[发明专利]一种结合硫酸盐还原法和单质硫还原法的酸性矿山废水生物处理方法

说明书

本发明公开了一种结合硫酸盐还原法和单质硫还原法的酸性矿山废水生物处理方法，包括以下步骤：在硫酸盐还原生物反应器中接种嗜酸型SRB；在单质硫还原生物反应器中接种Ssupgt;0/supgt;RB；酸性矿山废水经重金属‑硫化物沉淀池去除重金属离子后，进入硫酸盐还原生物反应器中；在硫酸盐还原生物反应器中SRB经异化硫酸盐还原产生碱度，实现pH中和；硫酸盐还原生物反应器的出水一部分回流至单质硫还原生物反应器，另一部分进入下一级污水净化系统；单质硫还原生物反应器的富含硫化物的出水回流至重金属‑硫化物沉淀池，形成循环。本发明克服了基于SRB或Ssupgt;0/supgt;RB的生物硫还原法的缺点，可实现对AMD的低成本高效率处理，具有良好的环境与经济效益。

技术领域

本发明涉及污水处理领域，特别涉及一种结合硫酸盐还原法和单质硫还原法的酸性矿山废水生物处理方法。

背景技术

酸性矿山废水(Acid mine drainage,AMD)是指含硫矿物如煤矿、多金属硫化矿等在开采、选矿、冶炼及尾矿贮存等生产过程中经氧化、分解而形成的酸性水。AMD具有高酸度、高硫酸盐、高金属含量的特点，未经处理排放会对生态系统造成严重威胁。利用自然界广泛存在的硫酸盐还原菌(Sulfate reducing bacteria,SRB)可将硫酸盐还原成硫化物，硫化物与重金属结合形成沉淀，从而实现对AMD的有效处理和资源化利用。更为重要的是，硫酸盐还原过程产生碱度，可实现对酸性水体的pH中和。因此，基于SRB的硫酸盐还原法被认为是一种有效的AMD处理方法。但是，AMD中有机物含量极低，基于SRB的硫酸盐还原法需要额外投加大量有机碳源，方可使异化硫酸盐还原反应持续有效进行。有机碳源的投加导致该工艺经济成本上升，限制了硫酸盐还原法的推广应用。

CH₃COO^-+SO₄ ^2-→2HCO₃^-+HS^-(1)

M²⁺+HS^-→MS↓+H⁺(3)

与硫酸盐还原法相比，基于单质硫还原菌(Sulfur reducing bacteria,S⁰RB)的单质硫还原法被认为是一种更经济高效的AMD处理方法。由方程式可见(方程式1和2)，理论上产生等量的硫化物时，单质硫还原法所需碳源仅为硫酸盐还原法的四分之一，因此可节省碳源投加成本。此外，由于多硫化物的存在，单质硫还原法在中性条件下可实现比硫酸盐还原法更快的产硫速率，可实现更快的AMD处理效率。这说明单质硫还原法可能是一种比硫酸盐还原法更具吸引力的AMD处理工艺。但是，基于S⁰RB的单质硫还原法仍存在一些问题：1)由于多硫化物在酸性条件下不能稳定存在，单质硫生物法的产硫速率在酸性条件下被抑制；2)单质硫还原过程不产生碱度，为了去除废水中的Al³⁺、Mn²⁺等金属离子并使出水pH值达到中性，需要在后置碱处理器中投加碱以提高出水pH值，提高了运行成本；3)没有去除AMD中的硫酸根，高浓度硫酸根随出水到环境中可能会引起二次污染。

综上，基于SRB或S⁰RB的生物硫还原法是极具潜力和实用价值的AMD处理方法，但二者各具优缺点：硫酸盐还原法能耐受酸性条件且可以产生碱度以提升水体pH值，并消耗部分硫酸根，但碳源消耗大，碳源投加成本高，同时微生物对重金属离子的耐受能力较差；单质硫还原法在中性条件下产硫速率快且碳源消耗低，对重金属有一定的耐受能力，是一种经济高效的处理工艺，但在酸性条件下微生物活动会被抑制，且需要额外投加碱度使出水达标。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种结合硫酸盐还原法和单质硫还原法的酸性矿山废水生物处理方法，实现对AMD的高效率低成本处理，利用SRB产生碱度，利用S⁰RB产生硫化物，达到酸度中和以及重金属脱出的目的。