[发明专利]利用电流生长的硫酸盐还原菌处理重金属废水的方法

说明书

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及利用电流生长的硫酸盐还原菌还原硫酸盐为硫化物并应用于重金属废水处理的方法。

背景技术

随着现代工业的发展，每年都会产生大量的重金属废水，而硫化物是提取有价金属的重要手段。传统的生物学方法是通过硫酸盐还原菌异化还原硫酸盐为H₂S(CN101506104A)或硫酸盐还原菌生产生物硫铁复合材料(CN101935100A)，在不同pH控制下，可以利用实现金属硫化物的选择性沉淀，以去除废水中重金属离子和回收有价金属，该方法具有成本低，适应性强特点。

然而，硫酸盐还原菌的生长需要合适的有机碳源作为电子供体，价格较贵，生产成本高，且存在外加有机基质对被处理水的二次污染问题。以稻草等固体废弃物作为替代碳源(CN101434919B)的专利已有报道，但是稻草需要10-30天发酵预处理，周期较长。因此，可利用有机碳源是制约重金属污染尤其是低碳废水的重要因素。

生物电化学是将生物法和电化学法结合起来的一种处理重金属污染水的新方法。其处理原理是使污水中的污染物在生物和电化学双重作用下得到降解，而且微弱的电流还可以刺激微生物的代谢活动。生物电化学方法作为一种环境友好型的方法，近年来得到了迅速的发展。以氢气介导的硫酸盐还原过程得到广泛研究，包括微生物辅助电化学产氢(C.M.Cordas et al，2008；L.Yu et al，2011)电子穿梭体辅助产氢(Lojou et al，2002)以及直接的供给氢气(徐慧纬，2009)。由于氢气本身水溶解度低，以氢气介导还原过程存在着效率低，耗费额外能量等缺点。

本发明针对氢气作为电子供体的用于硫酸盐还原的制约因素，以极化电极作为直接的电子供体供硫酸盐还原菌生长，增殖，提高酶活性和代谢活性并还原硫酸盐为硫化物的现象还未见报道。

发明内容

本发明的目的是发明一种以电流生长的硫酸盐还原菌还原硫酸盐为硫化物，并处理重金属废水的方法。本发明中的硫酸盐还原菌是混合菌群，包括Desulfobulbus propionicus，Geobacter sulfurreducens。其特征是在缺乏有机碳的条件下，硫酸盐还原菌以电极为唯一电子供体生长，通过生物电化学途径，将硫酸盐还原为硫化物，硫化物应用于重金属废水的处理。本发明克服现有技术需要有机碳源作为电子供体的不足。

本发明是通过以下步骤实现的：

生物电化学装置的构建

生物电化学装置为双室反应器构型(图1)，包括恒电位仪4、导线5、阴极室1和阳极室2。阴极室1中插入工作电极6与参比电极7，并加入城市污水厂活性污泥；阳极室2中插入辅助电极8；两室之间以隔膜3分开。

阴极室和阳极室溶液的制备

阳极室

0.05mol/L磷酸盐缓冲溶液(pH 7.0)

阴极室