好氧-厌氧联合生物反应器对矿山酸性废水的净化效能与机理

基本信息
批准号:31700470
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:24.00
负责人:艾红霞
学科分类:
依托单位:中山大学
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:邓冬梅,花正双,杨涛涛,谭莎,戚雁玲
关键词:
铁氧化菌嗜酸硫酸盐还原菌酸性矿山废水重金属污染微生物修复
结项摘要

It is of great significance to reduce the heavy metal pollution of acid mine drainage (AMD). The application of microbial remediation is limited for some reason, such as the high COD value of the effluent due to the low rate of carbon source utilization, and toxicity of low pH and high metal ion concentration to aSRB, which affect the processing efficiency. Our previous study showed that the pretreatment of aerobic neutralization can precipitate Fe2+ at lower pH, recovering of heavy metals step by step and reducing the toxicity to aSRB as well. However, the key factors affecting its treatment efficiency need to be further explored and the microbial mechanism of purifying efficacy is unclear. In this study, a continuous "aerobic contact oxidation-neutralization-anaerobic EGSB" joint reactor was established. Based on the screening of aSRB with high activity and by using the agricultural waste as carbon source for the treatment of AMD, the performance of the BCOR-EGSB system will be evaluated and optimized by the examination of purifying efficiency when the continuous system is stable. The microbial community structure and function of the microbial in the reactor will be analyzed by high-throughput sequencing technology and the microbial mechanism of the microbial community will be proposed. The mechanism of immobilization of heavy metal ions by synergistic effect between agro-waste aSRB will be elucidated by SEM and XRD mineralogical characterization of precipitates. The project is expected to provide the theoretical basis and practical guidance for the industrial application of AMD Purification, which is of great significance to the protection and repair of the whole ecological environment

降低酸性矿山废水(AMD)的重金属污染具有重要研究意义。微生物修复法存在营养源不能充分利用导致出水COD高和AMD中低pH、高浓度金属离子毒性而影响处理效果等问题。前期研究表明,利用好氧中和预处理可以将铁离子在较低pH下沉淀,实现重金属分步回收和降低对aSRB的毒性,但影响其处理效率的关键因子有待进一步探讨,调控其效能的微生物机理也尚不明了。本研究拟建立连续型“好氧接触氧化-中和-厌氧EGSB”联合反应器,在筛选驯化高活性aSRB 的基础上,利用农业废弃物为碳源处理AMD,通过连续系统稳定运行时对AMD处理效果的考查,研究提高各反应器单元以及联合工艺处理AMD效能的关键影响因子;同时,通过高通量测序技术对反应器中微生物群落结构和功能的分析,揭示其微生物机理;结合沉淀物的SEM、XRD分析,阐明农业废弃物协同aSRB固定重金属离子的机制。项目有望为AMD处理的工业应用提供理论依据和实际指导。

项目摘要

降低酸性矿山废水(AMD)的重金属污染具有重要研究意义。微生物修复法存在营养源不能充分利用导致出水COD高和AMD中低pH、高浓度金属离子毒性而影响处理效果等问题。前期研究表明,利用好氧中和预处理可以将铁离子在较低pH下沉淀,实现重金属分步回收和降低对aSRB的毒性,但影响其处理效率的关键因子有待进一步探讨,调控其效能的微生物机理也尚不明了。本项目首先从典型矿区 AMD 废水和底泥分别中富集了铁氧化菌和 aSRB,通过耐性实验分别筛选得到了耐高重金属离子和 SO42- 浓度的高活性菌株组成铁氧化菌菌群和耐酸 aSRB 菌群;通过静态培养筛选得到了 aSRB 最优的固体缓释碳源为木薯渣,通过分子生物学法分析最优固体碳源条件下微生物群落结构和功能基因响应,结合 SEM 和 XRD揭示了其协同固定重金属的机理,主要是吸附和生成不溶的金属硫化物。其次,设计制作了 “好氧接触氧化-中和-厌氧 EGSB” 连续生物反应器,处理 AMD 并分步回收重金属,研究了影响 AMD处理效果及金属回收效率相关的关键工艺参数,结果表明其关键因子是铁离子浓度,温度,载体形式,以及主要作用微生物类群的丰度。最后,通过对联合生物反应器中沉淀物的矿物学分析和各反应器微生物群落结构、功能基因动态变化的分子生物学分析,研究了“工艺条件-微生物功能-去除效率”的关联,揭示了“好氧接触氧化-中和-EGSB”工艺中微生物净化 AMD 的 机理,为 AMD 微生物修复的工艺设计、过程监控及功能微生物的定向筛选了提供新的理论依据。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

玉米叶向值的全基因组关联分析

玉米叶向值的全基因组关联分析

DOI:
发表时间:
2

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
3

DeoR家族转录因子PsrB调控黏质沙雷氏菌合成灵菌红素

DeoR家族转录因子PsrB调控黏质沙雷氏菌合成灵菌红素

DOI:10.3969/j.issn.1673-1689.2021.10.004
发表时间:2021
4

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

DOI:10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.026
发表时间:2022
5

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

DOI:10.7606/j.issn.1000-7601.2022.03.25
发表时间:2022

艾红霞的其他基金

相似国自然基金

1

人工湿地对矿山酸性废水的净化效能及其机理研究

批准号:30100024
批准年份:2001
负责人:束文圣
学科分类:C0310
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
2

生活垃圾"好氧-厌氧-好氧"三段式生物反应器填埋的调控机制研究

批准号:51478240
批准年份:2014
负责人:刘建国
学科分类:E1006
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
3

厌氧消化污泥好氧深度稳定及降解机理研究

批准号:51408423
批准年份:2014
负责人:李小伟
学科分类:E1006
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
4

双功能无纺布-复合生物反应器中好氧/厌氧氨氧化耦合脱氮机理的研究与模拟

批准号:21107144
批准年份:2011
负责人:孟凡刚
学科分类:B0604
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目