重金属生物处理及生物增强技术精品文稿.ppt

重金属生物处理及生物增强技术第1页，本讲稿共22页一、生物吸附剂的来源与选择一、生物吸附剂的来源与选择 1 1、生物吸附剂的来源、生物吸附剂的来源 细菌细菌 枯草杆菌、生枝动胶菌、地衣型芽孢杆菌枯草杆菌、生枝动胶菌、地衣型芽孢杆菌 霉菌霉菌 黄曲霉、根霉菌、米曲霉、木曲霉等黄曲霉、根霉菌、米曲霉、木曲霉等 藻类藻类 褐藻、海带、岩衣藻等褐藻、海带、岩衣藻等 天然有机物天然有机物 纤维素、淀粉、壳聚糖、植物秆纤维素、淀粉、壳聚糖、植物秆第2页，本讲稿共22页 （1 1）根据所处理的金属不同选择相应的吸附剂）根据所处理的金属不同选择相应的吸附剂 （2 2）成本低，一般情况下可重复使用）成本低，一般情况下可重复使用 （3 3）反应速度快，即吸附和解吸金属的速度快）反应速度快，即吸附和解吸金属的速度快 （4 4）易与水溶液发生两相分离）易与水溶液发生两相分离 （5 5）吸附容量应比较大）吸附容量应比较大 2 2、生物吸附剂的选择、生物吸附剂的选择第3页，本讲稿共22页（6 6）具有理想的粒度、形状和机械强度，便于在连续操）具有理想的粒度、形状和机械强度，便于在连续操作系统中使用作系统中使用（7 7）一般情况下应可再生，再生后吸附容量损失较小，）一般情况下应可再生，再生后吸附容量损失较小，且经济上应可行且经济上应可行第4页，本讲稿共22页二、生物吸附机理二、生物吸附机理（一）活性生物体与非活性生物体的吸（一）活性生物体与非活性生物体的吸附附活性生物体吸附：生物吸着、生物积累活性生物体吸附：生物吸着、生物积累非活性生物体：生物吸着非活性生物体：生物吸着第5页，本讲稿共22页二、生物吸附机理二、生物吸附机理（一）活性生物体与非活性生物体的吸附（一）活性生物体与非活性生物体的吸附1 1、生物吸附、生物吸附 指生物体细胞壁表面的一些具有金属络合、指生物体细胞壁表面的一些具有金属络合、配位能力的基团（如巯基、羧基、羟基等）与吸配位能力的基团（如巯基、羧基、羟基等）与吸附的金属离子形成共价键或离子键来达到吸附金附的金属离子形成共价键或离子键来达到吸附金属离子的目的。属离子的目的。第6页，本讲稿共22页2 2、生物累积、生物累积 指利用生物新陈代谢产生的能量通指利用生物新陈代谢产生的能量通过单价或二价离子的转移系统把金属离过单价或二价离子的转移系统把金属离子输送到细胞内部。子输送到细胞内部。第7页，本讲稿共22页（二）生物吸附机理（二）生物吸附机理（1 1）重金属与微生物细胞壁的大分子络合反应）重金属与微生物细胞壁的大分子络合反应（2 2）微生物对重金属的沉淀作用）微生物对重金属的沉淀作用（3 3）微生物对重金属的氧化还原作用）微生物对重金属的氧化还原作用（4 4）重金属与微生物中离子发生离子交换反应）重金属与微生物中离子发生离子交换反应第8页，本讲稿共22页三、影响生物吸附剂吸附性能的因素三、影响生物吸附剂吸附性能的因素1 1、pHpH2 2、吸附温度、吸附温度3 3、吸附剂的粒径、吸附剂的粒径4 4、吸附剂对重金属离子的选择性、吸附剂对重金属离子的选择性5 5、吸附时间、吸附时间6 6、其他离子的影响、其他离子的影响第9页，本讲稿共22页四、重金属污染的植物修复四、重金属污染的植物修复1 1、植物修复、植物修复 将某种对污染土壤的重金属元素具有特殊的将某种对污染土壤的重金属元素具有特殊的吸收富集能力的植物种植在重金属污染的土壤上，吸收富集能力的植物种植在重金属污染的土壤上，经过一定的时间后，将植物收获并进行妥善处理经过一定的时间后，将植物收获并进行妥善处理后，通过植物将该种金属移出土壤，达到污染治后，通过植物将该种金属移出土壤，达到污染治理与生态修复的目的理与生态修复的目的第10页，本讲稿共22页2 2、植物修复去除重金属离子的方法、植物修复去除重金属离子的方法（1 1）植物固定）植物固定 指利用植物及一些添加物质使环境中的重金属转变成无毒或毒性较低的形态。缺点：不是从土壤中去除金属离子，只使其以无害状态存在于环境中。第11页，本讲稿共22页（2 2）植物挥发）植物挥发 通过植物使土壤中的某些重金属转变成通过植物使土壤中的某些重金属转变成气态而挥发出来气态而挥发出来。如如HgHg2+2+转变成气态（转变成气态（HgoHgo）而挥发出来。）而挥发出来。缺点：缺点：可变成气体的重金属有限。可变成气体的重金属有限。污染物由土壤转移到大气不可取。污染物由土壤转移到大气不可取。第12页，本讲稿共22页（3 3）植物吸收）植物吸收 指利用能耐受并能积累重金属的指利用能耐受并能积累重金属的植物吸收环境中的重金属离子，将它植物吸收环境中的重金属离子，将它们输送到植物的根、茎、叶等部位储们输送到植物的根、茎、叶等部位储存起来存起来第13页，本讲稿共22页诱导性抽提：诱导性抽提：通过向土壤中加入重金属螯通过向土壤中加入重金属螯合剂（如合剂（如EDTAEDTA），来达到增加某些植物），来达到增加某些植物对某种或几种重金属的吸收的目的对某种或几种重金属的吸收的目的持续性抽提：持续性抽提：通过植物本身可大量富集重通过植物本身可大量富集重金属又不至于对植物产生毒害的生理和金属又不至于对植物产生毒害的生理和遗传学特性使植物吸收重金属遗传学特性使植物吸收重金属吸收方式吸收方式第14页，本讲稿共22页第15页，本讲稿共22页一、生物增强技术概念一、生物增强技术概念 也称生物投加，指向污染体系中添加也称生物投加，指向污染体系中添加从自然界筛选出的高效菌株或通过生物工从自然界筛选出的高效菌株或通过生物工程手段获得的工程菌程手段获得的工程菌,去除某一种或某一类去除某一种或某一类有毒有害、难降解的有机物，以提高体系有毒有害、难降解的有机物，以提高体系的处理效率的处理效率第16页，本讲稿共22页二、生物增强技术的技术路线二、生物增强技术的技术路线1、污染物高效降解M的筛选、驯化筛选的原则与方法筛选的原则与方法 确定目标确定目标 选择分离源选择分离源 筛选的设定筛选的设定 第17页，本讲稿共22页2、污染物高效降解M的培养3、生物增强技术的投加利用第18页，本讲稿共22页（1 1）投加有效的）投加有效的M M有效菌种应满足：有效菌种应满足：投加后，菌体活性高投加后，菌体活性高 菌体可快速降解目标污染物菌体可快速降解目标污染物 在系统中不仅能竞争性生存且可在系统中不仅能竞争性生存且可 维持相当的数量维持相当的数量第19页，本讲稿共22页（2 2）投加遗传工程菌）投加遗传工程菌 主要降解一些异生物合成物主要降解一些异生物合成物第20页，本讲稿共22页（3 3）投加营养物和基质类似物）投加营养物和基质类似物投加营养物：投加营养物：在常规活性污泥系统中，可降解目标污染物在常规活性污泥系统中，可降解目标污染物的微生物数量与活性较低，添加某些营养物，有助于降的微生物数量与活性较低，添加某些营养物，有助于降解菌的生长，改善处理系统的运行性能。解菌的生长，改善处理系统的运行性能。投加基质类似物：投加基质类似物：针对代谢酶的可诱导性提出利用目标污针对代谢酶的可诱导性提出利用目标污染物的降解产物、前体作为酶的诱导物，提高酶的活性。染物的降解产物、前体作为酶的诱导物，提高酶的活性。第21页，本讲稿共22页三、生物增强技术的应用原则1 1、生物制剂在使用系统中必须占优势、生物制剂在使用系统中必须占优势2 2、生物制剂的主要功能是预处理而非治理、生物制剂的主要功能是预处理而非治理3 3、生物制剂不能只添加一次、生物制剂不能只添加一次4 4、需要有计划地添加生物制剂、需要有计划地添加生物制剂第22页，本讲稿共22页