[发明专利]利用甲烷基质MBfR还原硒酸盐和硝酸盐能力的评估方法

权利要求书

1.一种利用甲烷基质MBfR还原硒酸盐和硝酸盐能力的评估方法，其特征在于，包括下述步骤：

（1）配制模拟废水

在去离子水中添加溶质，使模拟废水中包括：1mg/L 的CaCl₂、0.4mg/L 的NaOH、5mg/L的MgSO₄•7H₂O、300mg/L 的NaHCO₃、2.085mg/L 的FeSO₄•7H₂O、200mg/L 的NaH₂PO4、400mg/L的Na₂HPO₄•12H₂O、0.5mg/L 的MnCl₂•4H₂O、1.8mg/L 的HCl、0.068mg/L 的ZnSO₄•7H₂O、0.12mg/L 的CoCl₂•6H₂O、0.32mg/L 的CuSO₄、0.095mg/L 的NiCl₂•6H₂O、0.242mg/L 的Na₂MoO₄•2H₂O、0.067mg/L 的SeO₂、0.05mg/L 的Na₂WO₄•2H₂O、0.014mg/L 的H₃BO₃；Na₂SeO₄和NaNO₃的添加量按后续试验指定浓度控制；向配置好的模拟废水中通入纯度99.99%的氩气，曝气20分钟以去除氧气；

（2）实验装置准备

在甲烷基质膜生物反应器中接种4mL甲烷厌氧氧化耦合高氯酸盐还原菌群，以此作为接种源；在甲烷厌氧氧化耦合高氯酸盐还原菌群中，含有按质量占比计算的下述菌种：α-变形菌 27.13%、β-变形菌 26.84%、γ-变形菌 25.87%、酸杆菌 4.97%、鞘氨醇杆菌3.88%、绿菌 2.20%、异常球菌0.96%，余量是非富集对象的杂菌；

在反应器中装满含10 mgSe/L SeO₄²⁻的模拟废水，自循环48小时；反应器采用中空纤维膜，运行时控制温度为30 ±1℃，采用连续流方式进水，进水速率为0.5mL/min，水力停留时间为130min；膜的两端供给CH₄，分压为15 psi；反应器通过蠕动泵进行自循环，流速为100mL/min；

（3）反应阶段

采取连续流方式进水，模拟废水作为进水，其中SeO₄²⁻浓度保持在1 mgSe /L；

为评估NO₃^-对SeO₄²⁻还原的影响，模拟废水中的NO₃^-浓度分为三个阶段进行控制：

第一个阶段时，控制模拟废水NO₃^-浓度为0 mg /L，反应器运行达到稳态后至少继续运行两周；第二个阶段时，控制模拟废水中NO₃^-浓度为 2.2 mg N/L，反应器运行达到稳态后至少继续运行两周；第三个阶段时，控制模拟废水中NO₃^-浓度为10 mgN /L，反应器运行达到稳态后至少继续运行两周；

（4）结果分析

在第一个阶段时，SeO₄²⁻在第四天开始还原；当进水电子受体只含1mgSe/L SeO₄²⁻，SeO₄²⁻分步还原为SeO₃²⁻和Se⁰；68天以后，SeO₄²⁻的去除率达到了100%，且94%的SeO₄²⁻彻底还原至Se⁰，使SeO₃²⁻的出水浓度低于50ugSe/L；表明CH₄基质MBfR能将SeO₄^2-彻底还原至Se⁰；

在第二个阶段时，SeO₄²⁻的还原起初有所抑制，但随后其还原率又恢复到了100%且到达稳态；此时，绝大多数的SeO₄²⁻被还原到Se⁰，伴随着少量SeO₃²⁻的产生；进水中NO₃^-的存在不会影响SeO₄²⁻的去除，但会降低SeO₃²⁻到Se⁰的转化率；在该阶段，NO₃^-被完全还原；

在第三个阶段时， SeO₄²⁻和NO₃^-仍同步被还原，但达到稳态时，SeO₄²⁻去除率降到了60%，其中50%的SeO₄²⁻转化为SeO₃²⁻，10%的SeO₄²⁻转化为Se⁰；此阶段NO₃^-的去除率为70%，NO₃^-和SeO₄²⁻还原所需的CH₄通量接近于最大CH₄通量。