內(nèi)聚乙醇固定化硫酸鹽還原菌同步處理廢水中硫酸鹽和鉻*

張鴻郭 林潔松 吳夢杰 溫項(xiàng)斯 陳光仕 鄧康藍(lán) 陳梓瑩 陳永亨 陳迪云#

(1.廣州大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，廣東 廣州 510006；2.廣州大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，廣東省放射性核素污染控制與資源化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510006；3.廣州大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，珠江三角洲水質(zhì)安全與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510006)

內(nèi)聚乙醇固定化硫酸鹽還原菌同步處理廢水中硫酸鹽和鉻*

張鴻郭1，2林潔松1吳夢杰1溫項(xiàng)斯1陳光仕1鄧康藍(lán)1陳梓瑩1陳永亨3陳迪云1，2#

(1.廣州大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，廣東 廣州 510006；2.廣州大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，廣東省放射性核素污染控制與資源化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510006；3.廣州大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，珠江三角洲水質(zhì)安全與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510006)

硫酸鹽還原菌 固定化 乙醇 鉻 硫酸鹽

廣泛存在于印染、電鍍、皮革、冶金等行業(yè)廢水中的Cr(Ⅵ)對供水安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅[1]。傳統(tǒng)處理Cr(Ⅵ)污染的方法主要有化學(xué)沉淀法、離子交換法、吸附法、化學(xué)氧化還原、電解還原法等，但這些方法存在處理成本高、易導(dǎo)致二次污染等問題[2-3]。尋找一種對環(huán)境友好、可規(guī)模化生產(chǎn)、條件溫和、處理效率高且成本低廉的方法是目前控制Cr(Ⅵ)污染的研究熱點(diǎn)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與方法

采用耐酸、耐金屬馴化篩選的SRB[9]。

主要菌株培養(yǎng)設(shè)備：HYG-A全溫?fù)u瓶柜；YQX-Ⅱ厭氧培養(yǎng)箱；SFC-01B型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱；01J2003-04型立式壓力蒸汽滅菌器。

實(shí)驗(yàn)過程使用的無水乙醇、PVA、SA、二氧化硅、硼酸、氯化鈣、重鉻酸鉀、硫酸鈉、氫氧化鈉等均為國產(chǎn)分析純。

1.2 固定化小球的制備

稱取PVA 3.6 g、SA 0.3 g、二氧化硅1.8 g、碳酸鈣0.3 g于燒杯中，加入33 mL無菌水，加熱溶解到糊狀，冷卻到40 ℃左右迅速加入0.1 mol乙醇和SRB菌液混合攪拌，用注射器吸取混合液滴加到2%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))飽和硼酸氯化鈣溶液中，交聯(lián)后成型的固定化小球保存在4 ℃冰箱中備用[11]。

2 結(jié)果與分析

2.1 固定化小球強(qiáng)度和傳質(zhì)性能

手捏測試顯示其強(qiáng)度較好。反應(yīng)過程中固定化小球破裂現(xiàn)象不明顯，但存在黏結(jié)的情況。亞甲基蘭滲透實(shí)驗(yàn)[12]顯示，固定化小球具有較好的傳質(zhì)性能。

2.2 Cr(Ⅵ)的去除

在固定化小球作用下，48 h內(nèi)Cr(Ⅵ)去除量總體呈現(xiàn)逐步升高的趨勢(見圖1)。由于SRB存在生長的適應(yīng)過程，部分固定化菌體死亡解體，導(dǎo)致Cr(Ⅵ)外泄[13]，使得48～72 h內(nèi)Cr(Ⅵ)去除量出現(xiàn)下降。固定化SRB去除Cr(Ⅵ)過程不僅與固定化小球吸附特性有關(guān)，也受到SRB還原作用的影響，Cr(Ⅵ)可被還原為Cr(Ⅲ)，并形成氫氧化鉻等沉淀而去除，固定化小球?qū)r(Ⅵ)最大去除量達(dá)到341.87 μg/g，最大去除率達(dá)97.43%，固定化小球具有去除廢水中Cr(Ⅵ)的優(yōu)良性能。

圖1 Cr(Ⅵ)去除量Fig.1 Removal amount of Cr(Ⅵ)

圖2 去除量Fig.2 Removal amount of

2.4 固定化小球處理機(jī)制探討

圖3 固定化小球處理廢水前后的紅外譜圖Fig.3 FTIR spectra of immobilized beads before processing and after processing

圖4 固定化小球處理廢水前后的電子掃描圖Fig.4 SEM micrograph of immobilized beads before processing and after processing

SRB還原硫酸鹽產(chǎn)生堿度也會形成氫氧化鉻沉淀，處理含鉻廢水后固定化小球表面出現(xiàn)少許的顆粒物質(zhì)(見圖4(b))，因此不排除Cr(Ⅵ)被還原后在固定化小球內(nèi)生成了少許沉淀物的可能[19-20]。

3 結(jié) 論

[1] 王婷，劉文，李學(xué)釗，等.鈦酸鹽納米片光催化-吸附協(xié)同去除水中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)[J].環(huán)境化學(xué)，2015，34(10)：1777-1784.

[2] FU F L，WANG Q.Removal of heavy metal ions from wastewaters：a review[J].Journal of Environmental Management，2011，92(3)：407-418.

[3] KESENCI K，SAY R，DENIZLI A.Removal of heavy metal ions from water by using poly (ethyleneglycol dimethacrylate-co-acrylamide) beads[J].European Polymer Journal，2002，38(7)：1443-1448.

[4] LIU P W G，LIOU J W，LI Y T，et al.The optimal combination of entrapped bacteria for diesel remediation in seawater[J].International Biodeterioration & Biodegradation，2015，102(1)：383-391.

[5] 蘇宇，王進(jìn)，彭書傳，等.以稻草和污泥為碳源硫酸鹽還原菌處理酸性礦山排水[J].環(huán)境科學(xué)，2010，31(8)：1858-1863.

[6] 趙宇華，葉央芳，劉學(xué)東.硫酸鹽還原菌及其影響因子[J].環(huán)境污染與防治，1997，19(5)：41-43.

[7] 徐衛(wèi)華，劉云國，曾光明，等.硫酸鹽還原菌及其還原解毒Cr(Ⅵ)的研究進(jìn)展[J].微生物學(xué)通報，2009，36(7)：1040-1045.

[8] 李亞新，蘇冰琴.硫酸鹽還原菌和酸性礦山廢水的生物處理[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2000，1(5)：1-11.

[9] 陳煒婷，張鴻郭，陳永亨，等.pH、溫度及初始鉈濃度對硫酸鹽還原菌脫鉈的影響[J].環(huán)境工程學(xué)報，2014，8(10)：4105-4109.

[10] 國家環(huán)境保護(hù)總局《水和廢水監(jiān)測分析方法》編委會.水和廢水監(jiān)測分析方法[M].4版.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002.

[11] 李猛，張鴻郭，周子倩，等.固定化SRB處理低濃度含鉻廢水[J].環(huán)境工程，2016，34(4)：20-24.

[12] 柴立元，唐寧，閔小波，等.硫酸鹽還原菌包埋固定化技術(shù)處理含鉻廢水[J].中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2005，36(6)：965-970.

[13] 狄軍貞，江富，朱志濤，等.玉米芯為碳源固定化硫酸鹽還原菌污泥代謝特性[J].環(huán)境工程學(xué)報，2015，9(4)：1687-1692.

[14] FUDE L，HARRIS B，URRUTIA M M，et al.Reduction of Cr(Ⅵ) by a consortium of sulfate-reducing bacteria (SRB Ⅲ)[J].Applied & Environmental Microbiology，1994，60(5)：1525-1531.

[15] 陳濤.硫酸鹽還原菌的分離純化和篩選及其去除重金屬鉻的研究[D].成都：四川大學(xué)，2006.

[16] BAI X，YE Z F，LI Y F，et al.Preparation of crosslinked macroporous PVA foam carrier for immobilization of microorganisms[J].Process Biochemistry，2010，45(1)：60-66.

[17] SINGH S K，BANSAL A，JHA M K，et al.An integrated approach to remove Cr(Ⅵ) using immobilizedChlorellaminutissimagrown in nutrient rich sewage wastewater[J].Bioresource Technology，2012，104(1)：257-265.

[18] 曹建勁，蔣宗濤，熊志華，等.硫化物礦床斷層微粒的紅外光譜分析[J].光譜學(xué)與光譜分析，2009，29(4)：956-959.

[19] LOVLEY D R，PHILLIPS E J.Reduction of chromate byDesulfovibriovulgarisand itsc3cytochrome[J].Applied & Environmental Microbiology，1994，60(2)：726-728.

[20] MAGARA Y，NAMBU S，UTOSAWA K.Biochemical and physical properties of an activated sludge on settling characteristics[J].Water Research，1976，10(1)：71-77.

SimultaneoustreatmentofchromiumandsulfatebyimmobilizedSRBwithcohesiveethanol

ZHANGHongguo1，2，LINJiesong1，WUMengjie1，WENXiangsi1，CHENGuangshi1，DENGKanglan1，CHENZiying1，CHENYongheng3，CHENDiyun1，2.

(1.SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering，GuangzhouUniversity，GuangzhouGuangdong510006；2.GuangdongProvincialKeyLaboratoryofRadionuclidesPollutionControlandResources，SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering，GuangzhouUniversity，GuangzhouGuangdong510006；3.KeyLaboratoryforWaterQualitySecurityandProtectioninPearlRiverDelta，MinistryofEducation，SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering，GuangzhouUniversity，GuangzhouGuangdong510006)

SRB; immobilization; ethanol; chromium; sulfate

10.15985/j.cnki.1001-3865.2017.10.001

張鴻郭，男，1979年生，博士，副教授，主要從事環(huán)境生物技術(shù)研究。#

。

*國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No.51208122)；廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目(No.201707010256)；廣州大學(xué)教育改革研究項(xiàng)目(No.JY201604)；廣州大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目(No.2015151117、No.201511078042)。

2016-05-02)