硫酸鹽還原菌精品課件

1、硫酸鹽還原菌第1頁，共30頁，2022年，5月20日，9點57分，星期五Do you like this?Do you like this?第2頁，共30頁，2022年，5月20日，9點57分，星期五第3頁，共30頁，2022年，5月20日，9點57分，星期五Or this ?第4頁，共30頁，2022年，5月20日，9點57分，星期五第5頁，共30頁，2022年，5月20日，9點57分，星期五重金屬污染的危害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80.1%。2003年黃河，淮河，松花江，遼河等十大流域的流域片重金屬超標(biāo)斷面的污染程度均為超類。2004年太湖底泥中總銅，總鉛，

2、總鎘含量均處于輕度污染水平。黃浦江干流表層沉積物中Cd超背景值2倍，Pb超1倍，Hg含量明顯增加；蘇州河中Pb全部超標(biāo)，Cd為75%超標(biāo)，Hg為62.5%超標(biāo)。城市河流有35.11%的河段出現(xiàn)總汞超過地表水類水體標(biāo)準，18.46%的河段面總鎘超過類水體標(biāo)準，25%的河段有總鉛的超標(biāo)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(biāo)準值13.7倍。第6頁，共30頁，2022年，5月20日，9點57分，星期五重金屬的危害由長江，珠江，黃河等河流攜帶入海的重金屬污染物總量約為3.4萬t，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(biāo)率達62.9%，最大值超一類海水標(biāo)準49.0倍；

3、銅的超標(biāo)率為25.9%，汞和鎘的含量也有超標(biāo)現(xiàn)象。大連灣60%測站沉積物的鎘含量超標(biāo)，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(biāo)準。國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50%的地表水達不到水質(zhì)三級標(biāo)準。第7頁，共30頁，2022年，5月20日，9點57分，星期五可見，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，動脈硬化，結(jié)蒂組織變性等病癥。當(dāng)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，使重金屬污

4、染成為關(guān)系到人類健康和生命的重大環(huán)境問題。第8頁，共30頁，2022年，5月20日，9點57分，星期五最有名的公害例子是發(fā)生在1953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、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8年間，陸續(xù)出現(xiàn)百余件病例；后來才發(fā)現(xiàn)是水洖市附近的一家工廠以有機汞為催化劑，排出的工業(yè)廢水污染了水洖河，也流入了Yatsushiro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。 第9頁，共30頁，2022年，5月20日，9點57分，星期五解決辦法現(xiàn)代社會

5、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As ,Cd ,Cr ,Cu ,Hg ,Mo ,Ni ,Pb ,Sb ,Se ,V ,Zn 等金屬離子。據(jù)報道,以上各種金屬世界年排放量為113 萬t 左右。由于各種重金屬離子不同于有機物,在環(huán)境中無法被生物分解,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,造成環(huán)境的長期污染。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(形成氫氧化物、碳酸鹽、硫化物等) 、離子交換法、電滲析和反滲透等方法。一般來說

6、用這些方法處理成本都較高。為了降低處理成本,提高處理效率,近年來人們對利用微生物處理重金屬廢水進行了大量的研究工作,提出了一些具有應(yīng)用前景的處理模式。 第10頁，共30頁，2022年，5月20日，9點57分，星期五生物處理方法根據(jù)其處理原理的不同可以分為兩類: 吸附法: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; 沉淀法: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。第11頁，共30頁，2022年，5月20日，9點57分，星期五硫酸鹽還原菌介紹硫酸鹽還原菌SRB是Sulfate-Reducing B

7、acteria 的縮寫。泛指一類在無氧或極少氧情況下, 利用金屬表面的有機物作為碳源,并利用細菌生物膜內(nèi)產(chǎn)生的氫,將硫酸鹽還原成硫化氫,從氧化還原反應(yīng)中獲得能量的細菌。第12頁，共30頁，2022年，5月20日，9點57分，星期五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。第13頁，共30頁，2022年，5月20日，9點57分，星期五處理原理利用SRB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H s，H2s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金屬離子 ，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)

8、，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氫離子，使得溶液pH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。第14頁，共30頁，2022年，5月20日，9點57分，星期五SRB 處理重金屬廢水的條件及其影響因素1、PH 值溶液PH 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解離程度，從而影響了微生物對金屬離子的去除作用。SRB 生長最適PH 值一般在中性范圍內(nèi)，PH 值過高或過低都會影響到SRB 的活性，當(dāng)PH 值在6.487.43

9、之間時，對硫酸鹽的還原效果最好。第15頁，共30頁，2022年，5月20日，9點57分，星期五2。 碳源有機物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SRB 生長，有機酸如乙酸（鹽）、乳酸（鹽）、丙酸（鹽）、和醇類是SRB 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之中。隨著對SRB 認識的不斷深入，發(fā)現(xiàn)有機物廢水、生活垃圾、動物糞便、發(fā)酵產(chǎn)物等均可作為SRB 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)物作為碳源， 在35條件下用SRB 處理AMD，研究表明SO42-還原率達87以上。第16頁，共30頁，2022年，5月20日，9點57分，星期五3.

10、 氧化還原電位不同微生物對環(huán)境中的氧化還原電位的要求差異很大，過去認為SRB 為嚴格厭氧菌，O2會抑制它的生長。任何SRB 不以O(shè)2作為電子受體，環(huán)境氧化還原電位必須低于100mv。但是近有研究表明SRB 可以在分子氧存在的情況下存活。第17頁，共30頁，2022年，5月20日，9點57分，星期五4 、溫度溫度也是影響SRB 還原硫酸鹽的主要因素，SRB 分為中溫菌和嗜熱菌兩類， 目前所知的SRB 菌屬大多數(shù)為中溫性的， 生長溫度為2838，最適溫度為30左右。其臨界高溫值是45。第18頁，共30頁，2022年，5月20日，9點57分，星期五硫酸鹽還原菌處理的優(yōu)勢可處理的重金屬種類多 多數(shù)重金

11、屬硫化物的溶解度很小,因而本方法可用于處理多數(shù)常見的重金屬廢水。處理潛力大 用于重金屬廢水處理的物質(zhì)為SRB 的代謝產(chǎn)物,H2S 的消耗不會影響SRB 的代謝活性。因而只要控制處理的條件就可以使SRB 不斷產(chǎn)生H2S ,用于廢水中重金屬的處理。第19頁，共30頁，2022年，5月20日，9點57分，星期五處理徹底,工藝穩(wěn)定 重金屬硫化物的溶度積一般都很小,因而重金屬的去除率很高?？梢砸詮U治廢,處理費用低 用于培養(yǎng)SRB 生長的營養(yǎng)物質(zhì)可以來自于其它有機廢水,反應(yīng)所需的SO42 - 在多數(shù)重金屬廢水中都大量存在(多數(shù)重金屬都以硫酸鹽的形式存在于廢水中) 。第20頁，共30頁，2022年，5月20

12、日，9點57分，星期五SRB用于處理廢水研究現(xiàn)狀SRB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處理工藝第21頁，共30頁，2022年，5月20日，9點57分，星期五上流式厭氧污泥床第22頁，共30頁，2022年，5月20日，9點57分，星期五SRB流化床反應(yīng)器處理工藝裝置第23頁，共30頁，2022年，5月20日，9點57分，星期五硫酸鹽生物還原法處理含鋅廢水1995 年華堯熙等人研究了以厭氧污泥床培養(yǎng)SRB 用于處理含鋅廢水的工藝,在該工藝中由于S

13、RB 以活性污泥的形式存在于反應(yīng)器中,SRB 在反應(yīng)器中濃度大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,可處理高濃含鋅廢水。當(dāng)模擬廢水的鋅濃度為500 mg/ L 以下時,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,雖然在進水中有較高的鋅離子濃度,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99 % ,其單位容積對重金屬的去除率 最高可達1 300 mg/ Ld第24頁，共30頁，2022年，5月20日，9點57分，星期五研究表明該處理工藝中所形成的ZnS 雖沉積于反應(yīng)器中,但由于SRB 只對離子狀態(tài)下的重金屬敏感,沉淀于反應(yīng)器中的ZnS 并不影響SRB 的活性

14、。在研究中經(jīng)過長期運行之后,對沉積在反應(yīng)器中的ZnS 進行了回收試驗,結(jié)果表明,沉積的Zn 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回收第25頁，共30頁，2022年，5月20日，9點57分，星期五有待進一步研究的問題1 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,目前還沒有對其微生物區(qū)系進行系統(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,與自然環(huán)境中的微生物生態(tài)有顯著的不同。反應(yīng)器中SRB 濃度大大高于任何自然環(huán)境中SRB ,且在環(huán)境中始終存在著一定濃度的重金屬離子,經(jīng)過一定時間的運行在反應(yīng)器中還會積累大量的金屬硫化物。在該生態(tài)系中SRB 的生長規(guī)律有待于探明,SRB 與生態(tài)系中的其它微生物(如產(chǎn)甲烷菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌) 之間的相互關(guān)系也有待于進一步的研究。只有掌握反應(yīng)器中微生物的生長及代謝規(guī)律后才能充分發(fā)揮該處理工藝的效率。第26頁，共30頁，2022年，5月20日，9點57分，星期五系統(tǒng)地研究工藝對各種重金屬廢水處理的可行性 到目前為止還只是研究了很少幾種重金屬廢水的處理條件。廢水中重金屬種類的不同,對SRB 及其它有關(guān)微生物的毒性也會有所不同,此外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,因而有必要對此進行全面的研究。第27頁，共30頁，20