硫酸盐还原菌治理酸法地浸采铀地下水污染的研究

论文摘要

原地浸出采铀是集采、选、冶于一体的新型铀矿开采方法。利用地浸技术有很多优点,如生产成本低、建设周期短、资源回收率高、保护地表生态环境等优点,但是注入济会将部分有毒有害元素溶解进入溶液中,从而导致含矿含水层的水质发生变化,并引起不同程度的污染。因此必须考虑其采后治理修复方法。我国对地浸矿山废水的治理还处于研究阶段,也只是用化学方法进行试验研究,国内还没有采用微生物处理铀矿山废水。本研究使用天然的能还原硫酸盐的微生物群,采用地下水的原地微生物净化技术代替化学或物理的方法,清除被污染水中的SO42-、U（VI）和部分重金属等。通过本实验的研究,可望为我国核污染水环境的修复提供生物技术思路。SRB的反应活性受许多环境因子的影响,恒温培养实验结果表明:溶液中共存的重金属离子可以不同程度的抑制SRB的还原速率,其中以Cu2+对SRB的影响最大;pH值对SRB也有明显的影响,在pH≤5时,SRB难以生长,在中性条件下其还原SO42-的效果最好(SO42-去除率为75.7%);当硝酸盐的浓度达500mg/L时,可以严重抑制硫酸盐的还原速率及进程。铀的生物沉淀实验表明,SRB还原富集铀的能力在接近中性的环境中最强,pH=6.0时,U（VI）的还原率达到了99.2%;厌氧序批式实验结果表明,初始Cu（II）浓度低于10mg/L或Zn（II）浓度低于20mg/L时对铀生物沉淀过程影响不大,当Cu（II）浓度超过15mg/L或Zn（II）浓度超过25mg/L时,该过程会因重金属的生物毒性作用受到完全抑制。初始SO42-浓度低于4000mg/L时对铀生物沉淀过程影响很小,超过5000mg/L时会产生明显的抑制作用,且抑制作用随着SO42-浓度的上升而加强。研究还表明,NO3-存在的氧化性环境不利于铀的生物沉淀过程,通过反硝化反应彻底去除环境中的NO3-成为消除环境中铀污染的前提。模拟含铀废水的实验中,SRB还原SO42-和U（VI）的效率分别达到了75.5%和93.55%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究进展和创新
• 1.2.1 含铀废水的来源和危害
• 1.2.2 放射性废水的传统处理工艺
• 1.2.3 含铀废水的微生物处理
• 1.2.4 研究特色和创新之处
• 第二章 硫酸盐还原代谢过程影响因子的实验研究
• 2.1 样品来源
• 2.2 实验仪器
• 2.3 培养基的配制
• 2.4 SRB 的代谢机理
• 2.5 实验方法
• 2.5.1 共存重金属离子对SRB 还原硫酸根离子的影响实验
• 2.5.2 不同pH 值条件下对SRB 还原硫酸根离子的影响实验
• 2.5.3 高浓度的硝酸盐对SRB 还原硫酸根离子的影响实验
• 2.6 实验结果与讨论
• 6+，Fe²⁺，Cd²⁺，Cu²⁺，Zn²⁺和Pb²⁺)对SRB 还原SO₄^2-能力的影响'>2.6.1 重金属离子(U⁶⁺，Fe²⁺，Cd²⁺，Cu²⁺，Zn²⁺和Pb²⁺)对SRB 还原SO₄^2-能力的影响
• 2.6.2 化学动力学分析
• 4^2-能力的影响'>2.6.3 不同pH 值对SRB 还原SO₄^2-能力的影响
• 4^2-的影响'>2.6.4 高浓度的硝酸盐对SRB 还原SO₄^2-的影响
• 2.7 本章小结
• 第三章 SRB处理含铀废水的实验研究
• 3.1 混合SRB 菌群的驯化培养
• 3.2 贮备液的配制
• 3.3 滤液中U（VI）和重金属离子及硝酸根离子含量的测定
• 3.4 实验方案
• 3.4.1 不同pH 值条件下的铀生物还原实验
• 3.4.2 重金属离子共存条件下的恒温培养实验
• 3.4.3 硫酸根（或硝酸根）共存条件下的铀生物还原实验
• 3.4.4 柱实验
• 3.5 实验结果分析与讨论
• 3.5.1 初始pH 值对U（VI）的生物还原效果的影响
• 3.5.2 共存重金属离子对SRB 还原沉淀U（VI）的影响
• 4^2-对SRB 还原沉淀U（VI）的影响'>3.5.3 不同浓度的SO₄^2-对SRB 还原沉淀U（VI）的影响
• 3^- 对SRB 还原沉淀U（VI）的影响'>3.5.4 溶液中共存NO₃^- 对SRB 还原沉淀U（VI）的影响
• 3.5.5 柱实验
• 3.6 本章小结
• 第四章 结论
• 附录
• 参考文献
• 攻读学位期间的主要研究成果
• 致谢