用硫酸盐还原菌和反硝化菌协同处理模拟酸性地下水

2022-04-27徐乐昌

铀矿冶 2022年2期

彭阳，周磊，徐乐昌，高洁

(核工业北京化工冶金研究院，北京 101149)

DNB与SRB同属厌氧菌，可共存于同一环境中，这表明可以利用两者的协同作用共同处理地浸采铀地下水中的污染离子；但采用SRB、DNB同时处理酸法地浸地下水的研究鲜见报道。为此，开展DNB与SRB协同处理模拟酸法地浸采铀地下水试验研究，以期为采用混合菌群修复酸法地浸采铀地下水提供参考。

1 试验部分

1.1 试验材料

1.1.1 SRB的采集、培养及驯化

研究用SRB采自青龙铀矿尾矿坝下游的污泥。将取回的多个污泥样品分别置于50 mL医用厌氧瓶中，用农业部沼气所培养基(配方见表1)进行培养，培养基与污泥的体积比为1∶1，培养温度为35 ℃。经过6 d的培养，部分厌氧瓶内污泥呈黑色，并伴有浓烈的臭鸡蛋气味，初步判断其中含有大量SRB菌种。从该医用瓶中取20 mL菌液，接种于100 mL的容量瓶中进行扩大培养，于6 d后获得扩大培养的混合SRB菌种。

表1 农业部沼气所培养基配方

1.1.2 DNB的采集、培养及驯化

表2 反硝化细菌培养基配方

地下水的COD较低(一般5～10 mg/L)，远不能满足微生物生长代谢的需要，试验中需要添加额外碳源。UASB生物反应器中所用的复合碳源为玉米芯和牛粪的发酵液[11]。其制备条件：将玉米芯和牛粪按10∶1干重比混合后接入有机肥发酵剂，并置于含有乙酸菌群的酸性厌氧发酵罐中，控制发酵温度为28 ℃，发酵时间为18 d。

1.1.4 试验废水

表3 某酸法地浸矿山终采区地下水水质

表4 模拟地浸矿山酸性地下水组分

1.2 试验设备

试验在UASB生物反应器中进行。反应柱由有机玻璃内外套管组成，外管内径7 cm，内管内径4 cm，柱体高度约95 cm，柱内容积约1.5 L。在内管底部设计圆盘布水装置，在距底端不同距离处设置3个取样孔。反应柱体包括固定填料床和悬浮污泥床，固定填料床高30 cm，悬浮污泥床高45 cm，填料床和污泥床之间通过垫板隔开，固定填料床中填充粒径5～10 mm的玉米芯，UASB反应器如图1所示。

1—废水进口；2—恒温水进口；3—圆盘布水装置；4—螺栓；5—密封垫；6—恒温水出口；7—三相分离器；8—温度计；9—溢流槽；10—处理后废水出口；11—取样孔；12—固定填料床；13—悬浮污泥床。

恒温水与待处理废水均通过恒流泵泵入柱体，废水从反应器内管的下端进入，经过悬浮污泥床与固定填料床进入三相分离器；恒温水从反应器外管的下端进入，用以维持内管的反应温度。反应产生的气体从上部排气口排至含有碱液的集气瓶中。反应器的部分出水通过溢流槽进入外设澄清池，另一部分出水通过回流泵返回至UASB反应器。

1.3 试验方法

1.3.1 UASB反应器启动

UASB反应器的启动通常要经过细菌的接种、初期启动阶段和负荷运行阶段后，才能进入稳定运行阶段。本试验在UASB反应器安装完毕后，先泵入培养基溶液，并接种经过静态驯化的混合SRB菌种；静置培养1周后，反应器内出现黑色沉淀物，玉米芯上附着大量的颗粒状污泥，同时伴有浓重的H2S气味，表明该反应器进入了正常启动阶段；然后继续进行SRB菌的动态驯化及废水处理试验。

将处于对数生长期的K562和KG1a细胞接种于96孔板，细胞密度为1×108/L，每孔100 μL。设对照组、药物组和空白组，每组5个复孔。Rh2-S 均使用DMSO溶解稀释，浓度为20、40、60、80 μmol/L，分别培养24、48、72 h。测量前，每孔加入10 μL CCK-8工作液，震荡混匀，继续正常培养2 h后，酶标仪（工作波长为450 nm）测量吸光度（A）值。计算时去掉复孔的最大值和最小值，保留3个有效复孔，计算细胞活力。

1.3.2 废水处理试验