硫酸鹽還原菌在廢水厭氧治理中的應用分析

范利萍 張雪嬌 諸立

（浙江省工業環保設計研究院有限公司 浙江杭州 310012）

硫酸鹽還原菌是一種厭氧異養菌，廣泛存在于微生物分解作用導致的厭氧水陸環境中，無論是土壤、河流、海水中都有分布，是一種生命力極為頑強的細菌，形態多樣化，以有機物分解作為能量來源，對硫酸鹽有著異化還原的作用，應用硫酸鹽還原菌進行廢水厭氧處理就是應用了這一特性，對難以處理且對環境危害極大的重金屬廢水有著良好的處理效果。

1 硫酸鹽還原菌硫酸鹽還原機理

硫酸鹽還原菌是一類能夠進行硫酸鹽還原代謝的細菌，應用硫酸鹽作為有機物異化作用的電子受體，是一種嚴格厭氧菌，生命力強，在地下71m的粘土和3000m深海底同樣有分布[1]。

目前已經發現的硫酸鹽還原菌已經超過40種，根據生理生化特征可分成異化硫酸鹽還原菌、異化硫還原菌兩大類，硫酸鹽還原菌能夠分解乳酸鹽、丙酮酸鹽，選擇乙醇或者H2等作為碳源，代謝產物為硫化物，異化硫還原菌只能還原硫或者含硫化合物。以營養代謝形式劃分，硫酸鹽還原菌有完全氧化和不完全氧化兩類，完全氧化菌最終代謝產物是二氧化碳和水，不完全代謝產物是乙酸。

厭氧環境下，有機碳磷酸化，產生ATP，之后活化硫酸根，硫酸鹽與ATP形成APS和PPi，其中PPi不穩定，迅速分解出無機Pi，推動反應平衡右傾，APS分解為亞硫酸鹽和AMP，經脫水生成不穩定的偏亞硫酸氫鹽且快速分解，中間產物為連二硫酸鹽，并最終分解為亞硫酸鹽、硫代硫酸鹽，在自身氧化還原反應中形成亞硫酸鹽和S2-，S2-排出體外。在整個反應過程中，硫酸根作為終端電子受體，有機物作為電子供體，最終硫酸根轉化為硫化物。

2 應用硫酸鹽還原菌厭氧治理廢水

2.1 重金屬離子廢水的厭氧處理

重金屬離子廢水處理難度大，直接排放對環境會造成嚴重的破壞，并且重金屬離子代謝困難，容易在動植物體內沉積，最終在人體內富集，對人的生命健康帶來了很大威脅。經過食物鏈，排放的重金屬離子最終會回到人體內，有著極強的致病致癌性，所以重金屬離子的治理一直是廢水處理中關注的重點問題。

在美國環保總署支持下，奧芬博依礦酸性礦山重金屬廢水采用了硫酸鹽還原菌厭氧治理的處理方式進行控制，經過半工業試驗，獲得了不同金屬的去除率數據。

與此同時，Smith·W·H等人選擇乳酸鹽作為電子供體，制作硫酸鹽還原菌生物膜處理某皮革廠富Cr廢水，經過48h的處理，500μmol/L的Cr廢水Cr處理率達到了88%，可溶的毒性Cr被還原為無毒Cr，但是在處理過程中也發現，在Cr毒性的影響下，生物膜上硫酸鹽還原菌的生物學活性僅為10%。很多相關實驗也證實，硫酸鹽還原菌厭氧處理重金屬廢水，能夠有效祛除重金屬離子，將其轉變為無毒單質或者其他化合物，但是重金屬的毒性影響了硫酸鹽還原厭氧菌的生物活性，表明處理效果仍然有進一步提升的空間[2]。

2.2 有機硫酸鹽廢水處理

現代工業中，食品、制藥、造紙、皮革等生產過程中都會產生高濃度硫酸鹽有機廢水排放，這一類廢水如果不經過有效處理直接排放會產生較大臭味，污染水體，尤其是厭氧條件下，硫酸鹽的生化反應會釋放有臭雞蛋氣味的硫化氫，對水生生態和生物健康以及環境衛生都會造成破壞。采用硫酸鹽還原菌處理硫酸鹽廢水，相比于其他處理技術，有著投資小，能耗低，處理效果好并且不會產生二次污染的優勢。

例如Boshoff的工廠化研究，選擇皮革廠的廢水，分別使用UASB、SRB兩種反應器進行硫酸根還原，其還原效率均在600mg/（d·L）以上，而COD去除速度方面SRB反應器有著絕對優勢，最大值達到了600mg/（d·L）[3]。

2.3 酸性礦山廢水的厭氧治理

礦山酸性廢水嚴重過污染，pH值為3.0～3.5，直接排入河流會造成水體嚴重酸化，除了大量的硫酸根，還包括各類重金屬離子，造成對土壤、河流、動植物的長期毒害。現階段對酸性廢水的處理主要采取中和法和濕地法，但是兩種方法的處理效果不理想。中和法多采用石灰石進行中和處理，會生成大量硫酸鈣，產生嚴重二次污染，而且不能有效去除廢水中的重金屬離子，濕地法處理重金屬離子效果比較理想，但是對硫化氫處理能力不佳，直接散發到空氣中造成污染，且濕地法需要大面積的土地，成本較高，對環境變化比較敏感。

而應用硫酸鹽還原菌處理礦山酸性重金屬離子廢水，能夠在降解硫酸根的同時去除重金屬離子。中試規模研究結果表明有機碳中難以降解的重金屬能夠被硫酸鹽還原菌有效脫除，生成單質硫和堿度，可分別用于工業生產和廢水循環的初步處理。

3 結語

硫酸鹽還原菌厭氧治理是處理廢水的一種有效方法，處理效果好、低能耗、無二次污染，能夠實現重金屬、硫酸鹽、有機物的聯合降解，是一種前景廣闊的廢水處理方法，尤其是在重金屬處理方面，有著濕地處理和化學處理方法不能及的優勢，但是這個處理過程的影響因素眾多，尚有大量的基礎研究工作有待開展，距大規模應用還需要一段時間。

[1]肖利萍,張鐳,李月.硫酸鹽還原菌及其在廢水厭氧治理中的應用[J].水資源與水工程學報,2011,(01）.