重金属污染的微生物处理法
1现状：湘江告急！
1966年，湘江检测出铬、铅、锰、锌、砷等重金属；1978年，湘江已成国内污染最为严重的河流之一；1990年代之后，湘江水质呈恶化趋势，工业污染导致的重金属污染日益严重。
作为“有色金属之乡”的湖南，采选、冶炼、化工等企业多分布于湘江流域，重金属污染由此而来。相当长时期内，湖南的汞、镉、铬、铅排放量位居全国第一位，砷、二氧化硫和化学耗氧量(COD)的排放量居全国前列。
作为湖南的母亲河，湘江和湘江流域重金属污染的后果越来越严重：湘江流域局部的正常供水被打断，流域内4000万人口的饮用水安全受到威胁；因重金属超标危害人体健康的事故时有发生；鱼类大幅减少，数以千亩计的农田不能耕种，有相当地域的鱼类、粮食、蔬菜不能食用。
污染背后，既有历史包袱沉重、粗放式经营、科学技术落后等客观原因，也有长期以来高污染企业与当地政府之间“躲猫猫”似的拉锯战。
湘江已不堪重负。
3含量：湘江表层
沉积物中不同重金属的含量变化并不相同，Mn沿程变化比较显著,呈锯齿状, 其他
六种金属含量沿程变化不大， Cu、Cd 、Pb及Zn的含量沿程大致呈下降趋势，这
说明株洲霞湾的工业废水污染是长株潭段底泥重金属Cu、Cd 、Pb和Zn的主要来
源，随着水的自净作用重金属浓度逐渐降低；重金属Cr、Ni的含量则沿程呈现上
下波动分布。所有采样点中霞湾段、湘潭湘江三大桥以及长沙南大桥采样点的污染情况比较严重,所有采样点中大部分重金属元素都在这几个断面出现不同程度的
高值。与长江干流背景值比较得出，湘江长株潭段底泥重金属中, Zn、Pb及Cd的
含量均远远超出长江干流背景最高值，这说明三种元素的污染已相当严重。重金
属相关性分析表明，Cd、Pb、Cu、Zn相互之间有显著相关性，沿岸工厂的排污有
可能是它们共同的污染来源，有机质与重金属元素的相关性均达到显著水平，说
明沉积物中有机物和粘土矿物对重金属的分布与富集起着重要的作用。
形态分析则表明，七种重金属元素中，Cr 和 Ni 主要存在于残渣态中，对环
境的影响不是很大，Mn 、Cu、Pb 的铁锰氧化物结合态较高，对周围生态系统构
成一定的威胁。Zn、Cd 虽主要存在于残渣态，但酸溶态也占有相当比例，潜在生
态危害不可忽视。
在此基础上应用三种方法对底泥重金属污染进行了评价，三种评价方法得出
的评价结果基本一致。湘江长株潭段表层沉积物中重金属元素地积累指数大致顺
序为：Cd (极强) > Zn (中-强) > Pb (中-强)> Mn (中) > Cu (无- 中) > Ni (无) >
Cr(无) ,总体上为中-强度污染。应用沉积物质量基准法评价时，各重金属污染顺序
评价结果表明：Zn 、Cd、 Pb在各断面都具有较高的生物毒害作用，污染顺序为评价结果表明：Zn 、Cd、 Pb在各断面都具有较高的生物毒害作用，污染顺序为
Zn > Cd >Pb> Ni > Cu >Cr，总体达中-高等生态危害。潜在生态危害指数法评价的
结果表明：湘江长株潭段底泥中重金属的生态危害总体很强，Cd 是湘江长株潭段
重金属潜在生态危害的主要贡献因子，其次是Pb。
3.2.3 分析结果的比较
为了比较当前湘江长株潭段水系沉积物中重金属的污染及含量的变化情况，特选取臧小平、郭利平、陈宏章
[40]
等对长江干流水底沉积物中金属元素背景值研
究结果、湖南表土背景值及二十世纪八十年代初张立成等
[17]
对湘江水系沉积物中
重金属的分析结果作对比。
结果显示湘江长株潭段水系沉积物中Cr的含量均小于长江干流背景值低值（47mg/kg）及湖南背景值（68mg/kg），Mn的均值含量则高于于长江干流背景值
的最高值（896mg/kg）更高于湖南背景值（459mg/kg），Ni和Cu的均值含量则处
于长江干流背景低值与高值之间，Ni略高于湖南背景值（34mg/kg）Cu高于湖南背
景值（26kg/kg），Zn、Pb及Cd三种重金属的含量则远远高于长江干流背景最高值（Zn 107mg/kg，Pb33.5mg/kg,Cd 0.44 mg/kg）及湖南背景值（Zn
94mg/kg，
Pb35mg/kg,Cd 0.2 mg/kg）,这也说明湘江长株潭段底泥重金属中, Zn、Pb 及Cd的污
染已相当严重，Mn、Cu也存在一定程度的污染。
与前人的研究结果比较见表3.4。从表3.4中可知，经过20多年的变化，湘江长
株潭段水系沉积物四种重金属中，Cd 、Pb的含量较二十年前测定值有所增加，特
别是湘潭和长沙段增加明显，而Cu和Zn较20年前的分析结果有降低，四种重金属
的沿程变化趋势基本一致，株洲至湘潭至长沙，底泥中重金属含量逐渐减少。测
定值的差异可能与采样点的布设和数目，所测样品粒度等因素有关。
3.2.4 小结
通过对湘江长株潭段沉积物重金属含量的分析，得出以下几点结论：
（1）湘江表层沉积物种不同重金属的含量变化并不相同，Mn沿程变化比较显
著,呈锯齿状, 其他六种金属含量沿程变化不大。 Cu、Cd 、Zn和Pb的含量沿程大
致呈下降趋势.而Cr、Ni的含量则沿程呈现上下波动分布。
（2）重金属元素之间的相关性分析表明，Cd、Pb、Cu、Zn相互之间有显著相关性，沿岸工厂的排污有可能是它们共同的污染来源，有机质与重金属元素的
相关性均达到显著水平，说明沉积物中有机物和粘土矿物对重金属的分布与富集
起着重要的作用。
（3）与长江干流背景值比较得出，湘江长株潭段水系沉积物中Cr的含量均小
于长江干流背景值低值（47mg/kg），Mn的均值含量则高于于长江干流背景值的
最高值（896mg/kg），Ni和Cu的均值含量则处于低值与高值之间，Zn、Pb 及Cd
三种重金属的含量则远远高于长江干流背景最高值（Zn 107mg/kg，
Pb33.5mg/kg,Cd
0.44 mg/kg）,这也说明湘江长株潭段底泥重金属中, Zn、Pb及Cd的污染已相当严重，
Mn、Cu及Ni也有一定程度的污染。
（4）与20 年前测定结果比较得出：20 多年来湘江沉积物四种重金属中Zn 和
Cu 的含量有所降低，而Cd、Pb含量增加，四种重金属的沿程变化趋势基本一致
。1.2重金属污水的污染特点
从环境污染方面所说的重金属，实际上主要是指福、铅以及类金属砷等生物毒性
显著的重金属，也指具有一定毒性的一般重金属如锌、铜、钻、镍、锡等。目前最引
起人们注意的是汞、福、铬等。重金属随污水排出时，即使浓度很小，也可能造成危
害。
由重金属造成的环境污染称为重金属污染，重金属污染的特点表现在以下几方
面:
(l)水体中的某些重金属可在微生物作用下转化为毒性更强的金属化合物，如
汞的甲基化作用就是其中典型例子[6];
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(2)生物从环境中摄取重金属可以经过食物链的生物放大作用，在较高级生
体内成千万倍地富集起来，然后通过食物进入人体，在人体的某些器宫中积蓄起来
成慢性中毒，危害人体健康;
(3)在天然水体中只要有微量重金属即可产生毒性效应，一般重金属产生毒
的范围大约在1一IOmg几之间，毒性较强的金属如汞、福等产生毒性的质量浓度范
在0.01~0.oolmg/L之间。
1.3重金属污水的危害
重金属的污染有时会造成很大的危害，例如，日本发生的水误病(汞污染)和
痛病(福污染)等公害病，都是由重金属污染引起的，所以，应严格防止重金属污
现就生物毒性较显著的重金属福、铅和具有一定毒性的一般重金属铜、锌对人体造
的危害总结如下t7l:
(l)锅的危害
金属福本身就是一种有毒物质，几乎所有的福化合物都是有毒的。
口服福盐中毒潜伏期极短，经10~ZOmin即发生恶心、呕吐、腹痛、腹泻等症状
严重者伴有眩晕、大汗、虚脱、上肢感觉迟钝、麻木、甚至可能休克。口服硫酸镐
致死剂量仅为3omg左右。吸收高浓度隔烟雾和蒸气，会发生类似流行性感冒的症
严重时经一天多后会发生中毒性肺水肿或化学性肺炎，甚至呼吸困难、咯血，严重
一周内生命危险。隔的慢性中毒主要表现在肺气肿和肾脏损害，还可能损伤嗅神经
福可使人身骨骼疼痛、腰痛，还可伴有肾结石、肝脏损害。锅及其化合物的剧毒性
促使各国规定了极低的大气、污水、食物等的含福量。
(2)铅的危害
铅及其化合物都有毒性。铅化合物因其在液体中的溶解度、铅化合物颗粒的大
化合物的形态不同而毒性不同。铅对人体很多系统都有毒性作用，铅主要通过呼吸
侵入人体或污染食物及水源之后再经消化系统侵入人体。侵入人体的铅再积蓄于
髓、肝、脾、大脑及骨骼中，以后慢慢放出，进入血液，积存在软组织中，产生毒
作用。慢性中毒的特点是在齿跟边缘与齿跟中间出现蓝灰色或黑色的连续点(铅线
急性铅中毒突出的症状是腹绞痛、肝炎、高血压、周围神经炎、中毒性脑炎及
血，慢性中毒常见的症状是神经衰弱症。铅中毒引起血液系统的症状，主要是贫血
铅溶。除此之外，铅中毒还可以引起泌尿系统症状，一是铅大量侵入人体后会造成
血压，二是引起肾炎。
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(3)铜的危害
一般认为铜本身毒性很小，在冶炼铜时所发生的铜中毒，主要是由于与铜同时存
的砷(AS)、铅(Pb)等引起的。皮肤接触铜化合物，可发生皮炎和湿症，在接触
浓度铜化合物时可发生皮肤坏死。抛光工人吸入氧化铜粉尘，可发生急性中毒，症
为金属烟尘热。长期接触铜尘及铜烟的工人，常见呼吸系统症状。眼接触铜盐可发
结膜炎和眼睑水肿，严重者可发生眼浑浊和溃疡。
(4)锌的危害
锌是人体必需的微量元素之一，正常人每天从食物中摄取锌10一15mg。肝是锌
储存地，锌与肝内蛋白结合成锌硫蛋白，供给肌体生理反应时所必需的锌。人体缺
会出现不少不良症状，误食可溶性锌盐对消化道薪膜有腐蚀作用。过量的锌会引起
性肠胃炎症状，如恶心、呕吐、腹痛、腹泻，偶尔腹部绞痛，同时伴有头晕、周身
力。误食氯化锌会引起腹膜炎，导致休克而死亡。
处理重金属污水目前比较成熟的方法有化学沉淀法、活性炭吸附法和离子交换
法。化学沉淀法能快速去除污水中的重金属离子，但存在运行费用高，出水重金属离
子浓度高和存在沉淀物二次污染等问题。离子交换法和活性炭吸附法具有出水水质好
的优点，但在所处理污水中含有其它阳离子时，对重金属选择性差，还存在运行及材
料费用高的缺点[8，9]。随着环境技术的发展与应用，采用生物法处理重金属污水日益
受到人们的重视，微生物通过自身及其代谢产物与重金属离子之间的相互作用达到净
化污水的目的。采用生物技术处理重金属污水，具有处理效果好，投资少及运行费用
低，易于管理和操作，不产生二次污染等优点，成为研究的热点I’0]。传统方法处理浓
度小于100mg/L的重金属污水时，经济上不合算。随着生物技术的发展与应用，生物
吸附法处理低浓度重金属污水以其来源丰富、操作简单、成本低、吸附速率快、处理
效果好、不造成二次污染等优点而备受关注。
1.5生物法去除污水中重金属的原理
不少重金属是微生物正常生长的必需元素，但是当重金属在微生物细胞内浓度过
高时，会对微生物产生毒性。微生物可通过细胞的表面富集与细胞膜成分的改变，减
小毒性的破坏。多年的研究表明，生物法处理重金属污水主要通过生物吸附、生物转
化两种不同生物化学过程[川。
生物吸附与微生物细胞壁结构、成分密切相关，是通过物理化学作用将重金属吸
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附在胞外聚合物的结合位点上，从而将重金属离子从污水中去除，活体和死体微生物
对重金属离子都有较强的吸附能力。由于微生物对重金属具有很强的亲合吸附性能，
有毒金属离子可以积累在细胞的不同部位或结合到胞外基质上，或被轻度鳌合在可溶
性或不溶性生物多聚物上。一些微生物如蓝细菌、硫酸盐还原菌以及某些藻类，能够
产生胞外聚合物，如多糖、糖蛋白等具有大量阴离子的基团，与重金属离子形成络合
物。
生物转化是通过活的微生物细胞的新陈代谢伴随着能量消耗进行的一个主动过
程。一部分为较缓慢的生物作用所吸收，最终积存在细胞原生质内:一部分通过氧化、
还原、甲基化和脱甲基化作用而改变其毒性，从而形成了某些微生物对重金属的解毒
作用。在真核微生物和一些原核微生物中发现的重金属结合肤(如MTs)，是一类低
分子质量的(6~7kDa)、富含半胧氨酸(Cys)但不含芳香族氨基酸和组氨酸的蛋白
质，重金属进入细胞后，可通过区域化作用分布在细胞内的不同部位，体内可合成重
金属结合肤。它们通过半胧氨酸残基上的琉基与重金属结合成无毒或低毒的络合物，
从而清除重金属的毒害I’21。
1.5.1生物吸附法处理重金属污水
生物吸附去除重金属主要是通过微生物胞外多聚物的一NHZ，一OH和PO幸等
基团与重金属离子的络合作用。用于吸附重金属的微生物主要有细菌和真菌。细菌
细胞和真菌的菌丝都具有巨大的比表面积，因而对重金属的吸附容量很大。微生物
的代谢物质如细胞外多糖、几丁质等也参与重金属的吸附与固定化过程
l’3】。电子显
微镜分析表明〔’41，吸附后的重金属或在细胞壁表面(如啤酒酵母吸附Pb)，或在细
胞内形成针状纤维(如假单胞菌EPS一5028吸附Pb)，或在细胞内形成团聚颗粒
(如铜绿假单胞菌吸附Ag)。
研究表明，某些微生物如细菌、真菌和藻类对重金属离子有很强的吸附能力，
Kuhn仁川用海藻酸钠固定生枝动胶菌(zoolocaramigera)后，该菌可以通过吸附去除
含福污水中95.95%的福。我国利用一种SRv菌株吸附电镀污水中的
Cu(246.8m留L)，
其去除率高达99.2%。
梁峙、周峰I’2j研究了米曲霉菌丝球对铅的吸附，米曲霉对铅的吸附载量达到
Zomg/g左右。
Tae一YoungKim等l’5]研究了pH、温度等条件对酿酒酵母吸附铅、铜、锅等金属离
子的影响。这些研究均指出，真菌在处理重金属污水方面有着较大的应用潜力。
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H.chua〔’“l研究了微量重金属对活性污泥微生态系统的影响。研究认为微生物絮
凝体对铜、铬、铅、锌等重金属的吸附量和吸附速率远高于对有机物的吸附。研究认
为，重金属不仅影响生物絮体对有机物的吸附速率，也影响对COD的吸附量。重金属
离子通过和水中有机物竞争生物絮体活性点，在较短的水力停留时间下阻碍生物体对
有机物的吸附，进而影响COD的去除效率。
李清彪[’7]等研究了白腐真菌菌丝球形成的物化条件及其对铅的吸附，探讨了影响
微生物黄泡展齿革菌吸附重金属铅的效果。研究发现，黄泡展齿革菌形成的菌丝球光
滑均匀，具有一定机械强度，并对铅离子有较好的的吸附能力。
香港理工大学的吴启堂等〔’“l研究了剩余活性污泥对城市污水污泥重金属的吸附
情况。研究发现部分菌种对污水中重金属具有较好的吸附效果，当这些优势污泥为60
mg/L时，污水中的铜、锌、镍三种重金属离子的去除率分别为82%，69%和51%。
生物吸附技术应用于治理重金属污染方面具有明显的优势，具体表现在:①在
低浓度条件下，生物吸附剂可以选择性地吸附其中的重金属，受水溶液中钙、镁离子
的影响较小;②处理效率高，运行费用低，无二次污染;③pH和温度适应范围宽;
④可有效地回收一些贵重金属。因此，生物吸附法具有广阔的应用前景和较好的环
境效益、经济效益和社会效益。
综合国内外近年来的研究l’9，“0]，未来几年的生物吸附法研究应主要集中在以下
几个方面:①在己有的生物吸附机理研究的基础上，进一步探讨生物吸附剂对重金
属吸附反应动力学和热力学特性，从而更深入地揭示生物吸附规律;②利用现代分
析手段研究金属在细胞内的沉积部位和状态，与金属结合的官能团结构和特征;③开
发吸附、解吸速率快、高选择性及具有理想粒度及机械强度的生物吸附剂。
1.5.2生物转化法处理重金属污水
虽然当重金属超过一定浓度时，对微生物具有毒害作用，但是某些微生物(金属
耐受菌)可以通过生物解毒作用对重金属毒性产生抗性。重金属生物解毒是指微生物
把抑制其正常生长繁殖的有毒重金属通过运输、结合与转化等方式使细胞内重金属减
少，并对重金属毒性产生抗性的生理代谢过程。对较高浓度重金属离子有耐受性的细
菌，如假单胞杆菌属、酵母菌和霉菌等，这些微生物可将污水中的重金属离子摄入细
胞内再去除。
研究表明，不同类型的微生物具有不同的解毒抗性，如真核微生物通过利用金属
硫蛋白鳌合体内重金属，以减少破坏性较大的活性游离态重金属的存在;而原核微生
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物则通过减少重金属的摄取，增加细胞内重金属的排放来控制胞内金属离子浓度仪’]。
吴乾蓄等人1221从活性污泥中分离出对汞、铬、铜有耐受性的微球菌属和假单胞杆
菌属的细菌，在含汞为15Omg/L，铬为700mg/L，铜为75Om留L的条件下可以生长，使
用这些菌类制作的强化活性污泥，对含铬、铜离子的污水所进行的处理效果较好。村
山等在霉菌、酵母菌中分离出对铜、镍、铬、钻有耐受性的酵母菌株，这可能是微生
物具有使重金属离子向细胞内渗透的调节机构。
中科院成都生物分院1221从电镀污泥、污水及下水道铁管内分离筛选出35株菌株，
从中获得了高效净化重金属的复合功能菌。在锦江电机厂建成了以此复合功能菌为主
的生物净化回收电镀污水和污泥中铬等金属的示范工程后，接着在红光实业股份有限
公司、中国人民解放军5701工厂应用，取得较好的处理效果。
马晓航等1231论述了金属结合蛋白基因在清除重金属污染中的应用情况，研究认
为，采用DNA重组技术将金属结合蛋白基因导入活性污泥优势菌群，将能有效清除重
金属的污染。由于环境中重金属的污染往往具有复合形态，需要将具有不同功能的高
效菌株进行混合培养，随着分子生物技术和基因工程技术的迅速发展，可以从分子水
平研究重金属对活性污泥的影响机制。研究表明，不同的金属结合蛋白(如MT和PC)，
在生物忍耐和降解过量重金属毒性机制中起重要作用。愈来愈多的MT和PC 基因被克
隆，并己成功地应用于生物遗传转化，这些转基因生物在清除重金属污染方面已显示
出潜在的应用价值。
综上所述，天然的和经过遗传修饰的重金属结合蛋白的异源表达是改进生物体对
重金属抗性及清除重金属污染的有效方法。但迄今为止，许多研究都还只是在实验室
控制条件下进行。新近建立的一些策略和方法，如随机引物重组等DNA修饰方法[24]，
对于参与重金属解毒作用的代谢途径和关键酶进行遗传改造，有一定的应用价值。可
以预见，随着生物吸收、转运、贮存重金属机制的深入了解和更多、更有效的抵抗或
降解重金属毒性的MT基因的鉴定、克隆及转移，生物转化清除重金属污染这一生物
处理技术将具有广阔的应用前景。
1.5.3孟金属污水生物处理的影响因素
综合国内外多年的研究I2s一30J，采用生物吸附技术处理重金属污水时，影响重金
属去除的主要因素有吸附时间、pH、重金属离子的浓度、吸附剂量比值、吸附剂对重
金属离子的选择性、吸附剂粒径及吸附温度。而采用生物转化法处理技术处理重金属
污水时，耐受菌活性、污泥浓度、污泥负荷、pH及重金属种类和浓度对重金属去除的
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影响较大。
1.5.4生物法处理污水面临的问题
污水处理中的微生物原理 编辑说明：此章在很多书上都有涉及，但深层次讲解的少，编写此章的目标是，使入门者真正理解各类微生物特点和会用生物相分析系统环境，使本章作为中控室、化验室观测生物相的必要知识。编写时要注意多涉猎专业书籍，结合微生物学和一些论文，力图达到不仅知道结论，还要深究原因。 我们在第三章已经说过: 生物处理方法的核心（或者说城镇污水处理厂的运行核心）是，使用设施、设备，控制曝气量、水量、污泥量、营养物质等，创造出适宜微生物存活和生长的环境，并有意的引导微生物的生长向我们需要去除的污染物性质方向发展，最终达到污水处理的目的。所以，凡是采用了微生物处理方法的城镇污水处理厂，微生物原理是污水处理的核心知识，一个好的运营师，可以通过微生物的状态和变化就可判断外部环境、部环境的各种变化，并提前采取措施将出现的问题苗头消灭。 在活性污泥法中，微生物生活于活性污泥中，在生物膜法中，微生物生活于生物膜中，存在地方虽不一样，但生物种群是基本一致的。另：微生物种群非常多，按世代期（可理解为生长周期）分，从几个小时长一代到几十天长一代不等，活性污泥是由人为控制泥龄的，一般在10～25天之间，不会超过30天，所以种群是人为遴选优化过的，具有去除污染物针对性更强，但难以降解的污染物去除效果不好的特点；而生物膜法的污泥变化是由生物自行生长脱落决定的，所以各种世代期不同的种群在理论上均有存在，具有去除污染物更彻底，但处理量有限制的特点。 在微生物学领域里，习惯将动胶菌属形成的细菌团块称为菌胶团。在水处理工程领域，则将所有具有荚膜或粘液或明胶质的絮凝性细菌互相絮凝聚集成的菌
胶团块也称为菌胶团，这是广义的菌胶团。如上所述，菌胶团是活性污泥（绒粒）的结构和功能的中心，表现在数量上占绝对优势（丝状膨胀的活性污泥除外），是活性污泥的基本组分。它的作用表现在： 1、有很强的生物吸附能力和氧化分解有机物的能力。一旦菌胶团受到各种因素的影响和破坏，则对有机物去除率明显下降，甚至无去除能力。 2、菌胶团对有机物的吸附和分解，为原生动物和微型后生动物提供了良好的生存环境，例如去除毒物、提供食料、溶解氧升高。 3、为原生动物、微型后生动物提供附着场所。 4、具有指示作用：通过菌胶团的颜色、透明度、数量、颗粒大小及结构的松紧程度可衡量好氧活性污泥的性能。例如新生菌胶团颜色浅、无色透明、结构紧密，则说明菌胶团生命力旺盛，吸附和氧化能力强，即再生能力强。老化的菌胶团，颜色深，结构松散，活性不强，吸附和氧化能力差。 第一节活性污泥中的微生物（要求化验室强记，中控室熟悉）在污水处理中，活性污泥中的微生物形成了一个类似于社会的环境，各个种群的微生物均在生长，并在污水处理的过程中各自发挥着作用，这是一个奇妙的属于微物的世界。有偏好，有的喜欢氮、有的喜欢磷；有特点，有的对污水处理发挥巨大作用，有的反起到了破坏作用；有等级，根据食物链的规律形成了食物链的金字塔。了解这些特点、规律，能为技术人员的工艺控制起到举足轻重的作用。
微生物处理重金属废水的常规研究进展2010-8-23 来源：谷腾水网点击：37 重金属废水的常规处理方法主要包括：化学沉淀法、离子交换法、蒸发浓缩法、电解法、活性炭和硅胶吸附法和膜分离法等，但这些方法存在去除不彻底、费用昂贵、产生有毒污泥或其他废料等缺点。因此，人们一直致力于研究与开发高效环保型的重金属废水处理技术和工艺。微生物处理法是利用细菌、真菌（酵母）、藻类等生物材料及其生命代谢活动去除和（或）积累废水中的重金属，并通过一定的方法使金属离子从微生物体内释放出来，从而降低废水中重金属离子的浓度。近年来，国际上在微生物处理重金属废水的研究中取得了较多成果，该技术在投资、运行、操作管理和金属回收、废水回用等方面优越于传统的治理方法，展现出广阔的应用前景。我国在微生物处理废水重金属这方面的研究尚处于起步阶段，因此，本文就微生物处理重金属废水的机理及其影响因素做一概述，以期促进国内该领域的研究。 1微生物处理重金属废水的机理 1.1微生物对重金属的吸附作用 微生物的吸附作用是指利用某些微生物本身的化学成分和结构特性来吸附废水中的重金属离子，通过固液两相分离达到去除废水中的重金属离子的目的。生物吸附剂为自然界中丰富的生物资源，如藻类、地衣、真菌和细菌等。微生物结构的复杂性以及同一微生物和不同金属间亲和力的差别决定了微生物吸附金属的机理非常复杂，至今尚未得到统一认识。根据被吸附重金属离子在微生物细胞中的分布，一般将微生物对金属离子的吸附分为胞外吸附、细胞表面吸附和胞内吸附。 1.1.1胞外吸附 一些微生物可以分泌多聚糖，糖蛋白，脂多糖，可溶性氨基酸等胞外聚合物质（extracellularpolymericsubstances，EPS），EPS具有络合或沉淀金属离子作用。如蓝细菌能分泌多糖等胞外聚合物，一些白腐真菌可以分泌柠檬酸（金属螯合剂）或草酸（与金属形成草酸盐沉淀）。Suh等研究发现，当茁芽短梗霉（Aureobasidiumpullulans）分泌EPS时，Pb2 便积累于整个细胞的表面，且随着细胞的存活时间增长，EPS的分泌量增多，积累于细胞表面的Pb2 水平就越高，从最初的56.9上升到215.6mg/g（干重）；当把细胞分泌的EPS提取出来后，Pb2 便会渗透到细胞内，但Pb2 的积累量显著减少（最高量仅为35.8mg/g干重）。 1.1.2细胞表面吸附 细胞表面吸附是指金属离子通过与细胞表面，特别是细胞壁组分（蛋白质、多糖、脂类等）中的化学基团（如羧基、羟基、磷酰基、酰胺基、硫酸脂基、氨基、巯基等）的相互作用，吸附到细胞表面。如将酵母细胞壁上氨基，羧基，羟基等化学基团进行封闭，则会减少其对Cu2 的吸收量，表明这些基团在结合Cu2 方面具有重要的作用，这也间接证明了细胞壁上蛋白质和糖类在生物吸附中的作用。 金属离子被细胞表面吸附的机制包括离子交换、表面络合、物理吸附（如范德华力、静电作用）、氧化还原或无机微沉淀等。不同的微生物对不同金属的吸附作用机制不同（表1）。Kratochvil等认为，离子交换是许多非活性真菌和藻类吸附金属离子的主要机理，主要是细胞表面的羧基，其次是硫酸脂基和氨基在生物吸附中发挥了重要作用。Davis等也认为离子交换是褐藻吸附金属离子的主要机制，特别是以前被认为的物理和化学的结合机制都可以用离子交换来解释。细胞表面功能基团中的氮、氧、硫、磷等原子，可以作为配位原子与金属离子配位络合。例如Zn、Pb可以与产黄青霉（P.chrysogenum）表面的磷酰基和羧基形成络合物，溶液中的阴离子（EDTA、SO42-、Cl-、PO33-等）可以与细胞竞争重金属阳离子，形成络合物，从而降低产黄青霉对Zn、Pb的吸附量，这也间接地说明细胞表面对金属离子的吸附确实存在络合机制。关于氧化还原和无机微沉淀的机制也有少量报道。如Lin采用X 射线衍射（XRD）、红外光谱（IR）以及光电子能谱（XPS）技术，研究了废弃酵母吸附Au3 的过程，发现还原性糖（细胞壁肽聚糖层的多糖水解产物）半缩醛基团中的自由醛基，可以
微生物与污水处理
一、概述 皮质醇也可称为“可的松”或“氢化可的松（Hydrocortisone)”，化学名： 11,17 ，21-三羟基孕甾－4-烯－3,20二酮。又称氢皮质素或化合物F （compoundF ）是肾上腺在应激反应里产生的一种类激素。白色或几乎白色的结晶性粉末，无臭，初无味，随后有持续苦味，遇光渐变质。乙醇或丙酮中略 溶，在氯仿中微溶，在乙醚中几乎不容，在水中不溶。熔点为212~222℃。比旋度为+（162°~169°）（1%乙醇）。。化学结构： 主要药理作用： 能影响糖代谢，并具有抗炎、抗病毒、抗休克及抗过敏作用，临床用途广泛，主要用于肾上腺皮质功能不足，自身免疫性疾病（如肾病性慢性肾炎、系统性红斑狼疮、类风湿性关节炎），变态反应性疾病（如支气管哮喘、药物性皮炎），以及急性白血病、眼炎及何杰金氏病，也用于某些严重感染所致的高热综合治疗。 副作用： 对充血性心力衰竭、糖尿病、急性感染病等患者慎用；对重症高血压、精神病、消化道溃疡、骨质疏松症忌用。 氢化可的松作为天然皮质激素，疗效确切，在临床上一直不减其重要作用。 O H CO CH 2 O H OH H O
二、合成路线及其选择 在甾体药物中仅极少数（如甲基炔诺酮）是用全合成方法制备；愿意是全合成的工艺路线过长（如氢化可的松需要30余步反应），反应特殊，工艺工程复 成方法 成制取甾体药物。如从薯芋科植物得到薯芋皂素，从剑麻中得到剑麻皂素，从 龙舌竺中得到番麻皂素，从油脂废气物中获得豆甾醇和β－谷甾醇，从羊毛脂 中得到胆甾醇。这些都可以作为合成甾体药物半合成原料。 60%的甾体药物的 生产原料是薯芋皂素，近年来，由于薯芋皂素资源迅速减少，以及C－17边链 微生物氧化降解成功，国外以豆甾醇、β－谷甾醇作原料的比例已上升。 O O O H O O O H H H O O O H H O O H O H O H
活性污泥中常见微生物 微生物在调试过程中起着很重要的指示左右，通过镜检而根据活性污泥中的微生物可以发现该活性污泥的好差，其指示作用有： (1) 着生的缘毛目多时，处理效果良好，出水BOD5和浊度低。(如小口钟虫、八钟虫、沟钟虫、褶钟虫、瓶累枝虫、微盘盖虫、独缩虫)这些缘毛目的种类都固定在絮状物上，并随之而翻动，其中还夹杂一些爬行的栖纤虫、游仆虫、尖毛虫、卑气管叶虫等，这说明优质而成熟的活性污泥。 (2) 小口钟虫在生活污水和工业废水处理很好时往往就是优势菌种。 (3) 如果大量鞭毛虫出现，而着生的缘毛目很少时，表明净化作用较差。 (4) 大量的自由游泳的纤毛虫出现，指示净化作用不太好，出水浊度上升。 (5) 如出现主要有柄纤毛虫，如钟虫、累枝虫、盖虫、轮虫、寡毛类时，则水质澄清良好，出水清澈透明，酚类去除率在90%以上。 (6) 根足虫的大量出现，往往是污泥中毒的表现。 (7) 如在生活污水处理中，累枝虫的大量出现，则是污泥膨胀、解絮的征兆。 (8) 而在印染废水中，累枝虫则作为污泥正常或改善的指示生物。 (9) 在石油废水处理中钟虫出现是理想的效果。 (10) 过量的轮虫出现，则是污泥要膨胀的预兆。 (11) 另在一些对原生动物不宜生长的污泥中，主要看菌胶团的大小用数量来判断处理效果。
如何根据活性污泥中的微生物来判断污泥的状况? （1）活性污泥净化性能良好时出现的微生物有钟虫、累枝虫、楯纤虫、盖纤虫、聚缩虫及各种后生动物及吸管虫类等固着性生物或匍匐型生物，当这些生物的个数达到1000个/mL以上，占整个生物个体数80%以上时，可以断定这种活性污泥具有较高的净化效果。 （2）活性污泥净化性能恶化时出现的生物有多波虫、侧滴虫、屋滴虫、豆形虫等快速游泳的生物。这时絮体很碎约100um大小。严重恶化时只出现多波虫、屋滴虫。极端恶化时原生动物和后生动物都不出现。 （3）活性污泥由恶化状态进行恢复时出现的生物为漫泳虫、斜叶虫、斜管虫、尖毛虫等缓慢游泳型或匍匐型生物。 （4）活性污泥分散解体时出现的生物为蛞蝓简变虫、辐射变形虫等肉足类。这些生物出现数万个以上时絮体变小，使处理水浑浊。当发现这些生物剧增时可通过减少回流污泥量和送气量，能在某种程度上抑制这种现象。 （5）活性污泥膨胀时出现的微生物为球衣菌、各种霉菌等，这些丝状微生物引起污泥膨胀，当SVI在200以上时，这些丝状微生物呈丝屑状。膨胀污泥中的微型动物比正常污泥少。 （6）溶解氧不足时出现的微生物为贝氏硫黄细菌等。这些微生物适于溶解氧浓度低时生存。这些微生物出现是，活性污泥呈黑色、腐败发臭。 （7）曝气过量时出现的微生物，若过曝气时间持续很长时，各种变形虫和轮虫为优势生物。 （8）废水浓度过低时大量出现的微生物为游仆虫等。 （9）BOD负荷低时出现的微生物。表壳虫、鳞壳虫、轮虫、寡毛虫等为优势生物，这些生物多时也是硝化进行的指标。 （10）冲击负荷和毒物流入时出现的生物。因为原生动物对环境条件的变化反应比细菌为快，所以可通过观察原生动物的变化情况来看冲击负荷和毒物对活性污泥的影响。原生动物中对冲击负荷和毒物反映最灵敏的楯纤虫，当楯纤虫急剧减少时，说明发生了冲击负荷和流入少量毒物。
微生物与污水处理 蒋展12010316 一、世界水资源现状 环境保护是我国的基本国策。世界经济发展的实践证明，为实现经济的持续稳定的发展，必须解决好发展与环境保护的矛盾。全球水资源状况迅速恶化，“水危机”日趋严重。据水文地理学家的估算，地球上的水资源总量约为１３．８亿立方公里，其中９７．５％是海水（１３．４５亿立方公里）。淡水只占２．５％，其中绝大部分为极地冰雪冰川和地下水，适宜人类享用的仅为０．０１％． ２０世纪５０年代以后，全球人口急剧增长，工业发展迅速。一方面，人类对水资源的需求以惊人的速度扩大；另一方面，日益严重的水污染蚕食大量可供消费的水资源。本届世界水论坛提供的联合国水资源世界评估报告显示，全世界每天约有２００吨垃圾倒进河流、湖泊和小溪，每升废水会污染８升淡水；所有流经亚洲城市的河流均被污染；美国４０％的水资源流域被加工食品废料、金属、肥料和杀虫剂污染；欧洲５５条河流中仅有５条水质差强人意。 水资源危机既阻碍世界可持续发展，也威胁着世界和平。过去５０年中，由水引发的冲突共５０７起，其中３７起有暴力性质，２１起演变为军事冲突。专家警告说，随着水资源日益紧缺，水的争夺战将愈演愈烈。所以如果水资源问题能够得到很好地解决的话，将对全世界来说都是福音。下面我就这方面的问题进行探讨。 二、水污染物的类型及来源 ①生活污水 生活污水是一大污染源。生活污水中含有大量的无机物，有机物。无机物如氯化物，硫酸盐，磷酸盐和钠，钾，钙，铁等碳酸盐，有机物有纤维素，淀粉，脂肪，蛋白质和尿素等。排放入环境中促使浮游植物生长和大量繁殖，形成赤潮和水华。 ②工业废水 工业废水是水体污染的主要污染源。包括钢铁工业废水，食品工业废水，印刷废水，化工废水等。 ③农业废水 它面广而量大且分散。农田使用农药，化肥，进入水体造成水体富营养化。 三、污水处理方法分类 ①物理法 利用物理作用分离废水中呈悬浮状态的污染物质。主要有沉淀法，过滤法，离心分离法，吸附法等。 ②化学法 利用化学反应原理及方法来分离，回收废水中的污染物，或改变污染物的性
在自然水体中，鞭毛虫喜在多污带和α-中污带生活。在污水生物处理系统中，活性污泥培养初期或在处理效果差时鞭毛虫大量出现，可作污水处理效果差时的指示生物。 变形虫喜在α-中污带或β-中污带的自然水体生活。在污水生物处理系统中，则在活性污泥培养中期出现。 纤毛纲中的游泳型纤毛虫多数是在α-中污带和β-中污带，少数在寡污带中生活。在污水生物处理中，在活性污泥培养中期或在处理效果差时出现。扭头虫、草履虫等在缺氧或厌氧环境中生活，它们耐污能力极强，而漫游虫则喜在较清洁水中生活。固着型纤毛虫，尤其是钟虫，喜在寡污带中生活。钟虫类在β-中污带中也能生活，如累枝虫耐污能力极强。它们是水体自净程度高、污水生物处理效果好的指示生物。吸管虫多数在β-中污带，有的也能耐α-中污带和多污带。在污水生物处理效果一般时出现。 在一般的淡水水体中出现的轮虫有旋轮虫属、轮虫属和间盘轮虫属，轮虫要求较高的溶解氧量。轮虫是寡污带和污水生物处理效果好的指示生物。由于它们吞食游离细菌，所以可起到提高处理效果的作用。但在污水生物处理过程中，有时候会出现猪吻轮虫大量生长繁殖的现象，一旦它们大量繁殖会将活性污泥蚕食光，造成污水处理失败。为避免此类现象发生，当镜检到猪吻轮虫有大量繁殖的趋势时，为了保持正常运行，可暂时停止曝气，制造厌氧环境抑制猪吻轮虫生长。 线虫是水净化程度差的指示生物。 在生活污水生物处理脱氮工艺中，在20℃左右，供氧充分的条件下，红斑颤体虫大量生长，把活性污泥蚕食光，使出水的水质急剧下降。为了恢复处理效果，必须停止曝气，继续连续进污水，使处于缺氧状态，可有效抑制红斑颤体虫的生长。 浮游甲壳动物是水体污染和自净的指示生物。剑水蚤和水蚤。水体中含氧量低，水蚤的血红素含量高；水体中含氧量高，水蚤的血红素含氧量低。由于在污染水体中溶解氧含量低，清水中氧的含量高，所以，在污染水中水蚤颜色比在清水中的红些。
重金属污染土壤的治理是当今世界的一大难题，由于土壤中重金属污染是一个不可逆的过程，且土壤中的重金属具有非降解性及难以清除性。采用传统方法修复重金属污染土壤是非常困难和昂贵的[1]。而生物修复法能克服传统方法中的缺点，越来越受到重视[2]。土壤中微生物种类繁多，数量庞大，有的不仅参与土壤中污染物的循环过程，还可作为环境载体吸附重金属等污染物[3]。由于微生物对重金属具有积累和解毒作用的功能，可促进有毒、有害物质解毒或降低毒性，使土壤重金属污染生物处理技术的发展和应用倍受关注。虽然近年来人们已经对土壤重金属污染的微生物效应、微生物学评价及修复机制做了大量的研究，但往往这些研究都是独立进行，缺乏相互之间的联系，造成很多结论的不统一性，对它们的综合评价产生一定的影响。因此，系统综述土壤重金属污染的微生物效应、微生物学评价及微生物的修复作用等方面的研究进展，研究和运用微生物与重金属间的相互关系和作用特点，对重金属污染土壤的微生物修复具有重要的意义[4]。 1土壤重金属污染的微生物效应及毒性 1.1重金属污染对土壤微生物活性的影响 当土壤受外来重金属污染物污染时，微生物为了维持生存可能需要更多的能量，而使土壤微生物的代谢活性发生不同程度的反应[5]86。微生物的代谢商（qCO 2）是微生物活性反应指标之一，它反映了单位生物量的微生物在单位时间里的呼吸作用强度[6]138。土壤微生物的代谢商通常随着重金属污染程 度的增加而上升。Chander 等[7]613研究认为，含高浓度重金属的土壤中微生物利用有机碳更多地作为能量代谢，以CO 2的形式释放，而低浓度重金属的土壤中微生物能更有效地利用有机碳转化为生物量碳，土壤中的重金属含量的高低影响了微生物的呼吸及代谢，进而影响了土壤的呼吸作用。张玲和叶正钱[6]139研究了铅锌矿区污染土壤的微生物活性，在矿口处土壤基础呼吸为33.69mg/（kg ·d ），明显高于其他地段，在远离矿口800m 的地方土壤基础呼吸为24.57mg/（kg ·d ），明显高于对照的4.06mg/（kg ·d ），矿口土壤的土壤基础呼吸和微生物代谢商分别是对照土壤的1.6倍和2.3倍。Fliepbach 等[8]1202也研究认为，代谢商是评价重金属微生物效应的敏感指标，它可以反映出土壤重金属污染程度。 1.2重金属污染对土壤微生物生物量的影响 土壤微生物生物量代表着参与调控土壤中能量和养分循环以及有机质转化所对应生物量的数量，而且土壤微生物碳或氮转化速率较快，可以很好地表征土壤总碳或总氮的动态变化，是比较敏感的生物学指标[8]1201。大量的研究表明，由于土壤重金属污染造成微生物生物量发生变化。Khan 等[9]30研究指出，Pb 污染矿区土壤的微生物生物量受到严重影响，靠近矿区附近土壤的微生物生物量明显低于远离矿区土壤的微生物生物量。Fliepbach 等[8]1201研究结果表明，低浓度的重金属能刺激微生物生长，可增加微生物生物量碳，而高浓度重金属污染则导致土壤微生物生物量碳的明显下降。Khan 等[9]31采用室内培养实验，研究了Cd 、Pb 和Zn 对红壤微生物生 土壤重金属污染的微生物效应研究进展 王彬杨胜翔徐卫红 （西南大学资源环境学院，重庆 400716） 摘 要 文章综述了土壤重金属污染的微生物效应、重金属污染土壤的微生物学评价及微生物的修复机制等方面的研究进展，并对今后土壤重金属污染的微生物修复的研究重点进行了展望。 关键词 重金属污染 土壤微生物 修复 收稿日期：2007-11-28，修改稿收到日期：2008-01-07 第23卷第2期 2008年6月广州环境科学 GUANGZHOU ENVIRONMENTAL SCIENCES Vol.23，No.2Jun.2008 6
生物技术修复土壤重金属污染 任课教师：XXX 姓名：XXX 学号：XXX 专业：生物科学基地班 年级：XXX 学院：生命科学学院 成绩______________________
土壤重金属污染 摘要：随着社会经济特别是重工业的发展，土壤重金属污染的形势也越来越严峻。污染治理已成备受关注的焦点。已有许多物理工程、化学修复、生物修复等技术相继涌现。本文就土壤重金属污染的现状、现有生物修复技术做综述。 关键词：重金属污染现状修复技术 Abstract：With the development of social economy especially heavy industry, the situation of soil heavy metal pollution is becoming more and more control has become the focus of the are many physics engineering, chemical remediation, bioremediation technology have article reviews the current situation, the existing soil heavy metal pollution bioremediation technology. Keyword：Heavy metal pollution status quo Technology to repair 前言：随着工农业的发展，土壤重金属污染问题日益严重，土壤中过量的重金属会被植物吸收到体内，通过食物链和生物富集作用对人体健康造成巨大危害。治理土壤环境重金属污染问题已成为当今的研究热点，而物理化学修复手段显然不能快速高效地解决这一难题，生物修复因其廉价、环境友好而备受青睐。[1] 1.现状 国内重金属污染现状 重金属资源是国民经济发展的基础和重要组成部分,一方面重金属资源的开发为我国社会经济的快速发展做出了巨大的贡献,另一方面大量的重金属资源开发活动势必造成严重的重金属污染,尤其是乡镇、个体矿山的开发,由于其各方面的技术、设备简陋,环保意识缺乏等原因对环境的破坏和污染是特别严重,甚至引发严重的环境污染事件,直接威胁到人类的生命安全. 中国的土壤重金属污染已较为严重和普遍，污染源主要是污灌、金属矿开采、冶炼与
重金属工业废水处理技术探析王振超 发表时间：2018-12-24T16:17:39.990Z 来源：《防护工程》2018年第27期作者：王振超[导读] 随着重金属工业的不断发展，其产生的工业废水量也在日渐上升，主要有以下一些废水来源。深圳市铁汉生态环境股份有限公司深圳市 518000 摘要：重金属工业废水属于较强复杂性的混合体系，因为涉及到多种重金属离子，所以在重金属工业废水处理技术比较多的情况下，要了解各种技术的优缺点，再从废水实际特点出发，结合经济与技术条件的实际情况，探索出理想的重金属工业废水处理技术，缓解重金属工业废水问题。 关键词：工业发展；重金属；废水处理 1 重金属工业废水的基本现状 随着重金属工业的不断发展，其产生的工业废水量也在日渐上升，主要有以下一些废水来源：(1)矿山和选矿厂尾矿的排水；(2)有色金属加工厂和钢铁厂的酸洗水；(3)电镀厂镀件洗涤水；(4)废石场淋浸水。这是因为重金属在人体内，可以与蛋白质和各种酶产生非常强烈的作用，致使蛋白质及酶失去活性，若重金属在人体的某个器官中富集，一旦超过了该器官所可以耐受的限度，就会引起慢性、急性或者亚急性等程度的中毒现象。近年来我国重金属工业废水引起的污染事故逐渐增加。 2 重金属工业废水处理技术的探索分析 要对重金属工业废水进行有效处理，降低其对自然环境与人类造成的危害性，可对以下一些处理技术进行深入的认识和分析。 2.1 化学处理技术 使用化学方法对重金属工业废水进行处理，可分为化学沉淀法、电解法以及氧化还原法。首先,在化学沉淀法方面，在实际处理工作中，可在废水中加入可溶性化学药剂，使其与废水中处于离子状态的无机污染物相接触，进而发生化学反应，形成不溶于水或者难以溶于水的其他化合物。化合物可以在水中沉淀，最终可以让工业废水得到很好的净化。这一方法适用于汞、锌、铅和铬等重金属离子的净化处理。其次，在电解法方面，主要是通过电解槽中所发生的电化学反应，对重金属工业废水中的污染物进行处理。废水中含有的可溶解性污染物能够在电解中的氧化还原反应作用下，析出沉淀物或者溢出气体，进而达到净化废水的目的。这一方法主要适用于氰和铬等重金属离子废水的净化处理。 2.2 物理化学处理技术 在废水处理中的物理化学处理技术同样涵括三种基本方法，具体如下：第一种是物理/化学吸附法。吸附材料通常为蓬松结构，其比表面积比较高，又或者某些吸附材料具有比较特殊的功能基团，可以对废水中的重金属离子产生物理吸附作用或者化学吸附作用。在这方面的吸附剂常见的有活性炭、累托石、沸石以及硅藻土等。而活性炭是最早被运用和最常见的一种吸附剂，能够对多种重金属离子都产生吸附作用，具有较大的吸附容量，只是其造价比较贵，使用寿命短，操作费用也比较高。第二种为离子交换法，主要是通过离子交换剂中的离子与重金属工业废水中的离子产生交换反应，从而去除废水里的有害离子。这种方法可以实现贵重金属离子的回收，一般适用于有机废水与放射性废水等方面的处理工作。第三种则为膜分离法，主要是采用特殊的半透膜，借助外界推动力使得溶液中渗透出一种溶质与溶剂，从而分离水中的重金属离子。而膜截留组分粒径大小以及膜性能都存在差异性，所以膜分离法也可以分为微滤、纳滤、超滤、电渗析以及反渗透等分离法。这种方法作为新型的重金属离子分离技术，其优点显著，比如分离效率高、操作比较简单便利、没有二次污染、能耗比较低，同时其分离产物容易被回收、自动化程度也比较高，只是膜污染物和膜恶劣等方面的问题导致这一技术很难进一步发展，需针对这一领域展开深入的研究。 2.3 生物处理技术 在废水处理中的生物处理技术，也被称为生物吸附法，即是充分利用生物体自身的化学结构和成分特性，使其吸附废水中的重金属离子，然后采用固液相互分离的方法除去废水中的重金属离子。重金属工业废水中采用生物吸附法是近些年得到推广应用的新兴水处理方法，不但具有丰富的原料来源，还具有成本低廉和无二次污染等方面的优点，使其发展前景一片光明。 3 重金属工业废水处理后的再回收利用 3.1 废水再回收利用的意义 对重金属工业废水进行科学处理后，其污染物浓度控制指标在达到排放要求后可以排出，只是其中蕴含的大量重金属污染物依旧被排放至受纳水体，无法使废水危害问题得到根本性的解决，这也就使得工业废水的资源化问题被提上议程并且得到了越来越高的重视。因此，国内的重金属工业废水处理模式以零污染排放为目标日益受到关注。而在当前，要做到重金属工业废水再回收利用，最大限度地实现废水资源化，则可以建立废水净化回用系统，也就是将处理合格的工业废水再予以适当处理，后将其充分利用，既可以缓解水资源日渐紧张的现状，也可以解决工业废水资源化问题。而要构建废水净化回用系统，需要先确定工业废水回用目标，再按照各用水点的相关水质要求来对回用水水质进行确定。 3.2 废水净化回用系统的处理工艺 在重金属工业废水回用处理的工艺流程主要如下：第一，对工厂的排污水管道进行集中截流，使用提水泵将其打进储水池，再通过污水泵将废水打进涡流反应器。第二，通过石灰浆泵把石灰浆池中的灰浆打进涡流反应器，同时采用加药泵把高分子凝聚剂溶液打入到漩涡反应器中，使其在反应器中发生化学反应。第三，化学反应后的液体溢流，流至澄清池、单阀滤池以及清水池。第四，液体在清水池沉淀后，可溢流至循环水塔的进水沟中，将其作为循环水的补充水，最后实现重金属工业废水的再回收利用。 4 结语 综上所述，各种废水处理技术和废水净化回用系统的开发与应用均对重金属工业企业来说具有重要的价值。对重金属工业废水进行妥善处理，能够使其符合排放标准降低危险性，而废水净化回用系统则站在废水资源化再次利用的角度发挥着非常重要的作用。参考文献： [1]白雁斌,王天娇,赵晓玉.重金属废水处理技术研究进展[J].污染防治技术,2013(3):36-40.
重金属污染的微生物修复及一般性分析 环境科学系陈汉忱苏冠勇汪渝松姜炳棋 摘要：耐受重金属微生物资源的筛选与分子鉴定及抗性研究；SBR工艺去除城市污泥 中重金属的研究；固定化微生物技术及其在重金属废水处理中的应用；汞对有效微生物 的毒性效应。 关键词难受重金属微生物SBR工艺固化微生物技术汞毒性 正文 微生物技术在环境方面的应用越来越广泛并且日益成熟，采用微生物处理重金属污染技术还不是很成熟，下面将从四个方面逐步探讨微生物处理重金属污染技术的可行性、方法、一些具体的应用实例以及一些关键的影响因素。 耐受重金属微生物资源的筛选与分子鉴定&抗性研究 首先应对微生物处理进行预先的筛选和条件最优化试验，而且如有必要，应作微生物重金属抗性研究 [例]吸附重金属离子菌种的筛选及其吸附试验研究 实验步骤：从汽车制造厂排污口采集废水及污泥样品进行富集、分离纯化，筛选出可吸附重金属的菌种。进行吸附实验后测定重金属离子浓度。将一定量的溶液溶解在一定量的去离子水中，用ICP测定其浓度。从上述吸附实验中选择出吸附重金属离子效果最好的菌种。接入到50mL模拟重金属离子水溶液中。在一定条件下进行吸附，测定重金属离子的残留浓度。 实验结果： （1）菌体本身的影响
（2）pH的影响 由图2可以看出，pH值为5时WNO4对于Pb2+的吸附效果最好，其吸附率为97.1%。 重金属抗性形成的可能机制：生物吸附作用在细菌、真菌和藻类细胞上有许多结构组分具有结合重金属的能力，大量研究证实，胞外多糖带有负电荷，可以作为重金属的有效生物吸附剂，阻止重金属离子进入细胞。将动胶菌属的细菌产生的胞外多糖萃取并除去，会大大降低细菌吸附重金属的能力，进而增加其对金属的敏感性；其它蓝细菌、藻类和真菌也可
（1）活性污泥净化性能良好时出现的微生物有钟虫、等枝虫、楯纤虫、盖纤虫、聚缩虫及各种后生动物及吸管虫类等固着性生物或匍匐型生物，当这些生物的隔数达到1000个/mL 以上，占整个生物个体数80%以上时，可以断定这种活性污泥具有较高的净化效果。 （2）活性污泥净化性能恶化时出现的生物有多波虫、侧滴虫、屋滴虫、豆形虫等快速游泳的生物。这时絮体很碎约100um大笑。严重恶化时只出现多波虫、屋滴虫。极端恶化时原生动物和后生动物都不出现。 （3）活性污泥由恶化状态进行恢复时出现的生物为漫泳虫、斜叶虫、斜管虫、尖毛虫等缓慢游泳型或匍匐型生物。曾观察到这些微生物成为优势生物继续一个月左右。 （4）活性污泥分数解体时出现的生物为蛞蝓简变虫、辐射变形虫等肉足类。这些生物出现数万个以上时絮体变小，使处理水浑浊。当发现这些生物剧增时可通过减少回流污泥量和送气量，能在某种程度上抑制这种现象。 （5）活性污泥膨胀时出现的微生物为球衣菌、各种霉菌等，这些丝状微生物引起污泥膨胀，当SVI在200以上时，这些丝状微生物呈丝屑状。膨胀污泥中的微型动物比正常污泥少。（6）溶解氧不足时出现的微生物为贝氏硫黄细菌等。这些微生物适于溶解氧浓度低时生存。这些微生物出现是]，活性污泥呈黑色、腐败发臭。 （7）曝气过量时出现的微生物，若过曝气时间持续很长时，各种变形虫和轮虫为优势生物。（8）废水浓度过低时大量出现的微生物为游仆虫等。 （9）BOD负荷低时出现的微生物。表壳虫、鳞壳虫、轮虫、寡毛虫等为优势生物，这些生物多时也是硝化进行的指标。 （10）冲击负荷和毒物流入时出现的生物。因为原生动物对环境条件的变化反应比细菌为快，所以可通过观察原生动物的变化情况来看冲击负荷和毒物对活性污泥的影响。原生动物中对冲击负荷和毒物反映最灵敏的楯纤虫，当楯纤虫急剧减少时，说明发生了冲击负荷和流入少量毒物。 标题：污水处理中微生物的指示作用 着生的缘毛目多时，处理效果良好，出水BOD5和浊度低。这些缘毛目微生物(如小口钟虫、八钟虫、沟钟虫、褶钟虫、瓶累枝虫、微盘盖虫、独缩虫)都固定在絮状物上，并随之而翻动，其中还夹杂一些爬行的栖纤虫、游仆虫、尖毛虫、卑气管叶虫等，这说明活性污泥是优质而成熟的活性污泥。小口钟虫在生活污水和工业废水处理效果很好时往往就是优势菌种。如果大量鞭毛虫出现，而着生的缘毛目很少时，表明净化作用较差。大量的自由游泳的纤毛虫出现，指示净化作用不太好，出水浊度上升。如主要出现有柄纤毛虫，如钟虫、累枝虫、盖虫、轮虫、寡毛类时，则水质澄清良好，出水清澈透明，酚类去除率在90%以上。根足虫的大量出现，往往是污泥中毒的表现。如在生活污水处理中，累枝虫的大量出现，则是污泥膨胀、解絮的征兆。而在印染废水中，累枝虫则作为污泥正常或改善的指示生物。在石油废水处理中钟虫出现是理想的效果。过量的轮虫出现，则是污泥要膨胀的预兆。另外在一些原生动物不宜生长的污泥中，主要用菌胶团的大小和数量来判断处理效果。 微生物在调试过程中起着很重要的指示左右，通过镜检而根据活性污泥中的微生物可以发现该活性污泥的好差，其指示作用有： (1) 着生的缘毛目多时，处理效果良好，出水BOD5和浊度低。 如小口钟虫、八钟虫、沟钟虫、褶钟虫、瓶累枝虫、微盘盖虫、独缩虫，这些缘毛目
重金属工业废水处理技术探析顾宇中 发表时间：2018-12-18T10:54:29.927Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第26期作者：顾宇中 [导读] 重金属工业废水属于较强复杂性的混合体系，因为涉及到多种重金属离子。 爱环吴世（苏州）环保股份有限公司江苏苏州 215011 摘要：现阶段，随着社会的发展，现代化建设水平也有了很大的提高。在重金属工业不断发展的背后，工业废水问题日益严重，对生态环境及人类身体健康造成了很大的负面影响。因此，应该积极探索更佳的重金属工业废水处理技术方法，探讨工业废水处理后的资源化路径，以期妥善处理工业废水，促进重金属工业的更好发展。使得工业废水可以进行资源化利用，同时也兼顾生态环境与人类身体健康的保护。 关键词：重金属；工业废水；处理技术；探析 引言 重金属工业废水属于较强复杂性的混合体系，因为涉及到多种重金属离子，所以在重金属工业废水处理技术比较多的情况下，要了解各种技术的优缺点，再从废水实际特点出发，结合经济与技术条件的实际情况，探索出理想的重金属工业废水处理技术，缓解重金属工业废水问题。 1重金属工业废水的基本现状 随着重金属工业的不断发展，其产生的工业废水量也在日渐上升，主要有以下一些废水来源：(1)矿山和选矿厂尾矿的排水；(2)有色金属加工厂和钢铁厂的酸洗水；(3)电镀厂镀件洗涤水；(4)废石场淋浸水；(5)其他工业废水，比如农药业、医药业、油漆业、颜料业以及电解行业带来的工业废水等。重金属是一种极具潜在危害的重大污染物，无法被微生物分解，当重金属在人的体内富集或者与其他物质反应形成更强毒性的化合物，就会对人的身体造成极大的健康威胁。这是因为重金属在人体内，可以与蛋白质和各种酶产生非常强烈的作用，致使蛋白质及酶失去活性，若重金属在人体的某个器官中富集，一旦超过了该器官所可以耐受的限度，就会引起慢性、急性或者亚急性等程度的中毒现象。近年来我国重金属工业废水引起的污染事故逐渐增加，比如江苏省某工厂电镀酸洗废水每年超过4.7万t，导致附近水库和河湖的鱼产量降低了约13万斤；韶关某冶炼厂的含镉工业废水排放超标，使得北江韶关段遭遇比较严重的镉污染问题等。由此可见，重金属工业废水排放问题没有妥善解决，而致使污染事件不断发生，使得重金属工业废水处理成为当前社会各界都重视并希冀解决的重大问题。 2重金属工业废水处理技术的探索分析 要对重金属工业废水进行有效处理，降低其对自然环境与人类造成的危害性，可对以下一些处理技术进行深入的认识和分析。 2.1化学处理技术 使用化学方法对重金属工业废水进行处理，可分为化学沉淀法、电解法以及氧化还原法。首先,在化学沉淀法方面，在实际处理工作中，可在废水中加入可溶性化学药剂，使其与废水中处于离子状态的无机污染物相接触，进而发生化学反应，形成不溶于水或者难以溶于水的其他化合物。化合物可以在水中沉淀，最终可以让工业废水得到很好的净化。这一方法适用于汞、锌、铅和铬等重金属离子的净化处理。其次，在电解法方面，主要是通过电解槽中所发生的电化学反应，对重金属工业废水中的污染物进行处理。废水中含有的可溶解性污染物能够在电解中的氧化还原反应作用下，析出沉淀物或者溢出气体，进而达到净化废水的目的。这一方法主要适用于氰和铬等重金属离子废水的净化处理。最后，在化学还原法方面，若废水中的重金属离子处于高价态，具有较大的毒性，则可以运用这一方法对其进行还原至低价态，将其分离后除去。 2.2物理化学处理技术 在废水处理中的物理化学处理技术同样涵括三种基本方法，具体如下：第一种是物理/化学吸附法。吸附材料通常为蓬松结构，其比表面积比较高，又或者某些吸附材料具有比较特殊的功能基团，可以对废水中的重金属离子产生物理吸附作用或者化学吸附作用。在这方面的吸附剂常见的有活性炭、累托石、沸石以及硅藻土等。而活性炭是最早被运用和最常见的一种吸附剂，能够对多种重金属离子都产生吸附作用，具有较大的吸附容量，只是其造价比较贵，使用寿命短，操作费用也比较高。第二种为离子交换法，主要是通过离子交换剂中的离子与重金属工业废水中的离子产生交换反应，从而去除废水里的有害离子。这种方法可以实现贵重金属离子的回收，一般适用于有机废水与放射性废水等方面的处理工作。第三种则为膜分离法，主要是采用特殊的半透膜，借助外界推动力使得溶液中渗透出一种溶质与溶剂，从而分离水中的重金属离子。而膜截留组分粒径大小以及膜性能都存在差异性，所以膜分离法也可以分为微滤、纳滤、超滤、电渗析以及反渗透等分离法。这种方法作为新型的重金属离子分离技术，其优点显著，比如分离效率高、操作比较简单便利、没有二次污染、能耗比较低，同时其分离产物容易被回收、自动化程度也比较高，只是膜污染物和膜恶劣等方面的问题导致这一技术很难进一步发展，需针对这一领域展开深入的研究。 2.3生物处理技术 在废水处理中的生物处理技术，也被称为生物吸附法，即是充分利用生物体自身的化学结构和成分特性，使其吸附废水中的重金属离子，然后采用固液相互分离的方法除去废水中的重金属离子。重金属工业废水中采用生物吸附法是近些年得到推广应用的新兴水处理方法，不但具有丰富的原料来源，还具有成本低廉和无二次污染等方面的优点，使其发展前景一片光明。 3重金属工业废水处理后的再回收利用 3.1废水再回收利用的意义 对重金属工业废水进行科学处理后，其污染物浓度控制指标在达到排放要求后可以排出，只是其中蕴含的大量重金属污染物依旧被排放至受纳水体，无法使废水危害问题得到根本性的解决，这也就使得工业废水的资源化问题被提上议程并且得到了越来越高的重视。因此，国内的重金属工业废水处理模式以零污染排放为目标日益受到关注。而在当前，要做到重金属工业废水再回收利用，最大限度地实现废水资源化，则可以建立废水净化回用系统，也就是将处理合格的工业废水再予以适当处理，后将其充分利用，既可以缓解水资源日渐紧张的现状，也可以解决工业废水资源化问题。而要构建废水净化回用系统，需要先确定工业废水回用目标，再按照各用水点的相关水质要
重金属废水的微生物废水处理工艺 一、微生物法治理电镀废水技术 1．主要技术内容 （1）基本原理用从电镀污泥中获得的SR系列复合功能菌，高效还原六价铬为三价铬，三价铬、锌、铜、镍和镉等二价金属离子被菌体富集，再经固液分离，废水被净化，污泥中金属再用微生物或化学法回收，固液分离的上清液可以回用。 （2）技术关键本技术的关键是菌体的培养和“菌废比”的合理调控，这是保证处理水质达到排放标准或回用的重要条件。一般采用厌氧技术培养菌体，培养液可以是生活污水，粪便，高浓度有机废水，也可以人工配制。采用中温发酵技术。根据废水中的金属离子的浓度和培养的菌体的浓度决定“菌废比”，具体情况具体决定。 （3）工艺流程微生物治理电镀废水工艺流程见图9-24。 2．主要技术指标 （1）净化能力本技术对废水成分变化的适应性强，各金属离子浓度的范围为：铬1mg／L～1000mg ／L，锌1mg／L～1000mg／L，铜1mg／L～1000mg／L，镍1mg／L～500mg／L，镉1mg／L～500mg／L。本技术不仅能处理单一的金属废水，也可处理混合的金属废水。废水的pH值可在4～8范围内变化。每天处理废水量可达1m3～1000m3以上。 （2）特点利用微生物高效快速还原六价铬，无二次污染，能回收菌泥中的金属，因此，使用周期长，管理方便。如果能利用生活污水、食品加工废水等培养微生物，可以实现以废治废。 （3）出水水质处理后排放水中六价铬、总铬、锌、铜、镍、镉等金属低于国家GB8978-1996污水综合排放标准，见表9-15。
3．投资分析对于日处理100t废水的规模而言，1992年价格为总投资30万元，其中土建15万元，设备10万元，其他5万元。 本技术主要设备使用期可达40年，运行费用约为每吨废水0.20元。 4．主要设备微生物法治理电镀废水技术的主要设备有培菌池，生物反应器，调节池，泵房，沉淀池，消毒池，主控室，化验室等。 二、硫酸盐生物还原法处理含锌废水 硫酸盐生物还原法处理含锌废水其原理是利用硫酸盐还原菌SRB在厌氧条件下产生硫化氢，硫化氢和废水中的重金属反应，生成金属硫化物沉淀以去除重金属离子。 1．废水处理工艺流程见图9-25。
八、微生物 8.1、微生物指示 活性污泥主要由四部分组成： ①具有代谢功能的活性微生物群体； ②微生物内源呼吸自身氧化的残留物； ③被污泥絮体吸附的难降解有机物； ④被污泥絮体吸附的无机物。 具有代谢功能的活性微生物群体包括细菌、真菌、原生动物、后生动物等，而其中细菌承担了降解污染物的主要作用。 活性污泥中的细菌以异养型的原核细菌为主，对正常成熟的活性污泥，每毫升活性污泥中的细菌数大致在10^7～10^9个。细菌是以溶解性物质为食物的单细胞微生物。在活性污泥中形成优势的细菌与污水中的污染物性质和活性污泥法运行操作条件有关。活性污泥中常见的优势苗种有；产碱杆菌属、芽孢杆菌属、黄杆菌属、动胶杆菌属、假单胞菌属、丛毛单胞菌属、大肠埃氏杆菌屑等。活性污泥中一些细菌，如枝状动胶杆菌、腊状芽孢杆菌、黄杆菌、放线形诺卡亚氏菌、假单胞苗等细菌具有分泌黏着性的物质能力，这些黏着性的物质提供了使细菌互相黏结、形成菌胶团的条件。菌胶团对污水中微小颗粒和可溶性有机物有一定的吸附和黏结作用，促进形成活性污泥絮体。 真菌是多细胞的异养型微生物，属于专性好氧微生物，以分裂、芽殖及形成孢子等方式生存。真菌对氮的需求仅为细菌的一半。活性污泥法中常见的真菌是微小的腐生或寄生的丝状菌，它们具有分解碳水化合物、脂肪、蛋白质及其他含氮化合物的功能。如果大量出现，会产生污泥膨胀现象，严重影响活性污泥系统的正常工作。真菌在活性污泥法中出现往往与水质有关。 肉足类、鞭毛类、纤毛类是活性污泥中常见的三类原生动物。原生动物为单细胞生物，以二分裂法繁殖，大多为好氧化能异养型菌，它们的主要食物对象是细菌。因此，处理水的水质和活性污泥中细菌的变化直接影响原生动物的种类和数量的变化。在活性污泥法的运行初期，以肉足虫类、鞭毛虫类为主，然后是自由游泳的纤毛虫类，当活性污泥成熟，处理效果良好时，匍匐型或附着型的纤毛虫类占优势。原生动物个体较大，通过显微镜能够观察到，可作为指示生物，在活性污泥法的应用中，常通过观察原生动物的种类和数量，间接地判断污水处理的效果。因此，活性污泥原生动物生物相的观察，是活性污泥质量评价的重要手段之一。此外，原生动物捕食细菌的作用也确保活性污泥系 第145页