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厌氧反应中硫化物生物控制技术研究展望（第1页）

厌氧反应中硫化物生物控制技术研究展望

作者朱桂艳张焕坤

河北省环境科学院，河北省水环境重点试验室050051

摘要：介绍了国内外利用其进行生物脱硫工艺的研究现状，对厌氧过程中硫化物生物控制技术的研究主要为脱氮硫杆菌的研究，本文对此进行了分析，指出厌氧条件下脱氮硫杆菌的应用前景。

关键词：硫化物脱氮硫杆菌厌氧

近年来，厌氧生物技术已被广泛地应用于高浓度、难降解废水处理工艺中，并取得了良好效果。但制药等富含硫酸盐的废水，在厌氧处理过程中，大量硫酸盐在硫酸盐还原菌作用下，最终生成硫化物。这些硫化物不仅会产生恶臭气味，腐蚀反应器，增加沼气中H2S的含量，增大沼气处理的费用，增加出水COD值，并对厌氧出水后续处理产生不利影响，同时硫化氢达到一定浓度时还会对厌氧细菌特别是产甲烷菌产生抑制作用，甚至使整个厌氧系统崩溃。

1硫化物控制的生物技术

目前，硫化物的控制主要有物理化学法和生物法两种，其中利用微生物将硫化物氧化为单质硫是近年来发展起来的工艺。与物化法相比，生物法的优点有[1]：无需催化剂，一般也无需其他氧化剂；不产生化学污泥；产生的污泥量少；能耗低；可回收单质硫；去除率高，反应速度快等。

自然界中能氧化硫化物的微生物主要有丝状硫细菌、光合硫细菌和无色硫细菌三大类[2]。其中，丝状硫细菌能在有氧环境中把水中H2S氧化成为单质硫，但是生成的硫单质沉淀在细胞体内，给分离提纯带来困难，应用较少；光合硫细菌种类较多，厌氧好氧均有，多数光合硫细菌都是体外排硫的，但是由于反应时需要光照，对反应器材质要求较高，且去除硫化物时产生生物污泥量较多，造成实际应用困难；无色硫细菌种类繁多，对环境条件的要求也有差异，最普遍的是硫杆菌属，能将硫化物氧化成单质硫或硫酸盐。大多数无色硫细菌都在pH中性、中温条件下生活。常见的化能自养无色硫细菌有氧化硫硫杆菌、排硫硫杆菌、脱氮硫杆菌。多数无色硫细菌都是体外排硫的，而且与光合硫细菌相比，产生的生物污泥量要少得多。但是，大多数的无色硫细菌都是好氧菌，只有少量的无色硫细菌可在厌氧条件下以NO3-、NO2-作为电子受体将其还原为N2。

2厌氧生物脱硫研究现状

目前，国内外对生物脱硫的研究成果大多集中在好氧或缺氧生物处理硫化物的方面，例如荷兰Paques公司的THIOPAQ生物技术[3]、HTSE&E公司及Paques公司开发的（Bio-FGD）烟道气生物脱硫工艺[4]、左剑恶的接触氧化法[5]以及好氧气提反应器[6]等均为好氧技术。

厌氧生物脱硫的相关报道较少，目前集中报道的主要就是脱氮硫杆菌。在厌氧条件下，脱氮硫杆菌能以硫化物作为电子供体，以NO3-作为电子受体，进行氧化还原反应获取能量。而且，在此过程中可以实现对废水中硫化物和硝酸盐的有效去除，并回收单质硫。在处理过程中，控制适宜的生态条件，尤其是硫氮比（即S2-NO3-比值），使硫化物氧化（S2-→S0）和硝酸盐还原（NO3-→N2）两过程中的电子转移达到平衡，可以实现除硫目标。

Kerry[7]悬用脱氮硫杆菌对CSTR反应器进行接种，采用人工配水调节进水中S2-、NO3-、SO42-、NH4+的浓度对SO42-H2S、NO3-H2S、OH-H2S以及生物量H2S等参数进行探讨，结果表明，脱氮硫杆菌对H2S具有很高的去除率。

Gommers等人[8]利用脱氮硫杆菌（Thiobaitrifis）进行试验，结果表明：该细菌能以废水中的NO3-为电子受体，将硫化物氧化为单质硫，NO3-则被还原为氮气；反应器对废水中硫化物、乙酸和NO3-的去除效果都较好，负荷分别达到：硫化物2～3kg（m3·d），乙酸4～6kg（m3·d），NO3-5kg（m3·d）；氧化生成的单质硫被进一步氧化为SO42-的情况很少发生。试验中还发现，在缺少NO3-时，细菌能利用单质硫作为电子受体，并将其还原为硫物。

&son和Kuenen等人[9]也进行了类似研究，试验结果表明系统运行很成功，并且取得了专利。

国内近年也进行了相关方面的研究。李巍等[10]应用厌氧附着生长反应器，采用兼养同步脱硫反硝化工艺，以硝酸盐和亚硝酸盐作为电子受体，处理含有硫化物和有机物的模拟废水。结果表明，进水硫化物与有机物浓度分别为200和20mgL时，其去除率分别可达99。9%和80。5%。同时，引入的电子受体硝酸盐和亚硝酸盐的去除率分别为83。0%和94。5%。

王爱杰和杜大仲等[11]：依据脱氮硫杆菌在厌氧（或兼性厌氧）条件具有脱硫反硝化的生理特性，采用分离筛选的脱氮硫杆菌，通过间歇试验考察了同步脱氮脱硫技术的关键因素。试验结果证明了同步脱氮脱硫技术的可行性，提出硫氮比（S2-NO3-）和硫化物浓度是同步脱氮脱硫技术的主要因素，两者分别控制在53和低于300mgL的水平可以获得较好的脱硫和反硝化效果，在此条件下，单质硫转化率最高达94%。

马艳玲等[12]以海藻酸钙包埋脱氮硫杆菌制成的固定化微生物颗粒填充生物固定床，用以净化H2S废气。结果表明当pH值在6。0～7。5范围，进气口H2S质量浓度为3×10-5mgL且流速在35Lh时，脱除率高达95%以上，且主要产物为元素硫（80%以上）。

由此可见，目前国内外对厌氧条件下硫化物的生物控制技术研究较少，主要集中在脱氮硫杆菌上。

3总结

通过以上研究可以发现，利用脱氮硫杆菌在厌氧条件下进行脱硫是具有可行性的，而且还可以降低废水中的氮，这对制药废水等高盐高氮的废水处理具有重大意义。同时，利用该菌处理时具备以下优点：1）无需对反应器进行曝气，可降低运行成本，条件温和，能耗低；2）无需外加有机物作为电子受体，既降低成本又避免了增大反应器的负荷，无二次污染；3）不需要加入氧元素，可以在厌氧处理时直接使用，避免对厌氧反应系统造成危害；4）生成的单质硫可进行资源回收，取得良好的经济效益。

参考文献

[1]Buism，C。J。，etai。AeologicalProcessforSulphideRemovsalwithSulphurProdu，Proc。Ofthe5thInt。Symp。estion，Biologna，Italy，1988:19~22。

[2]左剑恶。高浓度硫酸盐有机废水生物处理新工艺的研究，博士论文[D]，1995

[3]刘鸿元。生物脱硫技术，中氮肥[J]，2002，5:54～57

[4]杨超。硫化物生物氧化的研究进展及应用，四川化工[J]，2007，10:46-49

[5]左剑恶，袁琳等。利用无色硫细菌氧化废水中硫化物的研究，环境科学[J]，1995，16（6）:7～10

[6]柯建明，王凯军。采用好氧气提反应器处理含硫化物废水，环境科学[J]，1998，4:62～64

[7]HenshawP。F。，BewtraJ。K。，etal。Biologicalremovalensulfidefromrefieraoelementalsulfur，Wat。Sci。Tech。[J]，1992，25（3）:265～270

[8]SheitP。Kiiismfortheabilityofsulfateredupetemethanogee，ArchMicrobiol[J]，1982，132:285～288

[9]RobertsonL。A。，J。G。。Kuenen。AnaerobidAerobiituifibySulphideOxidizingBaWasterWater，AnaerobicWasteWaterTreatment[J]，TNO。Dept。herlands，1983a:3-12

[10]李巍等。兼养同步脱硫反硝化工艺及影响因素，中国环境科学[J]，2008，28（4）:345~349

[11]王爱杰等。一种同步脱氮脱硫并回收单质硫的新工艺初探，中国环境科学[J]，2004，25（2）

[12]马艳玲等。固定化脱氮硫杆菌净化硫化氢气体的研究，现代化工[J]，2004。2（20）:32-34