[发明专利]一种酸性含Fe3+和Cu2+的硫酸盐废水的生物处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及硫酸盐废水的生物处理领域，具体指一种酸性含Fe³⁺和Cu²⁺的硫酸盐废水的生物处理方法。

背景技术

含有金属离子的酸性硫酸盐废水产生的来源较多，如冶金行业、电镀行业、电解行业、电池行业等在生产和加工过程中均会产生此类废水，该废水特点是具有较低pH值，一般在2～5左右，同时含有大量Cu²⁺、Fe³⁺以及一定量Pb²⁺和Zn²⁺等重金属离子，给环境带来较大危害。

由于此类废水pH值比较低、重金属含量高，目前应用物理或化学方法对此类废水处理较为常见，化学类方法一般采用石灰石或石灰中和法，通过向废水中投加石灰或石灰石中和酸性废水并使重金属离子以碳酸盐、氢氧化物的形式沉淀。但是这种方法产生大量硫酸钙和重金属沉淀堆积于环境，造成的二次污染难以去除。物理类方法如离子交换法、电渗析和反渗透等方法的处理成本都较高。

近年来，对利用硫酸盐还原菌(SRB)的微生物技术处理硫酸盐废水进行了大量研究，并取得了较大进展。硫酸盐还原菌还原法处理成本低、适用性强，其原理在于SRB能以硫酸盐作为电子受体，以供生物生存的有机底物作为电子供体，在生物体内完成高价态硫酸盐的还原。比如异化硫酸盐还原作用，即在有机物的降解过程中，硫酸盐作为氧化物，被还原为硫化物的过程。这一过程可以用下述反应式来表示：

H₂S、HS^-及S^2-能与金属离子形成沉淀除去，避免二次污染。但低pH(pH＝2～3)环境会对硫酸盐还原菌产生酸性冲击，影响菌种活性。

现有技术如专利号为CN1458083A的中国发明专利公开了一种增强硫酸盐还原菌活性提高废水处理效率的方法，具体做法是向反应器或是废水槽中添加单质铁调节pH至5.5-8.5，这种方法会在废水中引入大量Fe²⁺，而硫酸盐还原菌的培养需要供给磷源，常用的磷源如KH₂PO₄会与Fe²⁺或Fe³⁺生成沉淀而不易被菌种利用，造成磷源的浪费。

关于硫酸盐还原菌活性抑制原理方面国内外专家都做过深入研究，这里列出两篇论文以供佐证：

1.Utgikar V P,Harmon S M,Chaudhary N,et al.Inhibition of sulfate‐reducing bacteria by metal sulfide formation in bioremediation of acid mine drainage[J].Environmental toxicology,2002,17(1):40-48；

2.Sheng Y X,Cao H B,Li Y P,et al.Effects of bacterially produced precipitates on the metabolism of sulfate reducing bacteria during the bio-treatment process of copper-containing wastewater[J].Science China Chemistry,2010,53(12):2608-2615.

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的问题提供一种新的酸性含Fe³⁺和Cu²⁺硫酸盐废水的生物处理方法。

本发明所述的废水处理方法在废水进入生物反应器与SRB作用前先进行预处理，即向废水中添加单质铁，通过单质铁与H⁺反应生成H₂调节废水的pH值，同时还原部分Fe³⁺；并向废水中通入H₂S气体以去除废水中大部分的金属离子，尤其是Cu²⁺和Fe³⁺。上述预处理过程中使用的H₂S气体来自于生物反应器中SRB的前期培养产物。将经过预处理的废水导入生物反应器中，通过SRB厌氧处理将SO₄^2-还原为H₂S、S^2-和HS^-来继续沉淀废水中的金属离子，通入氮气将废水产生的H₂S气体继续吹脱并通入预处理罐。