2+、Ni2+的污泥生物沥浸酸液。对于初始pH值3.0-4.0的沥浸液,处理12 d,Zn2+、Cu2+的去除率达99%以上,Ni2+的去除率90%-99%。上述研究结果为酸性重金属废水生物处理提供了一种新途径。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法2
1.1 供试废水2
1.2 嗜酸硫单质还原菌的分离、鉴定2
1.3 分离菌株的生长特性3
1.4 嗜酸硫单质还原菌对污泥生物沥浸酸液的处理3
2 结果与分析3
2.1 菌株鉴定3
2.2 分离菌株的生长特性4
2.3 嗜酸硫单质还原菌对污泥生物沥浸酸液的处理效果4
3 结论 6
致谢6
参考文献7
一株嗜酸硫单质还原菌的分离鉴定及其在酸性重金属废水处理中的作用
引言
引言
金属矿山开采、选矿和冶炼,机械加工,电镀,含重金属固体废物脱毒处理等工业活动会产生大量的酸性重金属废水[1]。这些重金属废水中的酸度会对水中的生物生长造成影响,重金属离子会破坏水体环境,污染饮用水源,破坏渔业和农业生产[2]。低pH值(pH<5.0)且富含高浓度的重金属离子(Zn2+、Cu2+、Pb2+等含量可达几十至上百mgL1)是此类废水最主要的特征[3 *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: ¥351916072
]。而且,重金属污染具有富集性,在环境中很难被生物分解的特点,重金属废水一旦进入环境后就会在环境中不断地积累变得难以去除,造成环境的长期污染[4]。近年来,重金属引发的环境问题相继出现,如广西的龙江河镉污染事件 [5],中国七大水系中如长江、淮河等也遭受过不同程度的重金属污染[6]。进入环境中的重金属,尤其是Cd、As、Pb和Hg等会通过食物链进入人体, 对人体产生严重危害, 会产生生殖毒性、免疫毒性、神经毒性,干扰内分泌等[7]。因此,对酸性重金属废水处理的研究对实际环境问题的解决具有深远的意义。
化学沉淀、吸附、电解、反渗透等方法用于酸性重金属废水处理中普遍存在投资运行成本高、操作和管理复杂、重金属去除不完全等问题,在工程实践中常难以推行[8]。化学沉淀法中氢氧化钠石灰岩中和沉淀法需要前处理调节pH值,工程投入运行成本高、金属品位低且去除不彻底[9]。物理处理中的各个吸附方法成本较高,经常需要维护设备且操作复杂,应用受限[10]。生物法技术在投资、运行、操作管理和金属回收、废水回用等方面均优越于传统的治理方法, 并展现出广阔的应用前景[11]。因此近几年来,国内外学者对这类废水的研究转向微生物法。
20世纪90年代,生物硫还原开始被人们尝试用于酸性重金属废水的处理,并取得了较好的效果[12]。该方法是通过硫还原菌(主要是硫酸盐还原菌Sulfate reducing bacteria,SRB)以有机碳(如乙醇、甘油、乳酸钠)为电子供体的厌氧还原反应,产生硫化物,将废水中溶解态重金属转化为极难溶的硫化物(CuS、ZnS、PbS溶度积常数Ksp为1037–1020.4)而加以去除[13]。该方法是利用硫酸盐还原菌在厌氧条件下,通过异化硫酸盐还原作用,将硫酸盐还原成H2S,H2S与污水中的部分重金属离子反应生成溶解度较低的金属硫化物沉淀,从而达到去除重金属离子的目的。这种方法主要是通过三种方式来改善废水质量的:一是产生的H2S与溶于水中的金属离子发生反应,生成不可溶的金属硫化物,从而从溶液中过滤去除;二是硫酸盐还原消耗了水合氢离子,使得溶液的pH值升高,一些金属离子就可以与水中氢氧根结合,形成氢氧化物沉淀下来;三是硫酸盐还原反应使溶液中的硫酸根浓度下降。近年来,该方法由于具有成本低、实用性强、重金属去除彻底且金属沉渣量小等优点而受到国内外研究者的广泛关注[14]。该方法处理的废水种类较多,可处理工业废水、城市生活废水、有机废水和矿山废水等。
从已有的研究实践来看,限制生物硫还原迈向工程应用的技术瓶颈是:酸性重金属废水中的内源的有机碳含量通常较低,需要额外投入较多的有机物(电子供体),导致水处理的成本较高[15]。最近,有研究报道,在生物硫还原过程中存在硫单质(S0)还原的途径。一些硫单质还原的功能菌:脱硫菌属(Desulfurella)、 硫螺菌属(Desulfurispira)、脱硫弧菌属(Desulfurivibrio)也被分离报道[16]。相较于硫酸盐还原(SO42→S2需要8个电子),硫单质还原有更显著的优越性,因为,其还原反应所需要的电子供体(碳源)仅为前者的1/4(S0→S2仅需2个电子),水处理成本将大幅降低。然而,由于硫单质还原的发现历史较短,目前有关其用于酸性重金属废水处理的研究还十分少见。
本文尝试筛选分离嗜酸性的硫单质还原菌,分析生长特性,并探讨将其用于含Zn2+、Cu2+、Ni 2+的污泥生物沥浸酸液的处理,旨在为酸性重金属废水的生物处理提供一种新方法。
1 材料与方法
1.1 供试废水
本研究采用酸性重金属废水为含重金属的污泥经过微生物沥浸脱毒处理后产生的污泥沥浸酸液(pH 2.0)[17]。该废水主要含较高的Zn2+、Cu2+、Ni2+等重金属离子,含量分别为65 mgL1、54 mgL1、12 mgL1。
1.2 嗜酸硫单质还原菌的分离、鉴定
培养基:采用厌氧基础培养基BM[14],Na2HPO412 H2O 1.06,NH4Cl 0.6,NaCl 0.3,MgCl26H2O 0.2,CaCl22H2O 0.11,硫粉0.8,乙酸0.3,单位为mgL1(pH 4.0)。

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