[发明专利]一种微生物还原硫酸盐形成镉硫矿的方法

说明书

本发明公开了一种微生物还原硫酸盐形成稳定镉硫矿的方法，所述方法是在一种特殊的耐镉硫酸盐还原活性污泥驯化方案的基础上，利用其成功启动、运行的UFCR反应器(内含驯化培养出的耐镉硫酸盐还原活性污泥)，进一步调控反应器操作参数，创造合适的微生物成矿环境(如进水Cd²⁺，反应器中S^2‑浓度、pH值和Eh值等)，将污泥中的硫化镉(属于硫化物结合态)转化为镉硫矿(属于晶格结合态)，达到利用SRB处理重金属废水形成金属硫化物矿物，从而避免重金属镉污染土壤的目的。

技术领域

本发明属于废水生物处理技术领域，具体涉及一种微生物还原硫酸盐形成镉硫矿的方法。

背景技术

重金属污染是一个严重的环境问题，目前重金属的处理方法有很多，如化学沉淀法、吸附法、离子交换法、电解法、膜技术等，但这些方法对重金属的去除成本高、复杂且效率低下，通过微生物驱动实现还原和沉淀固着重金属的方法既环保又经济，具有相当的实用价值，其中，硫酸盐还原菌(SRB)法是最具前景的处理重金属废水的方法之一。该方法在厌氧条件下进行，由两个阶段组成(以镉Cd的去除为例)：一是由SRB还原SO₄^2-生成硫化物(包括S^2-、HS^-和H₂S，以下以S^2-统称)，2CH₂O+SO₄^2-→2HCO₃^-+H₂S；二是产生的S^2-与Cd²⁺结合形成硫化镉沉淀(CdS↓)，Cd²⁺+S^2-→CdS↓，从而实现从废水中去除重金属离子。

该SRB法产生的CdS沉淀物则累积于厌氧反应器的污泥中，Zhang等对矿区河底污泥的重金属形态进行了分析，发现不同环境条件下重金属沉淀物的稳定性随其存在的形式不同而变化，目前公开的技术大多偏重于硫酸盐还原反应器处理重金属废水的效率，未对污泥沉积物中重金属的形态和稳定性做深入考察。事实上，SRB法处理重金属废水生成的金属硫化物沉淀很不稳定，在一定条件下会出现二次释放，因此，只有使污泥中的重金属沉淀物(如CdS)真正钝化固定下来，才能从根本上解决重金属(如Cd)的环境污染问题。

发明内容

本发明提供了一种微生物还原硫酸盐形成稳定镉硫矿的方法，所述方法是在一种特殊的耐镉硫酸盐还原活性污泥驯化方案的基础上，利用其成功启动、运行的UFCR反应器(内含驯化培养出的耐镉硫酸盐还原活性污泥)，进一步调控反应器操作参数，创造合适的微生物成矿环境(如进水Cd²⁺，反应器中S^2-浓度、pH值和Eh值等)，将污泥中的硫化镉(属于硫化物结合态，存在于碳酸盐和硫化物结合态)转化为镉硫矿(属于晶格结合态，存在于残渣态)，达到利用SRB处理重金属废水形成金属硫化物矿物，从而避免重金属镉污染土壤的目的。

一.耐镉硫酸盐还原活性污泥驯化方案：

(1)采用UFCR反应器。

(2)所述UFCR反应器启动时的接种污泥采用有机废水厌氧处理颗粒污泥或者含镉的铅锌尾矿砂污染土壤。

(3)UFCR反应器的进水配方：乳酸钠为碳源，以COD计，以NH₄HCO₃为氮源，以KH₂PO₄为磷源，碳氮磷之比为200：5：1；硫酸盐为Na₂SO₄、FeSO₄·7H₂O和MgSO₄·7H₂O的混合物，所述硫酸盐中含有以微量元素形式存在的Fe、Cu、Co、Ni和Mn，采用Na₂CO₃溶液调节进水的pH值为6.5-7.0。