[发明专利]一种在氢基质MBfR中以NO3-还原SeO42-的方法

说明书

本发明涉及复合污染物的生物还原技术，旨在提供一种在氢基质MBfR中以NO₃^‑还原SeO₄^2‑的方法。包括：制备模拟废水，氩气曝气后微氧条件下备用；将模拟废水引入氢基质膜生物反应器中，加入SeO₄^2‑和活性污泥，自循环获得菌液；采取连续流方式引入模拟废水和氢气，梯度控制进水中SeO₄^2‑的质量浓度，每运行一个阶段都确保出水中SeO₄^2‑的质量浓度达到稳定状态至少一周。本发明中，引入高负荷的NO₃^‑会引起电子供体H₂受限，从而抑制的SeO₄^2‑还原，并对微生物生态结构有深远的影响，尽管生物膜对SeO₄^2‑的还原能力仍保持完整。

技术领域

本发明属于复合污染物的生物还原技术领域，具体涉及一种在氢基质MBfR中以NO₃^-还原SeO₄^2-的方法。

背景技术

元素硒(Se)是一种类金属，在行业中应用很广泛(如：光电器件，半导体，玻璃脱色，烟气脱硫等)。这些行业中产生了大量的含硒污染废水，其中SeO₄^2-和SeO₃^2-是两种主要含硒污染物。同时，含硒污染废水一般都伴随着高浓度的硝酸盐(NO₃^-)和亚硝酸盐(NO₂^-)。还有在农业排水也含有高浓度的硝酸盐(NO₃^-)以及天然存在的硒(主要存在形态是SeO₄^2-)。废水中可溶形式的硒污染物对生物体有毒性，对人体存在很大的健康隐患。美国环保局定义饮用水中硒的最大污染限制值(MCL)为50μg-Se/L。与此相反，元素硒(Se⁰)不溶于水，因此毒性低得多。硒的最大还原形式硒(Se^2-)是无毒的，因为它容易被氧化成元素硒。

从废水中去除可溶形式的硒的方法包括化学沉淀，反渗透，催化还原和离子交换。由于生物还原能够去除SeO₄^2-，简单且成本低，因此生物还原在过去十年已经引起了广泛关注。生物还原过程之一是基于H₂膜生物膜反应器(MBfR)，其中氢气(H₂)通过介质纤维膜传递到细菌，所述细菌附着在生物膜上生长。H₂作为电子供体来驱动一系列氧化污染物的还原，包括SeO₄^2-。

利用SeO₄^2-作为呼吸电子受体的细菌，首先通过硒酸还原酶(SerABC)或硝酸还原酶(Nar和Nap)的作用将其还原成SeO₃^2-。接着SeO₃^2-被周质亚硝酸盐酶(Nir)或氢化酶I还原成Se⁰。