[發明專利]一種利用MBBR在低氧條件下還原六價硒的方法

在審

• 申請號: 201810362266.9
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN108675446A
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 趙和平;石凌棟;鐘亮;呂盤龍;王振
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C02F3/28
• 分類號: C02F3/28;C02F101/10
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

本發明涉及微生物還原氧化態污染物技術，旨在提供一種利用MBBR在低氧條件下還原六價硒的方法。包括：取水底淤泥樣品加入無機培養基中，添加硒酸鹽后在嚴格厭氧條件下進行培養得到菌液，接種至MBBR中并以無機培養基作為運行液；向運行液中添加硒酸鹽，氬氣曝氣以保持厭氧條件；以批量模式操作反應器，運行過程中連續通入甲烷氣體并保持攪拌；分批投入硒酸鹽并運行反應器直至SeO₃^2?完全被還原為Se⁰。本發明厭氧甲烷氧化耦合硒酸鹽生物還原的原理，通過將電子由甲烷轉移至硒酸鹽，實現了硒酸鹽的生物還原及產物回收。本發明可以實現無電子殘留、低能耗、控溫減排，互助機制主要體現在厭氧甲烷氧化古菌和硒酸鹽還原菌的協同作用。

技術領域

本發明屬于微生物還原氧化態污染物技術領域，具體涉及一種利用MBBR在低氧條件下還原六價硒的方法。

背景技術

元素硒(Se)是一種類金屬，位于第四周期VI A族。硒是一種重要的微量元素，具有抗癌、抗氧化等重要生理功能。硒攝取量每天低于40μg就會造成人體缺硒。但同時，每天攝入量超過75μg就可能引起糖尿病，超過400μg就會造成硒中毒。美國環保局定義飲用水中硒的最大污染限制值(MCL)為50μg-Se/L。

水體硒酸鹽污染主要來源于地殼巖石、有機體釋放和工業排放。其中，人類活動是引起硒鹽在水環境中的遷移和積累的最主要因素。硒在工業中有廣泛的應用，如在電子行業、玻璃制品、染料、冶金添加劑、光電管、農藥等領域，這導致了富含高濃度的硒鹽廢水的產生。此外，礦石冶煉、化石燃料的燃燒、農業灌溉、核燃料的使用等過程都會釋放大量的硒鹽至周邊水域。尤其是金屬冶煉工業中的尾礦、煤礦和磷礦的廢液，通常富含高濃度的硒鹽。

硒有很明顯的類金屬特性，并以四種價態形式(+6,+4,0,-2)存在。硒在地表水、地下水、濕地等水域主要以無機態存在，如硒酸鹽(SeO₄^2-)、亞硒酸鹽(SeO₃^2-)、單質硒(Se⁰)和負二價硒(Se^2-)。SeO₄^2-、SeO₃^2-水溶性和生物利用性強,且具有很高的毒性。Se^2-雖具毒性，但極易被氧化成零價的Se⁰。Se⁰由于其高度不溶于水，因此生物活性很低，且無毒性。因此，水污染硒控制主要目的在于去除水環境中的SeO₄^2-與SeO₃^2-。

目前，硒氧陰離子生物還原(SeR)被認為是去除水環境中的SeO₄^2-與SeO₃^2-的一個很有效的方法。

曾有研究報告了基于甲烷(CH₄)的膜生物膜反應器(MBfR)中高效的硒酸鹽生物還原。

硒酸鹽生物還原與甲烷的厭氧/好氧氧化有很大不同。在厭氧生物合成過程中，古菌通過使用甲基輔酶M還原酶(MCR)通過“反向產甲烷”途徑激活CH₄。然而，有氧甲烷氧化菌是由甲烷單加氧酶(MMO)將分子氧與CH₄結合生成甲醇。上述的研究報告中，MBfR中氧的微量出現(～0.2mg/L)阻礙了我們進一步研究甲烷厭氧氧化耦合硒氧陰離子生物還原(AOM-SeR)。

發明內容

本發明要解決的技術內容是，克服現有技術的不足，提供一種利用MBBR在低氧條件下還原六價硒的方法。是通過利用序批式膜生物反應器(MBBR)，在厭氧條件下，以甲烷(CH₄)作為唯一電子供體，實現氧化耦合硒酸鹽還原菌群的富集。

為解決技術問題，本發明的解決方案是：