[发明专利]一种氢自养微生物脱氮固铀驯化装置及驯化方法

说明书

本发明提供了一种氢自养微生物脱氮固铀驯化装置及驯化方法，属于水处理系统技术领域。本发明的氢自养微生物脱氮固铀驯化装置，包括供H₂部件、H₂输送部件及生化培养部件，所述H₂输送部件包括玻璃量筒和倒置在玻璃量筒内的塑料量筒，所述塑料量筒底部通过管件分别连接供H₂部件和生化培养部件，所述玻璃量筒内装有无氧溶液。本发明装置解决了H₂易溢出、利用率低、存在一定危险的问题，能够高效、洁净地驯化脱氮固铀的氢自养微生物，可为农业方面氮/磷肥污染，或工业方面铀污染中利用氢自养微生物去除污染水中硝酸盐和铀等氧化性污染物，提供基础数据和理论依据。

技术领域

本发明属于水处理系统技术领域，尤其涉及一种氢自养微生物脱氮固铀 驯化装置及驯化方法。

背景技术

磷肥中含有微量的铀(主要以U(Ⅵ)形式存在)，有研究表明，地下水 中U(Ⅵ)容易形成具有高溶解度和迁移率的络合物，因此具有更大的毒性， 危害巨大。硝酸盐导致的主要代表病症为“蓝婴综合征”，铀对人体的危害则 是体现在化学和放射性等方面毒性。

国内外对于废水中硝酸盐/铀的污染修复技术已有较多研究，根据污染物 去除的机理，可将方法分为物理化学法、化学反硝化法和生物硝化法。传统 的物理化学法有离子交换法、反渗透法、吸附法、改性膨润土法活泼金属还 原法等，这些方法耗能低、工艺简单且效果稳定。原位可渗透反应墙技术往 往采用纳米零价铁(nZVI)为主要还原材料，nZVI分子尺寸大小仅仅为 1～100nm，并且还具有还原性强、比表面积大、可迁移转化的性能强等优良 特点，将其制成浆料直接注入污染的地下水中，能够实现对地下水中污染物 的快速降解，但是nZVI在实际应用中也存在着着自身的一些局限性，如： 易团聚、在空气中易氧化钝化、电子选择性比较差、易流失不易回收以及产 泥量大等局限性。综合这些物理化学方法，它们都有几个共同的特点，一是 需要去除的硝酸盐和铀仅仅是发生了转移或者浓缩，而非转换成无毒无害的 氮气和沉淀而被去除。二是后续处理成本相对较高，且较难实际运用于地下 水的原位修复。

地下水修复方法大多仅能除氮或除铀，目标较为单一，模拟废水成分也 相对简单(主要污染物仅为硝酸盐或铀)，不能较好地模拟复杂地下水环境。 当然其中也有部分物理化学方法可以对同时存在硝酸盐和铀污染的地下水 进行净化并回收其中的铀，但是各自都还存在一定的缺陷和研究潜力。相比 之下微生物还原法等生物修复的方法由于环境友好、成本低廉等优点在各个 方法中脱颖而出。

微生物还原法去除硝酸盐主要是利用反硝化反应，根据微生物所利用的 碳源不同，可以分为异养反硝化和自养反硝化。异养反硝化法是向水体中投 加有机碳源(乙酸、甲醇和乙醇等)作为异养反硝化菌的营养物质。异养反硝 化具有脱氮效果好、处理水量大、效率高的优点，但有机碳源不足，反硝化 过程中亚硝酸盐积累量会增加；倘若碳源投加过多，又容易造成二次污染， 而且外部投加有机基质，会增大处理成本，投加的有机碳源很难在地下水中 均匀的分布。自养反硝化又可分为硫自养反硝化和氢自养反硝化。硫自养反 硝化过程会产生大量硫酸根造成二次污染，且硫酸会消耗反应中的碱度，造 成水体硫酸盐污染，不适合用于去除含硫酸盐浓度高的地下水硝酸盐。此外， 硫自养反硝化过程一般还需要添加石灰石来提供无机碳源并提供碱度，维持 水环境的pH值。