第1章 复合硫酸盐还原菌去除重金属和砷的机理研究 1
1.1 复合硫酸盐还原菌去除Cr6＋的机理 1
1.2 复合硫酸盐还原菌去除重金属的机理 3
1.3 复合硫酸盐还原菌去除砷的机理 5
1.4 硫酸盐还原菌的生境条件 5
1.4.1 硫酸盐还原菌简介 5
1.4.2 复合硫酸盐还原菌的生境条件 8
1.5 复合硫酸盐还原菌的还原反应与代谢作用 9
1.5.1 复合硫酸盐还原菌的还原反应 9
1.5.2 复合硫酸盐还原菌的代谢作用 9
1.6 复合硫酸盐还原菌去除重金属的相关条件 11
1.6.1 复合硫酸盐还原菌与基质的关系 11
1.6.2 不同负荷厌氧反应器产生硫酸盐还原菌的细菌计数 11
1.6.3 不同负荷复合硫酸盐还原菌厌氧反应器中S2-和Fe2＋浓度 11
1.6.4 对复合硫酸盐还原菌的代谢产物H2S毒性的抑制与利用 12
1.6.5 复合硫酸盐还原菌的吸附和絮凝作用 12
参考文献 12
第2章 脱硫弧菌基因克隆和表达及亲和六价铬的噬菌体筛选 12
2.1 dsrA基因的原核表达研究 14
2.1.1 N端克隆载体的构建和蛋白诱导表达及分析 14
2.1.2 N端表达蛋白的分离和抗血清制备 15
2.1.3 N端表达产物的免疫印迹试验（Western blot） 15
2.1.4 全长dsrA的构建和表达 15
2.1.5 dsrA-N端表达和Western blot分析 16
2.1.6 全长dsrA的诱导表达 18
2.1.7 全长dsrA的分离纯化和活性研究 18
2.2 噬菌体展示库筛选对铬酸根具有结合力的多肽的研究 19
2.2.1 实验材料与试剂 19
2.2.2 实验方法 19
2.2.3 筛选效果 19
2.2.4 多肽分析 22
2.3 复合硫酸盐还原菌的16S rRNA分析 22
2.3.1 细菌来源 22
2.3.2 细菌DNA提取 23
2.3.3 DNA纯化 23
2.3.4 PCR扩增 23
2.3.5 基因克隆和重组DNA的检测 23
2.3.6 数据分析 23
2.3.7 混合样品中菌株的16S rDNA序列测定 23
2.3.8 混合样品细菌的鉴定和分类 23
参考文献 25
第3章 复合硫酸盐还原菌合成生物硫铁纳米材料的研究 25
3.1 化学法和微生物法制备纳米FeS的研究 26
3.1.1 均相沉淀法制备纳米FeS 26
3.1.2 微乳液法制备纳米FeS 28
3.1.3 复合硫酸盐还原菌原位生成纳米FeS的表征及形成机理的探讨 32
3.2 纳米FeS处理含Cr6＋废水及反应机理探讨 35
3.2.1 含Cr6＋废水FeS处理对比 35
3.2.2 纳米FeS处理含Cr6＋污水机理的探讨 36
3.2.3 纳米FeS材料处理含铬、锌、镍、钒废水的影像 36
3.3 纳米TiO2对水中Cr6＋的去除 39
3.4 纳米FeS与纳米TiO2协同作用对水中Cr6＋的去除 39
3.4.1 纳米FeS与纳米TiO2协同去除水中Cr6＋ 39
3.4.2 TiO2与不同量的FeS协同去除水中Cr6＋的效果 41
3.4.3 FeS与不同类型的TiO2协同去除水中Cr6＋的效果 42
3.4.4 FeS与不同量的金红石型TiO2协同去除水中Cr6＋的效果 43
参考文献 45
第4章 生物硫铁复合材料特性及其在含铬废水处理与资源化中的应用研究 45
4.1 生物硫铁复合材料制备和特性分析 46
4.1.1 实验材料与仪器 46
4.1.2 生物硫铁制备和特性分析 47
4.1.3 生物硫铁处理高浓度含铬废水的性能 48
4.1.4 生物硫铁处理含铬废水与传统方法比较 50
4.1.5 生物硫铁的耐铬性能及机制探讨 51
4.1.6 生物硫铁的再生性能 53
4.1.7 本节结论 53
4.2 生物硫铁生成规律研究 54
4.2.1 生物硫铁的生成规律 54
4.2.2 生物硫铁生成过程不同阶段产量与pH的关系 54
4.2.3 生物硫铁生成过程不同阶段产量与菌量的关系 55
4.2.4 生物硫铁生成过程不同阶段产量与除Cr6＋量的关系 55
4.2.5 提高生物硫铁浓度的方法 56
4.2.6 本节小结 57
4.3 生物硫铁廉价培养基筛选 57
4.3.1 试验的复合菌和培养基 57
4.3.2 传统乳酸钠-酵母汁培养基的改良 57
4.3.3 天然碳氮源培养基的筛选 58
4.3.4 高浓度有机废液作为培养基的试验 59
4.3.5 本节小结 60
4.4 生物硫铁处理含铬钒废水产生的污泥资源化研究 61
4.4.1 试验材料 61
4.4.2 含铬污泥的铬铁含量分析 62
4.4.3 利用高温灼烧提高铬含量 62
4.4.4 控制反应pH提高污泥中的铬含量和铬铁比 63
4.4.5 本节小结 64
4.5 生物硫铁处理含铬废水与资源化新工艺研究 64
4.5.1 生物硫铁处理后的含铬污泥中SRB活性 65
4.5.2 含活性SRB污泥对Cr6＋的还原能力 66
4.5.3 生物硫铁单系统处理模拟含铬废水 67
4.5.4 生物硫铁单系统处理提钒废水 68
4.5.5 生物硫铁双系统处理模拟含铬废水 69
4.5.6 生物硫铁双系统处理提钒废水 70
4.5.7 小结 73
参考文献 74
第5章 含铬废水的处理枝术 75
5.1 化学还原沉淀法 75
5.1.1 FeSO4－石灰法 76
5.1.2 SO2还原法 76
5.1.3 Mg(OH)2法 77
5.1.4 稻草黄原酸酯处理法 77
5.1.5 铁屑还原法 77
5.1.6 钡盐沉淀法 78
5.1.7 铁氧体法 78
5.2 物理化学法 79
5.2.1 离子交换法 79
5.2.2 液膜法 79
5.2.3 活性炭吸附法 80
5.2.4 沸石吸附法 80
5.2.5 工业废弃物处理法 80
5.2.6 电解法 81
5.2.7 电渗析法 81
5.3 含铬废水的生物处理技术 81
参考文献 81
第6章 去除重金属的硫酸盐还原菌的分离筛选和应用基础研究 81
6.1 脱硫弧菌Ⅰ还原Cr6＋的研究 82
6.1.1 脱硫弧菌Ⅰ的分离纯化 82
6.1.2 脱硫弧菌Ⅰ的生长 83
6.1.3 脱硫弧菌Ⅰ对几种重金属离子的抗性 83
6.1.4 脱硫弧菌Ⅰ净化Cr6＋的条件 84
6.1.5 阴阳离子对脱硫弧菌Ⅰ净化Cr6＋的干扰 85
6.1.6 脱硫弧菌Ⅰ对电镀含铬废水的净化效果 87
6.1.7 本节结论 87
6.2 脱硫弧菌Ⅱ还原Cr6＋的研究 87
6.2.1 菌株的分离 87
6.2.2 培养条件 88
6.2.3 还原Cr6＋试验 88
6.2.4 分析方法 88
6.2.5 生理实验 88
6.2.6 去除Cr6＋实验 89
6.2.7 本节结论 91
6.3 脱硫弧菌Ⅲ去除Cr6＋的研究 91
6.3.1 材料和方法 91
6.3.2 筛选菌株对Cr6＋的抗性 92
6.3.3 筛选菌株对Cr6＋的还原 92
6.3.4 菌液离心的上清液与原始菌液还原Cr6＋的比较 93
6.3.5 菌和废水混合液中Cr6＋与S2－浓度随时间变化的关系 94
6.3.6 钼酸盐对脱硫弧菌Ⅲ还原Cr6＋的影响 94
6.3.7 本节结语 95
6.4 共存离子对复合硫酸盐还原菌还原Cr6＋的影响研究 96
6.4.1 实验仪器和试剂 96
6.4.2 菌种培养与实验方法 96
6.4.3 菌液用量与吸附效果的关系 96
6.4.4 共存阳离子对去除Cr6＋的影响 97
6.4.5 阴离子存在对Cr6＋去除的影响 98
6.4.6 处理含铬废水试验 98
6.4.7 本节结论 99
6.5 诱导脱硫肠状菌还原Cr6＋的研究 99
6.5.1 菌种的富集分离和驯化 99
6.5.2 紫外诱导的方法 100
6.5.3 紫外诱导出发菌种的纯化及特性考查 100
6.5.4 紫外诱导对菌株形态和性状的影响 101
6.5.5 照射剂量对硫酸盐还原菌还原Cr6＋的影响 102
6.6 失活硫酸盐还原菌与活体硫酸盐还原菌还原Cr6＋的研究 102
6.6.1 失活硫酸盐还原菌法 102
6.6.2 活体硫酸盐还原菌法 103
6.6.3 本节结语 105
6.7 复合硫酸盐还原菌治理电镀废水的研究 105
6.7.1 复合硫酸盐还原菌处理电镀废水机理的推测 106
6.7.2 复合硫酸盐还原菌治理电镀废水的工艺流程 107
6.7.3 运行结果 108
6.7.4 工程运行验收监测结果 109
6.7.5 电镀污泥中金属的回收 111
6.7.6 生物反应器的研制及自控设备选型 111
6.8 微生物去除锌的研究 113
6.8.1 微生物去除锌的研究 113
6.8.2 微生物去除锌的机理 114
6.8.3 脱硫弧菌Ⅳ的分离筛选 115
6.8.4 脱硫弧菌Ⅳ对锌的去除效果 116
6.8.5 去除锌的弗氏志贺氏菌株的分离筛选 118
6.8.6 弗氏志贺菌对锌的去除效果 118
6.9 脱硫杆菌去除铜的研究 121
6.9.1 材料和方法 121
6.9.2 铜浓度对脱硫杆菌去除铜离子的影响 121
6.9.3 菌量对脱硫杆菌去除铜离子的影响 121
6.9.4 pH对脱硫杆菌去除铜离子的影响 122
6.9.5 温度对脱硫杆菌去除铜离子的影响 122
6.9.6 作用时间对脱硫杆菌去除铜离子的影响 123
6.9.7 脱硫杆菌对含铜废水中铜的去除效果 123
6.9.8 脱硫杆菌处理铜废水前后的电镜观察 123
6.9.9 本节结论 124
6.10 脱硫肠状菌处理镍的研究 124
6.10.1 材料和方法 124
6.10.2 镍浓度对去除率的影响 125
6.10.3 处理时间对去除率的影响 125
6.10.4 菌液浓度对去除率的影响 125
6.10.5 pH对去除率的影响 126
6.10.6 水温对去除率的影响 126
6.10.7 菌体上镍的确证 126
6.10.8 最佳条件下的净化率 127
6.10.9 脱硫肠状菌处理含镍废水的效果 128
6.10.10 本节结论 128
参考文献 128
第7章 复合硫酸盐还原菌的卫生安全性研究7.1 复合硫酸盐还原菌卫生安全性研究 131
7.1.1 主要试验材料和仪器 131
7.1.2 复合硫酸盐还原菌毒力测定试验 132
7.1.3 复合硫酸盐还原菌的毒性测定试验 132
7.1.4 复合硫酸盐还原菌代谢产物的毒性测定试验 132
7.1.5 斑马鱼急性毒性试验 133
7.1.6 复合硫酸盐还原菌对家兔和大鼠的感染性试验 133
7.1.7 活体复合硫酸盐还原菌对豚鼠皮肤的致敏试验 135
7.1.8 失活复合硫酸盐还原菌对小鼠的耳肿致敏试验 135
7.1.9 课题组成员过敏史调查 135
7.1.10 复合硫酸盐还原菌在体内的转归试验 135
7.1.11 复合硫酸盐还原菌对金鱼藻生长的影响试验 137
7.1.12 复合硫酸盐还原菌对紫露草微核率影响试验 138
7.2 排放水对动植物的影响观察 138
7.2.1 试验材料 138
7.2.2 排放水对小鼠的急性毒性试验 138
7.2.3 排放水对墨龙井金鱼的急性毒性试验 139
7.2.4 排放水对墨龙井金鱼急性毒性的验证试验 139
7.2.5 排放水对家兔的感染性试验 139
7.2.6 排放水对紫露草微核率的影响试验 140
7.3 卫生管理措施及应急预案研究 141
7.3.1 试验材料 141
7.3.2 硫酸盐还原菌在不同生存环境条件下的存亡时间观察 141
7.3.3 减少或杀灭硫酸盐还原菌的方法研究 141
7.4 复合硫酸盐还原菌在重金属污染治理工程中应用的卫生管理及应急措施 142
7.4.1 推荐卫生管理措施 142
7.4.2 应急措施 143
7.5 本研究的特点 143
7.6 复合硫酸盐还原菌在重金属污染工程中应用的风险分析及风险控制 143
7.6.1 复合硫酸盐还原菌的生物学特性与风险分析 143
7.6.2 复合硫酸盐还原菌及代谢产物对人畜健康和生态环境的影响及潜在风险分析 144
7.7 《复合硫酸盐还原菌卫生安全性研究》的后评估 145
7.8 本章小结 145
参考文献 146
第8章 复合硫酸盐还原菌处理冷轧含铬废水的研究与应用 146
8.1 宝钢含铬废水处理现状 147
8.2 复合硫酸盐还原菌处理宝钢冷轧含铬废水的实验室研究 148
8.2.1 菌种和废水来源 148
8.2.2 试验流程和结果 149
8.2.3 W/BN比例的影响 150
8.2.4 pH的影响 151
8.2.5 振荡与静止反应的影响 151
8.2.6 振荡时间的影响 151
8.2.7 温度的影响 152
8.2.8 氧含量的影响 152
8.2.9 本节小结 152
8.3 复合硫酸盐还原菌处理冷轧含铬废水的中试研究 153
8.3.1 中试工艺流程和装置 153
8.3.2 BN的扩大培养 154
8.3.3 初级试验 154
8.3.4 初级试验废水来源 154
8.3.5 初级试验结果 154
8.3.6 初试小结 155
8.3.7 不同冷轧含铬废水的中试试验 155
8.3.8 彩涂高浓度含铬废水处理效果 156
8.3.9 硅钢高浓度含铬废水处理效果 157
8.3.10 废水高浓度COD的去除效果 157
8.3.11 废水低浓度COD的去除效果 158
8.3.12 投加絮凝剂对COD去除率的影响 158
8.4 中试工艺参数的确定 159
8.4.1 BN/W比例与原废水中Cr6＋浓度的关系 159
8.4.2 BN的培养条件 159
8.4.3 复合硫酸盐还原菌处理含铬废水成本核算 160
8.4.4 与其它除铬工艺处理成本的比较 160
8.4.5 非连续运行对生物法除铬工艺成本的影响 161
8.4.6 复合硫酸盐还原菌处理铬渣山渗出的含铬废水成本的核算 161
8.4.7 污泥产出量 162
8.4.8 中试小结 162
8.5 含铬生物污泥资源再利用的研究 163
8.5.1 含铬污泥的基本性质 163
8.5.2 含铬生物污泥的酸浸试验 163
8.5.3 含铬生物污泥的碱浸试验 164
8.5.4 含铬生物污泥的无钙碱性氧化焙烧提铬工艺研究 164
8.5.5 无钙碱性氧化焙烧工艺主要配方成分 164
8.5.6 无钙碱性氧化焙烧工艺配方的比例 165
8.5.7 灰化处理对焙烧效果的影响 167
8.5.8 不同填料的焙烧效果 168
8.5.9 填料的加入量对焙烧的影响 168
8.5.10 焙烧温度和时间的影响 169
8.5.11 NaOH用量对焙烧的影响 169
8.5.12 NaNO3用量对焙烧的影响 170
8.5.13 Na2CO3用量对焙烧的影响 170
8.5.14 本节小结 171
8.6 铬盐产品制备工艺研究 171
8.6.1 铬酸钠浸出液除磷 171
8.6.2 反应时间对除磷效果的影响 172
8.6.3 Ca(OH)2投加量对除磷效果的影响 172
8.6.4 溶液pH对除磷效果的影响 173
8.6.5 本节小结 174
8.7 浅铬黄的制备 174
8.7.1 反应时间对浅铬黄制备的影响 174
8.7.2 pH对浅铬黄制备的影响 175
8.7.3 Pb(NO3)2用量对浅铬黄制备的影响 176
8.7.4 pH对中铬黄制备的影响 177
8.7.5 Pb(NO3)2用量对中铬黄制备的影响 178
8.7.6 本节小结 179
8.8 无钙碱性氧化焙烧工艺二次污染的防治 179
8.8.1 铬渣解毒 179
8.8.2 含铅废水的处理 181
8.8.3 工艺排气对环境影响分析 182
8.8.4 铬的物料衡算 182
8.9 产质量检测 182
8.9.1 浅铬黄国家标准 182
8.9.2 产品质量检测 182
8.10 铬污泥资源化利用工艺流程 183
8.10.1 安全影响分析 183
8.10.2 经济成本核算 184
8.10.3 工艺实施费用估算 185
8.10.4 本节小结 186
8.11 从泥饼中回收锌的研究 187
8.11.1 含锌泥饼的主要成分 187
8.11.2 泥饼中回收锌的机理 188
8.11.3 从含锌泥饼中制取锌产品的试验工艺流程 188
8.11.4 含锌泥饼制取锌产品的试验结果 188
8.12 结论与建议 189
参考文献 190
第9章 复合硫酸盐还原菌处理含砷废水的研究与应用 190
9.1 环境中的砷与其毒性 191
9.1.1 早期对砷的认知 191
9.1.2 环境中砷来源及其水平 191
9.1.3 砷的毒性 193
9.2 含砷废水处理技术 194
9.2.1 物理吸附法 194
9.2.2 化学沉淀法 194
9.2.3 化学氧化法 195
9.2.4 离子交换法 195
9.2.5 膜分离法 195
9.2.6 电解分离法 195
9.2.7 生物处理法 195
9.3 复合硫酸盐还原菌处理含砷废水的实验室研究 196
9.3.1 含砷工业废水水质分析 197
9.3.2 BN/W比例对去除砷的影响 197
9.3.3 pH对去除砷的影响 198
9.3.4 振摇时间对去除砷的影响 198
9.3.5 静置时间对去除砷的影响 198
9.3.6 用NaOH与Ca(OH)2调废水pH对去除砷的比较 199
9.3.7 用H2SO4调废水pH对去除砷的影响 200
9.3.8 废水浓度变化对去除砷的影响 200
9.3.9 废水浓度和pH变化对去除砷的影响 200
9.3.10 高浓度砷废水的两级处理 201
9.3.11 最佳条件下去除砷的试验 202
9.3.12 渣中砷的含量 202
9.3.13 本节小结 202
9.4 复合硫酸盐还原菌处理含砷废水的中试研究 203
9.4.1 废水和BN来源 203
9.4.2 中试试验工艺流程 203
9.4.3 试验规模和要求达到的指标 203
9.4.4 检测方法 204
9.4.5 中试工艺Ⅰ：“石灰？BN？A”试验 204
9.4.6 工艺Ⅱ：“A？石灰？BN”试验 204
9.4.7 工艺Ⅲ：“BN？A？石灰”试验 205
9.4.8 最佳工艺Ⅲ考察验证试验 206
9.4.9 考察验证试验结果的范围值和平均值 207
9.4.10 最佳工艺Ⅲ验证试验渣成分分析 208
9.4.11 讨论 208
9.4.12 本节结论 209
9.5 复合硫酸盐还原菌处理含砷废水的工程实例 209
9.5.1 工程概况 209
9.5.2 含高浓度砷废水处理工艺流程 209
9.5.3 主要构筑物和设备 210
9.5.4 处理结果 210
9.5.5 技术经济分析 211
参考文献 211
第10章 复合硫酸盐还原菌处理重金属废水工程实例 211
10.1 复合硫酸盐还原菌处理含高浓度铬废水工程 212
10.1.1 复合硫酸盐还原菌处理高浓度铬废水工艺流程 212
10.1.2 高浓度铬废水水质 212
10.1.3 主要设施和设备 213
10.1.4 处理运行效果 213
10.1.5 投资及效益分析 213
10.1.6 本节小结 213
10.2 复合硫酸盐还原菌处理含锌铬废水工程 214
10.2.1 工程概况 214
10.2.2 含锌铬废水处理工艺流程 214
10.2.3 主要构筑物和设备 214
10.2.4 工程运行处理监测结果 215
10.2.5 技术经济分析 215
10.3 复合硫酸盐还原菌处理含铜废水工程 215
10.3.1 工程概况 215
10.3.2 含铜线路板废水处理工艺流程 216
10.3.3 破络合物的加药量 217
10.3.4 显影脱膜废液和棕化废液及废水氧化处理投加药量 217
10.3.5 非络合酸碱废水处理的加药量 217
10.3.6 含氰废水处理的加药量 218
10.3.7 综合废水处理的投药量 218
10.3.8 污泥系统 218
10.3.9 工程运行费用 218
10.3.10 监测结果 219
10.4 复合硫酸盐还原菌处理含镍废水工程 220
10.4.1 工程概况 220
10.4.2 设计进出水水质 220
10.4.3 主要含镍废水的处理工艺流程 221
10.4.4 主要构筑物 221
10.4.5 主要设备用电负荷 222
10.4.6 投资和运行成本 222
10.4.7 环境监测结果 222
10.5 复合硫酸盐还原菌处理含铬铜镍和氰化物废水工程 225
10.5.1 工程概况 225
10.5.2 含铬铜镍和氰化物废水处理工艺流程 225
10.5.3 程主要设施和设备 226
10.5.4 工程运行监测结果 226
10.6 复合硫酸盐还原菌处理含多种重金属废水工程 226
10.6.1 废水水质水量情况 227
10.6.2 复合硫酸盐还原菌处理多镀种电镀废水工艺流程 227
10.6.3 工程主要设施和设备 228
10.6.4 工程运行和日常检测结果 228
10.6.5 工程效益 228
10.6.6 工程验收监测结果 229
10.6.7 本节结语 229
10.7 生物硫铁材料处理电镀工业园重金属废水工程 229
10.7.1 设计处理水质水量 229
10.7.2 园区电镀废水处理工艺流程 230
10.7.3 运行成本 230
10.7.4 工程运行监测结果 231
10.7.5 本节小结 231
参考文献 231