硫酸盐还原菌及在处理硫酸盐废水中的作用

第26卷第1期2007年2月铀矿冶URANIUMMININGANDMETALLURGYVol126No11Feb12007收稿日期:20060206基金项目:湖南省教育厅基金资助项目(054489);湖南省自然科学基金资助项目(05JJ30094);湖南省衡阳市科研基金资助项目(2004217231)作者简介:胡凯光(1964—),男,湖南宁乡人,高级工程师,从事溶浸开采研究工作。硫酸盐还原菌及在处理硫酸盐废水中的作用胡凯光,汪爱河,冯志刚,史文革,熊日新(南华大学建筑与资源环境学院,湖南衡阳421001)摘要:介绍了硫酸盐还原菌(SRB)的分类、培养和代谢机理及硫酸盐废水来源、硫酸盐还原菌处理废水的原理和当前研究的热点。关键词:废水;硫酸盐还原菌;硫酸盐还原中图分类号:Q9391145;X70311文献标识码:A文章编号:10008063(2007)01004805硫酸盐还原菌(SulphateReducingBacteria简称SRB)广泛存在于水田、湖、沼、河川底泥、石油矿床、地下管道、油气井、下水沟、一些工业废水(如造纸废水)、反刍动物的第一胃等地方。SRB小,生长速度快,还含有不受氧毒害的酶系,因此可以在各种各样的环境中生存,保证了SRB有较强的生存能力。目前我国的水污染十分严重,硫酸盐污染就是一种重要的组成部分,对硫酸盐污染的治理是一项十分迫切的任务。目前对待只含硫酸盐而不含COD的废水主要采取非破坏性技术,如化学沉淀,电渗析,但这些方法很不经济,还容易产生二次污染。对待既含硫酸盐又含COD的废水主要采取破坏性的生物技术。因此SRB法作为一种很有潜力的治理硫酸盐污染的技术也就逐渐地成为研究的热点。1硫酸盐还原菌111SRB及其分类SRB通常是指能通过异化作用进行硫酸盐还原的一类细菌。一般来说,SRB是一类形态,营养多样化的,利用硫酸盐作为有机物异化作用的电子受体的严格厌氧细菌。Delden于1903年发表了有关海水中耐盐菌种的报道,Eilon于1925年发现了一种嗜热的SRB。1930年,Barrs发表了一篇论文,较系统地讨论了SRB。现在人们已认识到SRB是严格厌氧菌,并发现其中有些菌种在无硫酸盐存在时仍能发酵获得能量而生长,但是所有的SRB都不能以氧作为电子受体。与普通的土壤或水体中的微生物如假单胞菌相比,SRB的生长速率相当缓慢,但是它们有顽强的生存能力,且分布广泛。在相当长的一段时间里,对SRB的研究进展缓慢。20世纪70年代以前,确认的硫酸盐还原菌也只有脱硫弧菌(Desulfovibrio)、脱硫肠状菌(Desulfotomaculum)和脱硫单胞菌(Desulfo2monas)等3个属[1]。在此之后,通过许多研究者的研究和成功分离,发现除了上述3个属外,SRB还存在着其它不同的属和种。1984年出版的第一版贝氏(Bergey)系统细菌学手册第一卷中,Nidel和Pfenning提出了SRB的属检索表,把所有的能还原硫酸盐或元素硫的细菌归为8个属:Desulfovibrio;Desulfomonas;Desuulfobulbus;Desulfotomaculum;Desulfococcus;Desulfobact2er;Desulfosarcina;Desulfonema。此后,又有一些新属陆续被分离和命名。因此,据不完全统计,SRB已有12个属近40多个种[2]。SRB的营养多样性水平相当高。根据废水中SRB可利用底物的不同,SRB又可分为4类[3]:一是氧化氢的硫酸盐还原菌(HSRB);二是氧化乙酸的硫酸盐还原菌(ASRB);三是氧化较高级脂肪酸的硫酸盐还原菌(FASRB);四是氧化芳香族化合物的硫酸盐还原菌(PSRB)。当系统中SO42-不足时,这时SRB内部将产生竞争。不同SRB将根据自身的动力学及力学特征优势(如对有机底物的使用情况),而优先使用SO42-。SRB的有机底物与厌氧消化有紧密联系。通常将厌氧消化分为4个阶段:水解,发酵,产乙酸,产甲烷。而氢是第二、第三2个阶段的重要产物,而对厌氧消化而言,正是氢气的产生与利用才保证了整个系统电位的降低使消化得以进行。在没有SRB的情况下,H2的利用量由MPB(产甲烷菌)承担。而高级脂肪酸(例如:丙酸、丁酸、乳酸等)是第二阶段的重要产物,在某些产酸菌的作用下,它们会被进一步的分解成为乙酸。据报道,厌氧消化中有70%的COD以这种形式而降解。而有30%的COD经H2的这种形式降解。112SRB的培养和分离以纯培养基培养SRB的先决条件之一是:环境的氧化还原电位(Eh)必须在-100mV以下,这就意味着仅仅排尽空气对于SRB的生长是远远不够的,还必须加入氧化还原平衡剂,如一般用的Na2S。当接种物量大时,自身可以通过代谢产生H2S,但接种物量少时,必须