矿山酸性含铜废水的生物处理技术研究

论文摘要

酸性矿山废水（AMD）污染是一个世界性问题,AMD的主要特点为:低pH值、含高浓度的硫酸盐和可溶性的重金属离子。酸性矿山废水排放将会对环境造成极大的危害。目前,酸性矿山废水处理方法主要包括中和法、人工湿地法、微生物法。但中和法、人工湿地法方法存在二次污染严重,处理不彻底,成本高等不足等问题。微生物法是一种新兴的处理技术,近年来,利用硫酸盐还原菌（SRB）处理酸性矿山废水成为研究热点之一。基于此,本论文对硫酸盐还原菌处理酸性矿山废水技术进行了研究。论文针对硫酸盐还原菌进行培养条件优化试验,试验表明:碳源为乳酸钠、pH=7、T=30℃、COD/SO42-=1.6的培养条件下生长较好。并采用逐步提高Cu2+浓度、降低PH方法驯化该菌种,获得耐Cu2+浓度为90mg/L、pH=4.5的硫酸盐还原菌。采用实验室间歇试验方法,在进水SO4<sup>2-浓度2.3g/L、进水COD/SO42-1.6,进水pH4.5,温度30℃的条件下,利用硫酸盐还原菌处理稀释后的矿山废水,反应稳定后SO42-去除率达到77.39%以上,最高达到90.4%,铜离子去除率达99.8%以上。实验结果表明硫酸盐还原菌处理酸性矿山废水是可行性的。论文采用上流厌氧反应器连续处理酸性矿山废水。试验对工艺参数:水力停留时间、进水PH值、进水负荷对硫酸根还原效果的影响进行了研究。获得最佳工艺参数为:水力停留时间为8天、COD/SO42-1.6、进水SO42-浓度2.3g/L和进水pH6。在温度30℃、HRT=8d、COD/SO42-=1.6、进水SO42-浓度=2.3g/L和废水稀释倍数为3倍的相同条件下,选择两种不同的进水pH,分别为进水pH4.5和进水pH6.0。二个上流厌氧反应器同时连续成功运行59天。进水pH4.5的反应器运行24天后,硫酸根平均除去率为75.35%。铜离子的去除率达99.98%,出水达到工业排放标准。铁离子的去除率为88.87%以上。进水pH6.0的反应器运行24天后,硫酸根平均除去率为81.22%。铜离子的去除率达100%,出水达到工业排放标准。铁离子的去除率91.61%以上。论文还对酸性矿山废水过程进行了动力学分析和研究,利用Monod模型进行处理,作一元线性回归,线性相关系数r=0.9846,线性相关显著。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 第一章 文献综述
• 1.1 酸性矿山废水现状
• 1.2 国内外处理酸性矿山废水的研究现状
• 1.2.1 中和法
• 1.2.2 人工湿地法
• 1.2.3 微生物法
• 1.3 硫酸盐还原菌研究进展
• 1.3.1 硫酸盐还原菌及其还原机理
• 1.3.2 硫酸盐还原菌去除硫酸盐废水中重金属的机理
• 1.3.3 利用SRB处理方法具有以下优点
• 1.4 影响硫酸盐还原菌还原作用的因素
• 1.4.1 pH
• 1.4.2 温度
• 1.4.3 硫化物
• 1.4.4 溶解氧和氧化还原电位
• 4^2-比值'>1.4.5 COD/SO₄^2-比值
• 1.4.6 碳源
• 1.4.7 金属离子的影响
• 1.5 应用SRB处理AMD的国内外发展现状
• 1.6 课题研究的目的和研究内容
• 1.6.1 课题研究的目的
• 1.6.2 课题的研究内容
• 第二章 菌种分离、仪器设备及实验分析方法
• 2.1 实验菌种
• 2.1.1 菌种富集培养
• 2.1.2 细菌形态
• 2.2 实验仪器及实验用水
• 2.2.1 试验仪器
• 2.2.2 实验用水
• 2.3 监测项目及分析方法
• 第三章 硫酸盐还原菌生长条件优化和驯化
• 3.1 有机碳源对SRB还原硫酸根能力的影响
• 3.2 pH对SRB生长的影响
• 3.2.1 不同初始pH下硫酸盐还原菌还原硫酸根能力的影响
• 3.2.2 不同初始pH下硫酸盐还原菌生长过程中pH的变化
• 3.2.3 不同初始pH条件下硫酸盐还原菌生长过程中COD的变化
• 4^2-比值对硫酸盐还原菌生长的影响'>3.3 COD/SO₄^2-比值对硫酸盐还原菌生长的影响
• 4^2-比值硫酸盐还原菌还原硫酸根能力的影响'>3.3.1 不同COD/SO₄^2-比值硫酸盐还原菌还原硫酸根能力的影响
• 4^2-比值硫酸盐还原菌生长过程中COD的变化'>3.3.2 不同COD/SO₄^2-比值硫酸盐还原菌生长过程中COD的变化
• 3.4 温度对硫酸盐还原菌生长的影响
• 3.4.1 不同温度硫酸盐还原菌还原硫酸根能力的影响
• 3.4.2 不同温度硫酸盐还原菌生长过程中COD的变化
• 3.5 菌种驯化
• 3.6 本章小结
• 第四章 实验室间歇方法处理矿山酸性废水试验
• 4.1 试验方法及试验装置
• 4.2 硫酸根、COD去除效果分析
• 4.3 铜离子去除效果分析
• 4.4 出水pH和进水后pH的变化分析
• 4.5 出水氧化还原电位和出水DO分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 上流厌氧反应器连续处理酸性矿山废水工艺研究
• 5.1 试验方法及试验装置
• 5.2 水力停留时间（HRT）对硫酸盐还原效果的影响
• 5.3 不同进水pH对硫酸盐还原效果的影响
• 5.4 改变进水废水的硫酸根的浓度，提高处理废水的负荷
• 5.5 上流厌氧反应器连续处理矿山酸性废水
• 5.5.1 试验方法
• 5.5.2 硫酸根、COD去除效果分析
• 5.5.3 铜离子、铁离子去除效果分析
• 5.5.4 出水pH、氧化还原电位和出水DO分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 试验处理过程中动力学研究
• 6.1 推导上流厌氧反应器数学模型的一些假设
• 6.2 厌氧动力学模型的建立及验证
• 6.2.1 动力学模型的推导
• 6.2.2 试验结果的动力学分析
• 第七章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果