[发明专利]一种嗜酸细菌作用下的基于含铁硫化矿的铬还原方法

说明书

技术领域

本发明属于环境工程废水处理领域，具体涉及一种铁硫氧化嗜酸细菌作用下的基于含铁硫化铁矿的铬还原方法。

背景技术

铬盐是主要的无机盐产品之一，广泛应用于国民生产各部门中，包括电镀、鞣革、印染、颜料、氧化剂、医药、催化剂及金属缓蚀剂等方面，至少应用于10％的商品中。伴随铬制品相关工业的发展，含铬废水非充分处理排放对土壤、地下水和工农业生产造成了不可忽视的危害，铬是对人体危害最大的八种化学物质之一，同时也是国际公认的三种致癌金属物之一，会引起肝损伤，溃疡，呼吸过敏和呼吸道癌病变。

当前的铬污染主要有两种治理思路，一是将铬从被污染土壤中直接清除，第二种是改变铬在土壤中的存在形态，即将毒性强的六价铬转化为三价铬，降低其迁移能力和生物毒害性。具体治理方法有化学清洗法、电修复法、物理固定法、离子交换法、吸附剂法和生物修复法。应用最广的是化学还原法，其原理是利用化学还原剂将六价铬还原为三价铬，形成难溶的化合物，并将其去除，常用的还原剂有硫酸亚铁、焦亚硫酸钠、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠等。但目前的传统还原药剂用量大、价格较高、处理工艺复杂，而微生物还原修复处理效率低，时间长，处理成本较高，在一定程度上也限制了其大规模工业化应用。含铁硫化矿物在铬还原治理中已经得到工业化运用，但铬还原过程中会在硫铁矿物表面形成钝化层抑制还原过程，造成还原底物利用率不高，利用时间短，还原效率低下。

发明内容

本发明的目的是针对传统技术中的不足，提供一种嗜酸细菌作用下的基于含铁硫化矿的铬还原方法，此方法可以大幅度提高底物利用效率和还原率。

本发明的技术方案概述如下：

一种嗜酸细菌作用下的基于含铁硫化矿的铬还原方法，包括以下步骤：

(1)嗜酸铁硫氧化细菌的驯化和培养：在添加有1wt％-10wt％的硫酸亚铁，硫粉，硫代硫酸钠，黄铁矿或磁黄铁矿的9K培养基中对嗜酸铁硫氧化细菌进行驯化培养；

(2)将步骤(1)中培养的嗜酸铁硫氧化细菌接入含水的含铁硫化矿浆中，并对其进行预处理，直至体系pH降低至1.0以下，生物膜在矿物表面形成；

(3)在含铁硫化矿物和嗜酸细菌共同体系中投加Cr(VI)溶液；

(4)对步骤(3)过程中形成的铬沉淀物进行过滤分离，废液进行铬铁沉淀，过滤分离。

所述的嗜酸铁硫氧化细菌包括具有铁或硫氧化能力的各型嗜酸常温菌，中温菌、高温菌或它们的组合。

各型嗜酸常温菌，中温菌、高温菌包括：Acidithiobacillus ferrooxidans,Leptospirillum ferrooxidans，Leptospirillum ferriphilum,Acidithiobacillus thiooxidans，Sulfobacillus thermosulfidooxidans、Acidithiobacillus caldus或sulfolobus metallicus。

上述方法中是将所述的嗜酸铁硫氧化细菌培养至对数生长后期再加入矿浆中。

上述方法步骤(2)中将细菌接入含有50-400目含铁硫化矿物的矿浆中，体系中含铁硫化矿固含率为1％-20％。

上述方法步骤(2)中将细菌接入矿浆中浓度范围为1×10⁶-1×10⁸/mL。

上述方法步骤(3)中六价铬废液的投加量需根据体系中亚铁离子和还原态硫，以及铁硫矿物表面还原位点总量决定，其投加量以不使细菌衰亡为标准进行控制，同时还原体系中通过添加硫粉或硫酸调节pH不超过2。

上述方法步骤(4)中废液通过投加氧化钙调节pH值至7-9，进行铬铁沉淀。

上述方法铬还原反应在小型摇瓶，搅拌反应器，气升式反应器，柱浸反应器或原位喷淋体系中进行。

上述方法铬还原反应中定期向还原体系中添加9K培养基溶液促进细菌的生长。

本发明嗜酸细菌作用下的基于含铁硫化矿的铬还原方法，具体包括以下步骤：