硫酸鹽還原菌在環(huán)境中的應(yīng)用課件

硫酸鹽還原菌在環(huán)境中的應(yīng)用內(nèi)容硫酸鹽還原菌簡介硫酸鹽還原菌還原SO42-過程硫酸鹽還原菌的應(yīng)用硫酸鹽還原菌硫酸鹽還原菌(Sulfate-ReducingBacteria,簡稱SRB)是一類形態(tài)各異、營養(yǎng)類型多樣、能利用硫酸鹽或者其他氧化態(tài)硫化物作為電子受體來異化有機物質(zhì)的厭氧微生物，常見屬有脫硫弧菌屬(Desulfovibrio)、脫硫腸狀菌屬(Desulfotomaculum)。因其參與自然界中的多種反應(yīng)，所以愈來愈多地得到人們的關(guān)注?；旧L條件溫度：SRB可以在-5~75℃條件下生存，并能很快適應(yīng)新的溫度環(huán)境，

某些種可以在-5℃以下生長，具有芽孢的種可以耐受80℃

的高溫。PH：可在pH為5~9.5的范圍內(nèi)生存，

最適pH值為7.0~7.8。鹽分：在一些高鹽的生態(tài)環(huán)境中，也能檢測到它們的存在，

如鹽湖、死海等。

在實驗室中分離到的嗜鹽菌多數(shù)是輕度嗜鹽菌(適宜鹽度范圍為1%~4%)，分離到中度嗜鹽菌的報道不多。Eh:

其生長要求Eh低于-150mV碳源、氮源：SRB的不同菌屬生長所利用的碳源是不同的，最普的是利用C3、C4脂肪酸，如乳酸鹽、丙酮酸、蘋果酸；此外還可以利用一些揮發(fā)性脂肪酸，

如乙酸鹽、丙酸鹽、丁酸鹽；

醇類，如乙醇、丙醇等。銨鹽是大多SRB生長所需的氮源。一些報道中，某些SRB還能夠固氮，

一些菌種能夠利用氨基酸中的氮作為氮源,少數(shù)菌種能通過異化還原硝酸鹽和亞硝酸鹽提供氮。

硫酸鹽還原菌在硫循環(huán)中的地位自然界中的硫循環(huán)是一個重要的地球化學(xué)循環(huán)，其中各個環(huán)節(jié)都有微生物參與，SRB在這個體系中起著不可缺少的作用。在此體系中，厭氧條件下，SRB同化有機物時可以以硫酸鹽或其它含硫化合物作為電子受體，將其還原為H2S。在此反應(yīng)中，產(chǎn)物H2S和CO2

量的比例為1:2。C6H12O2+3H2SO4→6CO2+6H2O+3H2SSRB在環(huán)境中起的一些反應(yīng)由于SRB代謝產(chǎn)生H2S，H2S和許多重金屬作用，可以生成硫化物或?qū)⒅亟饘龠€原。應(yīng)用生物修復(fù)煉油技術(shù)廢水處理煙氣脫硫生物修復(fù)由于生成的金屬硫化物的溶解度較低，可以利用SRB的這個性質(zhì)來處理被重金屬污染的濕地、池塘以及廢水等，或者在被污染的區(qū)域人為構(gòu)造濕地，將反應(yīng)生成的重金屬硫化物收集起來集中處理，既利于環(huán)境的改良，又可以回收貴重金屬。據(jù)報道，美國新墨西哥州的鈾礦和密蘇里的鉛礦用此法處理，將形成的ZnS、CdS等回收,效果較理想。煙氣脫硫利用城市消化污水作為廉價碳源進行煙氣脫硫，采用含SRB絮體的連續(xù)攪拌反應(yīng)器（CSTR）和細胞固定化的柱型反應(yīng)器以增大菌液的濃度，CSTR中SO2

的轉(zhuǎn)化率為2.1mmol/(L·h)，在細胞固定化反應(yīng)器中分別考察了不同載體對亞硫酸鹽脫除率的影響，其中以抗毒性高、耐久性強、空隙大著稱的BIO-EPTM載體效果最好，亞硫酸鹽的最大轉(zhuǎn)化率可達到100%，為16.5mol/(L·h)。合成氣（36%H2、47%CO、10%CO2、5%CH4和N2，體積分數(shù)）作為能量和碳源在滴流床反應(yīng)器中進行實驗，SO2的轉(zhuǎn)化率可達到8.8mmol/(L·h)，轉(zhuǎn)化1molSO2

需用1.0molH2和1.2molCO。荷蘭的HTSE＆E公司和PAQUES公司開發(fā)的生物煙氣脫硫工藝已進入實用階段，該工藝在荷蘭南部Geertruidenberg的600MW火力發(fā)電站建立了煙氣脫硫中試工廠。其他低濃度SO2廢氣治理在某些金屬冶煉及硫酸生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量廢氣，其中含有少量SO2，不能達標排放。荷蘭的THIOPAQ技術(shù)已經(jīng)得到工業(yè)化應(yīng)用并且通過美國環(huán)保署實驗驗證。吸收塔內(nèi)噴灑循環(huán)堿液，二氧化硫與碳酸氫鈉反應(yīng)生成硫酸鈉在厭氧反應(yīng)器內(nèi)，亞硫酸根和硫酸根在SRB的作用下被還原為H2S厭氧反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生的H2S一部分可以氣提循環(huán)脫除吸收液中的重金屬離子，剩下的在好氧反應(yīng)器內(nèi)被氧化為單質(zhì)S。金屬硫化物沉淀和單質(zhì)S或循環(huán)利用，或作為副產(chǎn)品出售。為防止循環(huán)堿液中積累的雜質(zhì)過多，采用部分排放維持平衡。該技術(shù)還可以用于沼氣、天然氣及煉廠氣脫硫。酸性礦山廢水處理利用SRB法生物還原SO42-同時還能有效去除重金屬離子、降解有機物,可達到以廢治廢的效果。對SRB在處理酸性礦山廢水方面已有國內(nèi)外的許多研究報道。Maree等對金礦排水進行了研究，實驗結(jié)果表明有機碳中所含的難于生物降解的有機成分以及重金屬含量經(jīng)過SRB處理后可被大量去除。含硫酸鹽廢水經(jīng)過生物處理后,單質(zhì)S和堿度是最終產(chǎn)物，單質(zhì)S可用于工業(yè)，生成的堿度可循環(huán)到最初工藝。處理含硫酸鹽的有機廢水Boshoff等以制革廠廢水為碳源,采用UASB和SRB兩種反應(yīng)器進行了SO42-還原效果研究。實驗中控制二反應(yīng)器進水SO42-濃度均在1800mg/L,結(jié)果前者SO42-還原效率和COD去除速度分別為600mg/(d·L)、600~700mg/(d·L),后者SO42-還原效率COD去除速度分別為250mg/(d·L）、200~600mg/(d·L)。未來所需研究工作SRB法處理廢水很有應(yīng)用價值,但由于生化反應(yīng)過程中影響因素多而復(fù)雜,在具體應(yīng)用于實際之前還需要做大量的研究工作。主要表現(xiàn)在:(1)尋找技術(shù)上可行,經(jīng)濟上價廉的碳源,同時保證反應(yīng)器處理后出水的COD不隨外加碳源而提高;(2)如何提高SRB在酸性環(huán)境中對SO42-的還原效率,如何消除還原產(chǎn)物H2S對其的影響;(3)廢水中重金屬離子種類的不同,對SRB等微生物的毒性和抑制作用也會不同,而且多種金屬離子的綜合作用和單一金屬離子的作用也會不一樣,所以有必要對此進行全面研究;(4)如何刺激SRB生長進行廢水的原位生物修復(fù)處理。重金屬對SRB的抑制順序為Cu>Cd>Ni>Zn>Cr>Pb。抑制SRB的金屬濃度分別為20mg/LCd、20mg/LCu、25mg/LZn、20mg/Lni、60mg/LCr和75mg/LPb及10mg/L的金屬混合液。此外硫酸鹽濃度較高時，Ca2+能沉積在污泥表面妨礙物質(zhì)交換，致使污泥完全喪失活性。故含高濃度硫酸鹽廢水處理中，Ca2+也能抑制SRB代謝作用。H2S濃度過高（16mmol/L）溫度：脫硫弧菌屬的最佳生長和轉(zhuǎn)化溫度為43攝氏度

磷酸鹽濃度：最適宜的碳磷比是C:P=400:1~800:1有研究表明:SRB可以在含氧量4.5mg/L的環(huán)境中生長,但環(huán)境中的含氧量達到9.0mg/L時,則不能生長。但總體來說,SRB屬于厭氧菌,適合其生長的氧化還原電位(Eh)須低于-100mV。溫度小于30時活性受到抑制,溫度降至20時活性受到強烈抑制。在含硫酸鹽的廢水和各種菌種混合共生的復(fù)雜體系中,一般在35是硫酸