废水中硫酸盐的测定_SRB处理高浓度硫酸盐有机废水的影响因子

　　摘要 部分工业生产过程中会产生高浓度硫酸盐废水，近十几年研究的比较多的是用SRB处理高浓度有机废水。本文对利用硫酸盐还原菌（SRB）将SO42-还原成硫化物过程中的影响因子，包括SO42-浓度、pH、碱度、COD/ SO42-、硫化物、反应器等对还原效率的影响进行了论述。
　　关键词 硫酸盐还原菌；产甲烷菌；还原
　　中图分类号X703 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2010）33-0175-02
　　随着现代工业的高速发展，许多工业企业在生产过程中都会排放出大量的高浓度硫酸盐废水，如：化工、造纸、制药、，食品、采矿、制革等行业。高浓度的硫酸盐废水对环境的破坏比较严重，高浓度硫酸盐废水在排放前必须进行处理。现在应用和研究的比较多的是用SRB处理高浓度硫酸盐废水，其工艺比较多，发展也较为成熟。它的主要原理是：硫酸盐还原菌（SRB）将SO42-还原成H2S和S2-，然后用吹脱法将H2S吹脱出来，或者进一步将硫化物氧化成单质硫，提取出来。SRB处理硫酸盐废水的影响因素很多，本文主要介绍了几个关键因素。
　　1 SO42-浓度
　　SRB处理硫酸盐废水时，SO42-的进水负荷一定要把握好，SO42-对微生物有毒性作用，SO42-浓度过高会影响SRB与MPB（产甲烷菌）的生长和繁殖，导致SO42-还原率和COD的去除率下降。选择适中的启动负荷，再逐步提高SO42-浓度，一旦微生物适应新的生存环境，SO42-还原率和COD的去除率都会逐渐回升。
　　李清雪等[1]采用厌氧折流板反应器处理高浓度有机废水。结果表明：过高的硫化物浓度对MPB和SRB都有严重的抑制作用，用折流板反应器SRB法处理高浓度有机废水时，进水SO42-浓度极限值为2 000mg/L左右，然而低硫酸盐负荷启动方式会使MPB取得相对优势，SO42-还原对厌氧过程处理影响较小。所以硫酸盐的启动负荷不能过低。硫酸盐的启动负荷一般为200mg/L~500mg/L为宜。
　　2 COD/ SO42-
　　由于SRB属于异养型微生物，所以在SRB法处理硫酸盐废水过程中，需要添加一定量的碳源。当COD/ SO42-比较低时，碳源不足，SRB无法完全将SO42-全部转化为硫化物，SO42-去除率比较低。SRB和MPB存在基质竞争，当COD/ SO42-过高时，不利于SRB在基质竞争中取得优势，SO42-还原率依旧不高。根据动力学和热力学的原理，COD/ SO42-理论值为0.67，碳源全部被SRB优先利用，但实际上并不是所有的碳源都能被SRB优先利用。李清雪等[2]用ABR法处理高浓度硫酸盐有机废水时发现，当COD/ SO42- 值减小到2时反应器发生酸化，运行失败。经李清雪、王志强等人[1，3]实验验证表明COD/ SO42-最佳取值范围为3.3~10，如此能保证高效的去除COD和SO42-，使它们的去除效率均能达到90%以上。
　　3 pH
　　pH值是SRB处理硫酸盐废水的重要影响因素之一，微生物的生长需要合适的pH环境， MPB对pH的要求很严格，适宜的pH范围为6.8~7.8。产酸细菌对pH的耐受范围较宽，其适宜的pH范围为4.5~8.0。SRB的最适pH值在中性范围内，pH低于6.0的条件下SRB一般将散失活性。经研究表明[4，5]，中性偏碱的pH值可以使硫酸盐还原菌维持较高的生物活性，有利于SO42-的去除。pH在6.5~7.5为SRB的合适生存范围，在两相厌氧处理工艺中pH为6.8时硫酸盐的还原效果较佳，具体的情况视反应器而定。
　　4 碱度
　　SRB处理硫酸盐废水过程中，主要的微生物有SRB、MPB、AB（产酸菌）的存在。碱度能提高反应系统的酸碱平衡，中和AB代谢所产生的酸性末端，使pH维持在生物生长代谢所需要的适宜pH值范围内。实验证明较高的碱度可以提高SO42-去除率。因此，可以向反应器中投加适量的NaHCO3和Na2CO3以维持较高的碱度，起到缓冲系统酸碱度的作用。
　　5 硫化物
　　硫酸盐废水中的SO42-被还原成硫化物，以H2S和S2-的形式存在。硫化物具有毒性，对SRB、MPB等细菌的生长均具有抑制作用。研究表明，SRB对硫化物的毒性非常敏感。Reis等[6]采用非竞争性抑制作用模式得出H2S的抑制浓度为547mg/L。而H2S对MPB的抑制作用会使甲烷的产量减少，增加沼气回收利用的难度。
　　SRB法处理硫酸盐废水过程中不断有H2S和S2-产生。为了减少和消除它们对SRB和MPB的毒害，常用惰性气体吹脱和出水回流等方法及时排出硫化氢气体。
　　6 反应器
　　SRB处理硫酸盐废水常见的两个工艺是单相厌氧工艺和两相厌氧工艺。
　　单相厌氧处理工艺一般会在系统中安装惰性气体吹脱装置，将H2S不断地从反应器中吹脱出来，以减轻其对SRB和MPB的抑制作用。但是单相吹脱厌氧工艺并没有将H2S全部吹出，仍有相当一部分H2S存在于反应器中，抑制SRB和MPB的生长。两相厌氧反应器是由产酸反应器和产甲烷反应器串联而成，硫酸盐还原反应主要是在产酸反应器中完成，这就避免了SRB和MPB的基质竞争，保证了甲烷的产量，便于甲烷的回收利用。而H2S对AB的影响较小，不会影响产酸过程 ，而且SRB可以代谢酸性发酵的中间产物，在一定程度上可以促进有机物的产酸分解。产酸反应器处于弱酸状态，硫酸盐的还原产物大部分以H2S的形式存在，便于用惰性气体吹脱。
　　两相厌氧处理工艺弥补了单相厌氧处理工艺的不足，提高了硫酸盐的还原效率，使用更为广泛。
　　7 结论
　　除了上述影响因素外，还有温度、氧化还原电位、可见光、HRT等均会影响SRB处理硫酸盐废水。在进行科学研究和生产运行时，各种因素必须考虑周全，无论使用何种反应器都应在适宜的条件下运行。
　　
　　参考文献
　　[1]李清雪，范超，等.ABR处理高浓度硫酸盐有机废水的性能[J].中国给水排水，2007，23(15)：47-50.
　　[2]李清雪，王欣，等.COD/ SO42- 值对厌氧处理高浓度硫酸盐废水的影响[J].中国给水排水，2007，23(13)：73-75.
　　[3]王志强，张建民，张继.COD/ SO42- 对SRB处理含硫酸盐废水效果的影响[J].西安工程大学学报，2010，24(2)：185-188.
　　[4]杨景亮.两相厌氧工艺处理含硫酸盐有机废水的研究[J].环境科学，1995，16(3)：8-11.
　　[5]赵毅.含硫酸盐高浓度有机废水生物处理技术[J].中国环境科学，1999，19(3)：281-284.
　　[6]Reis M A M，Almeida J S，Lemos PC，et al. Effect of Hydrogen Sulfate Reducing Bacteria[J].Biotech Bioeng，1992，40(5)：593-600.