《Journal of Environmental Chemical Engineering》：Bio-sulfidogenic process application for lead removal from acidic wastewater and evaluation of environmental risks and leaching potential of resulting bio-sludge
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本研究采用硫化生成半批量反应器（SmBR）处理含铅（最高300 mg/L）和硫酸盐的酸性废水，实现铅、硫酸盐及COD去除率分别为99.5%、79.4%和87%。当铅浓度增至400 mg/L时，去除效率有所下降，但生物污泥中PbS沉淀显著降低铅活性，证明SmBR在铅和硫酸盐废水处理中具有环保、可持续性优势。
Sreekanth Yadav Golla | Pranab Kumar Ghosh
印度理工学院古瓦哈提分校土木工程系，古瓦哈提，阿萨姆邦-781039，印度
摘要
铅酸电池回收行业会产生含有铅（Pb）和硫酸盐的酸性废水，其中铅的浓度可高达300 mg/L。本研究探讨了一种接种了混合菌群的硫化生成型半批式反应器（SmBR）处理含有1-400 mg/L铅和4500 mg/L硫酸盐的酸性废水的能力。该反应器运行了240天，化学需氧量（COD）为0.7（具体表达式为：$\mathsub{SO_{4}^{2-}$ = 0.7），水力停留时间（HRT）为4天。在输入铅浓度为300 mg/L的情况下，SmBR能够去除99.5%的铅、79.4%的硫酸盐和87%的COD。当铅浓度增加到400 mg/L时，铅的去除率降至96.9%，硫酸盐的去除率降至72.9%，COD的去除率降至83.5%。对生物污泥的表征表明，铅的去除是由于形成了PbS沉淀物。化学形态分析、风险评估和分配指数结果表明，大部分铅存在于残留物中，这意味着铅不易移动或被生物体吸收。生物污泥的污染指数显示其具有极高的风险，因为其中含有高浓度的铅。健康风险评估表明，成人和儿童通过摄入这些物质可能会面临非致癌和致癌风险。批量老化试验、动力学TCLP（Total Chemical Loading Performance）和延长TCLP试验表明，由于形成了高度不溶性的PbS沉淀物，生物污泥是稳定的。因此，本研究表明硫化生成型SmBR具有潜力，可以提供一种环保、可持续的酸性废水处理方法。
章节摘录
引言
铅（Pb）是一种耐腐蚀的有毒重金属，用于制造铅酸电池（LABs）、涂料/颜料和放射性屏蔽材料[1][2]。铅主要通过开采方铅矿（PbS）和回收废弃的铅酸电池获得。废弃铅酸电池的回收满足了约60%的铅需求[3]。然而，这一提取过程也会产生含有铅和硫酸盐的酸性废水，其中铅的浓度可高达300 mg/L[4]。
半批式反应器（SmBR）中的生物污泥预适应
如图1所示，使用了一个1 L的硼硅酸盐试剂瓶制备了一个工作体积为900 mL的硫化生成型SmBR。该反应器接种了从印度古瓦哈提印度理工学院污水处理厂收集的混合菌群。这些菌群是嗜温微生物，在30至35°C的温度范围内具有较高的硫酸盐还原活性和最佳生长能力[24][25]。因此，反应器的温度保持在30 ± 2°C。
SmBR的性能评估
SmBR在第一阶段（1-75天）的性能评估结果如图2所示，在第二和第三阶段的结果如图3所示。在第一阶段，硫酸盐的去除率从78.5%提高到80.4%，COD的去除率从81%提高到84.9%。碱度在2250 ± 10至2350 ± 25 mg/L之间变化（以CaCO?计），这中和了进水pH值并使出水pH值升至7.3。虽然硫化物浓度从436 ± 8 mg/L降至406 ± 5 mg/L，但铅的去除效率始终保持在99.9%以上。
结论
本研究证明了在硫化生成型SmBR中处理含有铅和硫酸盐的酸性废水（pH = 2.5）的可行性。该反应器成功地将废水中的铅浓度降至低于排放标准（300 mg/L），且未出现抑制作用。当铅浓度增加到400 mg/L时，硫酸盐和COD的去除效率下降，出水pH值也降低，这表明400 mg/L的铅浓度对微生物活性具有抑制作用。
CRediT作者贡献声明
Sreekanth Yadav Golla：负责撰写初稿、方法论设计、实验实施和数据分析。
Pranab Kumar Ghosh：负责审阅和编辑文本、提供监督以及概念框架的构建。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
作者感谢印度理工学院古瓦哈提分校的中央仪器设施，为FESEM（场发射扫描电子显微镜）、EDX（能量色散X射线光谱）和XRD（X射线衍射）分析提供了必要的设备支持。
