硫酸盐还原菌在废水厌氧治理中的应用分析

范利萍 张雪娇 诸立

（浙江省工业环保设计研究院有限公司 浙江杭州 310012）

硫酸盐还原菌是一种厌氧异养菌，广泛存在于微生物分解作用导致的厌氧水陆环境中，无论是土壤、河流、海水中都有分布，是一种生命力极为顽强的细菌，形态多样化，以有机物分解作为能量来源，对硫酸盐有着异化还原的作用，应用硫酸盐还原菌进行废水厌氧处理就是应用了这一特性，对难以处理且对环境危害极大的重金属废水有着良好的处理效果。

1 硫酸盐还原菌硫酸盐还原机理

硫酸盐还原菌是一类能够进行硫酸盐还原代谢的细菌，应用硫酸盐作为有机物异化作用的电子受体，是一种严格厌氧菌，生命力强，在地下71m的粘土和3000m深海底同样有分布[1]。

目前已经发现的硫酸盐还原菌已经超过40种，根据生理生化特征可分成异化硫酸盐还原菌、异化硫还原菌两大类，硫酸盐还原菌能够分解乳酸盐、丙酮酸盐，选择乙醇或者H2等作为碳源，代谢产物为硫化物，异化硫还原菌只能还原硫或者含硫化合物。以营养代谢形式划分，硫酸盐还原菌有完全氧化和不完全氧化两类，完全氧化菌最终代谢产物是二氧化碳和水，不完全代谢产物是乙酸。

厌氧环境下，有机碳磷酸化，产生ATP，之后活化硫酸根，硫酸盐与ATP形成APS和PPi，其中PPi不稳定，迅速分解出无机Pi，推动反应平衡右倾，APS分解为亚硫酸盐和AMP，经脱水生成不稳定的偏亚硫酸氢盐且快速分解，中间产物为连二硫酸盐，并最终分解为亚硫酸盐、硫代硫酸盐，在自身氧化还原反应中形成亚硫酸盐和S2-，S2-排出体外。在整个反应过程中，硫酸根作为终端电子受体，有机物作为电子供体，最终硫酸根转化为硫化物。

2 应用硫酸盐还原菌厌氧治理废水

2.1 重金属离子废水的厌氧处理

重金属离子废水处理难度大，直接排放对环境会造成严重的破坏，并且重金属离子代谢困难，容易在动植物体内沉积，最终在人体内富集，对人的生命健康带来了很大威胁。经过食物链，排放的重金属离子最终会回到人体内，有着极强的致病致癌性，所以重金属离子的治理一直是废水处理中关注的重点问题。

在美国环保总署支持下，奥芬博依矿酸性矿山重金属废水采用了硫酸盐还原菌厌氧治理的处理方式进行控制，经过半工业试验，获得了不同金属的去除率数据。

与此同时，Smith·W·H等人选择乳酸盐作为电子供体，制作硫酸盐还原菌生物膜处理某皮革厂富Cr废水，经过48h的处理，500μmol/L的Cr废水Cr处理率达到了88%，可溶的毒性Cr被还原为无毒Cr，但是在处理过程中也发现，在Cr毒性的影响下，生物膜上硫酸盐还原菌的生物学活性仅为10%。很多相关实验也证实，硫酸盐还原菌厌氧处理重金属废水，能够有效祛除重金属离子，将其转变为无毒单质或者其他化合物，但是重金属的毒性影响了硫酸盐还原厌氧菌的生物活性，表明处理效果仍然有进一步提升的空间[2]。

2.2 有机硫酸盐废水处理

现代工业中，食品、制药、造纸、皮革等生产过程中都会产生高浓度硫酸盐有机废水排放，这一类废水如果不经过有效处理直接排放会产生较大臭味，污染水体，尤其是厌氧条件下，硫酸盐的生化反应会释放有臭鸡蛋气味的硫化氢，对水生生态和生物健康以及环境卫生都会造成破坏。采用硫酸盐还原菌处理硫酸盐废水，相比于其他处理技术，有着投资小，能耗低，处理效果好并且不会产生二次污染的优势。

例如Boshoff的工厂化研究，选择皮革厂的废水，分别使用UASB、SRB两种反应器进行硫酸根还原，其还原效率均在600mg/（d·L）以上，而COD去除速度方面SRB反应器有着绝对优势，最大值达到了600mg/（d·L）[3]。

2.3 酸性矿山废水的厌氧治理

矿山酸性废水严重过污染，pH值为3.0～3.5，直接排入河流会造成水体严重酸化，除了大量的硫酸根，还包括各类重金属离子，造成对土壤、河流、动植物的长期毒害。现阶段对酸性废水的处理主要采取中和法和湿地法，但是两种方法的处理效果不理想。中和法多采用石灰石进行中和处理，会生成大量硫酸钙，产生严重二次污染，而且不能有效去除废水中的重金属离子，湿地法处理重金属离子效果比较理想，但是对硫化氢处理能力不佳，直接散发到空气中造成污染，且湿地法需要大面积的土地，成本较高，对环境变化比较敏感。

而应用硫酸盐还原菌处理矿山酸性重金属离子废水，能够在降解硫酸根的同时去除重金属离子。中试规模研究结果表明有机碳中难以降解的重金属能够被硫酸盐还原菌有效脱除，生成单质硫和碱度，可分别用于工业生产和废水循环的初步处理。

3 结语

硫酸盐还原菌厌氧治理是处理废水的一种有效方法，处理效果好、低能耗、无二次污染，能够实现重金属、硫酸盐、有机物的联合降解，是一种前景广阔的废水处理方法，尤其是在重金属处理方面，有着湿地处理和化学处理方法不能及的优势，但是这个处理过程的影响因素众多，尚有大量的基础研究工作有待开展，距大规模应用还需要一段时间。

[1]肖利萍,张镭,李月.硫酸盐还原菌及其在废水厌氧治理中的应用[J].水资源与水工程学报,2011,(01）.