[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

说明书

本发明涉及生物修复氧化态污染物技术领域，旨在提供一种利用甲烷基质MBfR还原硒酸盐和硝酸盐能力的评估方法。包括步骤：在去离子水中添加溶质，配制模拟废水，通入氩气曝气；在甲烷基质膜生物反应器中接种甲烷厌氧氧化耦合高氯酸盐还原菌群作为接种源；采取连续流方式进水，模拟废水作为进水；模拟废水中SeO₄^2‑浓度保持稳定，NO₃^‑浓度分为三个阶段进行控制，反应器运行达到稳态后再进入下一个阶段。本发明首次证实了微生物能以CH₄作为唯一电子供体驱动SeO₄^2‑的还原。本发明既可以修复受SeO₄^2‑污染的水体，还可以实现纳米态的Se⁰资源化回收再利用。

技术领域

本发明属于生物修复氧化态污染物技术领域，具体涉及一种利用甲烷(CH₄)基质膜生物反应器(MBfR)还原硒酸盐(SeO₄^2-)和硝酸盐(NO₃^-)能力的评估方法。

背景技术

硒盐在工业(如在电子行业、玻璃制品、染料、冶金添加剂、光电管、农药等领域)废水、矿石冶炼排水、农田灌溉排水等广泛存在，并具有极强的生理毒性。通过食物链在植物、动物和人体中积累，可引起人体的脱发、指甲断裂或脱落、皮肤病变、神经紊乱等症状，甚至具有“三致”效应，对环境和人体造成了严峻的危害。

现有技术中对水体硒酸盐污染的处理通常采用：物理去除方法包括反渗透、纳滤等。该技术能耗大，运行和维护的价格高昂，同时，形成的浓缩废水会增加后处理的难度。化学治理方法主要涉及硒的吸附和沉淀等，其处理成本高昂，且易形成难以后续处理的高浓度的化学污泥。

在厌氧或者好氧条件下，微生物可以以硒盐作为电子受体进行异化呼吸。与物理化学方法相比，微生物法处理SeO₄^2-更为环保、无害，且节省成本，因此愈来愈受到青睐。

微生物在以硒盐作为电子受体进行异化呼吸过程中，需要利用电子供体和碳源的摄入，而CH₄是一种具强温室效应的气体，也是一种潜在的电子供体。CH₄作为电子供体最先被应用于废水的反硝化生物脱氮。随后的研究表明CH₄可以驱动多种氧化态污染物的生物还原。基于SeO₄^2-/SeO₃^2-和SeO₃^2-/Se⁰的高氧化还原电位(分别为+440mV和+210mV)，因此，研究CH₄作为电子供体驱动SeO₄^2-还原的可行性具有十分重要意义。

NO₃^-广泛存在于地表水和地下水，是SeO₄^2-的伴随污染物。所以，评估甲烷基质MBfR中SeO₄^2-与NO₃^-的相互作用十分有必要。

微生物还原SeO₄^2-的终产物是纳米态的Se⁰，具有极好的光电特性和半导体特性，可应用于光电元件和半导体材料；纳米Se⁰还具有抗氧化作用，常作为抗癌药剂。因而，利用一些表征技术探明纳米Se⁰的物理化学特征，充分资源化回收再利用具有深远影响。

发明内容

本发明要解决的技术内容是，克服现有技术的不足，提供利用甲烷基质MBfR还原硒酸盐和硝酸盐能力的评估方法。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：