高价离子还原菌还原机理及研究进展

高价离子还原菌普遍存在于自然环境中,它们在环境的原位修复中起着非常重要的作用。本文主要介绍了三种典型的高价离子还原菌：异化Fe（III）还原菌（IRB）、硝酸盐还原菌及硫酸盐还原菌（SRB）,分别以Fe3＋、N03-和SO4^2-为电子受体,以有机物作为电子供体,在将高价离子还原的同时,达到对污染环境的修复作用。文章综述了此类细菌的特性、作用机理、影响因素以及在国内外实际中的应用,分析了异化Fe（III）还原菌、硝酸盐还原菌及硫酸盐还原菌的异同点,并对该类细菌在环境污染治理中的发展趋势进行了评述。     

以稻草和污泥为碳源硫酸盐还原菌处理酸性矿山排水

以污泥为硫酸盐还原菌(SRB)接种菌群,分别添加等量稻草和乙醇,研究了SRB以不同碳源处理酸性矿山排水(pH=2.5)的过程及不同碳源对硫酸盐还原和重金属去除的影响.结果表明,在无外加中和剂的情况下,污泥中的碱性物质可在反应开始的1 d内迅速中和酸性矿山排水的部分酸度,使反应体系pH值从2.5升至5.4～6.3,利于SRB的生长.污泥中含少量易被微生物分解的有机物,体系中仅含污泥时,SO24-还原率最低(65.9%).添加稻草可促进SO24-还原(79.2%),因为污泥中的水解菌加速稻草分解,为SRB提供相对充足的碳源.添加乙醇为对照试验的体系中SO24-还原率最高(97.9%).含污泥的反应体系Cu2+去除率均高于99%,SRB驯化前Cu2+的去除主要归因于污泥的吸附作用.以稻草和污泥为碳源可实现低成本酸性矿山排水处理,对矿山环境的原位修复有实际意义.     

化学杀菌剂处理油田回注水的应用研究

目前油田进行的二次采油,需要向油井注入大量的回注水。回注水管道中含有大量硫酸盐还原菌(SRB)、腐生菌(TGB)和铁细菌(FB)等,其生长、代谢和繁殖易引起金属管道腐蚀,影响了油田正常生产。本文选取大庆油田回注水,用化学杀菌剂进行处理。结果表明化学杀菌剂处理油田回注水的合适应用条件是:pH值为5.0～9.5;对聚驱水采用异噻唑啉酮,采用均匀式加药方式,投加量为120mg/L,每3天加药一次;对水驱采用1227-异噻唑啉酮,每15天冲击加药一次,投加量为80mg/L。在此条件下,对于聚驱水杀菌率硫酸盐还原菌为99.99%,腐生菌和铁细菌100%;对于水驱水杀菌率硫酸盐还原菌可达100%,腐生菌99.99%,铁细菌99.99%。     

Zn(Ⅱ)对生物质碳源处理酸性矿山排水中厌氧微生物活性影响

通过厌氧批实验的方法,探讨了在硫酸盐还原菌(SRB)法处理模拟酸性矿山排水(AMD)的过程中,以油菜秸秆为碳源时,Zn2+浓度对SRB活性的影响.结果表明,在60 d实验中,以油菜秸秆为碳源时,当Zn2+初始浓度在73.7～196.8 mg.L-1范围时,SRB具有良好活性,实验结束时,pH从初始的5.0上升至中性范围,硫酸根还原率达到96%以上,同时Zn2+浓度降至0.05 mg.L-1以下.Tessier固体形态分类、场发射扫描电镜(FE-SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析发现,Zn以有机物及硫化物的形态被固定,其中硫化物主要为闪锌矿(ZnS).当Zn2+初始浓度为262.97 mg.L-1时,SRB的活性受到强烈的抑制,实验结束时,pH从初始的5.0降至4.0左右,硫酸根还原率只有27%,Zn2+维持在较高浓度范围(25 mg.L-1).油菜秸秆可以作为SRB法长期处理AMD的缓释碳源,能为微生物生长繁殖提供物质和能量;秸秆的吸附性可降低Zn2+的生物毒性,使得SRB可以适应高浓度的Zn2+;SRB可以通过形成硫化物矿物的形式固定元素Zn.     

用硫酸盐还原菌去除废水中锑的实验研究

用硫酸盐还原菌(SRB)去除模拟废水中的Sb,对比不同pH值、温度及Sb初始浓度的去除效果和不同反应时间内各因子(Sb、SO42-、pH、Eh及OD)的动态变化。结果表明:反应的最佳pH范围为6.0~7.0,温度范围为30~35℃,去除率均可达到90%以上。随着SRB的繁殖,溶液的pH值升高,SO42-被还原为H2S,导致SO42-及Eh降低。Sb(Ⅴ)被还原为Sb(Ⅲ),Sb(Ⅲ)再与H2S反应生成Sb2S3沉淀,这一机制使得溶液中Sb被去除。     

硫酸盐还原菌还原U(Ⅵ)的影响因素与机制

在厌氧环境下,改变温度、U(Ⅵ)的初始浓度、pH值、共存离子等因素,进行硫酸盐还原菌（SRB）还原U(Ⅵ)试验,以了解其特性.结果表明,SRB的最佳还原条件为温度35℃、pH值7.0、U(Ⅵ)初始浓度25 mg·L^-1.SRB的最大还原能力为179.1 mg·g^-1.共存离子Mo(Ⅵ)或Ca²⁺初始浓度小于或等于5 g·L^-1时,对SRB还原U(Ⅵ)影响不大;但当其浓度达到20 　g·L^－１时,它们对SRB还原U(Ⅵ)均具有很强的抑制作用.Mo(Ⅵ)对SRB的抑制主要是生理抑制,Ca²⁺是通过和U(Ⅵ)形成稳定的Ca-UO₂-CO₃络合物竞争抑制.试验结果还表明,Ca^2＋浓度低于5 　g·L^－１时未出现停滞期,但其浓度超过20 　g·L^－１时出现了1 d的停滞期.     

含重金属离子酸性废水的厌氧生物处理

利用厌氧生物法处理含重金属离子酸性废水是一门前沿技术。阐述了利用硫酸盐还原菌 (SRB)处理此类酸性废水的有关内容 ,介绍了SRB的分类、特性及还原机理 ,重点从硫酸盐还原的必备条件 :即电子供体、电子受体、还原条件三个方面讨论了SRB还原硫酸盐的影响因素。最后提出这方面研究存在的问题     

产酸脱硫反应器中限制性生态因子的定量化研究

采用产酸脱硫反应器进行连续流试验并配合静态试验 ,从群体生态学角度考察限制性生态因子———COD SO2 -4 比、硫酸盐负荷率 (Ns)、pH值、氧化还原电位 (ORP)和碱度 (ALK)的定量化对产酸脱硫生态系统的影响 .提出COD SO2 -4 比大于2 0 ,Ns 小于 7 5kg(SO2 -4 ) (m3·d) ,pH =6 0— 6 2 ,ORP =- 32 0— - 42 0mV ,ALK =15 0 0— 2 0 0 0mg L是维持硫酸盐还原菌(SRB)较高活性和生态系统稳定性的标志 ,硫酸盐去除率可达 80 %— 90 %     

采油污水的电催化杀菌工艺及其作用机理

利用形稳阳极借助于电催化方法对油田污水中的硫酸盐还原菌(SRB)、铁细菌(FB)、腐生菌(TGB)进行杀菌实验研究,确定了最佳操作条件,并对杀菌机理作了初步探讨。结果表明,在电流密度30mA/cm2、极板间距2cm、pH值5.0下处理30min时三种细菌的杀菌率均达100%。通过对杀菌机理的初步探讨表明,在电催化过程中产生的活性氯对杀菌效果起主要作用。     

COD/SO2-4值对硫酸盐还原率的影响

研究利用UASB反应器考察了COD和硫酸盐浓度的比值对硫酸盐还原的影响,同时分析了硫酸盐还原菌和产甲烷菌对COD的竞争情况.发现在HRT为3.8h,SO2-4负荷为6～7kg·(m3·d)-1,SO2-4浓度为1000mg·L-1条件下:①在COD不足时,SRB与MPB在竞争中占微弱优势;对于产甲烷活性比较好的厌氧污泥要经过较长的时间,SRB才能确立优势菌种的地位.②COD/SO2-4比值决定了SO2-4的去除率.比值等于2时,SO2-4的还原率在95%以上;当比值为1.5时,SO2-4还原率为75%;当比值为1时,SO2-4的还原率为60%.     

硫酸盐还原菌的分离和生理特性研究

从受氯碱化工废水严重污染的湖北鸭儿湖1号氧化塘底泥中分离获得了硫酸盐还原菌,研究了其生理特性以及温度、pH、盐度、Fe2+和硫化物等环境因子对其的影响。结果显示,该硫酸盐还原菌营厌氧生活,革兰氏染色呈阴性,可以乳酸钠为碳源(电子供体),硫酸盐等为硫源(电子受体),该过程中有H2S的产生。该菌在35℃、pH7.0、0.7%的盐度、0.5g/LFe2+和不含硫化物等条件下,达到最佳生长状态。     

一株高效脱硫菌的筛选及性能研究

生物法烟气脱硫技术具有独特的优势,高效菌株的筛选是重要条件。从污水处理厂活性污泥中分离到一株高效亚硫酸盐还原细菌SRB,该菌为兼性厌氧菌、弧状菌体、不产芽孢、革兰氏阴性,结合菌落形态等特征,判定为脱硫弧菌属。以单因素实验考查了pH、温度、SO32-浓度、培养时间对脱硫效率的影响,正交实验法确定了最佳工艺条件和影响因素顺序。结果表明,影响该菌株脱硫能力大小的因素顺序为SO32->温度>pH>时间,最佳脱硫条件为温度30℃、SO32-浓度为4 500 mg/L、pH 6.0、时间4 d,该优化条件下的脱硫效率为81.4%。     

硫酸盐还原菌对X60钢CO2腐蚀行为的影响

采用API-RP38培养基,从油田含油污水中分离出硫酸盐还原菌（SRB）,研究了该菌种的生长特性。用腐蚀失重实验和电化学手段系统地研究了CO2饱和的油田污水中SRB对X60钢CO2腐蚀行为的影响。结果表明,SRB最佳生长温度为30℃,最佳生长pH值为7.5;30℃时SRB的存在减缓了CO2腐蚀,此温度下SRB细胞、胞外聚合物和腐蚀产物能够形成致密膜层,腐蚀产物主要是FeS和FeCO3;随温度升高,SRB的存在会加速CO2腐蚀,且SRB与CO2之间产生协同作用,促进基体材料的腐蚀破坏。     

Identification of key factors governing chemistry in groundwater near the water course recharged by reclaimed water at Miyun County, Northern China

Reclaimed water was successfully used to recover the dry Chaobai River in Northern China, but groundwater may be polluted. To ensure groundwater protection, it is therefore critical to identify the governing factors of groundwater chemistry. Samples of reclaimed water, river and groundwater were collected monthly at Chaobai River from January to September in 2010. Fifteen water parameters were analyzed. Two kinds of reclaimed water were different in type (Na-Ca-Mg-Cl-HCO3 or Na-Ca-Cl-HCO3 ) and concentration of nitrogen. The ionic concentration and type in river were similar to reclaimed water. Some shallow wells near the river bed had the same type (Na-Ca-Mg-Cl-HCO3 ) and high concentration as reclaimed water, but others were consistent with the deep wells (Ca-Mg-HCO3 ). Using cluster analysis, the 9 months were divided into two periods (dry and wet seasons), and all samples were grouped into several spatial clusters, indicating different controlling mechanisms. Principal component analysis and conventional ionic plots showed that calcium, magnesium and bicarbonate were controlled by water-rock interaction in all deep and some shallow wells. This included the dissolution of calcite and carbonate weathering. Sodium, potassium, chloride and sulfate in river and some shallow wells recharged by river were governed by evaporation crystallization and mixing of reclaimed water. But groundwater chemistry was not controlled by precipitation. During the infiltration of reclaimed water, cation exchange took place between (sodium, potassium) and (calcium, magnesium). Nitrification and denitrification both happened in most shallow groundwater, but only denitrification in deep groundwater.     

纳滤膜去除水中痕量雌二醇的试验研究

以水中痕量雌二醇为研究对象,考察了操作压力、pH、离子强度以及腐殖酸的存在对纳滤膜截留雌二醇的影响。结果表明,NF90膜对雌二醇的去除效果显著。纯水条件下,当操作压力为0.4MPa时雌二醇的截留率最高;随着离子强度的增大截留率下降,离子强度为0时,截留效果最好;在pH为10.5时,接近雌二醇的离解常数(pKa),截留率最大。腐殖酸共存时,截留率随pH和离子强度的变化趋势与纯水条件下相似。     

富营养湖泊沉积物中磷组分对硫酸盐的响应

采用室内模拟实验于厌氧条件下持续6周,研究不同外源硫酸盐浓度下南湖沉积物和上覆水之间的硫酸盐转化及还原情况,采用31P核磁共振(31P-NMR)研究沉积物磷组分所受影响.结果表明,硫酸盐输入促进了上覆水中pH值的升高,而氧化还原电位则呈相反的变化趋势.上覆水中SO24-浓度随时间推移而降低,但间隙水中SO24-浓度的增加幅度并不与上覆水中降低幅度一致,表明沉积物中SO24-发生了转化.沉积物的硫酸盐还原指数随SO24-输入浓度的增大而增加,沉积物中硫酸盐还原菌(SRB)的数量在第2周达到峰值,输入硫酸盐的S500和S1000处理中SRB数量远远高于未加硫酸盐的对照(CK).利用31P-NMR测定了南湖沉积物NaOH-EDTA萃取物中各种磷化合物的相对含量,南湖沉积物中的磷组分主要有正磷酸盐、磷酸单酯、磷酸二酯和焦磷酸盐,且正磷酸盐含量占绝对优势(占总磷的84.10%～95.54%),沉积物中其它磷组分含量顺序为磷酸单酯>磷酸二酯>焦磷酸盐.从总趋势来看,硫酸盐促进了沉积物中正磷酸盐的释放,且在硫酸盐还原菌数量较高时使沉积物中磷酸单酯、磷酸二酯和焦磷酸盐含量增加.     

硫酸盐还原菌促进市政污泥厌氧发酵产乙酸

添加各浓度钼酸盐考察不同抑制水平下硫酸盐还原菌(SRB)对市政污泥发酵产酸的作用. 结果表明:在有硫酸盐存在时,未抑制SRB体系中ρ(乙酸)占ρ(总VFAs)的比例可达83%,无丙酸、丁酸积累;而在SRB高抑制水平体系中,ρ(乙酸)只占约40%. 随后以未添加硫酸盐体系为对照,研究了硫酸盐投加方式及在发酵中后期抑制SRB对产物中挥发性脂肪酸(VFAs)成分及其浓度的影响;同时,通过对dsrA酶的编码基因含量定量分析发现,随着硫酸盐的加入,SRB数量速增,产物中丙酸、丁酸先后转化为乙酸,且ρ(乙酸)占ρ(总VFAs)的比例可达90%以上. 添加SRB可作为实现污泥发酵定向累积乙酸的调控手段.      

硫酸盐在厌氧生物过程中的行为 Ⅱ.硫酸盐还原行为及对体系抑制作用机理

采用半连续实验方法,研究了中温厌氧条件下硫酸盐的还原行为及产生抑制作用的机理.实验结果表明,SO_4~(2-)在厌氧体系中被硫酸盐还原菌(SRB)全部或部分还原为硫化物,其还原率与SO_4~(2-)累积加入浓度有关.还原产物的形态与体系中pH值有关,较高的pH值(7.6—8.4)使体系中H_3S含量下降.SO_4~(2-)对厌氧体系的抑制与SO_4~(2-)还原过程中SRB与产甲烷菌(MRB)的底物竞争及还原产物的毒性相关.前者受COD/SO_4~(2-)比值的影响,比值大于7,对厌氧体系只产生轻度抑制作用.而后者与沼气中H_2S含量有直接关系,沼气中H_3S含量小于40mg/L时,基本不产生抑制作用.     

生物硫铁复合材料处理含铬废水及铬资源化研究

研究了由硫酸盐还原菌(SRB)与其原位生成的纳米硫铁化合物组成的生物硫铁复合材料(生物硫铁)的耐铬性能和再生性能,并利用其再生特性,设计了处理高浓度含铬废水及铬资源化的还原-再生循环处理工艺.结果表明,生物硫铁处理含铬废水后,污泥中的SRB仍具有活性,能以反应产物Fe3+和S单质为电子受体,重新生成生物硫铁;而且SRB在Cr(VI)浓度600mg/L的废水中仍能存活并逐渐将Cr(VI)去除.还原-再生循环处理工艺处理含铬废水结果表明,出水Cr(VI)低于0.019mg/L,总Cr低于0.929mg/L,能达标排放.经10个循环处理后污泥中铬(Cr2O3)含量达到40.47%,铬铁比达到6.98,污泥达到冶金级(湿法冶炼铬)铬矿标准和化工级铬矿标准,可资源化利用.