[发明专利]一种以NO3

说明书

本发明涉及复合污染物的生物还原技术，旨在提供一种以NO₃^‑还原甲烷基质生物膜中六价铬的方法。包括：向无机培养基中添加Na₂CrO₄和NaNO₃，在微氧条件下备用；将模拟废水引入甲烷基质膜生物反应器中，加入CrO₄^2‑和活性污泥后自循环获得菌液；采取连续流方式向反应器引入模拟废水和CH₄，分阶段控制进水中NO₃^‑的浓度；每运行一个阶段，都确保出水中CrO₄^2‑和NO₃^‑浓度达到稳定状态至少10天。本发明与现有技术相比，其有益效果是：NO₃^‑的高负荷对Cr(VI)的还原有显着的和不可逆的抑制作用。起初涉及Cr(VI)还原的亚栖热菌属随着NO₃^‑的引入而下降，在添加NO₃^‑之后α变形菌富集；而当除去NO₃^‑时，β变形菌变得重要，表明其可以作为Cr(VI)还原的潜在作用。

技术领域

本发明属于复合污染物的生物还原技术领域，具体涉及一种以NO₃^-还原甲烷基质生物膜中六价铬的方法。

背景技术

金属铬(Cr)是一种重要合金元素，在行业中应用很广泛(如：石油精炼，电镀，染料和木材保存等)。这些行业中产生了大量的含铬污染废水，其中CrO₄^2-是主要含铬污染物。Cr(VI)对生物体有致癌性、致畸性和致突变性，对人体存在很大的健康隐患。美国环保局定义饮用水中铬的最大污染限制值(MCL)为100μg-Cr/L。同时，硝酸盐(NO₃^-) 在农业肥料和工业生产中广泛使用，含铬污染的地表水和地下水中一般都伴随着高浓度的硝酸盐(NO₃^-)和亚硝酸盐(NO₂^-)。NO₃^-及其还原中间体亚硝酸盐(NO₂^-)会产生严重的负面影响，因为它们会导致婴儿发生高铁血红蛋白血症和加速水体的富营养化。饮用水中NO₃^-和NO₂^-的MCL分别为10和1mg N/L(USEPA，2015)。

Cr(VI)和NO₃^-的生物还原由于其经济和环境角度出发都优于物理化学修复，在过去几十年引起了极大兴趣。将Cr(VI)还原成Cr(III)是解决含Cr(VI)废水的可行方法。 Cr(VI)具有高溶解度，而Cr(III)是溶解度很低的，可以以Cr(OH)₃的形式沉淀，并且 Cr(III)的毒性比Cr(VI)低100倍。将NO₃^-还原成N₂能使其完全无害。

Cr(VI)和NO₃^-可以在各种生物反应器中同时降低。SahinkayaKilic(2014)等应用以硫为电子给体的柱式反应器。

因为CH₄相对便宜且来源广泛，基于甲烷的MBfR是一种甲烷向生物质供应CH₄的新颖而有前途的方法。其中CH₄通过中空纤维膜的壁扩散，并被附着在纤维外壁上的生物膜氧化。基于CH₄-MBfR中，同时Cr(VI)和NO₃^-生物还原从未被探索过。因此，本发明研究的目标是探究基于CH₄-MBfR中Cr(VI)和NO₃^-生物还原之间的相互作用及生物膜的群落结构。

发明内容