[发明专利]硫酸盐还原菌及其用于回收矿山废水中有价金属的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及微生物冶金技术领域，特别是涉及一种硫酸盐还原菌(Bacillus thuringiensis)、其培养方法以及利用该菌回收矿山废水中重金属的工艺。

背景技术

利用硫酸盐还原菌处理酸性矿山废水是通过异化硫酸盐的生物还原反应，将酸性矿山废水中的硫酸盐还原为H₂S，在不同的pH条件下，可以利用H₂S选择沉淀不同重金属形成金属硫化物，以去除废水中的重金属离子并回收有价金属，生物还原反应中生成的碱度可以中和酸性矿山废水。该方法具有成本低、适用性强、无二次污染、可以回收酸性矿山废水中的重金属等特点。因此受到环境工作者的广泛关注，成为矿山酸性废水处理技术研究的前沿课题。

然而常规硫酸盐还原菌生长于中性pH，硫酸盐还原菌的生长需要外加额外的碳氮源才能完成，同时产生硫酸盐还原菌的反应器内，硫酸盐还原菌的生长受到金属离子，S^2-离子的抑制，硫酸盐还原效率不高。因此，分离生长于低pH下具有硫酸盐还原活性的菌种，设计符合硫酸盐还原菌生长的合适工艺，提高硫酸盐还原菌还原效率，选择合适的碳源，实现有价金属的回收是实现工业应用的非常重要的环节。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种硫酸盐还原菌，该菌可在低pH条件下高效地还原硫酸盐。

本发明的第二个目的是提供一种回收矿山废水中有价金属的工艺，该工艺使用硫酸盐还原菌，处理进水pH在2-3的酸性矿山废水，利用高浓度有机废水为碳源，可降低50％的处理成本，对矿山酸性废水中Cu²⁺的去除率达95-97％；Zn²⁺的去除率达90-98％；Fe²⁺的去除率达91-99％，Fe³⁺的去除率为79-91％。处理后废水pH为中性。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种硫酸盐还原菌，该菌的分类命名为：Uncultured sulfate-reducing bacterium SRB-4，保藏单位为：中国国家典型培养物保藏中心，地址：武汉大学内，保藏日期为：2015年9月14日，保藏号为：CCTCC NO：M2015535。

本发明还提供一种放大培养上述的硫酸盐还原菌的培养基，该培养基配方为：乳酸钠3.5g，NH₄Cl 1.0g，Na₂SO₄1.0g、MgSO₄0.1g、K₂HPO₄0.5g、(NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O 0.65g和CaCl₂0.1g溶于1L蒸馏水中，调整pH为7.0-7.2。

本发明还提供一种回收矿山废水中有价金属的工艺，包括以下步骤：

1)在生物反应器内接种使用上述培养基培养的硫酸盐还原菌，菌浓度10⁸个/mL，接种体积为反应体系的1％，并将高COD浓度的食品加工废水稀释1000倍后作为碳源通入生物反应器；

2)酸性矿山废水依照顺序进入第一接触反应器、第二接触反应器进行选择性沉淀，并在第一接触反应器和第二接触反应器之间设置管道进行回流；

接触反应器内主要是金属离子和S^2-形成金属硫化物沉淀，由于矿山酸性废水水质不一样，所含金属离子浓度、种类、pH均差别较大，根据具体反应进程来调整反应时间。

3)将第二接触反应器排出的废水通入生物反应器，并在第二接触反应器和硫酸盐还原生物反应器之间设置管道进行回流；

4)将生物反应器流出废水通入好氧反应池进行反应，反应液排放或回用，反应产生的污泥返回生物反应器作为碳源。

优选地，步骤1)中所述食品加工废水中COD浓度大于100000mg/L。

优选地，步骤1)中所述食品加工废水为糖蜜废水或酒精废水。

优选地，步骤2)中所述第一接触反应器的pH为2-3，第二接触反应器的pH为4-5。

本发明所用硫酸盐还原菌的菌种分离自德兴铜矿的生活污水。