原菌固定化颗粒有效性和适用性。
[0076]组装的升流式厌氧填充床(UAPB)和可渗透反应墙(PRB)两个反应器，装置系统图如图2所示，两个反应器均为有机玻璃管制作，高200mm，内径60mm，总体积约为560mL。PRB的构造从下至上依次为高20mm、粒径3?5mm的碎石层，高20mm、粒径为30?60目的粗砂层，高70mm的固定化颗粒层，再于顶部覆盖高30mm、粒径为60?100目的细砂，其中固定化颗粒层的有效孔隙体积为85mL。在UAPB中加入的硫酸盐还原菌固定化颗粒的量与PRB相同，运行流速取地下水流速的3倍，即300mm/d。
[0077]向已构建完成的反应器内通入水样，UAPB和PRB分别采用变频泵和流量计控制流速。分为两个阶段进行，第一阶段采用水样的Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、S042_浓度分别为100、50、14、6、81611^/1，？!1值为4.0。在第二阶段中提高水样的污染负荷，采用水样的Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、SO42I农度分别为 100、50、28、12、2528mg/L，pH 值为 3。
[0078]在试验过程中，收集反应器处理的水量定期测量，采用孔隙体积数作为横坐标(即反应器处理的累积水量与PRB污泥颗粒层有效孔隙体积的比值)，以出水中各污染物的浓度或去除率为纵坐标，分析反应器的处理时况。
[0079]两反应器处理效果分析见图3:UAPB与PRB均具有较强的pH提升能力，在高污染负荷阶段的出水值分别为7.2和7.8，PRB略高于UAPB ;但是，UAPB出水OD6cJ直增加显著，出水浑浊，PRB处理前后OD6cJ直几乎相同，出水感官性良好；玉米芯在UAPB中的水解受污染负荷变化影响较大，有机物的急剧累积和快速消耗降低了该系统对SO/—处理的稳定性；PRB具有很强的抗冲击能力，有机物累积在两个阶段都存在稳定期，约1000mg/L，SO42-的最大还原速率为1256mg/(L.d) ;PRB在可溶性铁锰去除方面存在明显优势，对TFe的去除率为99.9%以上，在硫酸盐还原菌固定化颗粒吸附饱和之后，对Mn2+的去除率约为3.74mg/(L.d)，远高于 UAPB 的 10% ο
[0080]实施例2和3中制得的硫酸盐还原菌固定化颗粒，经活化后，用上述可渗透反应墙(PRB)反应器在相同水样下测试，在高污染负荷阶段的出水值中C0D、Fe2+、Mn2+、S042_平均值分别为:726,0.022、5.28,505.6mg/L 和 673、0.018、4.63,487.5mg/L，pH 值平均分别为 7.4和 7.3o
[0081]实施例7
[0082]实施例6中使用后的硫酸盐还原菌固定化颗粒对H+、金属离子等物质去除率下降后，可采用COD为5000mg/L?10000mg/L的生物质发酵液浸泡24h?48h，可将硫酸盐还原菌固定化颗粒再生，重新用于处理煤矿酸性废水；
[0083]生物质发酵液可选用:1、酵母提取物5g，蛋白胨10g，NaCl 5g，琼脂15?20g，水100mL, pH 7.4?7.6配制的生物质发酵液；2、乳酸钠溶液或者其他常规生物发酵液。
【主权项】
1.一种硫酸盐还原菌固定化颗粒，其特征在于，由硫酸盐还原菌污泥、钢渣粉、麦饭石、聚乙烯醇、海藻酸钠、生物质材料和水组成； 其中，各组分的重量百分含量为:20 %?45 %的硫酸盐还原菌污泥、2 %?8 %的钢渣粉、3%?10%的麦饭石、5%?9%的聚乙烯醇、0.2%?1.5%的海藻酸钠、4%?15%的生物质材料、11.5?65.8%的水。
2.根据权利要求1所述的一种硫酸盐还原菌固定化颗粒，其特征在于，所述硫酸盐还原菌污泥为硫酸盐还原菌污泥原液，经离心浓缩至MLVSS浓度为10mg/L?15mg/L。
3.根据权利要求1所述的一种硫酸盐还原菌固定化颗粒，其特征在于，所述钢渣粉为粒径80目?100目的钢渣粉。
4.根据权利要求1所述的一种硫酸盐还原菌固定化颗粒，其特征在于，所述麦饭石为粒径50目?80目的普通麦饭石或改性麦饭石。
5.根据权利要求1所述的一种硫酸盐还原菌固定化颗粒，其特征在于，所述生物质材料为制成粒径< 100目粉末的廉价农业废弃物。
6.根据权利要求1所述的一种硫酸盐还原菌固定化颗粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)将聚乙烯醇与海藻酸钠加入到蒸馏水中，密封后在室温下充分溶胀20?30h，再置于90±5°C的恒温水浴锅内加热，并不断搅拌，直至凝胶中无气泡； (2)将生物质材料、钢渣粉和麦饭石或改性麦饭石缓缓加入到凝胶中，搅拌均匀后将混合物冷却至37±1°C ; (3)将硫酸盐还原菌污泥原液放入离心机中在2000rpm?4000rpm转速下离心6min?15min，浓缩至MLVSS浓度为10mg/L_15mg/L后，加入到步骤(2)得到的混合物中，再充分搅拌均匀； (4)将步骤(3)制得的混合物匀速滴入含2%?5%CaCl2, pH值为5.0?7.0的饱和硼酸溶液中，交联反应4h?8h，得到硫酸盐还原菌固定化颗粒。
7.根据权利要求6所述的一种硫酸盐还原菌固定化颗粒的制备方法，其特征在于，所述生物质材料的制备方法为:将廉价农业废弃物干燥后，经破碎，制成粒径< 100目的粉末；所述钢渣粉的制备方法为，取粒径为80目?100目钢渣粉，酸洗后，干燥；所述麦饭石的制备方法为:选取粒径为50目?80目的普通麦饭石粉，用水冲洗后，风干；所述改性麦饭石的制备方法为:将粒径为50目?80目的麦饭石粉与2mol/L的NaOH溶液按照质量与体积之比为(1: 5?1:10) kg/L混合，浸泡I?3h，再以150?200r/min速率振荡2?3h，然后取出麦饭石，用去离子水浸洗，最后在300?500°C温度下烘烤60?90min后，自然冷却。
8.根据权利要求2所述的一种硫酸盐还原菌固定化颗粒或权利要求6所述的一种硫酸盐还原菌固定化颗粒的制备方法，其特征在于，所述硫酸盐还原菌污泥原液为:取含有硫酸盐还原菌和水解微生物的硫酸盐还原菌原料，稀释10-20倍后，取出25mL-50mL加到500mL-1000mL改进型Starkey式培养基中，37 ± I °C恒温厌氧培养数周，形成硫酸盐还原菌为污泥中的优势菌种、并包括水解微生物在内的多种微生物菌种共存的混合硫酸盐还原菌污泥菌团；当培养至打开瓶盖能闻到浓烈臭鸡蛋气味、将污泥悬浮液滴入含有Fe2+的溶液能立即使溶液变成墨汁色时，即得到硫酸盐还原菌污泥原液。
9.根据权利要求1所述的一种硫酸盐还原菌固定化颗粒的使用方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)在所述硫酸盐还原菌固定化颗粒使用前，将其在厌氧条件下用去掉有机物的改进型Starkey式培养基溶液浸泡激活1h?15h ； (2)将激活后的硫酸盐还原菌固定化颗粒置于在煤矿酸性废水井中建造的升流式厌氧填充床或可渗透反应墙反应器中，对酸性废水进行处理。
10.根据权利要求1所述的一种硫酸盐还原菌固定化颗粒的再生方法，其特征在于，当所述硫酸盐还原菌固定化颗粒在使用中去除率下降后，采用COD为5000mg/L?10000mg/L的生物质发酵液浸泡24h?48h。
【专利摘要】本发明的目的是针对硫酸盐还原菌在酸性废水处理中存在的不足，提供了一种硫酸盐还原菌固定化颗粒及其制备和使用方法，属于水污染控制工程技术领域。该固定化颗粒由20％～45％硫酸盐还原菌污泥、2％～8％钢渣粉、3％～10％改性麦饭石、5％～9％聚乙烯醇、0.2％～1.5％海藻酸钠、4％～15％生物质材料、11.5～65.8％水组成。该颗粒基于微生物固定化技术，采用聚乙烯醇—硼酸包埋法，避免了硫酸盐还原菌与酸性废水的直接接触，从而解决强酸和高浓度重金属对硫酸盐还原菌的抑制；该颗粒可对煤矿酸性废水进行井下原位处理并可重复使用，有效克服传统技术的缺点、改善矿区生态质量，是一种不占用地面空间且无需外加动力的被动处理系统。
【IPC分类】C02F3-34, C12N11-08, C12N11-14
【公开号】CN104651347
【申请号】CN201510088533
【发明人】狄军贞, 朱志涛, 鲍娟, 柴博, 郭旭颖, 张丽刚, 江富, 戴男男, 赵前程, 任亚东, 安文博
【申请人】辽宁工程技术大学
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年2月26日