重金属生物处理及生物增强技术
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2020/5/25
一、生物吸附剂的来源与选择
1、生物吸附剂的来源
细菌 枯草杆菌、生枝动胶菌、地衣型芽孢杆菌 霉菌 黄曲霉、根霉菌、米曲霉、木曲霉等 藻类 褐藻、海带、岩衣藻等 天然有机物 纤维素、淀粉、壳聚糖、植物秆
2020/5/25
2、生物吸附剂的选择
（1）根据所处理的金属不同选择相应的吸附剂 （2）成本低，一般情况下可重复使用 （3）反应速度快，即吸附和解吸金属的速度快 （4）易与水溶液发生两相分离 （5）吸附容量应比较大
二、生物吸附机理
（一）活性生物体与非活性生物体的吸附 1、生物吸附
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。
2020/5/25
2、生物累积
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 子输送到细胞内部。
பைடு நூலகம்
2020/5/25
污染物由土壤转移到大气不可取
（3）植物吸收
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 们输送到植物的根、茎、叶等部位储 存起来
2020/5/25
吸收方式
诱导性抽提：通过向土壤中加入重金属
螯合剂（如EDTA），来达到增加某些植 物对某种或几种重金属的吸收的目的
2020/5/25
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
确定目标 选择分离源 筛选的设定
2020/5/25
2、污染物高效降解M的培养 3、生物增强技术的投加利用
2020/5/25
（1）投加有效的M
有效菌种应满足：
投加后，菌体活性高
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
2020/5/25
（6）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
（7）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
2020/5/25
二、生物吸附机理
（一）活性生物体与非活性生物体的 吸附
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
2020/5/25
2020/5/25
三、生物增强技术的应用原则
1、生物制剂在使用系统中必须占优势 2、生物制剂的主要功能是预处理而非治理 3、生物制剂不能只添加一次 4、需要有计划地添加生物制剂
2020/5/25
2020/5/25
四、重金属污染的植物修复
1、植物修复
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，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，达到污染治理与生态修复 的目的
2020/5/25
2、植物修复去除重金属离子的方法
2020/5/25
维持相当的数量
（2）投加遗传工程菌 主要降解一些异生物合成物
2020/5/25
（3）投加营养物和基质类似物
投加营养物：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 助于降解菌的生长，改善处理系统的运行性能。
投加基质类似物：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。
2020/5/25
（二）生物吸附机理
（1）重金属与微生物细胞壁的大分子络合反应 （2）微生物对重金属的沉淀作用 （3）微生物对重金属的氧化还原作用 （4）重金属与微生物中离子发生离子交换反应
2020/5/25
三、影响生物吸附剂吸附性能的因素
1、pH 2、吸附温度 3、吸附剂的粒径 4、吸附剂对重金属离子的选择性 5、吸附时间 6、其他离子的影响
（1）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。
2020/5/25
（2）植物挥发
通过植物使土壤中的某些重金属转变成 气态而挥发出来。
如Hg2+ 转变成气态（Hgo）而挥发出来。
缺点：可变成气体的重金属有限。
持续性抽提：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 和遗传学特性使植物吸收重金属
2020/5/25
2020/5/25
一、生物增强技术概念
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 程手段获得的工程菌,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 的处理效率
一、生物吸附剂的来源与选择
1、生物吸附剂的来源
细菌 枯草杆菌、生枝动胶菌、地衣型芽孢杆菌 霉菌 黄曲霉、根霉菌、米曲霉、木曲霉等 藻类 褐藻、海带、岩衣藻等 天然有机物 纤维素、淀粉、壳聚糖、植物秆
2020/5/25
2、生物吸附剂的选择
（1）根据所处理的金属不同选择相应的吸附剂 （2）成本低，一般情况下可重复使用 （3）反应速度快，即吸附和解吸金属的速度快 （4）易与水溶液发生两相分离 （5）吸附容量应比较大
二、生物吸附机理
（一）活性生物体与非活性生物体的吸附 1、生物吸附
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。
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2、生物累积
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 子输送到细胞内部。
பைடு நூலகம்
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污染物由土壤转移到大气不可取
（3）植物吸收
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 们输送到植物的根、茎、叶等部位储 存起来
2020/5/25
吸收方式
诱导性抽提：通过向土壤中加入重金属
螯合剂（如EDTA），来达到增加某些植 物对某种或几种重金属的吸收的目的
2020/5/25
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
确定目标 选择分离源 筛选的设定
2020/5/25
2、污染物高效降解M的培养 3、生物增强技术的投加利用
2020/5/25
（1）投加有效的M
有效菌种应满足：
投加后，菌体活性高
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
2020/5/25
（6）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
（7）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
2020/5/25
二、生物吸附机理
（一）活性生物体与非活性生物体的 吸附
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
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2020/5/25
三、生物增强技术的应用原则
1、生物制剂在使用系统中必须占优势 2、生物制剂的主要功能是预处理而非治理 3、生物制剂不能只添加一次 4、需要有计划地添加生物制剂
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2020/5/25
四、重金属污染的植物修复
1、植物修复
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，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，达到污染治理与生态修复 的目的
2020/5/25
2、植物修复去除重金属离子的方法
2020/5/25
维持相当的数量
（2）投加遗传工程菌 主要降解一些异生物合成物
2020/5/25
（3）投加营养物和基质类似物
投加营养物：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 助于降解菌的生长，改善处理系统的运行性能。
投加基质类似物：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。
2020/5/25
（二）生物吸附机理
（1）重金属与微生物细胞壁的大分子络合反应 （2）微生物对重金属的沉淀作用 （3）微生物对重金属的氧化还原作用 （4）重金属与微生物中离子发生离子交换反应
2020/5/25
三、影响生物吸附剂吸附性能的因素
1、pH 2、吸附温度 3、吸附剂的粒径 4、吸附剂对重金属离子的选择性 5、吸附时间 6、其他离子的影响
（1）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。
2020/5/25
（2）植物挥发
通过植物使土壤中的某些重金属转变成 气态而挥发出来。
如Hg2+ 转变成气态（Hgo）而挥发出来。
缺点：可变成气体的重金属有限。
持续性抽提：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 和遗传学特性使植物吸收重金属
2020/5/25
2020/5/25
一、生物增强技术概念
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 程手段获得的工程菌,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 的处理效率