微生物在地质工程的应用

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1、课程结业论文题目微生物在地质工程的应用姓名孟琦所在学院地球与环境学院专业班级地质11-1班学号2011300025指导教师张东晨二〇一三年四月一日1学年论文指导教师评阅意见学生姓名专业班级学号（论文）题目指导教师教师职称学年论文评语评定成绩：指导教师签名：年月日1微生物在地质工程的应用摘要：近年来，微生物技术已逐渐成为地质工程领域内一个非常重要的研究方向，已形成一个新的学科分支。目前，其涉及的微生物种类不断增多。它具有充分利用资源、投资小，基本上无环境污染等优点。其应用越来越普遍，应用范围不断扩大。关键词：微生物、脱硫、矿物、浸出微生物无处不在,它们是地球生物不可或缺的一

2、部分。过去由于人们对微生物的了解不够深入，往往只注意到它们被动地受环境控制和影响的一面。今天,我们需要重新认识它们强大的力量,以及它们对地球环境的改造作用和调节控制能力。通过对微生物的研究，人们发现微生物参与了碳、氮、硫、硅、铁、锰等多种元素的循环，使67种元素在自然界中的分布与微生物的作用密切相关，地球上许多元素的迁移和矿床的形成也与微生物有着千丝万缕的联系。地质微生物学作为20世纪末发展起来的新的地学分支,主要的研究对象是地质环境中的微生物活动过程及其所形成的各种地球化学的记录。该学科经20世纪最后10年的发展已经成为地球科学的一个新的最具生命力的分支。通过对现代及地

3、质历史上各种地质环境（包括极高温,高压,极端酸性,碱性,高盐度,极高放射性,地球深部等环境）的微生物的生存和演化,及其形成的地球化学记录的研究,极大地丰富了我们对地球上生命演化的认识,更使我们深刻地认识到了微生物在地球生态链和生物圈物质循环中的作用。如①微生物通过有氧的光合作用、氮气的固定和二氧化碳的吸收改变着大气的化学成分；②通过控制矿物风化的速率和诱导矿物沉淀,微生物也在改变或修正海洋、河流等水体的成分；③通过酶催化的氧化还原反应或释放复杂的试剂,改变水、土壤和沉积物中的金属和类金属的种类；④微生物通过对矿物、岩石的风化及新矿物的形成不断地改造着地球物质；⑤微生物通过

4、其初级产品或再矿化的有机碳来维持高等生命。因此,从地质学观点看,地球表面环境的化学性质受到微生物的控制和改造。客观地讲，有目的地将微生物技术应用于矿物加工生产过程的理论基础是地质微生物学和微生物地球化学。一、微生物脱硫处理在我国的自然资源中，基本特点是富煤、贫油、少气，这就决定了煤炭在一次能源中的重要地位。与石油和天然气比较而言，我国煤炭的储量相对比较丰富，占世界储量的11.60%。我国煤炭资源总量为5.6万亿吨，其中已探明储量为１万亿吨，占世界总储量的11%，成为世界上第一产煤大国。我国煤炭资源中硫分布的总趋势是：南方地区含硫高，北方地区含硫低；深部煤层含硫高，浅部煤层

5、含硫低；变质程度高的烟煤、无烟煤含硫高，变质程度低的褐煤含硫低。高硫煤主要集中在两广、两湖及贵州、四川、浙江等地区。硫的形态：综合煤质资料，煤中硫的分布形态规律如下：煤中硫的绝大多数为无机硫，有机硫的　含量通常不足0.5%。煤中有机硫主要来自成煤原始植物的蛋白质，有硫醇、硫醚、硫醌、杂环硫等。无机硫主要来自海水，包括硫酸盐硫、元素硫、硫化物。除硫酸盐硫为不可燃硫外，其他全为可燃硫。我国的能源生产和消费以煤炭为主，煤炭在我国一次能源消费中的比重高达2/3以上。这种过度依赖煤炭的能源消费结构，已造成了严重的环境问题，是不可持续的能源消费方式。煤中含硫量约0.1%～10%，煤中

6、硫元素对煤炭的利用极为不利。燃烧时，生成二氧化硫污染环境（酸雨），腐蚀设备；炼焦时，60%的硫进入焦炭，使生铁变脆；气化时，生成二氧化硫，使催化剂中毒、腐蚀设备；堆放时，硫铁矿高的煤易氧化和自然。根据国家有关规定，炼焦和发电用煤含硫量必须在1%以下，一般用煤含硫量必须在1.5%以下。研究高效低成本的煤炭脱硫技术，将有很大的经济和环保意义。煤炭脱硫可分为：燃烧前脱硫、燃烧中脱硫、燃烧后脱硫。其中微生物脱硫投资少、成本低、反应条件温和对环境污染小，而被广泛使用。常用的煤炭生物脱硫方法有：生物浸出法、表面处理浮选法和生物选择性絮凝法等。①生物浸出脱硫：实质是一个生物氧化过程，微

7、生物作催化剂，使可燃硫转变为不可燃硫，微生物用硫在这个过程中发生氧化反应所释放出能量完成新陈代谢。优点是装置简单、操作简便，只需在煤堆上均匀的喷洒含有微生物的水，通过水的浸透，在煤中实现微生物脱硫，生成的硫酸盐在煤堆底部收集，从而达到脱硫目的。缺点是处理时间较长，浸出废液不能及时处理，容易造成二次污染。　②表面处理浮选法：它将微生物处理技术与浮选工艺相结合，利用微生物对含硫矿物的选择性吸附。把微生物加入煤浆中，通过预处理，使之与煤浆充分混合。微生物附着在黄铁矿颗粒表面，或使其表面氧化，或改变黄铁矿的表面活　性（疏水性变成亲水性