高浓度硫酸盐有机废水的生化处理方式小结---苗雨

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1、高浓度硫酸盐有机废水的生化处理方式小结1.硫酸盐废水来源、危害及处理对策含硫酸盐的废水主要有采矿废水，制药废水，制革废水，造纸废水，食品加工废水，金属加工废水，化工废水等。随着工业的飞速发展，硫酸盐废水的排放量越来越大。大量高浓硫酸盐有机废水排入环境水体中会导致水体酸化，影响水生生物的生长；污染土壤，导致土壤生态系统失衡；还原产生的有毒有害废气H2S会污染大气环境，因此，专家学者对硫酸盐废水的研究由来已久[1]。综合各种研究成果来看，生化法具有成本低，能耗少，无污染等优点，还可以通过驯化和强化功能细菌，提高处理效率，因此，生化法是厌处理高浓硫

2、酸盐有机废水的首选工艺。但是，硫酸盐废水还包括无机性硫酸盐废水和难生物降解的有机物性硫酸盐废水，这其中还含有多种重金属离子，氮磷等元素，成分非常复杂，因此对生化处理工艺提出了更高的要求[2]。2.硫酸盐还原菌与产甲烷菌的竞争机制与硫化物毒性抑制研究废水中的硫元素主要以有机硫、SO42-、和S2-形式存在，其中SO42-是主要形式。废水中的SO42-的生物处理一般包括还原反应和氧化反应两个过程，分别有硫酸盐还原菌（SRB）和硫化物氧化菌（SOB）完成。在厌氧条件下，SO42-在SRB的作用下被还原为硫化物，然后在SOB作用下将硫化物氧化为单质硫

3、，再通过剩余污泥进行单质硫回收。在厌氧过程中，系统中同时存在的产甲烷菌（MPB）和硫酸盐还原菌（SRB）的基质竞争以及硫化物对MPB和SRB的毒害作用，都会使厌氧降解过程受到抑制。2.1竞争抑制理论厌氧发酵过程中产生的H2和乙酸是SRB和MPB的共同底物，但是SRB对氧化还原电位（ORP）要求小于-100mV，而MPB则要求小于-330mv，因此硫酸盐还原反应总是优先发生。Nielson等[3]通过研究发现，SRB具有较大的比乙酸消耗速率和较低的半速度常数，因而在底物亲和力方面更有优势。从热力学角度来看，SRB硫酸盐还原作用比产甲烷反应放出更

4、高的能量，反应更容易发生。此外，从生长动力学来看，SRB较MPB有更高的生长率和细胞产率。2.2H2S抑制理论硫酸盐的还原产物H2S，HS-，S2-和金属硫化物等是细菌生长的抑制剂，微生物尤其是MPB极易受这些还原产物的抑制作用。这其中，游离H2S的毒害作用最大，Khan等[4]发现硫化物的毒性远远大于其他化合态硫，Reise等[5]提出硫化物中对微生物的抑制作用主要是溶解性H2S。硫化物的抑制浓度和反应器类型、污泥驯化方法和程度、底物性质及负荷、反应器内pH值等有关[6]。一般工程上将100mg/L作为是否引起明显抑制效应的阈值。硫化物对S

5、RB本身也有抑制作用，只是强度略低于MPB[7]。Lawrence等[8]提出，硫化物超过200mg/L，生化系统就将会崩溃，而Buisnman等[9]则认为，硫化物大于900mg/L时，SRB的还原效果才受到明显影响。1.影响硫酸盐还原作用的主要因素在硫酸盐废水的厌氧处理过程中，各种生物因子、非生物因子都直接或间接影响到SRB的繁殖和活性，进而影响到硫酸盐的处理效率。3.1碳硫比COD/SO42-COD/SO42-值是影响SRB和MPB竞争关系的重要指标。从理论上讲，硫酸盐还原菌在还原硫酸盐时要求COD/SO42-为0.67，高于此值，硫酸

6、盐可以完全还原；低于此值，硫酸盐只能部分还原，同时考虑到MPB与SRB对基质的竞争，硫酸盐完全还原所需要的COD要大于理论值。Choi等[10]发现在COD/SO42-为1.7~2.7时，MPB和SRB表现出激烈竞争，碳硫比小于1.7时，SRB占优势；碳硫比高于2.7时，SRB占优势。李雪清等[11]通过实验得到COD/SO42-比值为2.0.~3.3时，COD的去除率及对硫酸盐的还原率均较好；当比值为2.0~2.5时，反应效率较低；当比值≤2.0时，反应器运行失败。王爱杰等[12]将反应器COD/SO42-比值从4.2降低到2.0时，发现系

7、统生态位偏离最佳值，系统处于亚稳定状态。Barrera[13]等利用UASB研究发现，当碳硫比小于10时，反应器就出现抑制现象，而当比值小于5时，则出现崩溃迹象。提高低COD/SO42-条件下的硫酸盐去除率是一个难点。3.2pH的影响当pH值为6时，90%的硫化物以H2S状态存在；当pH值为7时，只有50%的硫化物以H2S状态存在；当pH值为8时，则硫主要以HS-状态存在[14]。SRB适合于微碱性的环境条件（pH值为7.0~8.0），其最佳pH值范围为7.5~7.8，而MPB的最适生长pH范围为6.8~7.2。Visser等[15]分别对颗

8、粒态、悬浮态的乙酸营养型产甲烷菌以及硫酸盐还原菌之间的竞争机制进行研究，结果表明：无论颗粒态还是悬浮态，当pH大于6.9时，产甲烷菌在竞争中占优势；当pH大于7.7