硫酸盐还原菌在含铬废水处理中的应用
西部皮革第34卷
材
料·应用引言
电镀、采矿、制革、染料、胶片等工业废水均为含
Cr 废水，其中电镀、制革、采矿为酸性废水，且含有大
量SO 42-。废水中的Cr 主要以Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)两种形态存在，其中Cr(Ⅵ)易溶于水、氧化性强、毒性大，易在生物和水体内积聚，且具有“三致”作用[1~2]。含Cr(Ⅵ)废水的任意排放会对生物和生态环境造成危害，故必须对各种含Cr(Ⅵ)的工业废水进行处理后才能排放。传统的处理方法有化学还原法、电解还原法、离子交
换法、蒸发浓缩法、电渗透法、活性炭吸附法和ISX 乳液处理法等[3]。但这些方法有成本高或可能造成二次污染的缺点，相比之下生物处理法越来越受到人们的关注。
硫酸盐还原菌(SRB)是一类利用硫酸盐或者其他氧化态硫化物作为电子受体来异化有机物的严格厌氧菌[4]。SRB 的代谢过程一般可分为：分解代谢、电子传递、氧化三个阶段，这三个过程中SRB 完成对含碳物质的分解，并产生能量，以及将SO 42-中的S 还原成
S 2-。[5]利用SRB 处理含Cr(Ⅵ)废水具有以下优势：⑴对重金属有一定的耐受性，SBR 对各种重金属都有一定
的耐受限度，而且还可以通过训化进一步提高其对重金属的耐受性。⑵能够在较宽的PH 值范围内生存，
收稿日期：2011-10-24
通信地址：陕西省汉中市陕西理工学院化学与环境科学学院。
硫酸盐还原菌在含铬废水处理中的应用
李
琛，王星波，安文辉
(陕西理工学院化学与环境科学学院，陕西汉中723001)
摘
要：硫酸盐还原菌(SRB)是一类对重金属和低pH 具有较强抗性的厌氧菌，在含重金属及SO 42-的工
业废水处理方面具有优势。本文介绍了目前利用SRB 处理含Cr 工业废水的相关研究，
并对处理机理和影响因素进行了总结。关键词：硫酸盐还原菌；含Cr 废水；应用
中图分类号：X 794
文献标识码：A
文章编号：1671-1602（2012）02-0028-04
Application of Sulfate Reducing Bacteria
in Chromium-containing Wastewater Treatment
LI Chen ，WANG Xin-bo ，AN Wen-hui
(School of Chemistry and Environmental Science,Shaanxi University of Technology ,Hanzhong 723001,China ．)Abstract:Chromium -containing wastewater has characteristics of refractory and great harmfulness.Biological Treatment Technology has attracted much attention due to its high efficiency and low cost in heavy-metal -containing wastewater.Sulfate-reducing bacteria (SRB)are a class of anaerobic bacteria,which can be used in treating chromium-containing wastewater due to its resistance to heavy metals and low pH.The researches on application of SRB in treatment of chromium -containing wastewater were reviewed in this paper,and the mechanism and affecting factors in wastewater treatment were summarized.Keywords:sulfate reducing bacteria ；chromium-containing wastewater ；application
34卷第2期2012年1月西部皮革WESTLEATHER
Vol.34No.2
Jan.2012
第2期生态·环保
SRB最适宜的生存环境是中性及偏酸性的，但由于SRB在代谢过程中消耗水合氢离子，同时还生成碱性重碳酸盐，故SRB能升高溶液的pH值，而且SRB经过训化还能够在强酸溶液中生存。⑶分布广阔，由于前两个特性决定了SRB分布范围广，因而SBR的获取比较容易，降低了处理的投资成本。
1.机理
SRB处理Cr(Ⅵ)的机理可以概括为以下三点：(1)还原作用，Cr(Ⅲ)在水中溶解度小且毒性小，SRB通过代谢生成的H2S可将Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ)而使Cr毒性降低，再进入沉淀阶段。(2)沉淀作用，SRB将SO42-还原成H2S与Cr生成沉淀，同时SRB代谢过程中产生的CO2溶于水形成碳酸根与Cr(Ⅵ)生成沉淀，而且SRB还原SO42-使废水的pH升高，使Cr(Ⅵ)以氢氧化物的形式除去。(3)吸附作用，SRB革兰氏染色呈阴性，等电点pH4~5，所以只要pH在等电点之上，SRB细胞均带负电，对Cr(Ⅵ)离子有静电吸引力。更重要的是SBR分泌的代谢物可与Cr(Ⅵ)离子在细胞膜上形成金属络合物，从而和细菌一同沉淀。
2.硫酸盐还原菌处理含Cr(Ⅵ)废水时的影响因素
适宜的生存环境对微生物生存和代谢至关重要，对SRB而言，除了合适的pH和温度外，在SRB生命过程中，含碳化合物作为电子供体和碳源，SO42-作为电子受体也同等重要。在处理含Cr(Ⅵ)废水时，Cr(Ⅵ)浓度、共存离子都会影响处理效率，为了提高处理效率、节省成本，就必须给SRB营造一个适宜的环境，以便最大发挥SRB处理能力。因此，就需要对相关因素做深一步研究。
2.1温度和pH
温度和pH是细菌生存的必要条件，两者主要通过影响SRB代谢过程中的酶活性来影响对含Cr(Ⅵ)废水的处理效果。SRB适宜生长的pH值为4.5~9.5，最佳pH值为6.5~8.0，最佳温度为15~45℃[6]。根据温度对SRB的影响，将其分为中温菌和高温菌两大类，但大多数为中温菌。研究发现[7]，中温菌最适温度为30~35℃,高温菌最适温度为55~60℃，但在35℃、pH 为7.5时，SRB的还原能力最强。
2.2SO42-和碳化合物
两者同为SRB生命活动中不可缺少的物质，对于含Cr(Ⅵ)废水的处理有相似的影响，过少会影响SRB的代谢活性，过多则会引起出水水质恶化。SO42-一般在工业和矿山废水中均有存在，而且不去除就会在SRB作用下产生H2S而影响水质。废水中SO42-的浓度通过废水回流就可得到控制，但是碳源物质在某些行业的废水中是需要特别添加的，这也就影响处理成本。经研究发现[8]，目前能被SRB利用的碳源物质，已经从乳酸盐、苹果酸等有机物向更经济的植物秸秆和生活垃圾等方面发展，并已获得成功。此外，COD Cr/ SO42-质量浓度比为1.12时，SO42-和COD Cr的去除率较高[9]。
2.3Cr浓度及共存离子
无论是Cr(Ⅲ)还是Cr(Ⅵ)均有毒性，对细菌的代谢活性有很大的影响，Cr(Ⅵ)浓度就成为处理过程中的一个限制因子。根据Oliver[10]等人的研究SRB对Cr (Ⅵ)的耐受浓度为75mg/L。Cr(Ⅵ)浓度越高对菌体的抑制越强，但是SRB的耐受性可通过驯化及添加相关物质进一步提高，适当的菌废比及回流速率可对Cr(Ⅵ)浓度进行调控。在Cr(Ⅵ)废水中往往是多种离子共存，由于各种离子带电荷不同，以及在水中存在的形态不同，有的促进SRB对Cr(Ⅵ)的吸收，有的则会抑制Cr(OH)3沉淀的生成，根据冯易君[11]等的研究，Sr2+、Zn2+、UO22+等共存离子会提高SRB对Cr(Ⅵ)的去除率，而SiF62-、EDTA和柠檬酸根则会降低Cr(Ⅵ)的去除率。
3.硫酸盐还原菌在含Cr废水处理中的应用
SRB处理含Cr(Ⅵ)废水具有很大的优势，所以国内外便有许多的相关研究，主要是研究SRB对Cr (Ⅵ)的去除效率以及相关影响因素。马军[12]等人以SRB为生物絮凝剂处理Cr(Ⅵ)工业废水，探讨了pH、温度、进水Cr(Ⅵ)浓度等因素对絮凝效果的影响及最佳工艺条件。结果表明与化学混凝相比，SRB净化工艺运行操作灵活，反应时间短，处理效率高达99%。翟
李琛，等：硫酸盐还原菌在含铬废水处理中的应用
西部皮革第34卷
建国[13]等人研究了相关因素对SRB对处理Cr(Ⅵ)能力的影响，结果表明菌液浓度为9.5×108~1.4×109个/ mL时，在菌废体积比为10:1含Cr(Ⅵ)废水质量浓度为150mg/L条件下，处理36h后，Cr(Ⅵ)去除率大于99.9%。李光[14]等人探讨了驯化后的耐受Cr(Ⅵ)的混合硫酸盐还原菌群对Cr(Ⅵ)废水的处理，结果表明：在相关条件适宜时对Cr(Ⅵ)的去除率高达97.6%，该混合菌群能适应较宽的pH值和温度范围，且处理效率高、性能稳定，有望成为处理高浓度含Cr(Ⅵ)废水的理想方法。
马晓珍[15]等进行了生物强化的研究，从SRB菌群中分离出一株耐酸的脱硫孤菌(SRB7)。结果表明，当Cr(Ⅵ)初始浓度为50mg/L，混合菌液和Cr(Ⅵ)溶液的菌废比为1:5(V/V)时，其他条件适宜能获得较好的处理效果。为了进一步提高对Cr的去除效率及其使SRB适应更恶劣的环境条件，又有一些新的工艺研究。方迪[16]等在连续搅拌槽式反应器中人工配制含Cr (Ⅲ)等重金属废水，并保持低pH值，最后加入经酸性驯化后的SRB，结果表明在pH值为2.6~4.3时，Cr (Ⅲ)去除率为99.1%，此实验说明SRB在含Cr(Ⅲ)酸性废水的处理中具有良好的前景。
柴立元[17~18]等利用经过特定驯化得到的SRB优势生长的活性污泥体系处理含Cr废水，表明改性体系在相关条件适宜时，能够处理200mg/L的Cr(Ⅵ)废水，去除率高达99.83%，为含Cr(Ⅵ)废水的厌氧处理提供了一种新的污泥来源。同时还以海藻酸钠和聚乙烯醇为包埋剂，将经驯化后的SRB包埋固定，结果表明Cr(Ⅵ)的去除率较高，而且克服了污泥体系在重金属离子冲击下结构松散、活性不高等难点，而且还有利于Cr(Ⅵ)的回收利用。
贺气志等[19]给经驯化的耐Cr(Ⅵ)SRB中加入Cu/ Fe颗粒，形成SRB-Cu/Fe体系。结果表明该体系对Cr (Ⅵ)的初始浓度小于300mg/L的废水的处理效果可达到国家排放标准。Cu/Fe颗粒增强了SRB对Cr(Ⅵ)耐受性，提高了Cr(Ⅵ)的去除效率。谢翼飞[20~21]等人采用兼有生物处理和物化处理优点的生物硫铁复合材料，此种材料具有还原性强、比表面积大的特点，而且能够短时间耐受2000mg/L的Cr(Ⅵ)的毒性，长时间耐受600mg/L的Cr(Ⅵ)。还探讨了生物硫铁还原-再生处理循环工艺对含Cr(Ⅵ)废水的去除效率，结果表明此工艺的出水水质达到国家排放标准，而且能够完成对Cr(Ⅵ)的回收再利用。
4结语
SRB处理含Cr(Ⅵ)工业废水的优势主要表现在：(1)处理效率高、成本低、无二次污染；(2)能够很好的适应含Cr(Ⅵ)工业废水的水环境；（3）与其他金属去除的原理相似，可同时去除；（4）SRB能够升高酸性含Cr(Ⅵ)废水的pH值，改善废水的理化性质，为废水的进一步处理改善环境。但也有许多有待改进的地方，SRB为厌氧菌，对有机物分解不彻底，对于高浓度有机物含Cr(Ⅵ)废水，需要设立二沉池对有机物做进一步处理；代谢过程中会对金属设备造成腐蚀；而且代谢过程中产生的H2S对SRB有抑制作用。
目前，虽对SRB处理含Cr(Ⅵ)废水有诸多研究，但都处于试验阶段，SRB的生存环境相对稳定，而不同行业排放的含Cr(Ⅵ)废水具有不稳定性，同时诸多研究对处理工艺流程涉及过少。未来的研究应当针对具体行业含Cr(Ⅵ)废水的性质，SRB处理过程中存在的问题及Cr(Ⅵ)的回收，开发新工艺、新方法，为SRB 实际应用到含Cr(Ⅵ)废水提供理论指导。
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生态·环保
第2期生态·环保
(上接第27页)浓度、DO 、碱度、pH 、基质浓度等因素的
影响。在调试运行过程中，没有切实的数据支撑，是难以把握脱氮效果的，甚至脱氮效果会快速退化。所以，必须加强制革企业的监测能力。对DO 、pH 最好实行在线监控。
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10
月生，河南周口人，2000年9月至2004年7月就读于内蒙古科技大学给水排水专业，获工学学士学位，
2004年9月至2007年7月就读于内蒙古科技大学环境工程专业，获工学硕士学位，现就职于陕西理工学院化学与环境科学学院，主要从事污染防治与环境修复的教学与科
研工作，目前在各类期刊发表文章五十余篇，主持校级科研项目及教改项目各一项，参与陕西省13115工程项目一项，陕西省科技厅项目两项，陕西省教育厅项目一项。联系地址：陕西理工学院化学与环境科学学院；电话：
159********；E-mail ：leechen_317@https://www.360docs.net/doc/a23337467.html, 。第一作者简介
陈学群，男，1967年3月
生，浙江海宁人，1990年毕业于苏州城建环保学院，环境工程高级工程师。现在海宁市环境监测站工作，长期从事环境管理和污染治理技术研究，系海宁市政协第十一届政协委员、“九三”学社社员、浙江省皮革标准化委员会专家委员、嘉兴
市政府采购专家库专家、嘉兴市环保专家服务团专家、海宁市安全生产专家委员会专家、《西部皮革》期刊编委。在各类期刊发表论文30多篇。电子邮箱：xuequn_chen@https://www.360docs.net/doc/a23337467.html, ，电话：136********
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