地区：上海市 宝山区
关键词：中国科学院过程工程研究所;北京科技大学
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000004872
成果描述：
| 研究目的：中国废水排放量以及废水中化学需氧量(COD)均逐年递增，化工、冶金、选矿行业废水排放对环境影响越来越大，且有复杂化的趋势。2012年废水总量已达685亿吨，其中化工、冶金废水由于含有大量重金属和含氮、含氯化合物等有毒物质，沿用传统的厌氧、好氧分别处理的方法流程长、占地多、污泥量大，建立新原理的工业废水处理方法势在必行。主要技术创新：铁是地壳中的大量元素，赋存状态多样的铁化合物应用于环境污染防治潜力巨大。该项目基于微生物催化铁循环转化过程(微生物利用有机物、硫化物等作为呼吸作用的电子供体，以高价态铁作为最终电子受体的氧化还原过程)开发以铁价态变化、相态变化为核心的电化学过程，将工业过程中的大量含铁废渣高效转化，实现高铁型微生物固定化载体及反应器的低成本应用。主要技术创新点如下：确定了铁离子/氧化铁/微生物在胞外强化电子转移、催化氧化还原反应的机理和相关过程耦合特征，揭示了微生物催化过程中生物膜/胞外导电聚合物/电子介体的构效关系，大幅度提高生物利用效率。基于微生物在铁氧化物表面传递电子的机理，建立了微生物燃料电池型电化学水处理反应器，利用微生物产电原理筛选在无氧条件下高效催化矿物转化、脱氯、脱氮、除氰、脱除重金属的菌种，研究了电子转移的量化特性，解决了微生物反应过程量化和监控的难题，形成了以特异性电化学活性微生物驱动的有机废水、冶金废水废渣协同治理及资源化利用技术。利用工业高铁废渣，通过异步转化回收有用组分，实现整体利用，同时将获得的高品级氧化铁加工为高铁型活性微生物固定化载体。利用铁的羰基化特性制备专用的高铁型生物阴极和阳极。实现了产业化，在选矿、冶金、化工废水回用方面得到广泛应用。成果产生的价值：利用微生物催化铁循环转化过程，既有重要的基础理论意义，又有广泛的应用价值。项目已授权国家发明专利6项，可以应用于多种类型的难降解复杂污染水体处理，尤其是在矿产资源综合利用领域具有巨大潜力，已在10余家企业推广利用，综合经济效益达到3000万元以上。 |
