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碳源种类对硫酸盐还原菌处理酸性矿山废水性能的影响研究

柴国栋  王东琦  张怡彤  石佳田  常一博  李家科  林奕杉  
【摘要】:硫酸盐还原菌(SRB)处理酸性矿山废水(AMD)具有成本低、适用性强、环境友好等诸多优点。但是AMD中溶解有机碳(DOC)含量低,无法维持充分有效的微生物活动,因此有机底物的选择在SRB生物反应系统中显得尤为重要。本研究选取4种复杂有机物(虾壳、甘蔗渣、秸秆堆肥、蟹壳)和1种简单有机物(丙酸钠)作为碳源,比较研究碳源种类对SRB系统处理AMD性能的影响。结果表明,5个SRB系统的pH值均有提升,其中蟹壳系统的pH值显著提升(p0.05),在第8d达到7.5。虾壳、蟹壳和丙酸钠系统的碱度生成量显著高于其它碳源(p0.05),最高达到947、1217和309 mg/L,甘蔗渣和秸秆堆肥系统则需要额外碱度。虾壳和蟹壳系统中的硫酸盐(SO_4~(2-))还原性能明显高于其它系统(p0.05),第30d的SO_4~(2-)去除率分别为86.0%和95.6%,平均去除速率分别为35.6和44.6 mg·L~(-1)·d~(-1)。丙酸钠作为易降解有机碳源在前4 d被SRB迅速利用。虾壳和蟹壳系统的DOC浓度较高,最大值分别为552和539mg/L。甘蔗渣和秸秆堆肥系统的DOC浓度分别低于80和20 mg/L,表明其生物利用度较低,需额外底物以保障SRB活性。5个SRB系统均可不同程度去除重金属,其中Al(99%)和Fe(95.1%~98.5%)的去除率差异不明显。蟹壳系统对Mn的去除率最高,达到96.0%。测序结果表明,系统初始样品中SRB的相对丰度较低,后期则均有升高,其中蟹壳、虾壳和丙酸钠系统的SRB相对丰度较高,分别为13.8%、4.4%和5.4%。本研究结果表明,适宜的碳源(如有机废弃物蟹壳)可以创造和维持有效的生长环境,确保SRB等功能微生物菌群的活跃生长和新陈代谢,从而提高系统的AMD处理性能。

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