随着现代工业技术和社会生产的快速发展,重金属离子及纳米级重金属带来的污染已不容忽视,最常见的例子包括砷,铅,锌,汞,锰,铜,镍和钴等。大多数重金属对人体健康有不同程度的毒害作用,而且长时间的接触可能会产生致命性的损伤。一些研究表明重金属有致癌作用,引起器官、神经系统衰竭,并在长期持续暴露中可导致死亡。在许多地区,由于人类冶金采矿、车辆排放以及工业合成等活动,使得湖泊河流受到了严重的重金属污染。颗粒污泥膨胀床反应器(expanded granular sludge bed,EGSB)采用高沉降特性和高产甲烷活性的颗粒污泥,具有较高的上升流速,使得整个污泥微生物在反应器中处于膨胀状态(上升流速可达到6m/h)。高上升速度以及污泥床中产生的气体的提升作用导致污泥床的轻微膨胀,促进了污泥与废水之间的良好接触,与传统处理系统相比,显著提高了污染物去除能力和负载。因此本研究以EGSB反应器为基础构型,在反应柱中添加硫磺作为填料,再投加活性污泥训化构成单质硫填充床反应器。首先考察单质硫填充床反应器中不同种硫磺形态的填料对锌的去除效果。然后,利用批次实验对该过程的反应动力学进行了研究,探讨了硫磺去除污水中重金属的可行性.在考察单质硫填充床反应器中同步生物单质硫还原与重金属锌去除的关系的实验中,采用两个实验室规模的单质硫填充床反应器,每个反应器柱的直径约为5厘米,分别以硫磺粉和硫磺颗粒为载体进行实验。单质硫填充床反应器中接种的污泥来源于哈尔滨文昌污水处理厂,总悬浮固体浓度(TSS)为36.8g/L,其中挥发性悬浮固体(VSS)浓度为23.5g/L。单质硫还原是以乙酸盐和单质硫分别作为电子供体和受体,,并产生硫化物和二氧化碳。随后,硫化物与废水反应沉淀重金属反应器污泥驯化阶段,进水组成包括无水乙酸钠1g/L、氯化铵0.1g/L、磷酸钾0.1g/L、氯化钙0.1g/L、硫酸镁0.1g/L、苛性钠1.5g/L、微量元素1ml/L,反应器水力停留时间(HRT)为2天。经过两个个月的启动及2个月的调试运行,反应器出水达到稳定。在以硫磺粉为载体的反应器中,出水中硫化物和乙酸的稳定浓度分别为70mg/L和380mg/L,而以硫磺颗粒为载体的反应器中硫化物的稳定浓度分别为40mg/L和280mg/L。分别向两个反应器中投加3.125mmol/L和5mmol/L锌,每个浓度条件下,两种反应器的重金属去除率均为100%。在批次实验中,首先考察了不同硫磺形态(硫磺粉和硫磺颗粒)的还原效能,当硫磺粉和硫磺颗粒的添加量为8.48g/L时,对应的硫化物浓度分别为350mg/L和400mg/L。然后,考察了不同硫磺形态对乙酸盐的利用效果,硫粉和硫颗粒实验结束后剩余乙酸盐的浓度分别为600 mg/l和550 mg/l,硫粉末对乙酸盐的利用速率更快,还原为硫化物的速率也更快。最后,考察了两种形态硫对锌的去除速率。当锌的添加量为3.125mmol/L和9.375 mmol/L时,锌的去除率均为100%。而当锌的添加量为18.750 mmol/L时,锌的去除率均为10%。两种形态硫对锌的去除速率没有明显影响。此外,我们还将改变不同的参数来检测微生物群落的效率以及重金属的去除率。不同参数的变化可能包括一定量的HRT、pH值,温度和重金属含量的变化。