硫酸鹽還原菌精品課件

1、硫酸鹽還原菌第1頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)57分，星期五Do you like this?Do you like this?第2頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)57分，星期五第3頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)57分，星期五Or this ?第4頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)57分，星期五第5頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)57分，星期五重金屬污染的危害我國(guó)水體重金屬污染問(wèn)題十分突出，江河湖庫(kù)底質(zhì)的污染率高達(dá)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(lèi)。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(guò)地表水類(lèi)水體標(biāo)準(zhǔn)，18.46%的河段面總鎘超過(guò)類(lèi)水體標(biāo)準(zhǔn)，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(kù)鉬污染問(wèn)題嚴(yán)重，鉬濃度最高超標(biāo)準(zhǔn)值13.7倍。第6頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)57分，星期五重金屬的危害由長(zhǎng)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(wàn)t，對(duì)海洋水體的污染危害巨大。全國(guó)近岸海域海水采樣品中鉛的超標(biāo)率達(dá)62.9%，最大值超一類(lèi)海水標(biāo)準(zhǔn)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(cè)站沉積物的鎘含量超標(biāo)，錦州灣部分測(cè)站排污口鄰近海域沉積物鋅，鎘，鉛的含量超過(guò)第三類(lèi)海洋沉積物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)外同樣存在水體重金屬污染問(wèn)題，如波蘭由采礦和冶煉廢物導(dǎo)致約50%的地表水達(dá)不到水質(zhì)三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。第7頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)57分，星期五可見(jiàn)，水體重金屬污染已成為全球性的環(huán)境污染問(wèn)題，并且嚴(yán)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(guò)多的鉬元素會(huì)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(zhǎng)發(fā)育遲緩，動(dòng)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(lèi)健康和生命的重大環(huán)境問(wèn)題。第8頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)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(gè)小女孩無(wú)緣無(wú)故地四肢麻木、神經(jīng)功能減退、行為異常、步態(tài)不穩(wěn)、聽(tīng)覺(jué)與視覺(jué)衰退等，此后8年間，陸續(xù)出現(xiàn)百余件病例；后來(lái)才發(fā)現(xiàn)是水洖市附近的一家工廠以有機(jī)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(yú)類(lèi)、海藻與海鳥(niǎo)的滅絕，而位于食物鏈最頂端的人類(lèi)，也因而中毒，產(chǎn)生病變。 第9頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)57分，星期五解決辦法現(xiàn)代社會(huì)

5、每年都產(chǎn)生大量的含重金屬?gòu)U水并排放入環(huán)境。目前大量排放的重金屬?gòu)U水主要來(lái)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(bào)道,以上各種金屬世界年排放量為113 萬(wàn)t 左右。由于各種重金屬離子不同于有機(jī)物,在環(huán)境中無(wú)法被生物分解,因而一旦進(jìn)入環(huán)境后就會(huì)在環(huán)境中不斷地積累而難以去除,造成環(huán)境的長(zhǎng)期污染。因而尋找一種效率高費(fèi)用低的處理這一類(lèi)廢水的方法是很有意義的。目前對(duì)重金屬?gòu)U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(lái)說(shuō)

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(lái)人們對(duì)利用微生物處理重金屬?gòu)U水進(jìn)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(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)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(lèi): 吸附法:利用一些微生物對(duì)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(dòng)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(lái)發(fā)展起來(lái)的硫酸鹽還原法處理工藝即屬于沉淀法范疇。第11頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)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(xiě)。泛指一類(lèi)在無(wú)氧或極少氧情況下, 利用金屬表面的有機(jī)物作為碳源,并利用細(xì)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(xì)菌。第12頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)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(gè)階段：分解代謝、電子傳遞、氧化。第13頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)57分，星期五處理原理利用SRB在厭氧條件下，通過(guò)稱(chēng)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(guò)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(jī)營(yíng)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(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)57分，星期五SRB 處理重金屬?gòu)U水的條件及其影響因素1、PH 值溶液PH 值的變化會(huì)直接影響重金屬離子在水溶液中的溶解程度和微生物細(xì)胞壁功能基團(tuán)的解離程度，從而影響了微生物對(duì)金屬離子的去除作用。SRB 生長(zhǎng)最適PH 值一般在中性范圍內(nèi)，PH 值過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響到SRB 的活性，當(dāng)PH 值在6.487.43

9、之間時(shí)，對(duì)硫酸鹽的還原效果最好。第15頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)57分，星期五2。 碳源有機(jī)物硫酸鹽還原法處理廢水時(shí)，需要供應(yīng)外源有機(jī)物碳源和電子供體以刺激SRB 生長(zhǎng)，有機(jī)酸如乙酸（鹽）、乳酸（鹽）、丙酸（鹽）、和醇類(lèi)是SRB 常用的碳源。近年來(lái)，魚(yú)飼料、纖維素、鋸末也曾被列入研究對(duì)象之中。隨著對(duì)SRB 認(rèn)識(shí)的不斷深入，發(fā)現(xiàn)有機(jī)物廢水、生活垃圾、動(dòng)物糞便、發(fā)酵產(chǎn)物等均可作為SRB 生長(zhǎng)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(dá)87以上。第16頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)57分，星期五3.

10、 氧化還原電位不同微生物對(duì)環(huán)境中的氧化還原電位的要求差異很大，過(guò)去認(rèn)為SRB 為嚴(yán)格厭氧菌，O2會(huì)抑制它的生長(zhǎng)。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(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)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(lèi)， 目前所知的SRB 菌屬大多數(shù)為中溫性的， 生長(zhǎng)溫度為2838，最適溫度為30左右。其臨界高溫值是45。第18頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)57分，星期五硫酸鹽還原菌處理的優(yōu)勢(shì)可處理的重金屬種類(lèi)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(jiàn)的重金屬?gòu)U水。處理潛力大 用于重金屬?gòu)U水處理的物質(zhì)為SRB 的代謝產(chǎn)物,H2S 的消耗不會(huì)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(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)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(fèi)用低 用于培養(yǎng)SRB 生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可以來(lái)自于其它有機(jī)廢水,反應(yīng)所需的SO42 - 在多數(shù)重金屬?gòu)U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(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20

12、日，9點(diǎn)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(lèi)：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(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)57分，星期五上流式厭氧污泥床第22頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)57分，星期五SRB流化床反應(yīng)器處理工藝裝置第23頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)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(shí),反應(yīng)器均能正常運(yùn)行。這是由于反應(yīng)器中微生物群體的活性很高,雖然在進(jìn)水中有較高的鋅離子濃度,但在反應(yīng)器中的實(shí)際濃度是很低的。反應(yīng)器對(duì)鋅的去除率高于99 % ,其單位容積對(duì)重金屬的去除率 最高可達(dá)1 300 mg/ Ld第24頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)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(duì)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(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行之后,對(duì)沉積在反應(yīng)器中的ZnS 進(jìn)行了回收試驗(yàn),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(shuō)明該方法還可用于廢水中重金屬的回收第25頁(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)57分，星期五有待進(jìn)一步研究的問(wèn)題1 探明反應(yīng)器中微生物區(qū)系 由于該處理工藝剛開(kāi)發(fā)不久,目前還沒(méi)有對(duì)其微生物區(qū)系進(jìn)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(guò)一定時(shí)間的運(yùn)行在反應(yīng)器中還會(huì)積累大量的金屬硫化物。在該生態(tài)系中SRB 的生長(zhǎng)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(jìn)一步的研究。只有掌握反應(yīng)器中微生物的生長(zhǎng)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(yè)，共30頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)57分，星期五系統(tǒng)地研究工藝對(duì)各種重金屬?gòu)U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?gòu)U水的處理?xiàng)l件。廢水中重金屬種類(lèi)的不同,對(duì)SRB 及其它有關(guān)微生物的毒性也會(huì)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(huì)不一樣,因而有必要對(duì)此進(jìn)行全面的研究。第27頁(yè)，共30頁(yè)，20