江耀華， 劉金輝， 劉亞潔

(東華理工大學，江西 撫州 344000)

我國砂巖型鈾礦山大多采用酸法浸出工藝開采，利用酸法地浸技術有很多優(yōu)點，如生產成本低、建設周期短、資源回收率高、保護地表生態(tài)環(huán)境等(杜志明等，2012)。但是，采區(qū)退役后，地下水中的SO42－，U(VI)，H+，F(xiàn)e3+和重金屬離子等組分嚴重超標(鄧勝水等，2012)。酸性采鈾廢水若不經處理讓其任意排放，就會造成大面積酸污染和重金屬污染。因此，對酸法地浸采鈾地下水污染的治理已迫在眉睫。近十幾年來，國內外學者也紛紛提出了許多治理的方法，如沉淀法、離子交換法、濕地法、電滲析、電泳、反滲透、土壤滲濾和浮選等(饒俊等，2005;高延耀等，1994)。其中，利用硫酸鹽還原菌處理酸性礦山廢水是一種很有前景的方法，此法處理廢水成本低，實用性強，無二次污染，還可以回收重要的物質單質硫(陳鳳梅等，2007)。本次試驗目的是通過富集分離所得到的硫酸鹽還原菌處理酸性地浸尾液，從而初步確定該類廢水的生物處理方法。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

從江西撫州市某污水處理廠活性污泥池中采取的污泥進行富集培養(yǎng)、分離純化。

1.2 培養(yǎng)基組成

KH2PO40.5 g;NH4Cl 1.0 g;CaCl2·2H2O 0.1 g;MgSO4·7H2O 2.0 g;FeSO4·7H2O 0.5 g;NaCl 1.0 g;抗壞血酸 0.5 g;L-Cys 半胱氨酸 0.5 g;Na2SO4·5H2O 5.0 g;乳酸鈉溶液 6.5 g;蒸餾水1 000 ml。調節(jié) pH 值為 6.5 ～7.0(崔心水等，2009)。

富集和分離硫酸鹽還原菌的培養(yǎng)基配方有不少，但多數(shù)液體培養(yǎng)基中都以硫酸鋅作為指示劑，硫酸鹽還原菌的代謝產物硫化氫與鋅離子形成的黑色沉淀，可以作為富集得到有硫酸鹽還原菌菌群的標志(澹愛麗，2007)。

1.3 富集和純化方法

在配制好液體培養(yǎng)基以后，裝入150 mL小口徑錐形瓶內，將其高壓滅菌，冷卻后加入一定量的活性污泥，用滅好菌的液體石蠟加入到小口徑錐形瓶內，形成一定厚度的液體石蠟層以隔絕空氣，旋緊塞子(以上操作均在紫外滅菌操作臺中完成)。然后，將其放置于恒溫培養(yǎng)箱中30℃條件下進行培養(yǎng)，待富集液的顏色變成黑色，同時瓶口散發(fā)出硫化氫臭雞蛋味，即表示富集成功。初次富集時間可稍微長一些，隨后于新的培養(yǎng)基中轉接2～3次。

在配制好SRB平板以后，將轉接2次富集成功的富集液進行涂布(涂布量不超過120 μl)，待涂布平板長好即進行挑菌劃線培養(yǎng)。所有涂布劃線好的平板均使用厭氧袋保存，并放置在恒溫培養(yǎng)箱中30℃條件下進行培養(yǎng)。培養(yǎng)過程中如平板表面變黑即表示分離成功。然后于新的平板中重新挑菌劃線1～2次，可得到更純菌種。

1.4 菌種鑒定方法

試驗富集分離獲得的SRB菌種采用16SrRNA基因擴增法進行鑒定(馬文麗，2011)。

1.5 脫硫試驗方法

采用富集的SRB菌處理含高濃度SO42－酸性廢水。本實驗分為八組，用NaOH和HCl調節(jié)培養(yǎng)基，使其初始 pH 分別為 3，4，5，6，7，構成五組實驗;另外pH=7的三組實驗是培養(yǎng)基中分別加入鈾濃度為0.5，10，15 mg/L 的含鈾尾液。

實驗采用150 mL小口徑錐形瓶，按照培養(yǎng)基:含SO42－廢水:SRB 菌液 =13∶1∶1的比例，將配制好的培養(yǎng)基和含SO42－廢水滅菌后裝入小口徑錐形瓶內，迅速加入SRB菌液，然后用滅菌的液體石蠟加入到小口徑錐形瓶內，形成一定厚度的液體石蠟層以隔絕空氣，旋緊塞子，在30℃恒溫培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng)。定期檢測各組實驗的SO42－濃度(孫香榮，1983)。

2 試驗結果與討論

2.1 試驗結果

分別在第0，2，4，6，8，10 天對各組試驗體系中的SO42－濃度進行取樣測定，測定結果如表1所示。

表1 時間及鈾濃度對SO42－濃度的影響(g/L)Table1 The influence of time and Uranium metals to the reduce sulfate

2.2 不同初始pH值對SRB還原SO42－的影響

pH值是影響SRB活性的主要因素，圖1反映了不同初始pH值下，SO42－濃度隨反應時間的變化規(guī)律。由圖1可知，在初始pH=3、4時，SO42－濃度變化幅度不明顯，其值分別穩(wěn)定在4.53～4.59之間和4.36～4.42之間，表明SRB在實驗環(huán)境中難以生長，過低pH值會抑制SRB的活性。當pH=5、6、7 時，溶液中 SO42－濃度隨反應時間的增加而減少，即說明SRB在實驗環(huán)境中可生長，并將部分SO42－降解。由于SRB的耐酸性在pH=5～7之間。由圖1可知，pH值越高，SRB進入對數(shù)生長期的時間越短，SO42－濃度下降越快。隨著pH值的增大，SRB活性增強。(可見，該還原菌在較高pH條件下具有硫還原能力，pH＜5則未見硫還原。說明所分離富集的還原菌適宜在pH≧5條件下具有硫還原能力)

2.3 不同初始pH值與脫硫率的關系

由圖2得知，溶液pH值為3、4時，脫硫率極低，僅為 1.3%;在 pH 值為 5、6、7 時，SRB 有活性，并隨著pH值的增大，其活性增強，脫硫率也增高。在第21天，測得其脫硫率分別為38.34%、48.14%和60.26%。由此可知，當pH值在6～7之間時，SO42－的還原效果最好。

2.4 不同初始鈾濃度對SRB還原SO42－的影響

不同初始鈾濃度條件下，SRB還原SO42－的量隨時間變化關系如圖3所示。

圖1 不同初始pH值對SRB還原SO42－的影響Fig.1 The influence of different initial pH to the SRB reduce sulfate

圖2 不同初始pH值對脫硫率的影響Fig.2 The influence of different initial pH to the desulfurization-rate

由圖3可知，在pH值=7時，含鈾濃度越高的菌液，去除硫酸根的量越低。當鈾濃度分別為0，5，10和15 mg/L時，其硫酸根去除率分別為60.3%，55.1%，51.2%，48.0%，表明金屬鈾的在會抑制SRB菌的生長，鈾度越高，抑制作用越嚴重。

3 結論

通過對硫酸鹽還原菌分離培養(yǎng)及脫硫性能研究，可以得到以下認識:

圖3 不同初始U濃度對SRB還原SO42－的影響Fig.3 The influence of different Uranium metals to the SRB reduce sulfate

(1)SRB菌群對含SO42－廢水具有較好的除硫作用，當菌液pH=6～7時，對SO42－的還原具有良好效果，其 SO42－的去除率分別達到 48.1%，60.3%。

(2)試驗表明，獲得的SRB菌群可生長的pH值范圍為5～7，且pH值越高，活性越好。在偏弱酸-中性條件下，利用SRB菌群去除中性廢水中的硫酸根在技術上有望可行。

(3)金屬鈾的存在會抑制SRB菌的生長，從而影響其脫硫效果，金屬鈾濃度越高，抑制作用越強。當鈾濃度分別為0，5，10和15 mg/L時，SRB對硫酸根的去除率分別為 60.3%，55.1%，51.2%，48.0%。

杜志明，蘇學斌.2012.我國地浸采鈾工藝技術發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J].中國礦業(yè)，21(9):79-83.

鄧勝水，劉慶，覃國秀，等.2012.鈾礦地表堆浸對環(huán)境的影響[J].鈾礦地質，28(1):58-64.

饒俊，徐暉，張錦瑞.2005.酸性礦山廢水處理技術及其發(fā)展前景[J].礦業(yè)工程，3(3):47-49.

高延耀，胡文容.1994.酸性礦井水的處理方法和利用途徑[J].煤礦環(huán)境保護，8(1):17-21.

陳鳳梅，李亞新.2007.硫酸鹽還原菌處理酸性礦山廢水的技術及思考[J].工業(yè)用水與廢水，38(1):17-20.

崔心水，余嶸，張建民，等.2009.硫酸鹽還原茵培養(yǎng)基組分及培養(yǎng)條件的優(yōu)化[J].西安工程大學學報，23(3):116-119.

澹愛麗，譚凱旋.2007.硫酸鹽還原菌治理酸法地浸采鈾地下水污染的研究[J].暨南大學學報5(27):734-739.

馬文麗.2011.分子生物學實驗手冊[M].北京:人民軍醫(yī)出版社:78-103.

孫香榮，阮有杰.1983.深井水中硫酸根測定方法的改進[J].華北地震科學，1(2):79-80.