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硫酸盐是废水中的常见污染物,由于其来源广泛且排量巨大,对人体健康及生态系统的损害都较为严重。食品加工,化工,造纸,制革,矿山冶金等行业,由于生产过程中大量使用硫酸或其他含硫化学物,还容易使硫酸盐废水具有低pH且含有大量重金属的特征。生物法处理此类废水即利用硫酸盐还原菌（SRB）在厌氧条件下将SO42-还原为H2S。此过程中产生的S2-可以与重金属形成沉淀从而去除重金属污染,其分解有机碳而产生的CO32-还能中和废水中的H+,以提高出水的pH。目前,生物处理酸性硫酸盐废水的方法因具有高效率,低能耗的优势,已被普遍认为是处理此类废水的有效手段。然而由于硫化物会产生恶臭,腐蚀,及对生物的毒害等问题,在排放硫酸盐还原工艺所产生的气体或排水前,增设硫化物的脱除步骤是十分关键的。硫化物的生物氧化工艺除了少量的空气外,几乎不需要添加任何的化学试剂,且能够回收有价的硫磺资源。相比于物理化学手段,被认为是一种清洁有效的去除硫化物的方法。本文利用硫酸盐生物还原与硫化物生物氧化的组合工艺处理酸性硫酸盐废水。并针对低pH、金属阳离子对硫酸盐还原系统的影响,曝气强度、有机负荷对硫化物氧化系统的影响,及两系统组合工艺对模拟的酸性硫酸盐废水处理效能方面,进行了了一系列研究,主要结论如下:以厌氧折流板反应器（ABR）构建了 SO42-的生物还原系统,在180d的试验周期内,研究了系统对pH由4.5降低至2.5的硫酸盐废水的处理效能。并利用Illumina高通量测序技术,考察系统在不同阶段时的微生物群落演化。结果显示:整个试验周期内,硫酸盐还原率与COD去除率能够分别稳定在88.8%-96.1%与60.6%-77.5%。由于硫酸盐还原过程中产生了大量碱度1785-2302 mg CaCO3/L,出水的pH能够升高至6.7-7.3。随着进水pH的降低,微生物的多样性逐渐降低。反应器每格室的进水pH与Chao 1指数呈正相关关系。Desulfovibrio sp.是反应器中最优势的微生物类群,在每个阶段所占的比例均在10%以上,可能是硫酸盐还原系统中最关键的功能微生物。而Desulfobacter主要在阶段Ⅲ时的格室4得到大量富集,能够以乙酸为碳源还原SO42-并产生碱度。两类硫酸盐还原菌的协同作用是系统能在极低pH下还维持高效能的关键。以经过长期耐酸驯化的ABR内的污泥为种泥,在100 mL的厌氧瓶中研究了硫酸盐还原菌对酸性含重金属废水的处理效果,并比较了不同金属离子对硫酸盐生物还原效果的影响。结果表明,在10-200 mg/L的重金属浓度范围内,含有Cu2+、Zn2+、Fe2+、Ni2+的处理能使 SO42-浓度由 2500 mg/L 分别降低至 823-2257 mg/L、696-2018 mg/L、902-2043 mg/L 与 621-1755 mg/L,体系 pH 分别升高至 5.27-4.52、5.35-4.86、5.26-4.73、5.31-4.86,所有处理的重金属去除率均在99%以上。重金属对硫酸盐生物还原有抑制作用,其对硫酸盐还原的抑制程度顺序为Cu2+>Fe2+>Zn2+>Ni2+。以空气提升式反应器（ALR）构建了的硫化物的生物氧化系统,调节曝气强度由16.9 mL/min cm2-降低至5.2 mL/min cm2-,观察系统对模拟的硫酸盐还原系统排水的处理效能变化。结果表明,整个试验周期内,系统对S2-的去除率能维持在100%,COD去除率随曝气强度的降低而降低,从16.9 mL/min cm2-曝气强度时的63.4%降低至5.2 mL/min cm2-曝气强度时的31.1%。系统能够将S2-氧化为S0,S0转化率随曝气强度的降低而升高,从16.9 mL/min cm2-时的7.63%升高至5.2 mL/min cm2-时的89.1%。高通量测序结果显示,在阶段Ⅰ、阶段Ⅲ与阶段Ⅳ时,系统内的Pseudomonas均大量存在,分别占微生物组成的34.4%、7.29%、10.4%。说明Pseudomonas可能是本试验中硫氧化的最主要功能菌。配制含不同乙酸浓度（0-3000 mg/L）的硫化物废水,将ALR中的活性菌群接入250 mL厌氧瓶中,并以注射器打入50mL的高纯氧,考察不同有机负荷对S2-生物氧化过程的影响。结果显示,含750 mg/L乙酸的处理能够在22h时,将S2-氧化为硫单质。而含3000 mg/L乙酸的处理完成此过程则需40h。硫化物氧化系统中形成的悬浮物经过SEM-EDS、XRD扫描,结果显示其主要成分为单质硫。比较水滴在生物硫与化学硫的表面润湿情况可知,生物硫的亲水性强,其接触角为37.9°,化学硫的亲水性较差,接触角为139.5°。通过XANES进一步分析不同有机负荷处理样品中的硫形态发现,微生物代谢S2-所形成的S0与化学S8或 Sn有明显的区别。生物硫的化学形态以聚合硫（Sn）为主（>50%）,并存在一定量的有机组分（9.2%-11.1%）。将ABR与ALR串联,形成硫酸盐还原与硫化物氧化的组合工艺,并研究工艺对pH为3.0,含Zn2+（50 mg/L）与Ni2+（100 mg/L）的硫酸盐废水的处理效能。结果表明,整体工艺可将废水的pH由3.0提升至8.24,对SO42-的去除率为84.9%,Zn2+与Ni2+的去除率均为100%,S0转化率为70.9%。工艺的总S的回收率为79.5%。全文研究表明,酸性硫酸盐废水经过以ABR构建的硫酸盐还原系统处理后,水中的SO42-,重金属均能被有效去除,同时废水的pH也能被提高至中性。硫酸盐还原系统的排水经过ALR生物氧化系统处理后,大部分硫化物能够被氧化为亲水性的单质硫。整个组合工艺能够实现SO42-、重金属与酸度的同时去除,并达到废物资源化的目的。