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SRB培养基氮源及其处理酸性矿山废水条件研究

SRB培养基氮源及其处理酸性矿山废水条件研究

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作者：顾风云吉林大学

学位级别：硕士

酸性矿山废水(Acid mine drainage,简称AMD)的酸度高且富含硫酸根和重金属离子,若直接排入水体会引起水体酸化,污染水源,威胁人类健康。常用硫酸盐还原菌(Sulfate Reducing Bacteria,简称SRB)法处理AMD,该法处理费用低、无二次污染。课... 详细信息

酸性矿山废水(Acid mine drainage,简称AMD)的酸度高且富含硫酸根和重金属离子,若直接排入水体会引起水体酸化,污染水源,威胁人类健康。常用硫酸盐还原菌(Sulfate Reducing Bacteria,简称SRB)法处理AMD,该法处理费用低、无二次污染。课题组研究了利用大豆粕发酵液做SRB法处理AMD的碳源,为使SRB更好地适应大豆粕做碳源的环境,本论文利用大豆粕发酵液替换SRB原培养基中的氮源对SRB菌液培养驯化。利用Box-Behnken中心组合及响应曲面(Respond Surface Methodology,简称RSM)法对SRB法处理AMD过程的主要影响因素的最佳水平及其交互作用进行研究,确定SRB法处理AMD的最佳条件。论文设计了以大豆粕发酵液为氮源的SRB培养基,将SRB菌液在该培养基条件下富集驯化一个月,与原培养基富集培养的SRB菌液(1%、2%、5%)平行接种至100m L厌氧瓶。两种培养基条件下SRB菌液均得到成功繁殖,由此确定了大豆粕发酵液可做SRB培养基的氮源。测定两种培养基条件下富集培养的SRB菌液生长曲线,确定利用SRB菌液处理AMD的最佳接种时间为富集菌液后第3天。将两种培养基条件下富集的SRB菌液在第3天平行接至AMD,比较两种条件下菌液处理AMD过程的ORP、pH值、SO、各金属离子含量等指标变化趋势。实验数据表明,两种SRB菌液均具有处理AMD能力,其中以大豆粕发酵液为培养基的氮源富集培养的SRB菌液处理AMD时pH值升高速度更快,ORP下降速度更快,实验末期SO、金属离子含量更低。可见,大豆粕发酵液做培养基氮源具有一定的优势。利用以大豆粕发酵液为培养基氮源富集培养的SRB菌液处理模拟AMD,测定不同条件下SO去除率,得到处理废水的实验条件为pH值6.50,初始硫酸根浓度2500mg/L,COD/SO值3.00。根据上述实验条件,利用Design-Expert.8.06软件设置17组实验,在厌氧反应至第11天测定对应SO去除率,利用RSM研究处理废水过程中三个主要影响因素的最佳水平及其交互作用,得到了两两因素相关的等高线和曲面效应,确定最佳实验条件为pH值6.50,初始硫酸根浓度2500 mg/L,COD/SO值3.00。按照上述确定的最佳实验条件,利用两种培养基富集培养的SRB菌液处理模拟AMD(调至pH值为6.5,初始SO浓度为2500 mg/L,COD/SO比值为3.00),两种SRB菌液处理AMD时,废水的pH值、碱度、NH-N、TP不断升高,ORP、SO、COD、TN、各金属离子浓度逐渐下降、VFA先升高后下降。但以大豆粕发酵液为培养基氮源富集培养的SRB处理AMD时更具优势。将处理后废水的各指标与废水排放标准对比,可知pH值、SO、Zn、Fe、Cu、Co、Ni等指标均能达到排放标准。但废水中的COD尚未达到排放标准。实验尝试了多种处理废水中COD的方法,结果表明,采用离心或者聚合硫酸铁(PFS)两种方法均可以较好地处理废水的COD,处理后废水的COD可达到排放标准。通过上述实验结果,得出以大豆粕发酵液做培养基氮源富集培养的SRB处理AMD效果更好,且初步设计出以微生物SRB法处理AMD的简单装置和工艺流程图。

关键词：硫酸盐还原菌酸性矿山废水大豆粕发酵液硫酸根去除率

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