硫化物氧化及新工艺

第卷第期年月哈尔滨工业大学学报叨,硫化物氧化及新工艺任南琪,王爱杰,李建政,杜大仲哈尔滨工业大学市政环境工程学院,黑龙江哈尔滨巧以刃摘要综述了丝状硫细菌、光合硫细菌和无色硫细菌类氧化硫化物为单质硫的微生物的生理特征与产硫条件,以及国内外利用其进行生物脱硫工艺的研究现状,指出无色硫细菌体外排硫、氧化硫的效率高,每增长细菌细胞至少可产生单质硫,更适合于工业化的生物脱硫工艺同时总结了生物脱硫新工艺的重要标准和今后研究与应用的方向总结了国内外从酶学和遗传学角度研究生物脱硫过程的分子机理,指出利用基因工程技术构建的新型工程菌株将具有更高的脱硫效果关键词生物脱硫硫化物氧化细菌单质硫中图分类号,文献标识码文章编号一一一对对一,一,一,一,群,,,,价己,,班一硕一脚一一,一班一,仓,一杭,,一盯盯罗一一即硫化物的释放是厌氧处理含硫酸盐或亚硫酸盐废水时伴生的主要问题,即硫酸盐作为电子受体被硫酸盐还原菌还原为硫化物包括、,一和一由于硫化物的毒性、腐蚀性、恶臭和高耗氧量等问题,必须采取有效措施控制收稿日期甚金项目作者简介一一国家自然科学基金资助项目黑龙江省自然科学基金资助项目以〕任南琪野一,男,博士,教授,博士生导师,特聘教授其向环境中的排放目前采用的直接气提、氧化和化学沉淀等常规物化工艺的最大弊端在于能耗、化学药剂和运行费用相对较高而近几年发展起来的生物脱硫工艺却倍受青睐,主要原因是该工艺有以下几方面的突出优越性’〕无需催化剂,除空气外,无需其他氧化剂不产生化学污泥产生的生物污泥量少能耗低可回收单质硫硫可能被循环利用产生的硫酸盐或硫代硫酸盐极少硫化物的去··哈尔滨工业大学学报第卷除效率高,反应速率快因此,尽管生物脱硫工艺的研究起步较晚,但发展速度却相当快生物脱硫的微生物氧化硫化物的微生物主要为丝状硫细菌、光合硫细菌和无色硫细菌〔’一‘,大部分属于化能自养型丝状硫细菌丝状硫细菌主要包括两个属〔’〕,即贝氏硫菌属和发硫菌属生活在含硫化物的水中,能在有氧环境中把水中氧化为单质硫,并从中获得生长和活动所需的能量,生成的单质硫则以硫粒的形式沉积在细胞体内,单质硫还可以被进一步氧化为硫酸盐贝氏硫菌是一种可滑行的丝状细菌,发硫菌则固着生长由于这类细菌将产生的单质硫贮存在细胞体内,给分离和提纯带来困难,在实际生产中应用较少光合硫细菌光合硫细菌是一类光能营养细菌’川,它以硫化物或硫代硫酸盐作为电子供体,从光源中获得能量,依靠体内特殊光合色素,同化进行光合作用其反应式如下一〔〕光合硫细蔺主要分为两大类严格光能自养型,主要包括着色菌科“。的着色菌属和绿菌科。。的绿菌属兼性光能自养型,它们能以有机物简单的有机酸类或醇类作为电子供体和碳源,主要包括红螺菌科的红螺菌属、红假单胞菌属、红微菌属以及绿丝菌科表列出了几种典型光合硫细菌的生理特性,可以看出大多数光合硫细菌是体外排硫的表光合硫细菌的分类及特征沂科代谢特性电子供体尽管如此,目前光合硫细菌应用生物脱硫工艺的例子却不多,其主要原因如下光合硫细菌生长和活动需要光照,给反应器设计带来困难,并增加了运行费有些菌种也在体内贮硫光合硫细菌氧化硫化物的过程与的还原即固定和细胞物质的生长相祸联,其氧化速率和能力受到细菌细胞物质的生长速率和总量的限制此外,研究表明,光合硫细菌每产生细胞物质仅可将一硫化物氧化生成单质硫,这个数值越低,去除同样多硫化物,产生的生物污泥就越多「」无色硫细菌“无色硫细菌”,、。’一‘,一一只是一个生理学惯用词,而不是分类学名词实际上,有些无色硫细菌的纯培养菌苔呈粉红或棕色,说明其体内含有细胞色素「「无色硫细菌种类繁多,且各自具有不同的生理学、形态学和生态学特征,对环境条件的要求也有差异,如表所示其中硫杆菌属是土壤和自然水体中最常见的一种无色硫细菌二丁,一般是无芽抱的短杆菌,革兰氏阴性,端生鞭毛,能将硫化物氧化成单质硫或硫酸盐,或将硫代硫酸盐氧化为硫酸盐大多数无色硫细菌都在中性、中温条件下生活但也有研究表明,无色硫细菌可生活的环境范围很“,在·一、温度一℃的条件下都有无色硫细菌生长和活动对的要求很宽松,在高至饱和浓度低至完全无氧状态下,都有无色硫细菌生存研究还发现,环境条件的改变会引起某些无色硫细菌营养方式的改变,如、在好氧条件下,氧化硫化物生成单质硫而在厌氧条件下,则以作为电子供体,将单质硫还原为硫化物,即这种细菌随着环境条件的改变,会由硫氧化菌转变为硫还原菌表几种无色硫细菌的培养条件绿菌科严格光能营养型,兼性自养,胞外排硫,严格厌氧兼性光能营养型,兼性自养,胞外排硫,高温型光能营养型,兼性自养,胞内排硫,兼性好氧兼性光能营养型,兼性自养,胞外排硫代表菌种口七一,一,,,有机酸绿丝菌科一,有机酸着色菌科一,一,,有机酸··￡叩璐·诉·乙琳·灯·,·了阴·‘万,·尸〕营养方式专性自养专性自养专性自养兼性自养专性自