內容簡介
《微生物去除重金屬和砷:複合硫酸鹽還原菌法的機理與技術》系統介紹了複合硫酸鹽還原菌處理重金屬和砷廢水的研究和技術成果。內容包括硫酸鹽還原菌去除鉻（Cr6+、Cr3+）、鋅（Zn2+）、銅（Cu2+）、鎳（Ni2+）、鎘（Cd2+）和砷（As3+、As5+）的機理與技術，去除重金屬和砷等菌種的分離、篩選和馴化及誘導，脫硫弧菌的基因克隆和表達，親和Cr6+的噬菌體篩選研究，硫酸鹽還原菌原位合成生物硫鐵納米材料及其套用基礎研究，複合硫酸鹽還原菌套用的衛生安全性研究，以及處理含重金屬和砷廢水的工程實例。《微生物去除重金屬和砷:複合硫酸鹽還原菌法的機理與技術》可供環境科學、環境工程、給排水、廢水處理等專業的科研和工程設計人員及大專院校相關專業的師生閱讀參考。
圖書目錄
第1章 複合硫酸鹽還原菌去除重金屬和砷的機理研究
1.1 複合硫酸鹽還原菌去除Cr6+的機理
1.2 複合硫酸鹽還原菌去除重金屬的機理
1.3 複合硫酸鹽還原菌去除砷的機理
1.4 硫酸鹽還原菌的生境條件
1.5 複合硫酸鹽還原菌的還原反應與代謝作用
1.6 複合硫酸鹽還原菌去除重金屬的相關條件
參考文獻
第2章 脫硫弧菌基因克隆和表達及親和六價鉻的噬菌體篩選
2.1 dsrA基因的原核表達研究
2.2 噬菌體展示庫篩選對鉻酸根具有結合力的多肽的研究
2.3 複合硫酸鹽還原菌的16S rRNA分析
參考文獻
第3章 複合硫酸鹽還原菌合成生物硫鐵納米材料的研究
3.1 化學法和微生物法製備納米FeS的研究
3.2 納米FeS處理含Cr6+廢水及反應機理探討
3.3 納米TiO2對水中Cr6+的去除
3.4 納米FeS與納米TiO2協同作用對水中Cr6+的去除
參考文獻
第4章 生物硫鐵複合材料特性及其在含鉻廢水處理與資源化中的套用研究
4.1 生物硫鐵複合材料製備和特性分析
4.2 生物硫鐵生成規律研究
4.3 生物硫鐵廉價培養基篩選
4.4 生物硫鐵處理含鉻釩廢水產生的污泥資源化研究
4.5 生物硫鐵處理含鉻廢水與資源化新工藝研究
參考文獻
第5章 含鉻廢水的處理技術
5.1 化學還原沉澱法
5.2 物理化學法
5.3 含鉻廢水的生物處理技術
參考文獻
第6章 去除重金屬的硫酸鹽還原菌的分離篩選和套用基礎研究
6.1 脫硫弧菌Ⅰ還原Cr6+的研究
6.2 脫硫弧菌Ⅱ還原Cr6+的研究
6.3 脫硫弧菌Ⅲ去除Cr6+的研究
6.4 共存離子對複合硫酸鹽還原菌還原Cr6+的影響研究
6.5 誘導脫硫腸狀菌還原Cr6+的研究
6.6 失活硫酸鹽還原菌與活體硫酸鹽還原菌還原Cr6+的研究
6.7 複合硫酸鹽還原菌治理電鍍廢水的研究
6.8 微生物去除鋅的研究
6.9 脫硫桿菌去除銅的研究
6.10 脫硫腸狀菌處理鎳的研究
參考文獻
第7章 複合硫酸鹽還原菌的衛生安全性研究
7.1 複合硫酸鹽還原菌衛生安全性研究
7.2 排放水對動植物的影響觀察
7.3 衛生管理措施及應急預案研究
7.4 複合硫酸鹽還原菌在重金屬污染治理工程中套用的衛生管理及應急措施
7.5 本研究的特點
7.6 複合硫酸鹽還原菌在重金屬污染工程中套用的風險分析及風險控制
7.7 《複合硫酸鹽還原菌衛生安全性研究》的後評估
7.8 本章小結
參考文獻
第8章 複合硫酸鹽還原菌處理冷軋含鉻廢水的研究與套用
8.1 寶鋼含鉻廢水處理現狀
8.2 複合硫酸鹽還原菌處理寶鋼冷軋含鉻廢水的實驗室研究
8.3 複合硫酸鹽還原菌處理冷軋含鉻廢水的中試研究
8.4 中試工藝參數的確定
8.5 含鉻生物污泥資源再利用的研究
8.6 鉻鹽產品製備工藝研究
8.7 淺鉻黃的製備
8.8 無鈣鹼性氧化焙燒工藝二次污染的防治
8.9 產品質量檢測
8.10 鉻污泥資源化利用工藝流程
8.11 從泥餅中回收鋅的研究
參考文獻
第9章 複合硫酸鹽還原菌處理含砷廢水的研究與套用
9.1 環境中的砷與其毒性
9.2 含砷廢水處理技術
9.3 複合硫酸鹽還原菌處理含砷廢水的實驗室研究
9.4 複合硫酸鹽還原菌處理含砷廢水的中試研究
9.5 複合硫酸鹽還原菌處理含砷廢水的工程實例
參考文獻
第10章 複合硫酸鹽還原菌處理重金屬廢水工程實例
10.1 複合硫酸鹽還原菌處理含高濃度鉻廢水工程
10.2 複合硫酸鹽還原菌處理含鋅鉻廢水工程
10.3 複合硫酸鹽還原菌處理含銅廢水工程
10.4 複合硫酸鹽還原菌處理含鎳廢水工程
10.5 複合硫酸鹽還原菌處理含鉻銅鎳和氰化物廢水工程
10.6 複合硫酸鹽還原菌處理含多種重金屬廢水工程
10.7 生物硫鐵材料處理電鍍工業園重金屬廢水工程
參考文獻
序言
水是生命之源，沒有水就沒有生命的存在。我國是一個水資源貧乏的國家，水環境污染加劇了水資源的短缺，其中重金屬造成的水污染不斷加重，給生態環境和人民生活帶來嚴重的危害。世界各國對重金屬和砷等的污染都給予了高度重視，通過不斷研究開拓新方法、新技術、新工藝，以及與此有關的新理論、新思路，力求徹底解決重金屬的污染，使其資源化，實現重金屬回收，水再生利用。
2010年6月我國環保部牽頭編制的《重金屬污染綜合防治規劃（2010～2015年）》基本完成，7月9日重金屬污染防治部際聯席會議在北京召開，研究部署重金屬污染防治工作，國務院批准該《規劃》組織實施，有利於進一步最佳化涉重金屬產業結構，完善重金屬污染防治體系、事故應急體系及環境與健康風險評估體系等三大監管體系，使突發重金屬污染事件顯著減少，重金屬污染得到有效控制，確保人民民眾遠離重金屬污染危害。
在傳統的物理法、化學法和物化法處理重金屬廢水的基礎上，本著探索投資盛運行費用低、無二次污染的原則，本書編著者及所領導的研究小組開展了微生物處理重金屬廢水系統工作。20多年來，以複合硫酸鹽還原菌去除重金屬為重點，以去除六價鉻（Cr6+）為核心，以技術發展和實際套用為目標，在硫酸鹽還原菌的分離篩選、生理生化遺傳特徵及還原酶基因克隆、去除重金屬和砷的機理，原位合成生物硫鐵納米材料，廉價培養基開拓，重金屬和砷廢水治理工程中的套用及其衛生安全性等方面進行了翔實的研究和探索，提出了微生物處理含重金屬和砷廢水的原理和方法，在國內外發表了66篇研究論文，取得了7項發明專利，多項技術在實際工程中套用。本書是對這些研究工作的部分總結。
全書共10章。第1章在已有硫酸鹽還原菌資料的基礎上，結合水處理微生物學和無機化學、物理化學、給排水工程學及環境科學等學科，以及多年的微生物處理電鍍廢水的實際工程經驗，提出了複合硫酸鹽還原菌去除重金屬和砷的機理與技術，目的是為其它各章節奠定知識基礎。第2章內容包括：克隆脫硫弧菌亞硫酸鹽還原酶基因並在大腸桿菌中表達，建立利用16SDNA探討分析複合硫酸鹽還原菌的結構和遺傳穩定性，利用噬菌體表面展示篩選對Cr6+具有較強親和力的噬菌體克隆，構建複合硫酸鹽還原菌群的染色體庫，這些研究為認識複合硫酸鹽還原菌群還原去除Cr6+的機理提供了新思路。第3章介紹複合硫酸鹽還原菌原位合成長45～80nm、長寬比10～15的生物硫鐵納米材料，該納米材料去除鉻優於化學法合成的硫鐵納米材料，有較好的實用性。第4章分析了用透射電鏡、X射線衍射和X射線電子能譜研究生物硫鐵複合材料的特性，其複合材料中納米硫鐵化合物主要組分為無定形硫化亞鐵和四方硫鐵礦，該材料具有很好的耐鉻（Cr6+）性和再生性能，在此基礎上研發了處理高濃度鉻廢水及鉻資源化的還原再生循環處理工藝，污泥中鉻達冶金和化工級鉻礦標準。第5章介紹了傳統的物化法處理含鉻廢水的方法。第6章介紹從含重金屬或含砷的污泥中分離篩選獲得脫硫弧菌、脫硫桿菌、脫硫球菌、脫硫腸狀菌、脫硫單胞菌、脫硫葉狀菌、脫硫八疊球菌、志賀菌和陰溝腸桿菌等菌株，將其組合成複合菌，在含重金屬廢水和含砷廢水處理工程中套用的基礎研究。第7章研究和評估了套用複合硫酸鹽還原菌的衛生安全性。第8章論證複合硫酸鹽還原菌處理含Cr6+廢水的研究結果，並建立冷軋高濃度鉻廢水處理工程。第9章介紹複合硫酸鹽還原菌處理含砷廢水的研究和套用工程實例。第10章介紹複合硫酸鹽還原菌處理含鉻、鋅、銅和鎳廢水的部分工程實例，供同行借鑑和糾偏及創新參考。本書除概述和文獻綜述外，絕大部分是編著者及其研究小組的工作結果。
全書由李福德統稿、修約。謝洪章對全書的整理編排、圖表編輯和文稿校對做了大量工作。
本書課題獲國家自然科學重點基金（50130030）、國家“八五”科技攻關項目（859090204，9253206）、國家“九五”科技攻關計畫（969200902）、中科院“九五”課題（KZ951A120103，KZ9570503）和四川省“七五”科研課題（8710314）的支持；以及國家“十一五”科技支撐計畫項目（2006BAC02A09）和國家“863”項目（2008AA06A409）的支持。
本書在編寫過程中得到張懿院士的關心與指導，中國科學院成都生物所領導給予了大力支持，在此向他們表示衷心的感謝。衷心感謝所有參加研究和開發工作的同事和朋友們。在本工作研究和本書寫作過程中，參考了大量國內外有關文獻，並在書中引用，在此向這些文獻的作者一併表示感謝。
科技發展日新月異，限於編著者學識水平，這些結果還只是初步的，不系統、不完善的，一些認識和結論會受到現階段研究結果和知識水平的限制，可能存在疏漏和偏頗，敬請同行專家和讀者批評指正。
編著者
2011年2月
