微氧條件下硫酸鹽還原菌顆粒污泥處理廢水中鈾（Ⅵ）的實(shí)驗(yàn)研究

謝水波，馬華龍，唐振平，凌 輝，曾濤濤，陳 勝，王勁松

（1.南華大學(xué)污染控制與資源化技術(shù)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南衡陽 421001；2.南華大學(xué)鈾礦冶生物技術(shù)國防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室，湖南衡陽 421001）

微氧條件下硫酸鹽還原菌顆粒污泥處理廢水中鈾（Ⅵ）的實(shí)驗(yàn)研究

謝水波1，2，馬華龍1，唐振平1，凌 輝1，曾濤濤1，陳 勝1，王勁松1

（1.南華大學(xué)污染控制與資源化技術(shù)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南衡陽 421001；2.南華大學(xué)鈾礦冶生物技術(shù)國防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室，湖南衡陽 421001）

通過馴化培養(yǎng)得到了以硫酸鹽還原菌（SRB）為優(yōu)勢菌屬的活性顆粒污泥，研究了微氧條件（氧濃度為0.6～1.0mg／L）下其對廢水中U（Ⅵ）的去除性能，利用傅里葉紅外光譜（FTIR）、掃描電鏡（SEM）和X射線能譜（EDS）分析了其對U（Ⅵ）的去除機(jī)理，采用連續(xù)提取法考察了鈾在顆粒污泥上的沉積形態(tài)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，微氧條件下SRB顆粒污泥結(jié)合并轉(zhuǎn)化U（Ⅵ）的過程主要分為兩步：初期（前30min）吸附和后期微生物還原沉淀作用，SRB顆粒污泥對U（Ⅵ）的去除率達(dá)98.89%。FTIR、SEM和EDS分析表明，顆粒污泥表層上酰胺基、羧基、羥基、磷酸基等均參與了對U（Ⅵ）的沉積，同時(shí)Na＋、Mg2＋等與UO2＋2存在離子交換作用。形態(tài)分析表明，在顆粒污泥上，鈾主要以殘?jiān)鼞B(tài)形式沉積，生物有效性差，可遷移能力弱，不易造成二次污染。

硫酸鹽還原菌；顆粒污泥；微氧；U（Ⅵ）；沉積

鈾具有重金屬毒性及放射性，鈾礦冶廢水中的鈾進(jìn)入食物鏈后會對人類健康和生態(tài)環(huán)境造成極大的威脅［1］。地浸與堆浸滲出廢水中鈾的濃度一般在5mg／L以下，在余酸較多或存在凸鏡體時(shí)，坑道滲出液中鈾的濃度有時(shí)可達(dá)25mg／L。在我國，有的已退役治理的尾礦還存在“返酸”現(xiàn)象，滲出水的pH值為4.0～4.5，鈾的濃度為0.1～1.0mg／L。鈾的常見價(jià)態(tài)是六價(jià)（U（Ⅵ））和四價(jià)（U（Ⅳ）），U（Ⅵ）常以鈾酰離子（UO2＋2）的形式存在，在水環(huán)境中易遷移擴(kuò)散，而U（Ⅳ）常以UO2形式存在，遷移能力有限，因而將U（Ⅵ）轉(zhuǎn)化為難溶性U（Ⅳ）是含鈾廢水處理或資源回收的重要方法之一。有研究［2－5］表明，硫酸鹽還原菌、鐵還原菌、發(fā)酵菌等微生物均具有將U（Ⅵ）還原為穩(wěn)定U（Ⅳ）的能力，有鈾污染修復(fù)的潛在應(yīng)用價(jià)值，因此含鈾廢水的微生物修復(fù)技術(shù)已成為研究熱點(diǎn)。

但現(xiàn)有研究多集中于厭氧條件下單一菌種對U（Ⅵ）的還原行為，而在自然與工程實(shí)踐中，微生物主要以混合群落的形式存在，一般地浸與堆浸環(huán)境中不可避免地存在溶解氧，因而研究混合菌落在有氧條件下對U（Ⅵ）的還原更具實(shí)際意義。厭氧顆粒污泥是厭氧反應(yīng)系統(tǒng)中微生物自固定形成的特殊生物膜，其比表面積大、生物多樣性豐富、沉降性能好、易于固液分離［6－7］，較單一菌種有更強(qiáng)的重金屬抗性和耐受性，有可能作為生物材料用于處理含U（Ⅵ）廢水或鈾資源回收。前期研究表明，在較低濃度下，微生物對鈾的吸附作用對于水中鈾的去除發(fā)揮了重要作用。本文在得到以硫酸鹽還原菌（SRB）為優(yōu)勢菌屬的顆粒污泥的基礎(chǔ)上，通過實(shí)驗(yàn)探討微氧條件下SRB顆粒污泥對廢水中U（Ⅵ）的作用過程與還原效能，運(yùn)用FTIR、SEM和EDS等手段分析其機(jī)理，并采用連續(xù)提取法考察鈾的沉積形態(tài)，以揭示微氧條件下SRB顆粒污泥處理含鈾廢水的規(guī)律。

1 材料與方法

1.1 主要實(shí)驗(yàn)材料和儀器

實(shí)驗(yàn)材料：活性顆粒污泥取自湖南某檸檬酸廠的厭氧反應(yīng)器，厭氧冷藏；稱取一定量U3O8（分析純），按GBW04201方法配制標(biāo)準(zhǔn)鈾溶液（100mg／L）；其他試劑均為分析純。

主要儀器：IRPrestige-21型傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR），日本島津公司；FEI Quanta-200型環(huán)境掃描電鏡（SEM）、Genesis型能譜儀（EDS），美國FEI公司。

1.2 顆粒污泥馴化培養(yǎng)

馴化培養(yǎng)基：NH4Cl，230mg／L；KH2PO4，65mg／L；NaHCO3，1 250mg／L；酵母浸膏，500mg／L；FeSO4·4H2O，32mg／L；CaCl2· 2H2O，38mg／L；MgSO4·7H2O，42mg／L；葡萄糖，3 300mg／L；Na2SO4，4 437mg／L。

模擬廢水：化學(xué)需氧量（COD）為3 000mg／L；COD、氮、磷的質(zhì)量濃度比為200∶5∶1；COD與硫酸根的質(zhì)量濃度比為1。

顆粒污泥的馴化培養(yǎng)：稱取80g濕顆粒污泥，去離子水淘洗過篩（60目）后，接種于含有600mL馴化培養(yǎng)基的錐形瓶中，用1.0mol／L NaOH和HCl溶液調(diào)節(jié)其pH值為7.2±0.2，密封錐形瓶，35℃振蕩培養(yǎng)（轉(zhuǎn)速120r／min）；每隔兩天更換一次培養(yǎng)基，保持污泥有機(jī)負(fù)荷為220mg／g；連續(xù)馴化3個月，測得培養(yǎng)基中SO2－4的去除率大于80%，污泥粒徑為0.5～3mm，揮發(fā)性懸浮固體（VSS）和總懸浮固體（TSS）分別為0.051、0.072g／g（濕污泥）。在掃描電鏡下觀察到污泥中有大量微生物生長，以桿菌和球菌為主，另有部分絲狀菌和弧菌。以上各項(xiàng)指標(biāo)表明，通過馴化得到了以SRB為優(yōu)勢菌屬的顆粒污泥。

1.3 SRB顆粒污泥去除U（Ⅵ）的實(shí)驗(yàn)

取鈾標(biāo)準(zhǔn)溶液20mL與高溫滅菌的馴化培養(yǎng)基10mL置于150mL血清瓶中，用去離子水定容至100mL，此時(shí)培養(yǎng)液U（Ⅵ）濃度為20mg／L。將馴化后的顆粒污泥淘洗兩遍并快速稱重、轉(zhuǎn)移至血清瓶，用1.0mol／L NaOH和HCl溶液調(diào)節(jié)pH值，于35℃下振蕩培養(yǎng)，初始保持血清瓶上部50mL空氣（0.1MPa）為微氧條件，液體中溶解氧濃度為0.6～1.0mg／L。定時(shí)取樣，以8 000r／min離心10min，測定上清液中U（Ⅵ）和揮發(fā)性脂肪酸（VFA）的濃度。U（Ⅵ）濃度采用5Br-PADAP分光光度法測定，VFA濃度采用滴定法測定。實(shí)驗(yàn)設(shè)置滅活對照組，在將顆粒污泥轉(zhuǎn)移至血清瓶前于121℃、0.1MPa下滅菌20min，其他條件同上。

實(shí)驗(yàn)主要考察SRB顆粒污泥對U（Ⅵ）的初期去除作用，以及溶解氧、pH值（2.0、3.0、4.0、5.0、6.0）、顆粒污泥投加量（以VSS計(jì)，分別為0、0.153、0.306、0.612、1.224g／L）對U（Ⅵ）去除性能的影響。

實(shí)驗(yàn)中先對U（Ⅵ）的初始濃度（5～25mg／L）對其去除性能的影響進(jìn)行研究。結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)性較好，U（Ⅵ）濃度為20mg／L時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果最為穩(wěn)定，因此其他條件實(shí)驗(yàn)均以此為基礎(chǔ)。

1.4 SRB顆粒污泥去除U（Ⅵ）的機(jī)理研究

將處理U（Ⅵ）前后的顆粒污泥冷凍干燥，與KBr混勻，在研缽中充分研磨，壓片，在相同的掃描頻率下測定紅外光譜，以分析U（Ⅵ）與顆粒污泥的作用基團(tuán)；將處理前后的顆粒污泥冷凍干燥，切片噴金制備成電鏡樣品，用掃描電鏡觀察顆粒污泥表層和內(nèi)核形貌，并用Genesis型能譜儀分析樣品表層和內(nèi)核的元素，以分析U（Ⅵ）在顆粒污泥上的沉積位點(diǎn)；將處理U（Ⅵ）后的顆粒污泥自然干燥（平均室溫33℃），稱取0.5g，采用修正的Tessier法［8］連續(xù)提取，以分析鈾在顆粒物上的沉積形態(tài)。

2 結(jié)果與分析

2.1 SRB顆粒污泥對U（Ⅵ）的去除

1）U（Ⅵ）的初期去除

在溶液初始pH值為6.0，U（Ⅵ）初始濃度為20mg／L，污泥VSS投加量為0.612g／L條件下，SRB顆粒污泥對廢水中U（Ⅵ）的初期去除實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。從圖1可看出，短時(shí)間內(nèi)部分U（Ⅵ）被活性顆粒污泥快速去除。在20min左右時(shí)，U（Ⅵ）去除率達(dá)25%。隨后U（Ⅵ）去除率略有下降，這可能是被吸附的U（Ⅵ）發(fā)生了部分解吸。由VFA濃度變化曲線可看出，20min后VFA濃度開始明顯增大。這可能是因?yàn)榉磻?yīng)初期葡萄糖并未參與代謝，缺乏還原可溶性U（Ⅵ）的電子供體。據(jù)此推測，U（Ⅵ）的初期去除主要是吸附作用。滅活顆粒污泥30min后U（Ⅵ）去除率基本保持不變，說明30min內(nèi)初期吸附已達(dá)到平衡，這與Hawari等［9］利用厭氧顆粒污泥吸附Pb2＋、Cd2＋、Cu2＋、Ni2＋的研究結(jié)果類似。而30min后，活性顆粒溶液中剩余U（Ⅵ）濃度再次降低，去除率明顯升高，說明反應(yīng)機(jī)理發(fā)生了變化，微生物還原作用開始顯著［5，10－11］。

圖1 U（Ⅵ）的初期去除率和產(chǎn)生的VFA濃度隨時(shí)間的變化Fig.1 Variation of U（Ⅵ）initial removal rate and VFA concentration with time

2）溶解氧對U（Ⅵ）去除的影響

相關(guān)文獻(xiàn)［2－4，10－12］中對含U（Ⅵ）廢水的生物還原實(shí)驗(yàn)多數(shù)是在嚴(yán)格厭氧條件下進(jìn)行的，而實(shí)際含U（Ⅵ）廢水中溶解氧是存在的，這在一定程度上影響了微生物對U（Ⅵ）的異化還原。在溶液初始pH值為6.0、U（Ⅵ）初始濃度為20mg／L、污泥VSS投加量為0.612g／L時(shí)，探討了厭氧和微氧（氧濃度為0.6～1.0mg／L）條件下U（Ⅵ）去除率隨時(shí)間的變化，結(jié)果如圖2所示。由圖2可見，反應(yīng)的前6h，微氧環(huán)境下U（Ⅵ）的去除率略低于厭氧環(huán)境的，6h后二者的U（Ⅵ）去除率趨于一致，45h后均大于96%，最終穩(wěn)定在約98.89%。分析認(rèn)為，反應(yīng)初始階段，微氧環(huán)境中顆粒污泥表面的兼性厭氧菌通過代謝作用消耗O2，O2與U（Ⅵ）競爭電子，U（Ⅵ）不是唯一的電子受體，所以呈現(xiàn)出較慢的U（Ⅵ）去除速率。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溶解氧濃度降低，U（Ⅵ）對電子的競爭優(yōu)勢更加明顯，其去除速率加快，最終會與嚴(yán)格厭氧條件下的相當(dāng)。Nancharaiah等［13］研究了好氧顆粒污泥還原固定U（Ⅵ），其X射線光電子能譜（XPS）表明，U（Ⅵ）被還原為U（Ⅳ）?？梢姡陬w粒污泥微生態(tài)系統(tǒng)中溶解氧的存在并不是制約U（Ⅵ）還原的決定性因素。

圖2 溶解氧對U（Ⅵ）去除率的影響Fig.2 Effect of dissolved oxygen on U（Ⅵ）removal rate

3）pH值對U（Ⅵ）去除的影響

設(shè)定溶液初始pH值分別為2.0、3.0、4.0、5.0、6.0，U（Ⅵ）初始濃度為20mg／L，污泥VSS投加量為0.612g／L，考察pH值對U（Ⅵ）去除性能的影響，結(jié)果如圖3所示。從圖3可知，pH值對U（Ⅵ）的初期吸附去除影響很大，30min時(shí)pH值為2.0、3.0、4.0、5.0、6.0的去除率分別為11.53%、37.57%、64.04%、87.48%、24.98%。pH值較低時(shí)，顆粒污泥上菌體的活性官能團(tuán)被質(zhì)子化，對UO2＋2有較強(qiáng)的排斥作用，pH值越低，初期吸附去除量越?。籶H值為6.0時(shí)，溶液中的CO2、HCO－3與鈾酰離子生成不易吸附的碳酸鈾酰絡(luò)合物導(dǎo)致去除率降低［14］。pH值不僅影響顆粒污泥表面的電性，而且影響U（Ⅵ）的存在形態(tài)，以及微生物的代謝活性，最終影響顆粒污泥對U（Ⅵ）的去除。pH值為2.0時(shí)，U（Ⅵ）的最終去除率僅為35%左右，此時(shí)SRB的U（Ⅵ）還原活性受到嚴(yán)重抑制；pH值在3.0～6.0范圍內(nèi)，反應(yīng)完全時(shí)U（Ⅵ）去除率均達(dá)98%以上，原因可能是顆粒污泥結(jié)構(gòu)密實(shí)，對溶液pH值有一定的緩沖作用，減弱了酸性環(huán)境對SRB還原活性的抑制作用，維持了其對U（Ⅵ）的還原能力。但pH值為3.0時(shí)初期吸附較pH值為6.0時(shí)的強(qiáng)，而6h后二者去除率已趨于一致，可見pH值為6.0時(shí)微生物活性更強(qiáng)，U（Ⅵ）還原去除速率更快。SRB生長最適宜pH值為偏中性范圍，為維持SRB顆粒污泥較高的生物活性，其他實(shí)驗(yàn)選定pH值為6.0。

圖3 初始pH值對U（Ⅵ）去除率的影響Fig.3 Effect of initial pH on U（Ⅵ）removal rate

4）顆粒污泥投加量對U（Ⅵ）去除的影響

當(dāng)顆粒污泥VSS投加量分別為0、0.153、0.306、0.612、1.224g／L，溶液初始pH值為6.0，U（Ⅵ）初始濃度為20mg／L時(shí)，考察顆粒污泥投加量對U（Ⅵ）去除率的影響，并以滅活顆粒為對照組（其VSS投加量為0.612g／L），結(jié)果如圖4所示。由圖4可知，U（Ⅵ）的去除率隨顆粒污泥投加量的增加而逐漸增大。當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到21h時(shí)，投加1.224g／L顆粒污泥，U（Ⅵ）的去除率為94.54%，此時(shí)顆粒污泥投加量為0.153、0.306、0.612g／L的實(shí)驗(yàn)組，U（Ⅵ）的去除率分別為57.08%、76.93%和88.00%。當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到70h時(shí)，顆粒污泥投加量為0.306、0.612、1.224g／L的U（Ⅵ）去除率均大于96%?？梢?，顆粒污泥投加量達(dá)到0.306g／L后再增加污泥投加量，對U（Ⅵ）的最終去除率影響不顯著。且投加量成倍增加時(shí)，U（Ⅵ）的去除率并不成倍增加，這與湯潔等［15］關(guān)于微生物除Cr（Ⅵ）的結(jié)果類似。VSS投加量為0g／L的實(shí)驗(yàn)組，U（Ⅵ）濃度基本無變化，說明培養(yǎng)基對U（Ⅵ）無去除能力，滅活對照組9h后，U（Ⅵ）去除率開始大幅升高，這可能是由于污泥中某些嗜熱SRB、芽孢桿菌等具有較強(qiáng)的耐熱性，高溫下在顆粒污泥中不易被殺死［16］，隨著時(shí)間的延長，U（Ⅵ）的還原能力逐漸恢復(fù)。

圖4 顆粒污泥投加量對U（Ⅵ）去除率的影響Fig.4 Effect of dosing quantity of granular sludge on U（Ⅵ）removal rate

2.2 SRB顆粒污泥去除U（Ⅵ）的機(jī)理分析

1）U（Ⅵ）與顆粒污泥的作用基團(tuán)分析

活性顆粒污泥處理U（Ⅵ）前后的FTIR譜如圖5所示。從圖5可看出，處理前后—OH的伸縮振動峰位由3 442.9cm－1移動到3 288.6cm－1，說明在結(jié)合鈾酰離子時(shí)，O原子參與絡(luò)合UO22＋，使O—H鍵的鍵長增大，振動峰紅移［17］。1 649.1cm－1處為酰胺Ⅰ帶，主要是源于310－螺旋二級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，處理后移動到1 656.9cm－1處，說明污泥中微生物細(xì)胞蛋白的二級結(jié)構(gòu)被鈾修飾［18］。1 240.2cm－1處為羧基中C O的彎曲振動和C—PO23－中P O的伸縮振動，結(jié)合2 924.1cm－1處—CH2的不對稱伸縮振動，可判斷顆粒污泥中有糖醛酸、腐殖酸、脂類存在［19］，實(shí)驗(yàn)后的顆粒污泥在1 240.2cm－1處波峰消失，表明羧基和磷酸基［20］參與了鈾的吸附。在1 200～950cm－1峰位處是糖類和醇類的C—O、C—C、C—H鍵，以及磷酸基PO2＋和P（OH）2的伸縮振動，這些官能團(tuán)可能來自污泥中微生物細(xì)胞的磷脂、核酸、肽聚糖，以及胞外聚合物（胞外多糖、胞外蛋白），實(shí)驗(yàn)后的顆粒污泥在1 197.8cm－1處出現(xiàn)一個新峰，1 105.2cm－1移向1 101.4cm－1，1 033.9cm－1移向1 039.6cm－1，這些變化可能歸因于U（Ⅳ）的氧化物形成過程中的U—O不對稱伸縮振動［21］。在550～1 000cm－1范圍內(nèi)，峰的位置和強(qiáng)度的變化可歸因于UO22＋的不對稱伸縮振動以及U（Ⅳ）和U（Ⅵ）與O締合后的伸縮振動［18，20］，如在829.4cm－1處出現(xiàn)了一個含鈾特征峰，這可能是U（Ⅵ）與污泥中官能團(tuán)作用后U O對稱伸縮振動造成的。從整個FTIR譜來看，由于鈾的原子質(zhì)量大，處理鈾后的特征吸收峰向長波方向位移，而價(jià)態(tài)或配位數(shù)的變化可能產(chǎn)生相反結(jié)果。蛋白質(zhì)的酰胺基、蛋白質(zhì)和多糖的羧基和羥基、磷酸基等參與了U（Ⅵ）的沉積。

圖5 SRB顆粒污泥處理U（Ⅵ）前、后的FTIR譜Fig.5 FTIR spectra of SRB granular sludge before and after uranium removed

2）U（Ⅵ）在顆粒污泥上的沉積位點(diǎn)分析

顆粒污泥結(jié)合U（Ⅵ）后表層和內(nèi)核的SEM和EDS分析譜分別示于圖6、7。由圖6可見，顆粒表層區(qū)域（圖6a）為多孔疏松結(jié)構(gòu)，亮度較高，內(nèi)核區(qū)域（圖6b）相對致密，亮度較低，亮度差異是由于噴金不均勻造成的。圖7中，在結(jié)合能為3.0～3.5keV處，表層區(qū)域出現(xiàn)顯著的U峰，而內(nèi)核區(qū)域相對較弱，鈾在顆粒表層和內(nèi)核所占的原子百分含量分別為0.72%和0.21%。鈾在顆粒污泥表層含量高于內(nèi)核，與Hullebusch等［22］研究顆粒污泥吸附鈷的結(jié)果相似。原因是一方面由于傳質(zhì)阻力制約了其在顆粒內(nèi)部的聚集，另一方面SRB多分布于顆粒污泥外層，導(dǎo)致U（Ⅵ）主要被吸附和再還原沉淀在顆粒污泥表層。通過與處理U（Ⅵ）前EDS數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)，顆粒表面Na、Mg元素的含量分別降低了75.1%和59.5%，說明在吸附過程中Na＋、Mg2＋等與UO2＋2發(fā)生了離子交換；P含量增大，說明有磷酸基參與，這與FTIR分析結(jié)果一致。

圖6 SRB顆粒污泥顆粒表層（a）與內(nèi)核（b）的SEM照片F(xiàn)ig.6 SEM pictures for SRB granular sludge of edge（a）and middle（b）

圖7 SRB顆粒污泥顆粒表層（a）與內(nèi)核（b）的EDS譜Fig.7 EDS spectra for SRB granular sludge of edge（a）and middle（b）

圖8 SRB顆粒污泥中鈾形態(tài)含量分布Fig.8 Speciation analysis of U in SRB granular sludge

3）U（Ⅵ）在顆粒污泥上的沉積形態(tài)分析修正的Tessier法適用于提取顆粒污泥中的重金屬。本文采用該提取法考察了U（Ⅵ）在顆粒污泥上的沉積形態(tài)，結(jié)果如圖8所示。由圖8可見，鈾主要以殘?jiān)鼞B(tài)形式存在于顆粒污泥中，占總提取量的76.38%；遷移活性強(qiáng)、生物有效性高的可交換態(tài)與碳酸鹽結(jié)合態(tài)所占比例較低，僅為6.00%和2.74%；硫化物及有機(jī)結(jié)合態(tài)為14.89%?？赡苁怯捎谖接谖勰嗌系腢（Ⅵ）被還原為穩(wěn)定的U（Ⅳ）形成了沉淀，在前兩相態(tài)不易被提取，在第三相態(tài)提取中U（Ⅳ）被H2O2部分氧化，提取量增加。文獻(xiàn)［10，23］通過XRD、XPS分析等證實(shí)了顆粒污泥將U（Ⅵ）全部還原為U（Ⅳ）；采用三步提取法發(fā)現(xiàn)鈾主要以殘?jiān)鼞B(tài)（固相）的U（Ⅳ）形式存在于顆粒污泥中。本實(shí)驗(yàn)通過連續(xù)提取得到的鈾總量（9.654mg／g）小于鈾的總?cè)コ浚?1.110mg／g），可能是提取時(shí)每步操作均有污泥損失造成的。

3 結(jié)論

1）SRB顆粒污泥去除廢水中U（Ⅵ）主要分為兩步，即初期吸附作用和后期微生物還原沉淀作用。在初始pH＝6.0、U（Ⅵ）濃度20mg／L、污泥投加量0.612g／L及35℃條件下，SRB顆粒污泥對U（Ⅵ）初期吸附去除率達(dá)25%，30min達(dá)到初期吸附平衡。

2）在微氧條件下，顆粒污泥表面兼性厭氧菌能消耗水中的溶解氧，為U（Ⅵ）還原細(xì)菌創(chuàng)造還原U（Ⅵ）的環(huán)境，最終U（Ⅵ）去除率達(dá)98.89%。溶液pH值對初期吸附影響很大，pH值為5.0時(shí)初期吸附去除率達(dá)87.48%。低pH值對U（Ⅵ）生物還原不利。U（Ⅵ）去除率隨污泥投加量的增加而逐漸增大，但投加量超過0.306g／L后，對U（Ⅵ）的最終去除率影響不顯著。

3）FTIR、SEM和EDS分析表明，鈾主要沉積在顆粒表層，與其作用的基團(tuán)有酰胺（Ⅰ）基、蛋白質(zhì)和多糖的羧基和羥基、磷酸基等，同時(shí)UO2＋2可能與Na＋、Mg2＋等發(fā)生了離子交換。鈾在顆粒污泥上主要以殘?jiān)鼞B(tài)的形式沉積，生物有效性差，可遷移能力弱，不易造成二次污染。

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Study of U（Ⅵ）Removal by Sulfate Reducing Bacteria Granular Sludge under Micro-aerobic Condition

XIE Shui-bo1，2，MA Hua-long1，TANG Zhen-ping1，LING Hui1，
ZENG Tao-tao1，CHEN Sheng1，WANG Jin-song1
（1.Hunan Provincial Key Laboratory of Pollution Control and Resources Technology，University of South China，Hengyang421001，China；2.Key Discipline Laboratory for National Defence for Biotechnology in Uranium Mining and Hydrometallurgy，University of South China，Hengyang421001，China）

The bioremediation behavior and mechanism of sulfate reducing bacteria（SRB）granular sludge which was artificially domesticated were studied.U（Ⅵ）removal by SRB granular sludge was investigated under micro-aerobic condition with the concentration of oxygen 0.6-1.0mg／L，then the removal mechanism was analyzed with FTIR，SEM and EDS，and finally the deposit morphology of uranium was studied with the se-quential extraction procedure.The results show that U（Ⅵ）removal by SRB granular sludge mainly occurs following a 2-step process which is initial adsorption（the first 30min）and microbial reduction process.The ultimate removal rate of U（Ⅵ）reaches 98.89%.Analyses of FTIR，SEM and EDS indicate that groups-amide group，carboxyl，hydroxyl and phosphoric acid group coming from the surface of SRB granular sludge are involved in uranium deposition.Ion exchange happens between Na＋or Mg2＋and UO2＋2.Finally，U（Ⅵ）mainly deposites on granular sludge in the form of residual state that has poor bioavailability，bad migratory aptitude and less secondary pollution.

sulfate reducing bacteria；granular sludge；micro-aerobic；U（Ⅵ）；deposition

TL941.29；X771

：A

：1000-6931（2015）01-0026-08

10.7538／yzk.2014.youxian.0007

2013-10-29；

2014-01-20

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（11175081，21177053，51408293）；高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)基金資助項(xiàng)目（2013432110003）；湖南省高校創(chuàng)新平臺資助項(xiàng)目（13K085，13K086）

謝水波（1964—），男，湖南岳陽人，教授，博士，從事環(huán)境生物技術(shù)研究