硫酸鹽還原菌

1、廢水重金屬治理廢水重金屬治理硫酸鹽還原菌硫酸鹽還原菌Do you like this?Do you like this?Or this ?重金屬污染的危害重金屬污染的危害l我國水體重金屬污染問題十分突出，江河湖庫底質(zhì)的我國水體重金屬污染問題十分突出，江河湖庫底質(zhì)的污染率高達污染率高達80.1%。2003年黃河，淮河，松花江，遼年黃河，淮河，松花江，遼河等十大流域的流域片重金屬超標斷面的污染程度均河等十大流域的流域片重金屬超標斷面的污染程度均為超為超類。類。2004年太湖底泥中總銅，總鉛，總鎘含量年太湖底泥中總銅，總鉛，總鎘含量均處于輕度污染水平。黃浦江干流表層沉積物中均處于輕度污染水平。黃浦江

2、干流表層沉積物中Cd超超背景值背景值2倍，倍，Pb超超1倍，倍，Hg含量明顯增加；蘇州河中含量明顯增加；蘇州河中Pb全部超標，全部超標，Cd為為75%超標，超標，Hg為為62.5%超標。城超標。城市河流有市河流有35.11%的河段出現(xiàn)總汞超過地表水的河段出現(xiàn)總汞超過地表水類水體類水體標準，標準，18.46%的河段面總鎘超過的河段面總鎘超過類水體標準，類水體標準，25%的河段有總鉛的超標樣本出現(xiàn)。葫蘆島市烏金塘水庫的河段有總鉛的超標樣本出現(xiàn)。葫蘆島市烏金塘水庫鉬污染問題嚴重，鉬濃度最高超標準值鉬污染問題嚴重，鉬濃度最高超標準值13.7倍。倍。重金屬的危害重金屬的危害l由長江，珠江，黃河等河流攜帶

3、入海的重金屬由長江，珠江，黃河等河流攜帶入海的重金屬污染物總量約為污染物總量約為3.4萬萬t，對海洋水體的污染危，對海洋水體的污染危害巨大。全國近岸海域海水采樣品中鉛的超標害巨大。全國近岸海域海水采樣品中鉛的超標率達率達62.9%，最大值超一類海水標準，最大值超一類海水標準49.0倍；倍；銅的超標率為銅的超標率為25.9%，汞和鎘的含量也有超標，汞和鎘的含量也有超標現(xiàn)象。大連灣現(xiàn)象。大連灣60%測站沉積物的鎘含量超標，測站沉積物的鎘含量超標，錦州灣部分測站排污口鄰近海域沉積物鋅，鎘，錦州灣部分測站排污口鄰近海域沉積物鋅，鎘，鉛的含量超過第三類海洋沉積物質(zhì)量標準。國鉛的含量超過第三類海洋沉積物質(zhì)

4、量標準。國外同樣存在水體重金屬污染問題，如波蘭由采外同樣存在水體重金屬污染問題，如波蘭由采礦和冶煉廢物導(dǎo)致約礦和冶煉廢物導(dǎo)致約50%的地表水達不到水質(zhì)的地表水達不到水質(zhì)三級標準。三級標準。l可見，水體重金屬污染已成為全球性的環(huán)境污染問題，可見，水體重金屬污染已成為全球性的環(huán)境污染問題，并且嚴重影響著兒童和成人的身體健康乃至生命，如并且嚴重影響著兒童和成人的身體健康乃至生命，如人體若攝取了過多的鉬元素會導(dǎo)致痛風(fēng)樣綜合癥，關(guān)人體若攝取了過多的鉬元素會導(dǎo)致痛風(fēng)樣綜合癥，關(guān)節(jié)痛及畸形，腎臟受損，并有生長發(fā)育遲緩，動脈硬節(jié)痛及畸形，腎臟受損，并有生長發(fā)育遲緩，動脈硬化，結(jié)蒂組織變性等病癥。當前，兒童鉛中

5、毒，重金化，結(jié)蒂組織變性等病癥。當前，兒童鉛中毒，重金屬致胎兒畸形，砷中毒等事件也屢有發(fā)生，使重金屬屬致胎兒畸形，砷中毒等事件也屢有發(fā)生，使重金屬污染成為關(guān)系到人類健康和生命的重大環(huán)境問題。污染成為關(guān)系到人類健康和生命的重大環(huán)境問題。l最有名的公害例子是發(fā)生在最有名的公害例子是發(fā)生在1953年，日本九洲水洖市年，日本九洲水洖市出現(xiàn)了一種怪病，有個小女孩無緣無故地四肢麻木、出現(xiàn)了一種怪病，有個小女孩無緣無故地四肢麻木、神經(jīng)功能減退、行為異常、步態(tài)不穩(wěn)、聽覺與視覺衰神經(jīng)功能減退、行為異常、步態(tài)不穩(wěn)、聽覺與視覺衰退等，此后退等，此后8年間，陸續(xù)出現(xiàn)百余件病例；后來才發(fā)年間，陸續(xù)出現(xiàn)百余件病例；后來才

6、發(fā)現(xiàn)是水洖市附近的一家工廠以有機汞為催化劑，排出現(xiàn)是水洖市附近的一家工廠以有機汞為催化劑，排出的工業(yè)廢水污染了水洖河，也流入了的工業(yè)廢水污染了水洖河，也流入了Yatsushiro海灣海灣中，經(jīng)由水中生物轉(zhuǎn)化成劇毒的甲基汞，不僅破壞海中，經(jīng)由水中生物轉(zhuǎn)化成劇毒的甲基汞，不僅破壞海洋生態(tài)，造成魚類、海藻與海鳥的滅絕，而位于食物洋生態(tài)，造成魚類、海藻與海鳥的滅絕，而位于食物鏈最頂端的人類，也因而中毒，產(chǎn)生病變。鏈最頂端的人類，也因而中毒，產(chǎn)生病變。解決辦法解決辦法l現(xiàn)代社會每年都產(chǎn)生大量的含重金屬廢水并排放入環(huán)境。目現(xiàn)代社會每年都產(chǎn)生大量的含重金屬廢水并排放入環(huán)境。目前大量排放的重金屬廢水主要來源于

7、金屬采礦業(yè)、冶煉業(yè)、化工前大量排放的重金屬廢水主要來源于金屬采礦業(yè)、冶煉業(yè)、化工業(yè)及廢棄礦山。在這些廢水中含有大量的業(yè)及廢棄礦山。在這些廢水中含有大量的As,Cd,Cr,Cu,Hg,Mo,Ni,Pb,Sb,Se,V,Zn等金屬離子。據(jù)等金屬離子。據(jù)報道報道,以上各種金屬世界年排放量為以上各種金屬世界年排放量為113萬萬t左右。由于各種重金左右。由于各種重金屬離子不同于有機物屬離子不同于有機物,在環(huán)境中無法被生物分解在環(huán)境中無法被生物分解,因而一旦進入環(huán)因而一旦進入環(huán)境后就會在環(huán)境中不斷地積累而難以去除境后就會在環(huán)境中不斷地積累而難以去除,造成環(huán)境的長期污染。造成環(huán)境的長期污染。因而尋找一種效率

8、高費用低的處理這一類廢水的方法是很有意義因而尋找一種效率高費用低的處理這一類廢水的方法是很有意義的。目前對重金屬廢水的處理方法主要有沉淀法的。目前對重金屬廢水的處理方法主要有沉淀法(形成氫氧化物、形成氫氧化物、碳酸鹽、硫化物等碳酸鹽、硫化物等)、離子交換法、電滲析和反滲透等方法。一、離子交換法、電滲析和反滲透等方法。一般來說用這些方法處理成本都較高。為了降低處理成本般來說用這些方法處理成本都較高。為了降低處理成本,提高處提高處理效率理效率,近年來人們對利用微生物處理重金屬廢水進行了大量的近年來人們對利用微生物處理重金屬廢水進行了大量的研究工作研究工作,提出了一些具有應(yīng)用前景的處理模式。提出了一

9、些具有應(yīng)用前景的處理模式。ll生物處理方法根據(jù)其處理原理的不同可以分為生物處理方法根據(jù)其處理原理的不同可以分為兩類兩類:吸附法吸附法:利用一些微生物對重金屬離子利用一些微生物對重金屬離子的特殊吸附能力去除廢水中的重金屬的特殊吸附能力去除廢水中的重金屬;沉淀沉淀法法:利用微生物的代謝活動將廢水中的重金屬利用微生物的代謝活動將廢水中的重金屬鹽轉(zhuǎn)化成不可溶的物質(zhì)而從廢水中去除。近年鹽轉(zhuǎn)化成不可溶的物質(zhì)而從廢水中去除。近年來發(fā)展起來的硫酸鹽還原法處理工藝即屬于沉來發(fā)展起來的硫酸鹽還原法處理工藝即屬于沉淀法范疇。淀法范疇。硫酸鹽還原菌介紹硫酸鹽還原菌介紹l硫酸鹽還原菌硫酸鹽還原菌SRB是是Sulfate

10、-ReducingBacteria的縮寫。泛指一類在無氧或極少氧的縮寫。泛指一類在無氧或極少氧情況下情況下,利用金屬表面的有機物作為碳源利用金屬表面的有機物作為碳源,并利并利用細菌生物膜內(nèi)產(chǎn)生的氫用細菌生物膜內(nèi)產(chǎn)生的氫,將硫酸鹽還原成硫?qū)⒘蛩猁}還原成硫化氫化氫,從氧化還原反應(yīng)中獲得能量的細菌。從氧化還原反應(yīng)中獲得能量的細菌。硫酸鹽還原菌代謝原理硫酸鹽還原菌代謝原理消耗ATP其代謝分為三個階段：分解代謝、電子傳遞、氧化其代謝分為三個階段：分解代謝、電子傳遞、氧化。處理原理處理原理l利用利用SRB在厭氧條件下，通過稱之為異化的硫酸鹽還在厭氧條件下，通過稱之為異化的硫酸鹽還原作用，將硫酸鹽還原為原作

11、用，將硫酸鹽還原為Hs，H2s與廢水中的重金屬與廢水中的重金屬離子反應(yīng)生成溶解度很低的金屬硫化物沉淀而去除重離子反應(yīng)生成溶解度很低的金屬硫化物沉淀而去除重金屬離子金屬離子，主要通過以下三種方式改善廢水質(zhì)量：產(chǎn)，主要通過以下三種方式改善廢水質(zhì)量：產(chǎn)生的硫化氫與溶解的金屬離子反應(yīng)，生成不可溶的金生的硫化氫與溶解的金屬離子反應(yīng)，生成不可溶的金屬硫化物從溶液中除去；硫酸鹽還原一方面消耗水合屬硫化物從溶液中除去；硫酸鹽還原一方面消耗水合氫離子，使得溶液氫離子，使得溶液pH值升高，金屬離子以氫氧化物形值升高，金屬離子以氫氧化物形式沉淀；另一方面，硫酸鹽還原反應(yīng)降低了溶液中硫式沉淀；另一方面，硫酸鹽還原反應(yīng)

12、降低了溶液中硫酸根濃度；硫酸鹽還原反應(yīng)以有機營養(yǎng)物氧化產(chǎn)生的酸根濃度；硫酸鹽還原反應(yīng)以有機營養(yǎng)物氧化產(chǎn)生的重碳酸鹽形式造成堿性，使水質(zhì)得到改善。重碳酸鹽形式造成堿性，使水質(zhì)得到改善。SRB 處理重金屬廢水的條件及其影響因素l1、PH 值溶液溶液PH值的變化會直接影響重金屬離子在水值的變化會直接影響重金屬離子在水溶液中的溶解程度和微生物細胞壁功能基團的溶液中的溶解程度和微生物細胞壁功能基團的解離程度，從而影響了微生物對金屬離子的去解離程度，從而影響了微生物對金屬離子的去除作用。除作用。SRB生長最適生長最適PH值一般在中性范圍值一般在中性范圍內(nèi)，內(nèi)，PH值過高或過低都會影響到值過高或過低都會影響

13、到SRB的活性，的活性，當當PH值在值在6.487.43之間時，對硫酸鹽的還之間時，對硫酸鹽的還原效果最好。原效果最好。2。 碳源有機物l硫酸鹽還原法處理廢水時，需要供應(yīng)外源有機物碳源硫酸鹽還原法處理廢水時，需要供應(yīng)外源有機物碳源和電子供體以刺激和電子供體以刺激SRB生長，有機酸如乙酸（鹽）、生長，有機酸如乙酸（鹽）、乳酸（鹽）、丙酸（鹽）、和醇類是乳酸（鹽）、丙酸（鹽）、和醇類是SRB常用的碳源。常用的碳源。近年來，魚飼料、纖維素、鋸末也曾被列入研究對象近年來，魚飼料、纖維素、鋸末也曾被列入研究對象之中。隨著對之中。隨著對SRB認識的不斷深入，發(fā)現(xiàn)有機物廢水、認識的不斷深入，發(fā)現(xiàn)有機物廢水、

14、生活垃圾、動物糞便、發(fā)酵產(chǎn)物等均可作為生活垃圾、動物糞便、發(fā)酵產(chǎn)物等均可作為SRB生長生長的碳源和電子供體。李亞新等利用生活垃圾發(fā)酵產(chǎn)物的碳源和電子供體。李亞新等利用生活垃圾發(fā)酵產(chǎn)物作為碳源，作為碳源，在在35條件下用條件下用SRB處理處理AMD，研究表，研究表明明SO42-還原率達還原率達87以上。以上。3. 氧化還原電位l不同微生物對環(huán)境中的氧化還原電位的要求差不同微生物對環(huán)境中的氧化還原電位的要求差異很大，過去認為異很大，過去認為SRB為嚴格厭氧菌，為嚴格厭氧菌，O2會會抑制它的生長。任何抑制它的生長。任何SRB不以不以O(shè)2作為電子受作為電子受體，環(huán)境氧化還原電位必須低于體，環(huán)境氧化還原

15、電位必須低于100mv。但是近有研究表明但是近有研究表明SRB可以在分子氧存在的可以在分子氧存在的情況下存活情況下存活。4 、溫度l溫度也是影響溫度也是影響SRB還原硫酸鹽的主要因素，還原硫酸鹽的主要因素，SRB分為中溫菌和嗜熱菌兩類，分為中溫菌和嗜熱菌兩類，目前所知的目前所知的SRB菌屬大多數(shù)為中溫性的，菌屬大多數(shù)為中溫性的，生長溫度為生長溫度為2838，最適溫度為，最適溫度為30左右。其臨界高左右。其臨界高溫值是溫值是45。硫酸鹽還原菌處理的優(yōu)勢硫酸鹽還原菌處理的優(yōu)勢l可處理的重金屬種類多可處理的重金屬種類多 多數(shù)重金屬硫化物的溶解度很小多數(shù)重金屬硫化物的溶解度很小,因而本方法因而本方法可

16、用于處理多數(shù)常見的重金屬廢水?？捎糜谔幚矶鄶?shù)常見的重金屬廢水。l處理潛力大處理潛力大 用于重金屬廢水處理的物質(zhì)為用于重金屬廢水處理的物質(zhì)為SRB的代謝產(chǎn)的代謝產(chǎn)物物,H2S的消耗不會影響的消耗不會影響SRB的代謝活性。因的代謝活性。因而只要控制處理的條件就可以使而只要控制處理的條件就可以使SRB不斷產(chǎn)不斷產(chǎn)生生H2S,用于廢水中重金屬的處理。用于廢水中重金屬的處理。l處理徹底處理徹底,工藝穩(wěn)定工藝穩(wěn)定 重金屬硫化物的溶度積一般都很小重金屬硫化物的溶度積一般都很小,因而重金因而重金屬的去除率很高。屬的去除率很高。l可以以廢治廢可以以廢治廢,處理費用低處理費用低 用于培養(yǎng)用于培養(yǎng)SRB生長的營養(yǎng)物

17、質(zhì)可以來自于其生長的營養(yǎng)物質(zhì)可以來自于其它有機廢水它有機廢水,反應(yīng)所需的反應(yīng)所需的SO42-在多數(shù)重金屬在多數(shù)重金屬廢水中都大量存在廢水中都大量存在(多數(shù)重金屬都以硫酸鹽的多數(shù)重金屬都以硫酸鹽的形式存在于廢水中形式存在于廢水中)。SRB用于處理廢水研究現(xiàn)狀用于處理廢水研究現(xiàn)狀lSRB處理工藝根據(jù)其工藝流程的不同可以分為5類：1、分批沉淀工藝2、SRB作為生物吸附劑用于廢水處理3、SRB和化學(xué)方法的混合工藝4、SRB全混合反應(yīng)器處理工藝5、厭氧污泥床和厭氧流化床SRB處理工藝上流式厭氧污泥床上流式厭氧污泥床SRB流化床反應(yīng)器處理工藝裝置流化床反應(yīng)器處理工藝裝置硫酸鹽生物還原法處理含鋅廢水l199

18、5年華堯熙等人研究了以厭氧污泥床培養(yǎng)年華堯熙等人研究了以厭氧污泥床培養(yǎng)SRB用用于處理含鋅廢水的工藝于處理含鋅廢水的工藝,在該工藝中由于在該工藝中由于SRB以活性以活性污泥的形式存在于反應(yīng)器中污泥的形式存在于反應(yīng)器中,SRB在反應(yīng)器中濃度大在反應(yīng)器中濃度大大高于前述的全混反應(yīng)器大高于前述的全混反應(yīng)器,因而該反應(yīng)器工作效率很高因而該反應(yīng)器工作效率很高,可處理高濃含鋅廢水。當模擬廢水的鋅濃度為可處理高濃含鋅廢水。當模擬廢水的鋅濃度為500mg/L以下時以下時,反應(yīng)器均能正常運行。這是由于反應(yīng)器反應(yīng)器均能正常運行。這是由于反應(yīng)器中微生物群體的活性很高中微生物群體的活性很高,雖然在進水中有較高的鋅離雖

19、然在進水中有較高的鋅離子濃度子濃度,但在反應(yīng)器中的實際濃度是很低的。反應(yīng)器對但在反應(yīng)器中的實際濃度是很低的。反應(yīng)器對鋅的去除率高于鋅的去除率高于99%,其單位容積對重金屬的去除率其單位容積對重金屬的去除率最高可達最高可達1300mg/Ldl研究表明該處理工藝中所形成的研究表明該處理工藝中所形成的ZnS雖沉積雖沉積于反應(yīng)器中于反應(yīng)器中,但由于但由于SRB只對離子狀態(tài)下的重只對離子狀態(tài)下的重金屬敏感金屬敏感,沉淀于反應(yīng)器中的沉淀于反應(yīng)器中的ZnS并不影響并不影響SRB的活性。在研究中經(jīng)過長期運行之后的活性。在研究中經(jīng)過長期運行之后,對對沉積在反應(yīng)器中的沉積在反應(yīng)器中的ZnS進行了回收試驗進行了回收試驗,結(jié)果結(jié)果表明表明,沉積的沉積的Zn可以用一般的化學(xué)方法回收后可以用一般的化學(xué)方法回收后再利用。說明該方法還可用于廢水中重金屬的再利用。說明該方法還可用于廢水中重金屬的回收回收有待進一步研究的問題有待進一步研究的問題l1探明反應(yīng)器中微生物區(qū)系探明反應(yīng)器中微生物區(qū)系 由于該處理工藝剛開發(fā)不久由于該處理工藝剛開發(fā)不久,目前還沒有對其微生物區(qū)系進行系目前還沒有對其微生物區(qū)系進行系統(tǒng)地研究。統(tǒng)地研究。SRB反應(yīng)器中的微生物生態(tài)系是人工創(chuàng)建的反應(yīng)器中的微生物生態(tài)系是人工創(chuàng)建的,與自