《硫酸盐还原菌》PPT课件.ppt

废水重金属治理,硫酸盐还原菌,Do you like this?,Do you like this?,Or this ?,重金属污染的危害,我国水体重金属污染问题十分突出，江河湖库底质的污染率高达80.1%。2003年黄河，淮河，松花江，辽河等十大流域的流域片重金属超标断面的污染程度均为超类。2004年太湖底泥中总铜，总铅，总镉含量均处于轻度污染水平。黄浦江干流表层沉积物中Cd超背景值2倍，Pb超1倍，Hg含量明显增加；苏州河中Pb全部超标，Cd为75%超标，Hg为62.5%超标。城市河流有35.11%的河段出现总汞超过地表水类水体标准，18.46%的河段面总镉超过类水体标准，25%的河段有总铅的超标样本出现。葫芦岛市乌金塘水库钼污染问题严重，钼浓度最高超标准值13.7倍。,重金属的危害,由长江，珠江，黄河等河流携带入海的重金属污染物总量约为3.4万t，对海洋水体的污染危害巨大。全国近岸海域海水采样品中铅的超标率达62.9%，最大值超一类海水标准49.0倍；铜的超标率为25.9%，汞和镉的含量也有超标现象。大连湾60%测站沉积物的镉含量超标，锦州湾部分测站排污口邻近海域沉积物锌，镉，铅的含量超过第三类海洋沉积物质量标准。国外同样存在水体重金属污染问题，如波兰由采矿和冶炼废物导致约50%的地表水达不到水质三级标准。,可见，水体重金属污染已成为全球性的环境污染问题，并且严重影响着儿童和成人的身体健康乃至生命，如人体若摄取了过多的钼元素会导致痛风样综合症，关节痛及畸形，肾脏受损，并有生长发育迟缓，动脉硬化，结蒂组织变性等病症。当前，儿童铅中毒，重金属致胎儿畸形，砷中毒等事件也屡有发生，使重金属污染成为关系到人类健康和生命的重大环境问题。,最有名的公害例子是发生在1953年，日本九洲水洖市出现了一种怪病，有个小女孩无缘无故地四肢麻木、神经功能减退、行为异常、步态不稳、听觉与视觉衰退等，此后8年间，陆续出现百余件病例；后来才发现是水洖市附近的一家工厂以有机汞为催化剂，排出的工业废水污染了水洖河，也流入了Yatsushiro海湾中，经由水中生物转化成剧毒的甲基汞，不仅破坏海洋生态，造成鱼类、海藻与海鸟的灭绝，而位于食物链最顶端的人类，也因而中毒，产生病变。,解决办法,现代社会每年都产生大量的含重金属废水并排放入环境。目前大量排放的重金属废水主要来源于金属采矿业、冶炼业、化工业及废弃矿山。在这些废水中含有大量的As ,Cd ,Cr ,Cu ,Hg ,Mo ,Ni ,Pb ,Sb ,Se ,V ,Zn 等金属离子。据报道,以上各种金属世界年排放量为113 万t 左右。由于各种重金属离子不同于有机物,在环境中无法被生物分解,因而一旦进入环境后就会在环境中不断地积累而难以去除,造成环境的长期污染。因而寻找一种效率高费用低的处理这一类废水的方法是很有意义的。目前对重金属废水的处理方法主要有沉淀法(形成氢氧化物、碳酸盐、硫化物等) 、离子交换法、电渗析和反渗透等方法。一般来说用这些方法处理成本都较高。为了降低处理成本,提高处理效率,近年来人们对利用微生物处理重金属废水进行了大量的研究工作,提出了一些具有应用前景的处理模式。,生物处理方法根据其处理原理的不同可以分为两类: 吸附法:利用一些微生物对重金属离子的特殊吸附能力去除废水中的重金属; 沉淀法:利用微生物的代谢活动将废水中的重金属盐转化成不可溶的物质而从废水中去除。近年来发展起来的硫酸盐还原法处理工艺即属于沉淀法范畴。,硫酸盐还原菌介绍,硫酸盐还原菌SRB是Sulfate-Reducing Bacteria 的缩写。泛指一类在无氧或极少氧情况下, 利用金属表面的有机物作为碳源,并利用细菌生物膜内产生的氢,将硫酸盐还原成硫化氢,从氧化还原反应中获得能量的细菌。,硫酸盐还原菌代谢原理,消耗ATP,其代谢分为三个阶段：分解代谢、电子传递、氧化。,处理原理,利用SRB在厌氧条件下，通过称之为异化的硫酸盐还原作用，将硫酸盐还原为H s，H2s与废水中的重金属离子反应生成溶解度很低的金属硫化物沉淀而去除重金属离子 ，主要通过以下三种方式改善废水质量：产生的硫化氢与溶解的金属离子反应，生成不可溶的金属硫化物从溶液中除去；硫酸盐还原一方面消耗水合氢离子，使得溶液pH值升高，金属离子以氢氧化物形式沉淀；另一方面，硫酸盐还原反应降低了溶液中硫酸根浓度；硫酸盐还原反应以有机营养物氧化产生的重碳酸盐形式造成碱性，使水质得到改善。,SRB 处理重金属废水的条件及其影响因素,1、PH 值 溶液PH 值的变化会直接影响重金属离子在水溶液中的溶解程度和微生物细胞壁功能基团的解离程度，从而影响了微生物对金属离子的去除作用。SRB 生长最适PH 值一般在中性范围内，PH 值过高或过低都会影响到SRB 的活性，当PH 值在6.487.43 之间时，对硫酸盐的还原效果最好。,2。 碳源有机物,硫酸盐还原法处理废水时，需要供应外源有机物碳源和电子供体以刺激SRB 生长，有机酸如乙酸（盐）、乳酸（盐）、丙酸（盐）、和醇类是SRB 常用的碳源。近年来，鱼饲料、纤维素、锯末也曾被列入研究对象之中。随着对SRB 认识的不断深入，发现有机物废水、生活垃圾、动物粪便、发酵产物等均可作为SRB 生长的碳源和电子供体。李亚新等利用生活垃圾发酵产物作为碳源， 在35条件下用SRB 处理AMD，研究表明SO42-还原率达87以上。,3. 氧化还原电位,不同微生物对环境中的氧化还原电位的要求差异很大，过去认为SRB 为严格厌氧菌，O2会抑制它的生长。任何SRB 不以O2作为电子受体，环境氧化还原电位必须低于100mv。但是近有研究表明SRB 可以在分子氧存在的情况下存活。,4 、温度,温度也是影响SRB 还原硫酸盐的主要因素，SRB 分为中温菌和嗜热菌两类， 目前所知的SRB 菌属大多数为中温性的， 生长温度为2838，最适温度为30左右。其临界高温值是45。,硫酸盐还原菌处理的优势,可处理的重金属种类多 多数重金属硫化物的溶解度很小,因而本方法可用于处理多数常见的重金属废水。 处理潜力大 用于重金属废水处理的物质为SRB 的代谢产物,H2S 的消耗不会影响SRB 的代谢活性。因而只要控制处理的条件就可以使SRB 不断产生H2S ,用于废水中重金属的处理。,处理彻底,工艺稳定 重金属硫化物的溶度积一般都很小,因而重金属的去除率很高。 可以以废治废,处理费用低 用于培养SRB 生长的营养物质可以来自于其它有机废水,反应所需的SO42 - 在多数重金属废水中都大量存在(多数重金属都以硫酸盐的形式存在于废水中) 。,SRB用于处理废水研究现状,SRB处理工艺根据其工艺流程的不同可以分为5类： 1、分批沉淀工艺 2、SRB作为生物吸附剂用于废水处理 3、SRB和化学方法的混合工艺 4、SRB全混合反应器处理工艺 5、厌氧污泥床和厌氧流化床SRB处理工艺,上流式厌氧污泥床,SRB流化床反应器处理工艺装置,硫酸盐生物还原法处理含锌废水,1995 年华尧熙等人研究了以厌氧污泥床培养SRB 用于处理含锌废水的工艺,在该工艺中由于SRB 以活性污泥的形式存在于反应器中,SRB 在反应器中浓度大大高于前述的全混反应器,因而该反应器工作效率很高,可处理高浓含锌废水。当模拟废水的锌浓度为500 mg/ L 以下时,反应器均能正常运行。这是由于反应器中微生物群体的活性很高,虽然在进水中有较高的锌离子浓度,但在反应器中的实际浓度是很低的。反应器对锌的去除率高于99 % ,其单位容积对重金属的去除率 最高可达1 300 mg/ Ld,研究表明该处理工艺中所形成的ZnS 虽沉积于反应器中,但由于SRB 只对离子状态下的重金属敏感,沉淀于反应器中的ZnS 并不影响SRB 的活性。在研究中经过长期运行之后,对沉积在反应器中的ZnS 进行了回收试验,结果表明,沉积的Zn 可以用一般的化学方法回收后再利用。说明该方法还可用于废水中重金属的回收,有待进一步研究的问题,1 探明反应器中微生物区系 由于该处理工艺刚开发不久,目前还没有对其微生物区系进行系统地研究。SRB 反应器中的微生物生态系是人工创建的,与自然环境中的微生物生态有显著的不同。反应器中SRB 浓度大大高于任何自然环境中SRB ,且在环境中始终存在着一定浓度的重金属离子,经过一定时间的运行在反应器中还会积累大量的金属硫化物。在该生态系中SRB 的生长规律有待于探明,SRB 与生态系中的其它微生物(如产甲烷菌、产氢产乙酸菌) 之间的相互关系也有待于进一步的研究。只有掌握反应器中微生物的生长及代谢规律后才能充分发挥该处理工艺的效率。,系统地研究工艺对各种重金属废水处理的可行性 到目前为止还只是研究了很少几种重金属废水的处理条件。废水中重金属种类的不同,对SRB 及其它有关微